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Type: Tese
Title: Utilização da fibra poda do cajueiro como fonte de lignina e nanocristais de celulose para incorporação em filmes de celulose bacteriana
Authors: Sá, Nádia Maria dos Santos Matos
Advisor: Azeredo, Henriette Monteiro Cordeiro de
Co-advisor: Rosa, Morsyleide de Freitas
Keywords: Engenharia química;Biopolímeros;Nanocompósitos (Materiais);Biorefinery;Nanocomposites
Issue Date: 2020
Citation: SÁ, N. M. dos S. M. Utilização da fibra poda do cajueiro como fonte de lignina e nanocristais de celulose para incorporação em filmes de celulose bacteriana. 2020. 114 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: O acúmulo de embalagens de plástico não-biodegradável na natureza tem causado problemas ambientais. Uma das soluções encontradas, particularmente na área de embalagens de alimentos, é o desenvolvimento de filmes a partir de fontes renováveis e biodegradáveis que possam substituir em parte os materiais derivados de petróleo. A celulose bacteriana (CB) é um polissacarídeo promissor para esse tipo de aplicação. No entanto, a baixa resistência à temperatura, assim como a alta permeabilidade a vapor de água estão entre as principais deficiências que inviabilizam a utilização de CB pura. A introdução de fibras naturais e lignina em compósitos poliméricos possui grande potencial de aplicabilidade, pelo fato de terem origens renováveis e de possuírem grande capacidade de se ligar à fase matricial, proporcionando ao compósito alta resistência mecânica e térmica, além de melhorias nas propriedades de barreira. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de diferentes concentrações de lignina (LIG) e nanocristais de celulose (NCC), ambos extraídos da fibra da madeira de cajueiro (FMC), sobre as propriedades dos filmes de CB nanofibrilada (CBNF) produzida a partir de suco de caju. Foram formulados nove tratamentos com diferentes proporções de LIG e NCC. Em seguida, foram realizadas caracterizações químicas, físicas e de morfologia nos filmes. Em todos os tratamentos foram realizadas as análises de permeabilidade ao vapor de água (PVA), testes mecânicos, solubilidade, ângulo de contato e opacidade. A partir dos resultados obtidos, alguns tratamentos foram selecionados para serem submetidos às seguintes análises: Microscopia Eletrônica de varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA), Espectroscopia no Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Difração de raios X (DRX), atividade antioxidante e antimicrobiana. Os filmes apresentaram-se homogêneos com cor tendendo para o marrom (devido à presença de LIG), e boa estabilidade térmica. A adição de lignina alterou o caráter hidrofílico dos filmes, tornando-os mais hidrofóbicos, bem como incorporou compostos fenólicos e atividade antioxidante. No entanto, não apresentou ação antimicrobiana. Quanto à opacidade, foi possível obter filmes com alto índice, indicando proteção à luz UV. A combinação (LIG/NCC) proporcionou melhoras significativas nas propriedades de (PVA), resistência à tração e no módulo de elasticidade. Pode-se concluir que os filmes de CB adicionados de LIG e NCC apresentaram características favoráveis para aplicação como embalagens ativas.
Abstract: The accumulation of nonbiodegradable plastic packaging in nature has caused environmental problems. One of the solutions found, particularly in the area of ​​food packaging, is the development of films from renewable and biodegradable sources that can replace petroleum-based materials. Bacterial cellulose (BC) is a promising polysaccharide, however, its low temperature resistance and high water vapor permeability are among the main deficiencies that make the use of pure BC unfeasible. The introduction of natural fibers and lignin into polymeric composites has great applicability because they have renewable origins and have great capacity to bond to the matrix phase, giving the composite high mechanical and thermal resistance, in addition to improvements in barrier properties. The objective of this work was to evaluate the effect of the addition of different concentrations of lignin (LIG) and cellulose nanocrystals (CNC), both extracted from cashew wood fiber (CWF), on the properties of the films nanofibrilada BC (NFBC) produced from cashew juice. Nine films with different proportions of LIG and CNC were formulated and characterized chemically, physically and morphologically. In all treatments, water vapor permeability (WVP), tensile properties, solubility, contact angle and opacity were determined. Some treatments were selected to be submitted to the following analyses: Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray Diffraction (XRD), antioxidant and antimicrobial activity. The films were homogeneous with color tending to brown (due to the presence of LIG), and good thermal stability. The addition of lignin altered the hydrophilic character of the films, making them more hydrophobic, incorporated phenolic compounds and antioxidant activity, however did not show antimicrobial action. As for opacity, it was possible to obtain films with a high index, indicating protection from UV light. The combination (LIG/CNC) provided significant improvements properties of (WVP), tensile strength and modulus of elasticity. It can be concluded that BC films added with LIG and CNC showed favorable characteristics for application as active packaging.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/51663
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