Ensaios mecânicos sob tração

Foram utilizados corpos de prova do tipo V (Norma ASTM D638-01) em formato de gravata (Figura 36). Os corpos de prova foram cortados a laser a partir dos materiais processados em extrusora monorosa em forma de fita. As propriedades mecânicas de resistência à tração, elongação na ruptura e módulo elástico foram medidas de acordo com a norma ASTM D638-01.

As análises foram feitas em máquina universal de ensaios mecânicos (EMIC DL- 3000) do Laboratório de Tecnologia da Biomassa na Embrapa Agroindústria Tropical, em Fortaleza-CE (Figura 37). Os resultados dos ensaios foram expressos em relação à média de cinco corpos de provas analisados, com seus respectivos desvios padrões, para cada composição. A distância entre as garras utilizada foi de 25 mm, com velocidade de ensaio de 1 mm/min e utilizando uma célula de carga de 30 kN. A temperatura durante o ensaio foi de 23±2ºC e umidade de 50±5%.

Figura 37 - Imagens da máquina de ensaio de tração (A) e fratura do corpo de prova durante ensaio (B).

Foram realizadas análises estatísticas, de alguns resultados, após determinar a média das variáveis (dependentes) de resposta (média de três determinações) seguida da determinação da análise de variância (ANOVA) para testar a significância do modelo. Foi utilizado nível de significância de 5% (p ≤ 0,05). O processamento dos dados e a análise estatística foram elaborados com o auxílio do programa computacional “SISVAR” versão 5.1.

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Primeiramente, serão apresentados os resultados da caracterização dos materiais amiláceos e fibrosos extraídos, das amêndoas e dos tegumentos de caroços de manga, respectivamente. Posteriormente, serão apresentados os resultados das caracterizações dos amidos termoplásticos, nanocompósitos e compósitos.

5.1 Caracterizações do amido extraído a partir das amêndoas dos caroços de manga

5.1.1 Caracterização química

O amido bruto é constituído por carboidratos, bem como por substâncias como lipídios, proteínas e cinzas. A quantidade destes constituintes presentes no amido dependerá da planta e do método de extração e purificação (PERONI, 2003).

O material amiláceo extraído a partir das amêndoas dos caroços de manga Tommy

Atkins, mostrado na Figura 38, apresentou um rendimento de 32,0 % (em massa seca),

considerando a massa inicial das amêndoas e a massa de material amiláceo extraído a partir das mesmas.

Figura 38 - Amêndoas removidas dos caroços de manga (A) e material amiláceo extraído das amêndoas (B).

A Tabela 9 apresenta a composição química das amêndoas dos caroços de manga e do material amiláceo.

Tabela 9 - Caracterização química das amêndoas e do material amiláceo extraído.

Parâmetros (%) Amostras

Amêndoas Material amiláceo

Umidade 39,43 10,74

Cinzas 0,01 0,07

Lipídios 11,64 0,05

Proteínas 4,80 1,14

Amido Total 56,70 72,70

As amêndoas apresentaram um teor de umidade elevada (39,43%) enquanto que o valor determinado para material amiláceo extraído delas foi 10,74%. Valores de umidade em amido acima de 14,00% propiciam o desenvolvimento de bactérias e principalmente de fungos. Quanto ao teor de cinzas, ocorreu um aumento no valor do material amiláceo extraído em comparação ao valor encontrado para as amêndoas, provavelmente devido aos cátions de sódio utilizado no tratamento alcalino não terem sido totalmente removidos no processo de lavagem do material. Mendes (2011) encontrou teor de cinzas superior (0,40%) para material amiláceo de manga.

Os lipídios representam uma fração muito importante associada ao grânulo, sendo responsáveis pela fixação de cor, desenvolvimento de aromas e complexações (BULÉON et

al., 1998). O teor de lipídios encontrado para o amido (0,05%) foi menor que o valor

encontrado em outros trabalhos, e cerca de 232% menor que o teor de lipídios encontrado inicialmente nas amêndoas do caroço da manga (11,64%). Medina et al. (2010) encontraram teor de lipídios de 2,52% para o amido obtido das amêndoas do caroço da manga. De acordo com Moorthy (2001) o teor de lipídio pode ser considerado baixo quando se apresenta abaixo de 1%.

O conteúdo de proteína encontrado foi de 4,80% para as amêndoas e 1,14% para o material amiláceo. Amido com alto teor de proteína inviabiliza sua utilização como matéria- prima para diversos fins, devido à ocorrência de reações de Maillard.

