Obtenção e avaliação das propriedades mecânicas de polímeros biodegradáveis a base de amido de milho e proteína do soro do leite

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Possamai, D.C. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO) ; Baudini Bombardelli, A. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO) ; Pierdoná, L. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO) ; Dettmer, A. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO)

Resumo

Os polímeros biodegradáveis são uma alternativa viável para a redução dos resíduos poliméricos, pois apresentam rápida degradação, diminuindo o acúmulo dos mesmos. Neste trabalho propõe-se a obtenção e análise de tração de filmes poliméricos biodegradáveis com base de amido de milho, proteína do soro do leite e glicerina. Percebeu-se que os filmes com maior concentração de glicerina apresentaram os melhores resultados. Conclui-se que foi possível a obtenção dos polímeros biodegradáveis e os mesmos apresentaram resultados satisfatórios quanto à resistência mecânica.

Palavras chaves

Biopolímero; Tração; Amido

Introdução

Buscando a diminuição dos danos ambientais causados pela extração do petróleo e do acúmulo de resíduos gerados pelos polímeros sintéticos surgem os polímeros biodegradáveis como uma solução viável tecnológica e economicamente. Filmes formados apenas por amido não apresentam características necessárias para que os mesmos sejam utilizados como embalagens, por isso optou-se por realizar uma avaliação do comportamento do filme polimérico de amido quando em conjunto com a proteína do soro do leite, a caseína, e um plastificante. A proteína confere resistência e o plastificante aumenta a flexibilidade do filme. Neste trabalho optou-se por utilizar a glicerina como plastificante, que é um álcool com características hidrofílicas, altamente miscível em água e que atualmente tem sua maior fonte proveniente da indústria de biodiesel. Objetiva-se com esse trabalho elaborar um biofilme polimérico através do processo de casting usando amido, caseína e glicerina e após caracterizá-lo quanto à resistência à tração. Assim auxiliar a reduzir o acúmulo de resíduos e incentivar a busca por fontes renováveis.

Material e métodos

As matérias primas utilizadas para obtenção dos filmes foram: concentrado proteico de soro de leite de vaca contendo de 93% de proteína, da marca Isofort, amido de milho, marca Fleischmann e glicerina P.A., marca Vetec. Foram elaborados filmes pela técnica de casting, usando amido de milho (fixo em 8g), concentrado proteico de leite (7,5 a 22,5% em relação ao amido) e glicerina como plastificante (15 a 45% em relação ao amido). Esses valores foram definidos a partir de testes preliminares. O amido e a glicerina foram dissolvidos em 200ml de água destilada. Essa solução foi aquecida sob agitação até 90ºC, permanecendo nesta temperatura por 10 min e após resfriada a 50°C. Após o resfriamento adicionou-se o concentrado proteico do soro de leite e agitou-se até obtenção de uma solução filmogênica homogênea. Colocou-se 20g de solução em placas de Petri. O material foi seco em estufa (DeLeo TLK48) com circulação de ar a 30ºC por aproximadamente 30 horas. Após a secagem os filmes foram removidos das placas e colocados em dessecadores por aproximadamente 24 horas (ROCHA et. al., 2014). Para o teste de tração, o filme foi cortado em corpos de prova com dimensão de 50 mm de comprimento por 20 mm de largura. O método padrão D 882-95 da American Society for Testing and Materials (ASTM, 1995) foi utilizado para operar o equipamento texturômetro (TA.XT.plus-STABLE MICRO SYSTEMS) para determinar a tensão na ruptura. A distância de pré-teste entre os probes do equipamento foi ajustada a 30 mm e a velocidade de tração em 1 mm/s. No teste de tração foram obtidos os valores de resistência mecânica à tração. Essa resistência é a tensão máxima exercida até o momento de ruptura, em Mega Pascal (MPa), calculada através da relação entre a força e a área da seção transversal inicial do filme.

Resultado e discussão

Conforme os resultados apresentados na Figura 1, o maior resultado de tensão obtido foi de 3427,38 MPa, para o filme biodegradável indicado pelo experimento 5 (15% de concentrado proteico em relação ao amido e 30% de glicerina em relação ao amido), enquanto que a menor foi para o filme representado pelo experimento 2 (22,5% de concentrado proteico em relação ao amido e 15% de glicerina em relação ao amido), 1727,98 MPa. Citando exemplos de utilização desses filmes, como revestimentos, esses devem ser resistentes ao impacto e abrasão, para proteger a estrutura do alimento, e flexíveis, para que possam se adaptar à possível deformação do alimento sem se romperem (Guilbert et al., 1997). Partindo desse conceito, nota-se que o filme número 5, atende ao primeiro parâmetro citado pelo autor, já que apresentou uma alta tensão de ruptura. Conforme observa-se na Figura 2, os melhores resultados de resistência à tração ocorrem quando os valores de proteína e glicerina são mínimos. Para a confecção de novos filmes sugere-se utilizar a menor quantidade de proteína e glicerina, pois o valor de resistência à tração não altera consideravelmente com o aumento da glicerina, assim, se gasta menos glicerina e obtêm-se resultados muito próximos.

* A porcentagem de proteína e amido foi calculada sobre a quantidade fixa de amido de 8g para 200 ml de solução.


Fonte: Autor

Conclusões

A partir dos resultados deste trabalho, conclui-se que é possível obter filmes biodegradáveis a partir do amido de milho, caseína e glicerol, utilizando o processo de casting, como uma alternativa viável para a redução de resíduos oriundos de fonte não renovável. Os filmes possuem excelente resistência à tração e são uma alternativa aos filmes poliméricos não degradáveis. Por apresentarem resultados satisfatórios, os filmes podem ser utilizados como embalagens de alimentos, entretanto é necessário realizar aperfeiçoamentos e outros testes de resistência mecânica.

Agradecimentos

Referências

GUILBERT, S.; CUQ, B.; GONTARD, N. Recent innovation in edible and/or biodegradable packaging materials. Food Additives and Contaminants, London, v.14, n.6-7, p.741-751, 1997.

MALI, Suzana; GROSSMANN, Maria; YAMASHITA, Fábio. Filmes de amido: produção, propriedades e potencial de utilização. Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 31, n. 1, p. 137-156, jan./mar. 2010.

ROCHA et al. Filmes compostos biodegradáveis a base de amido de mandioca e proteína de soja. Polímeros vol.24 no.5 São Carlos, Sept,/Oct. 2014 Epub Sep 22, 2014.

SAKABE, Noboru; MARSON, Guilherme; TORRES, Bayardo. Estudo Interativo da estrutura e função de proteínas. 2005. Disponível em: < http://www.iq.usp.br/bayardo/softwares/proteina/index.html>. Acesso em: 10 de outubro de 2016