Propriedades mecânicas e permeabilidade ao vapor de água de filmes de quitosana secos em condições de ar controladas utilizando bomba de calor
Autor: Paulo Eduardo Hansmann (Currículo Lattes)
Resumo
Devido ao forte impacto negativo causado pelo acúmulo dos plásticos convencionais nas últimas década, busca-se cada vez mais alternativas para a produção de embalagens que apresentem sustentabilidade ambiental. Nesse contexto, os filmes biopoliméricos de quitosana, surgem como uma opção para embalagens biodegradáveis além da opção adicional de gerenciamento de resíduos, pois trata-se de um biopolímero obtido de resíduos de crustáceos como o camarão. Devido principalmente as propriedades antifúngicas e antibacterianas da quitosana, este biopolímero apresenta um potencial para ser aplicado sobre superfícies cortadas ou sobre frutos com alta taxa de maturação pós-colheita. A técnica mais utilizada para produção laboratorial de filmes é denominada casting, que consiste em verter uma suspensão em uma placa pequena (placa de petry, por exemplo) e deixar secar em temperatura ambiente que demanda longo tempo de processo. O ar ambiente possui um elevado teor de umidade (>0,015 kg kg-1ar seco) sendo, então, necessário utilizar temperaturas de operação mais altas (>50°C) em secadores convencionais para exercer a força motriz responsável pela remoção de umidade do produto. O objetivo deste trabalho foi estudar a secagem de filmes de quitosana em secador bomba de calor com diferentes condições de temperatura e umidade absoluta do ar, avaliando os filmes obtidos quanto suas características a resistência a tração (RT), alongamento (%A), permeabilidade ao vapor de água (PVA), variação da cor, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrofotometria na região do infravermelho (FT-IR). A temperatura exerceu maior influência para as respostas de (A), (PVA) e ( E) nos filme de quitosana-glicerol em secador bomba de calor, enquanto que, para a umidade absoluta do ar de secagem, os efeitos principais foram significativos (p 0,05) apenas para a resistência a tração (RT). Em relação as superfícies de respostas geradas, observou-se que a uma umidade absoluta do ar de secagem de (15g kg-1 ~ 19% UR), o aumento da temperatura para 50°C provocou um aumento da resistência a tração (RT) dos filmes de quitosana- glicerol, atingindo valores (~ 18 MPa). Para o alongamento, a uma temperatura mais alta (50°C), e umidade do ar de secagem na região central de 10-12 g kg-1 equivalente (~16% UR) obtivemos os maiores valores de alongamento dos filmes de quitosan-glicerol (~40%). Os melhores valores de permeabilidade ao vapor de água (baixa taxa de permeabilidade) foram medidos a temperatura média (~ 40 ° C) a uma faixa de umidade absoluta de 10 g kg-1 (~21% UR). A região central (10 g kg-1) de umidade absoluta forneceu os melhores valores de RT, %A e PVA, com pequena alteração ((delta) E) na cor dos filmes. As temperaturas de 40-50°C foram melhores para as propriedades mecânicas (RT e %A), e a região central (40°C) a melhor propriedade de barreira (baixo PVA).O tratamento 4 (10% sorbitol-40°C -10g kg-1) produziu filmes mais fortes de quitosana, obtendo-se o maior valor de (RT) de 27,50 MPa em relação aos demais tratamentos (1, 2, 3 e 6), com 95% de significância. Os maiores valores de alongamento de 36, 34 e 37% foram para as concentrações de 10% de glicerol, 10% de sorbitol e 30% de sorbitol, respectivamente. As menores taxas de permeabilidade ao vapor de água, observaram-se nos tratamentos (1 e 4) com a concentração (10% m m-1 glicerol e sorbitol), com os menores valores de (PVA) de 0,97 e 0,98 g mm m-2 kPa-1 dia-1. Definiu-se para a secagem do filme de quitosana em secador bomba de calor, as condições controladas de temperatura e umidade absoluta do ar em (40°C e 10 g kg-1).