O teor de amido total das amêndoas e do amido extraído a partir delas foi de 56,70% e 72,70%, respectivamente. A pureza dos amidos encontrada neste trabalho foi menor que o valor verificado por Solis (2008) de 96,60%.

O teor de amilose do material amiláceo extraído das amêndoas do caroço da manga foi de 27,00%. Foram encontrados valores similares por Agustiano-Osornio et al. (2005) e Solis (2008), que obtiveram um conteúdo de amilose de 28,70% e 31,10%, respectivamente.

O conteúdo de amilose em amido extraído das amêndoas do caroço de manga é semelhante ao teor apresentado pelo amido de milho (28%) (GUINESI et al., 2006).

O resultado da composição centesimal do material amiláceo está dentro do exigido pela Legislação Brasileira (1978) quanto ao teor de umidade (máxima de 14% m/m), cinzas (máximo de 0,5% m/m), proteína bruta (máximo de 1,5% m/m), e se aproxima do valor exigido para amido (mínimo de 80% m/m).

5.1.2 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)

Observam-se, na Figura 39 de fotomicrografia de MEV, que os grânulos de amido extraído apresentam formas ovais e diâmetro médio de 9,26 m. Solis (2008) ao estudar a morfologia de amido extraído de caroços de manga da mesma variedade utilizada neste trabalho determinou tamanho dos grânulos na faixa de 5-10 m.

Os tamanhos dos grânulos se classificam como pequenos, já que possuem diâmetro médio menor que 10 m (YONEMOTO; CALORI-DOMINGUES; FRANCO, 2007). O tamanho dos grânulos é um parâmetro importante que afeta as propriedades funcionais e físico-químicas do amido. Grânulos pequenos podem absorver uma maior quantidade de água, em comparação com grânulos grandes, devido a uma maior área de contato superficial (PAREDES-LÓPEZ et al., 1989).

Figura 39 - Fotomicrografia de MEV do amido extraído. Aumento de 2.000x e escala de 30 m (à esquerda). Aumento de 1.000x e escala de 100 m (à direita).

5.1.3 Difração de raios X (DRX)

Na Figura 40 é mostrado o difratograma do material amiláceo. Foi possível identificar picos de difração de maior intensidade nos ângulos 2θ = 11,62º, 15,12º, 17,14º e

23,1º. O perfil do difratograma quanto aos picos confere padrões de cristalinidade próximos ao tipo A, característicos dos cereais, e o mesmo padrão de difração apresentado para o amido de milho (BOGRACHEVA et al., 2002; RAMÍREZ, 2011).

Figura 40 - Difratograma de Raios X do material amiláceo.

5.1.4 Termogravimetria (TG/DTG)

A termogravimetria (TG/DTG) foi usada para auxiliar nos estudos de degradação térmica do material amiláceo. Essa técnica é muito importante para que o material, quando destinado a qualquer aplicação, não seja utilizado em condições de aquecimento em que ocorra a degradação ou qualquer alteração indesejável nas suas propriedades. Dessa forma, conhecer a temperatura e os parâmetros de degradação do material amiláceo é essencial em sua aplicação.

O amido, quando submetido ao aquecimento, inicialmente passa por uma série de modificações irreversíveis, com alteração estrutural do polímero e a formação de produtos solúveis em água. Quando a temperatura aplicada ultrapassa os 300 ºC ocorre à decomposição do amido. O amido passa por uma série de alterações irreversíveis. Primeiramente, há alteração estrutural do polímero, gerando pirodextrinas como produtos. Em temperaturas mais elevadas, a decomposição das macromoléculas conduz à formação de levoglucosanas, furfural e, finalmente, produtos voláteis de menor massa molar (produtos do carbono) (AGGARWAL, DOLLIMORE, 1998). A Figura 41 mostra as curvas de TG/DTG do material amiláceo das amêndoas dos caroços de manga.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 100 200 300 400 500 600 700 800 23,1 17,14 15,12 11,62 In te n si d ad e Ângulo 2θ

Figura 41 - Curvas TG/DTG do material amiláceo.

Observam-se, basicamente, dois eventos térmicos de perda de massa. O primeiro, que corresponde a uma perda de massa de 11%, foi atribuído à evaporação de voláteis (majoritariamente a água absorvida pelo material amiláceo) e ocorreu entre 44,2 - 92,3 ºC. O segundo evento está relacionado à etapa de degradação térmica dos constituintes majoritários do amido, e minoritários como proteínas e lipídios, com temperatura de início de degradação (TONSET) de 294,9 ºC.

5.2 Caracterizações das fibras e nanowhiskers de celulose extraídos do tegumento do