Filmes biodegradáveis de amido e polietileno: desenvolvimento, caracterização e aplicação no acondicionamento de leite pasteurizado

Abstract

A necessidade de fornecer facilidades e segurança para a distribuição de alimentos a longas distâncias demanda aprimoramento e torna necessário o emprego de materiais plásticos, um aliado à praticidade em relação à produção de embalagens. Se por um lado os polímeros plásticos favorecem a manutenção de um padrão de qualidade aos alimentos, por outro acarretam impactos ambientais gerados pelo seu depósito no meio ambiente. O polietileno é um dos mais importantes polímeros usados na fabricação de embalagens, tendo em vista suas características de boa processabilidade e resistência. No entanto, estão na contra-mão da sustentabilidade, uma vez que possuem baixa capacidade de degradação/biodegradação na natureza. Materiais poliméricos, mesmo que com parcial substituição do polímero petroquímico por polímeros de origem natural, podem representar vantagem quanto à redução do tempo de biodegradação na natureza. Nesse sentido, o amido de mandioca pode ser considerado uma das bases promissoras para obtenção de materiais biodegradáveis por sua potencial degradação em função da susceptibilidade ao ataque de micro-organismos, além de ser um recurso renovável, de baixo custo e ampla disponibilidade, principalmente no Brasil. Assim, surgem como alternativas a elaboração de materiais mediante mistura entre polímeros de origem petroquímica e natural, considerando obter principalmente as ótimas propriedades mecânicas através do polietileno e o potencial biodegradável da proporção do amido. Neste contexto, foram elaborados filmes biodegradáveis nas concentrações 20, 40 e 60% de mistura de amido (MA) em Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD), denominados F20, F40 e F60, respectivamente, adicionados de ácido cítrico como compatibilizante. O filme controle (FC) foi produzido puramente com PELBD. A miscroscopia eletrônica de varredura demonstrou que a incorporação de amido provocou alterações na superfície do filme devido a uma distribuição irregular, principalmente nos filmes de maior concentração de MA. Isso gerou influências nas propriedades mecânicas, sobre as quais foram observadas reduções da resistência máxima à tração e alongamento. A solubilidade e o intumescimento tiveram aumento proporcional à concentração de amido nos filmes. Com relação aos parâmetros de cor, os materiais demonstraram alto índice de translucidez e baixo índice de amarelecimento. Na análise de termogravimetria, os filmes de maior concentração de amido mostraram números de estágios de degradação diferentes em relação ao de menor concentração e controle. Os espectrosde FT-IR para os diferentes materiais analisados apresentaram bandas típicas dos grupos funcionais do PELBD com um aumento gradativo na intensidade dos picos característicos do amido, de acordo com o grau de incorporação. Após a caracterização, a biodegradabilidade dos materiais foi avaliada pela inoculação em meio contendo Aspergillus niger e pela ação direta da enzima amilase. Um estudo de migração do ácido cítrico em meio simulante foi efetuado nos materiais, com exceção do F60, por não apresentar boas condições de processabilidade no momento de sua extrusão. O material F40 apresentou maior e significativa diferença em relação ao F20. Constatou-se que F20 e F40 apresentaram migração já no primeiro dia de armazenamento. F20 foi o material biodegradável que demonstrou ser boa alternativa para formatação em embalagens de leite pasteurizado, tanto sob aspectos ambientais e processabilidade, quanto à manutenção da qualidade do leite, possivelmente atribuída ao composto ácido cítrico migrando do filme para o produto durante o período de armazenamento.<br>

Abstract : The need to provide facilities and security for the distribution of food over long distances demand improvement and the necessary use of plastic materials, an ally of convenience in the production of packaging. If on one hand the plastic polymers help to maintain a level of quality to the food, on the other hand cause environmental impacts caused by the deposit on the environment. Polyethylene is one of the most important polymers used in manufacturing packaging, in view of its good characteristics of processability and strength. However its low capacity of degradation/biodegradation in nature may be enhanced by partial replacement for polymer petrochemical with polymers of natural origin, which becomes an advantage in reducing the degradation time. Accordingly, the cassava starch can be considered one of promising databases to obtain biodegradable materials for its potential degradation due to the susceptibility of microorganisms attack, in addition to being a renewable resource, low cost and wide availability, especially in Brazil. Thus appear as alternatives to development of materials by mixing between petrochemical and natural origin polymers, especially considering obtain good mechanical properties through the polyethylene and the potential of biodegradable proportion of starch. In this context, biodegradable films were prepared at concentrations of 20, 40 and 60% starch mixture (SM) Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), termed F20, F40 and F60, respectively, added citric acid as compatibilizer. The control film (CF) was purely made from LLDPE. Electron microscopy scanning showed that starch incorporation led to changes in the film surface due to an irregular distribution, mainly in the higher concentration of SM movies. This generated influences the mechanical properties on which the maximum tensile strength and elongation decreases were observed. The solubility and the swelling had increased proportional to the concentration of starch in the films. Regarding the color parameters, the materials showed high translucency index and low yellowness index. In the thermogravimetric analysis, the higher concentration of starch in films shows a different number of stages of degradation, relative to lower concentration and control. The FT-IR spectra for the materials analyzed exhibited different band typical of the functional groups of LLDPE with a gradual increase in the intensity of the characteristic peaks of the starch in accordance with the degree of incorporation. After characterization, the biodegradability of materials was evaluated by inoculation in medium containing Aspergillus niger and by the direct action of the amylase enzyme. Amigration study of citric acid amid simulant was made in the materials, except for the F60, it doesn?t provide good conditions of processability at the time of extrusion. The F40 material showed greater and significant difference to the F20. It was found that F20 and F40 showed migration on the first day of storage. F20 biodegradable material that was shown to be a good alternative for formatting pasteurized milk cartons, both from environmental and processability as the maintenance of the quality of milk, possibly attributable to citric acid compound migrating the film to the product during the storage period.