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Tipo: Dissertação
Título: Filmes de quitosana reforçados com fibras de celulose para aplicações em embalagem de alimentos
Título em inglês: Cellulose fiber reinforced chitosan films for food packaging applications
Autor(es): Nunes, João Vitor da Silveira
Orientador: Deus, Ênio Pontes de
Palavras-chave: Quitosana;Biodegradável;Fibras vegetais;Polímero;Embalagem de alimentos
Data do documento: 2022
Citação: NUNES, J. V. S. Filmes de quitosana reforçados com fibras de celulose para aplicações em embalagem de alimentos. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Resumo: A quitosana é um polímero artificial obtido a partir da desacetilação da quitina, presente em paredes celulares de fungos e exoesqueletos de insetos e crustáceos. Devido às suas propriedades biodegradáveis, biocompatíveis e antibacterianas, têm sido estudada sua utilização em filmes destinados a embalagens de alimentos. Entretanto, baixos valores de suas propriedades mecânicas ainda restringem o uso desse polímero. Uma das formas de melhorar suas propriedades mecânicas e ainda mantê-lo biodegradável seria através da incorporação de fibras naturais na matriz polimérica. O objetivo desta pesquisa é investigar a viabilidade de se utilizar fibras naturais como reforço em filmes de quitosana para embalagem de alimentos e verificar como sua adição afeta as propriedades do compósito. Foram produzidas soluções de quitosana com 1,5% massa/volume dissolvidos em ácido acético 1,0% v/v com posterior adição de 0,6% v/v de glicerol como agente plastificante. Foram adicionados à solução fibras de sisal mercerizadas com tamanhos de 0,5; 1,0 e 2,0 mm, com proporção de 10% sobre a massa de quitosana utilizada, e foram produzidos filmes a partir da secagem em moldes. Os filmes com e sem fibra foram submetidos a ensaios de tração e teste de solubilidade. A quitosana tanto em pó como em filme foi caracterizada quimicamente e termicamente através dos ensaios de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). A atividade antibacteriana da quitosana também foi medida por meio de teste de difusão em ágar e teste de microdiluição em poços. A adição de fibra ao filme promoveu aumento da rigidez e da resistência a tração, enquanto diminuiu a elasticidade. As análises de FTIR e TGA mostraram que no filme após a secagem não há presença de ácido acético e há forte presença de glicerol. Os testes antibacterianos mostraram que a quitosana possui capacidade antibacteriana moderada, mas que o ácido acético quando está em solução também auxilia na inibição. Na forma de solução o agente inibidor se infiltra no meio, mas na forma de filme apenas inibe as superfícies em contato direto. Os filmes reforçados com fibra produzidos possuem potencial para utilização em embalagem de alimentos, principalmente se aplicados na forma de revestimento, onde o alimento é submerso na solução e retirado para formar um filme sobre a superfície.
Abstract: Chitosan is an artificial polymer obtained from the deacetylation of chitin, present in cell walls of fungi and exoskeletons of insects and crustaceans. Due to its biodegradable, biocompatible and antibacterial properties, its use in films for food packaging has been studied. However, its low mechanical properties still restrict its use. One of the ways to improve its mechanical properties and still keep it biodegradable would be through the incorporation of natural fibers in the polymer matrix. The objective of this work is to investigate the viability of using natural fibers as reinforcement in chitosan films for food packaging and to verify if their addition affects the properties of the composite. Chitosan solutions were be produced with 1.5% mass/volume dissolved in acetic acid 1.0% volume/volume with subsequent addition of 0.6% v/v of glycerol as a plasticizer. Mercerized sisal fibers with size of 0.5; 1.0 and 2.0 mm will be added to the solution, with a proportion of 10% on the mass of chitosan used and films will be produced from the drying in molds. Films with and without fiber were applied for tensile tests and solubility tests. Chitosan in both powder and film was chemically and thermally characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The antibacterial activity of chitosan was also measured using agar diffusion test and well microdilution test. The addition of fiber to the film promoted an increase in stiffness and tensile strength, while decreasing elasticity. The FTIR and TGA analyzes showed that in the film after drying there is no presence of acetic acid and there is a strong presence of glycerol. Antibacterial tests showed that chitosan has a moderate antibacterial ability, but that acetic acid when in solution also assists in inhibition. In the form of a solution, the inhibiting agent infiltrates the medium, but in the form of a film, it inhibits only the surfaces in direct contact. The fiber reinforced films produced have potential for use in food packaging, especially if applied in the form of coating, where the food is submerged in the solution and removed to form a film on the surface.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria nº 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/70993
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