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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30068| Título: | Desenvolvimento de revestimentos para embalagens celulósicas baseados em amido modificado e celulose microfibrilada |
| Título(s) alternativo(s): | Development of cellulosic packaging coatings based on modified starch and micro fibrillated cellulose |
| Autor(es): | Scheffer, Mayara |
| Orientador(es): | Sydney, Alessandra Cristine Novak |
| Palavras-chave: | Revestimento em papel Embalagens de papel Celulose Amido Nanocompósitos (Materiais) Paper coatings Paper containers Cellulose Starch Nanocomposites (Materials) |
| Data do documento: | 9-Ago-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | SCHEFFER, Mayara. Desenvolvimento de revestimentos para embalagens celulósicas baseados em amido modificado e celulose microfibrilada. 2022. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | O uso do papel em embalagens alimentícias apresenta-se como alternativa ao uso extensivo de plástico. Devido ao caráter hidrofílico e poroso da celulose, revestimentos de polímeros sintéticos são comumente aplicados para proporcionar melhores propriedades mecânicas e de barreira às embalagens de papel. Neste contexto, revestimentos baseados em uma combinação de biopolímeros e nanomateriais têm sido estudados em função de sua biodegradabilidade, ampla disponibilidade, não toxicidade e capacidade de aprimorar as características de superfície do papel. Assim, o objetivo deste trabalho foi elaborar um revestimento composto por uma matriz polimérica constituída de amido modificado (fosfato de diamido hidroxipropilado - HDSP) e glicerol (GLY), tendo a celulose microfibrilada (MFC) como agente de reforço, e aplica-lo em amostras de papel Kraft. Um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) foi empregado no planejamento dos experimentos visando estudar o impacto das variáveis de controle (%MFC, %GLY e %HDSP) nas variáveis de resposta – viscosidade da suspensão, resistência à tração, permeabilidade à óleos e gorduras e homogeneidade do revestimento. Após a coleta de dados, a Análise de Variância (ANOVA) e a Metodologia da Superfície de Resposta (MSR) foram utilizadas como ferramentas estatísticas para analisar o comportamento das respostas frente às variações nas composições dos ensaios. Embora os dados experimentais não tenham apresentado adequação ao modelo proposto, pois apresentaram R2 inferior à 0,85, foi possível observar que, independente da composição, (i) as suspensões apresentaram comportamento de fluido pseudoplástico; (ii) teores elevados de HDSP combinados com teores intermediários de MFC apresentaram resultados adequados de viscosidade e refletiram em elevada resistência à óleos e gorduras (número kit acima de 8) e numa maior uniformidade dos revestimentos; (iii) e gramaturas inferiores à 20 g/m2 produzem melhores resultados de resistência à tração e piores resultados nas propriedades de barreira. Ao final da pesquisa, foram produzidos papéis Kraft revestidos com suspensões baseadas em nanocompósitos de amido modificado e celulose microfibrilada com elevado potencial para aplicação como embalagens. O revestimento produzido no Ensaio 8 apresentou o maior destaque, uma vez que apresentou a maior resistência contra óleos e gorduras (número kit = 12) e excelente resultado de homogeneidade, sendo recomendado para embalagens de alimentos para consumo rápido com elevado teor de gorduras. |
| Abstract: | The use of paper in food packaging presents itself as an alternative to the extensive use of plastic. Due to the cellulose hydrophilic and porous character, synthetic polymers coatings are commonly applied to provide better mechanical and barrier properties to paper packaging. In this context, coatings based on a combination of biopolymers and nanomaterials have been studied because of their biodegradability, wide availability, non-toxicity and ability to improve paper surface characteristics. Thus, the aim of this study is to develop coatings composed by a matrix of modified starch (hydroxypropyl di-starch phosphate - HDSP) and glycerol (GLY), with micro fibrillated cellulose (MFC) as a reinforcing agent, and apply them in Kraft paper samples. A Central Composite Rotational Design (CCRD) was employed in the experiment design to study the impact of the control variables (%MFC, %GLY and %HDSP) on the response variables – suspension viscosity, tensile strength, permeability to oils and fats and coating homogeneity. After data collection, the Analysis of Variance (ANOVA) and the Response Surface Methodology (RSM) were used as statistical tools to analyze the behavior of the responses in face of variations in the compositions of the treatments. Although the experimental data hasn’t presented adequacy to the proposed model, as they presented R2 lower than 0,85, it was possible to observe that, regardless of the composition, (i) the suspensions presented a pseudoplastic fluid behavior; (ii) high levels of HDSP combined with intermediate levels of MFC showed adequate viscosity results and reflected in high resistance to oils and fats (kit number above 8) and a greater coatings uniformity; (iii) and weights lower than 20 g/m2 produce better results in tensile strength and worse results in barrier properties. At the end of the research, Kraft papers coated with suspensions based on modified starch and micro fibrillated cellulose nanocomposites with high potential for application as packaging were produced. Coating prepared on Run 8 presented the biggest highlight, since it showed the highest resistance against oil and grease (kit number = 12) and excellent homogeneity results, being recommended as fast consumption food packaging and with high grease content. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30068 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia |
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