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Tipo: Tese
Título : Produção de filmes biodegradáveis e aprimoramento de suas propriedades utilizando tecnologias não térmicas
Título en inglés: Production of biodegradable films and improvement of their properties using non-thermal technologies
Autor : Goiana, Mayara Lima
Tutor: Fernandes, Fabiano André Narciso
Co-asesor: Rosa, Morsyleide de Freitas
Palabras clave en portugués brasileño: Amido;Plasma de baixa temperatura;Indicador de pH;Carragenina
Palabras clave en inglés: Starch;Low temperature plasmas;pH indicator;Carrageenan
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Fecha de publicación : 2025
Citación : GOIANA, Mayara Lima. Produção de filmes biodegradáveis e aprimoramento de suas propriedades utilizando tecnologias não térmicas. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumen en portugués brasileño: Filmes a base de amido, apesar de serem uma alternativa promissora de embalagem biodegradável, enfrentam desafios de desempenho devido à alta solubilidade e baixa hidrofobicidade. Para superar estas limitações, o estudo explorou três estratégias: plasma DBD, incorporação de extratos ricos em antocianinas (resíduos de uva e acerola) e adição de carragenana. Na etapa I, os efeitos do plasma DBD foram avaliados quanto as propriedades físico-químicas e estruturais do amido de milho. Foram testadas diferentes frequências (100, 200 e 300 Hz) e tempos de exposição (10 e 20 min). O tratamento de 200 Hz por 20 min foi o mais eficaz, causando as maiores mudanças na proporção de amilose para amilopectina, solubilidade, absorção de água e morfologia. A superfície do amido ficou mais lisa e com poros. Foram notadas pequenas alterações na estrutura ordenada do amido, conforme FTIR. A etapa II consistiu na produção de filmes (5% p/p) por casting utilizando o amido da etapa 1 e o tratamento por plasma da solução filmogênica, nos mesmos moldes testados anteriormente. Os resultados mostraram diferenças significativas em relação às suas propriedades físico químicas e morfológicas. A maioria das alterações químicas ocorreu no amido submetido ao plasma antes da formação do filme, enquanto os filmes produzidos com o amido não tratado apresentaram alterações físicas. Na etapa III, foi adicionado os extratos de antocianinas aos filmes junto com o tratamento com DBD em condições otimizadas. Os filmes de amido com extratos de acerola e uva, separadamente, mostraram boa resposta colorimétrica para indicação de pH, porém com algumas desvantagens nas propriedades físico-químicas, tais como umidade e solubilidade, mas não alterou significativamente o ângulo de contato, o teor de amilose ou os espectros de FTIR. Por fim, a etapa IV contou com a adição da carragenana aos filmes de amido (2,5% p/p, cada) e antocianinas. Foi confirmada a capacidade de indicação de pH (mais satisfatória com o extrato de uva) e melhora nas propriedades físicas, como o aumento da hidrofobicidade (ângulo de contato subiu de 52.9° para 74.8° com extrato de bagaço de uva). Em resumo, a aplicação do plasma mostrou-se capaz de aprimorar as propriedades dos filmes, sem comprometer a indicação de frescor dos alimentos via a resposta colorimétrica das antocianinas às variações de pH. Para um filme inteligente, a recomendação seria usar plasma, carragenana e extrato de uva.
Abstract: Starch-based films, despite being a promising biodegradable packaging alternative, face performance challenges due to their high solubility and low hydrophobicity. To overcome these limitations, the study explored three strategies: DBD plasma, incorporation of anthocyanin-rich extracts (grape and acerola residues), and addition of carrageenan. In stage I, the effects of DBD plasma were evaluated on the physicochemical and structural properties of cornstarch. Different frequencies (100, 200, and 300 Hz) and exposure times (10 and 20 min) were tested. The 200 Hz treatment for 20 min was the most effective, causing the greatest changes in the amylose-to-amylopectin ratio, solubility, water absorption, and morphology. The starch surface became smoother and more porous. Minor changes in the ordered structure of the starch were observed, as determined by FTIR. Stage II consisted of producing films (5% w/w) by casting using the starch from stage 1 and plasma treating the film-forming solution using the same molds tested previously. The results showed significant differences in their physicochemical and morphological properties. Most of the chemical changes occurred in the starch subjected to plasma before film formation, while the films produced with untreated starch showed physical changes. In stage III, anthocyanin extracts were added to the films along with DBD treatment under optimized conditions. The starch films with acerola and grape extracts, separately, showed a good colorimetric response for pH indication, but with some disadvantages in physicochemical properties, such as moisture and solubility, but without significantly altering the contact angle, amylose content, or FTIR spectra. Finally, stage IV involved the addition of carrageenan to the starch films (2.5% w/w each) and anthocyanins. The film's pH-indicating capability (more satisfactory with grape extract) and improved physical properties, such as increased hydrophobicity (contact angle increased from 52.9° to 74.8° with grape pomace extract), were confirmed. In summary, the application of plasma proved capable of improving film properties without compromising food freshness indication via the colorimetric response of anthocyanins to pH variations. For a smart film, the recommendation would be to use plasma, carrageenan, and grape extract.
Descripción en portugués brasileño : 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://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83430
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/0939221431690186
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0003-3495-5975
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/9978219072711522
ORCID del co-asesor: https://orcid.org/0000-0002-5224-9778
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/7670383899259509
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DEQ - Teses defendidas na UFC

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