Tratamento com plasma frio para melhorar a adesão de filmes de amido a filmes de policaprolactona e poli(ácido láctico)

Abstract

Os polímeros compõem a maioria dos materiais de embalagem comuns porque apresentam várias características desejadas, como flexibilidade, leveza e transparência. No entanto, o recente aumento indiscriminado do uso de embalagens de polímeros de origem fóssil levou a sérios problemas ecológicos visto que a maioria destes materiais apresenta baixa biodegradabilidade. Atualmente há um grande interesse em desenvolver embalagens para a indústria de alimentos utilizando polímeros de fontes naturais e/ou biodegradáveis em substituição aos polímeros convencionais de fontes fósseis. O amido é uma alternativa interessante, visto que é um material natural, inerentemente biodegradável e produzido em larga escala. Entretanto, possui baixas propriedades mecânicas e de barreira ao vapor de água. A combinação do amido com outros polímeros biodegradáveis, mesclando suas propriedades, pode ser uma forma de contornar estas desvantagens, porém a hidrofilicidade do amido dificulta a sua mistura com polímeros hidrofóbicos. Neste trabalho, as superfícies de filmes de policaprolactona (PCL), poli (ácido láctico) (PLA) e polietileno linear de baixa densidade (PELBD) foram tratadas com plasma atmosférico não térmico para melhorar a adesão destes a filmes de amido. O tratamento resultou em aumento da rugosidade superficial dos filmes e diminuição do ângulo de contato com a água. Filmes multicamadas (amido-PCL/PLA/PELBD) foram produzidos após o tratamento com plasma. A adesão dos filmes de amido ao PCL, PLA e ao PELBD foi melhorada com o tratamento com plasma, e a resistência à delaminação aumentou com o tempo de tratamento. A melhor adesão foi obtida para o filme de amido-PLA com 10 min de tratamento com plasma. A barreira ao vapor de água dos filmes de multicamadas foi significativamente maior do que para os filmes de amido e as propriedades mecânicas foram semelhantes às encontradas para PCL/ PLA/PELBD. Sorbato de potássio, um conservante amplamente utilizado na indústria de alimentos, foi incorporado nos filmes multicamadas obtidos (PLA-amido). Os testes de migração do sorbato de potássio (SP) dos filmes multicamadas (PLA-amido com SP) para simulantes de alimentos demostraram que, para alimentos semissólidos a migração é praticamente instantânea enquanto que para alimentos gordurosos a migração foi lenta e influenciada pela temperatura. A aplicação dos filmes com SP para embalagens de queijo indicou eficácia quanto ao caráter conservante, mostrando que os filmes multicamadas desenvolvidos são muito promissores para aplicações de embalagem.

Abstract : Polymers are commonly used as packaging materials because they have several desired characteristics, such as flexibility, lightness and transparency. However, the recent indiscriminate increase in the use of packaging made of polymers from fossil origin has led to serious ecological problems since most of these materials have low biodegradability. There is currently a great deal of interest in developing packaging for the food industry using natural and / or biodegradable polymers instead of conventional fossil source polymers. Starch is an interesting alternative material since it is a natural polymer, inherently biodegradable and produced on a large scale. However, it has low mechanical properties and water vapor barrier. The combination of the starch with other biodegradable polymers, blending their properties, can overcome these limitations. However, the mixture of starch with hydrophobic polymers is quite challenging due to their different water affinity. In this work, the surfaces of polycaprolactone (PCL), poly (lactic acid) (PLA) and linear low density polyethylene (LLDPE) films were treated with non-thermal atmospheric plasma to improve their adhesion to starch films. The treatment resulted in increased of the surface roughness of the films and decrease of the water angle of contact. Multilayer films (PCL/PLA/LLDPE - starch) were produced after plasma treatment. Adhesion of the starch films to PCL, PLA and LLDPE was improved with plasma treatment, and the delamination resistance increased with the treatment time. The best adhesion was obtained for the PLA-starch film with 10 min of plasma treatment. The water vapor barrier of the multilayer films was significantly higher than that found for the starch films and the mechanical properties were similar to those found for PCL/PLA/LLDPE. Potassium sorbate, a preservative widely used in the food industry, was incorporated into the obtained multilayer films. Potassium sorbate (SP) migration from multilayer films (PLA-10-starch with SP) to food simulants showed that, for semisolid foods, the migration is practically instantaneous, whereas for fat foods the migration was slow and influenced by temperature. The application of the SP films to cheese packaging has demonstrated its effectiveness as a preservative, showing that the developed multilayer films are very promising for packaging applications.