Embalagens Biodegradáveis e Bioactivas

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Embalagens Biodegradáveis e

Bioactivas

Linking Landscape, Environment, Agriculture and Food (LEAF) Instituto Superior de Agronomia

Universidade de Lisboa email: vitoralves@isa.ulisboa.pt

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Introdução

 Plásticos mais utilizados atualmente

 Obtidos de fontes não renováveis e não são biodegradáveis:

 Polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), cloreto de polivinilo (PVC)

Vantagens

Diversidade

Baixo custo

Boas propriedades mecânicas

Boas propriedades de barreira

Selagem por ação do calor

Desvantagens

Não são sustentáveis

Impacte ambienta negativo

Complexidade dificulta a

reciclagem

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Introdução

Polímeros Biodegradáveis Biomassa vegetal/animal/algas Polissacáridos Proteínas Amido (milho) (trigo) (batata) Celulose Hemicelulose Alginato Carragenato Pectina Quitosano De soro de leite De soja Gelatina (bovinos) (peixe) Glúten Origem microbiana Polihidroxialcanoatos (PHAs) Polissacáridos (gelano) (xantano) (celulose bacteriana) (alginato bacteriano) (pululano) Monómeros microbianos Poli(ácido láctico) (PLA) Monómeros da petroquímica Policaprolactona (PCL) Polieteramidas (PEA) Poliésters alifáticos (p.e. PBSA) Poliésters aromáticos (p.e. PBAT)

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Poli(ácido láctico) - PLA

Poliéster alifático termoplástico e biodegradável Produzido por polimerização do Ácido láctico

Ácido láctico é obtido for via microbiana a partir de resíduos agro-industriais contendo hidratos de carbono (p.e. milho e melaço)

Pode ser processado com o equipamento usado para os plásticos convencionais

Hidrofóbico

Barreira a CO₂e O₂

 Barreira vapor de água

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Hidrofóbico

Barreira a CO2e O2

Barreira vapor de água

Polihidroxialcanoatos (PHAs)

Introdução

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 A empresa Novamont (Itália) desenvolveu uma família de polímeros biodegradáveis à

base de amido, celulose e óleos vegetais

Amido termoplástico

Introdução

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Objetivos

 Caracterização de uma película

aderente produzida a partir de

Mater-Bi

 Estudo da sua aplicabilidade na

conservação de vegetais (neste

caso, espinafre fresco de 4ª gama)

 Avaliação do seu potencial para

substituir a película aderente

convencional de PVC

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Caracterização das películas

Estudo das propriedades das películas, quando estabilizadas

a diferentes humidades relativas

 Propriedades higroscópicas

- Adsorção e absorção de água  Propriedades barreira

- O₂ e CO₂

- Vapor de água

 Propriedades mecânicas (tensão axial) - Tensão e deformação na rutura

33,2 53,4 75,3 90,1 97,3 HR (%)

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Propriedades higroscópicas

Isotermas de adsorção de vapor de água

 Método gravimétrico a a d b a a c b 0 1 2 3 4 5 6 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Adsor ção de v apor de água (% m/m base sec a) a_w de estabilização da película TPS PVC

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Propriedades higroscópicas

Absorção de água líquida

a b 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Capacidade de absor ção d e água (%) TPS PVC  Método gravimétrico

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Propriedades de barreira

Vapor de água

c d e f b a a _a 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0,534-0,29 0,753-0,352 0,901-0,457 0,973-0,5795 WVP x10 ‐12 (mol.m/m 2 sP a)

Força motriz: a_w(in) ‐ a_w(out)

TPS PVC

 Método gravimétrico

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Propriedades de barreira

O

₂ a a a a a a a a a a 0 2 4 6 8 10 12 14 0,332 0,534 0,753 0,901 0,973 PO2 (10 ‐18 mol.m/m 2 sP a) a_wde estabilização da película TPS PVC a abc abc a a b ac ac _b abc 0 50 100 150 200 0,332 0,534 0,753 0,901 0,973 PCO 2 (10 ‐18 mol.m/m2sP a) a_w de estabilização da película TPS PVC

CO

₂

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Propriedades mecânicas

Tensão na rutura

a a a a ab a c bc 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,332 0,534 0,901 0,973 Te nsão na rutur a (Mpa) a_wde estabilização da película TPS PVC

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Propriedades mecânicas

Deformação na rutura

b b b b a _a a _a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0,332 0,534 0,901 0,973 De fo rmação na rutur a a_wde estabilização da película TPS PVC

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Conservação de espinafre

Estudo do efeito das películas na conservação de espinafre

fresco de 4ª gama, durante um período de 14 dias

Amostras:

 Sem embalagem (NP)

 Embaladas com a película de amido (TPS)  Embalada com película de PVC (PVC)

Conservação:

 Câmara refrigerada (4ºC) 70% HR

Avaliação:

 Aspeto visual  Perda de massa

Composição da atmosfera da embalagem  Textura

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Análise visual

Dia 9

Sem embalagem (NP) Película biodegradável (TPS) Película de PVC (PVC)

Dia 14

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Perda de massa

ij k l m n o o ab cde ef fg gh hi j a abc abcd bcde de ef f 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0,9 2,8 4,6 6,6 8,8 10,9 13,6 P e rda de m assa (%) Tempo (dias) NP TPS PVC

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Composição da atmosfera da embalagem

c bc _bc abf aef _ade c bc abf ade de d 18,5 19 19,5 20 20,5 21 0 2 4 6 8 10 % O xig énio Tempo (dias) d cd ac abc abc ab d abc abc abc ab b 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 2 4 6 8 10 % Dió xido d e carbono Tempo (dias) TPS PVC  Analisador de gases:

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Textura

abc bc abc bc bc abc c ab ab abc ab

abc _abc _abc

a ab

abc ab abc _ab abc

0 50 100 150 200 250 300 350 400 0,6 2,6 4,5 6,7 8,6 10,8 13,6 Te nsão na rutur a (P a) Tempo (dias) NP TPS PVC  Teste de penetração. Texturómetro TA-XT2 (Table Micro System, UK).

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Textura

ab cd de ef ef ef f ab ab ab _ab bc bcd abc a ab ab ab ab ab ab 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,6 2,6 4,5 6,7 8,6 10,8 13,6 De fo rmação na rutur a Tempo (dias) NP TPS PVC

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Conclusões

 Adsorção de vapor de água baixa e semelhante, embora a película à base de amido apresente 2,3 vezes maior absorção de água líquida do que a película de PVC

 Permeabilidade ao O₂ e CO₂ semelhantes e não dependentes da humidade relativa;  Permeabilidade ao vapor de água: película à base de amido mais permeável

 Deformação na rutura: 5,7 vezes superior para a película à base de amido

 Desempenho semelhante de ambas as películas na conservação de espinafre

fresco. A maior diferença observou‐se na perda de massa, em que a película de

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