Utilização de resíduo fibroso do pseudocaule de bananeira na produção de bandejas biodegradáveis de amido de mandioca por processo de termoformagem - Jacometti, Giselle de Assis (2024)
Resumo: Esta tese de doutorado teve como objetivo estudar a incorporação do resíduo fibroso do pseudocaule de bananeira (RFPB), cultivar Nanica (Musa cavendishii), em bandejas biodegradáveis de amido devido à grande produtividade dessa fruta no Brasil e pela grande quantidade de resíduos gerados após a colheita da fruta (em torno de 2 t/ha/ano de restos da cultura) Na primeira etapa do trabalho, o RFPB “in natura” foi caracterizado quanto à composição, teor de açúcares solúveis, lignina, hemicelulose, celulose e microestrutura (microscopia eletrônica, FT-IR e difração de raios- X, TGA e RMN); e também quanto às suas propriedades funcionais O RFPB apresentou boas propriedades funcionais e 3% de celulose, o que o torna um potencial resíduo a ser utilizado como reforço na produção de bandejas de amido de mandioca Na segunda etapa, foram produzidas bandejas termoformadas de amido com a adição de a 15 kg/1 kg de sólidos totais Para o preparo de todas as formulações foram utilizados os seguintes aditivos: estearato de magnésio (,49 kg/1 kg de de sólidos totais), goma guar (,99 kg/1 kg de de sólidos totais) e glicerol (9,85 kg/1 kg de sólidos totais) A influência do RFPB foi avaliada pela caracterização das bandejas por testes de espessura, densidade, cristalinidade, cor, microscopia eletrônica de varredura, capacidade de absorção de água, isotermas de sorção de água, FT-IR, difração de raios-X, RMN, análise térmica de TGA e ensaios de tração A utilização do RFPB nas bandejas foi considerada uma alternativa viável, pois além de agregar valor ao resíduo, melhorou tanto a aparência quanto a processabilidade das bandejas, além de diminuir a densidade das mesmas em relação àquelas produzidas com 1% de amido, sem alterar as propriedades mecânicas O RFPB apresentou afinidade com a matriz de amido, originando um compósito com boa interação de seus componentes quando se utilizaram baixas concentrações do resíduo (até 5 kg de RFPB/1 kg de sólidos totais) Devido a sua alta capacidade de absorção de água, as bandejas produzidas podem ser utilizadas como embalagem apenas para produtos secos Na terceira etapa, na tentativa de diminuir seu caráter hidrofílico, o RFPB foi modificado através de extrusão reativa em meio ácido e em peróxido alcalino Para o tratamento em peróxido alcalino (FXA) foi utilizada solução de NaOH (pH=11) e peróxido de hidrogênio (7%) Para o tratamento ácido (F-XB) foi utilizado ácido cítrico (5% m/m) O tratamento em meio neutro, sem adição de reagentes, foi identificado como C-X Os três tratamentos foram divididos em dois lotes: no primeiro lote (F-XA, F-XB e C-X), as amostras foram extrudadas e não foram lavadas; e no segundo lote, as amostras passaram por um processo de lavagem (1 vezes o seu peso) após a extrusão e foram codificadas como F-XA1, F-XB1 e C-X1 O RFPB modificado também foi caracterizado pelas seguintes análises: teores de lignina, hemicelulose e celulose, densidade aparente, cor e microestrutura (microscopia eletrônica, FT-IR e difração de raios- X, TGA e RMN), capacidade de absorção de água (CAA) e de óleo (CAO), isotermas de sorção de água As modificações realizadas no RFPB, de uma maneira geral, provocaram melhorias no material, diminuindo os teores de lignina e 8 hemicelulose e celulose, enquanto que as amostras extrudadas e lavadas (C-X1, FXA1 e F-XB1) apresentaram aumento significativo nos seus teores de lignina, hemicelulose e celulose quando comparadas às amostras não lavadas correspondentes Tais tratamentos aumentaram a densidade aparente do resíduo com exceção dos tratamentos C-X1 e F-XA1 e diminuíram a CAA (exceto C-X1 e FXA1) e CAO (exceto C-X1) do resíduo Após a lavagem do material com água (C-X1, F-XA1 e F-XB1), tanto os valores de CAA quanto os de CAO aumentaram Com relação à cristalinidade, o processo de extrusão parece ter proporcionado um aumento na porcentagem de material amorfo, para os tratamentos somente extrudados, porém, quando estes materiais foram lavados e o material solúvel em água retirado, houve um aumento no índice de cristalinidade para todos eles quando comparados com o RFPB Os tratamentos extrudados e lavados também apresentaram as menores capacidades de sorção de água (aw) acima de ,7 Todos os tratamentos, exceto F-XA, alteraram as propriedades térmicas do RFPB, aumentando sua temperatura de degradação Na quarta e última etapa da pesquisa, o RFPB modificado por extrusão reativa em peróxido alcalino e ácida, e sem tratamento químico, com e sem lavagem em água, foi empregado na produção de bandejas biodegradáveis à base de amido de mandioca As bandejas foram produzidas por termoformagem, utilizando formulações com amido de mandioca e 5 kg/1 kg sólidos totais de RFPB modificado Para verificar se ocorreram mudanças no RFPB “in natura” após os tratamentos e a influência do RFPB modificado nas bandejas, os materiais foram caracterizados pelas seguintes análises: espessura, densidade, cor, microestrutura (microscopia eletrônica, FT-IR, difração de raios- X, TGA e RMN), capacidade de absorção de água, isotermas de sorção de água e propriedades mecânicas A utilização do RFPB modificado na produção de bandejas biodegradáveis de amido proporcionou bandejas mais claras, menos densas e de melhor processabilidade sem alterar suas propriedades mecânicas Bandejas dos tratamentos C-X e C-X1 não se mostraram eficientes no controle da absorção de umidade Entretanto, os processos de extrusão em peróxido alcalino e em meio ácido realizados no RFPB proporcionaram a formação de bandejas com menor capacidade de absorção de água, principalmente o tratamento em peróxido alcalino sem lavagem (BF-XA) O RFPB modificado por processo de extrusão proporcionou uma grande fração de substâncias solúveis em água fazendo com que as bandejas produzidas por tais materiais tivessem uma maior sorção de água Já as bandejas formuladas com RFPB modificado e lavado haviam solubilizado estas substâncias e apresentaram menor capacidade de sorção de água A presença da fibra alterou as propriedades térmicas das bandejas sendo que o RFPB “in natura” e modificado por extrusão diminuiu a temperatura de degradação das bandejas com relação às bandejas formuladas somente com amido Porém, quando se incorporou às bandejas o RFPB modificado e lavado, a temperatura de degradação destas bandejas aumentou As análises estatísticas realizadas foram: análise de variância (Anova) e teste de comparação de Tukey (p = ,5) Desta forma, foram obtidas bandejas com características adequadas para produção em escala comercial