Embrapa
14/07/2022

A pesquisa gerou uma película biodegradável, antimicrobiana e com propriedades antioxidantes. Na foto, detalhe da produção do filme passando pelo infravermelho [1]

O pó fino secular e versátil da gelatina é uma base de um novo filme comestível e biodegradável para embalagens multifuncionais. Usando o método de ” casting contínuo”, pesquisadores brasileiros e franceses incorporam nanocristais de celulose (CNCs, sigla em inglês), modificadores com pinus, à estrutura frágil da gelatina para forçá-la e produzir um filme, de forma mais estruturada e mais resistente. O resultado é uma película biodegradável, antimicrobiana e com propriedades antioxidantes.

A preparação do material por laminação contínua, conhecida como “ casting contínuo”, é uma técnica com potencial de aplicação na indústria, de baixo custo e alta produtividade. Ela permite o uso de soluções ou dispersões à base de água, sem a necessidade de empregar aditivos de processamento.

O uso do “casting contínuo” ainda não havia sido avançado para o processamento de filmes proteicos em escala-piloto. O trabalho  da Universidade Grenoble Alpes ,  da Embrapa Instrument ( SP  ), da Universidade Federal de São Carlos ( UFSCar )

Atualmente, filmes a técnica mais empregada para processamento de tempos de gelatina é o ” casting convencional” ( Bench casting ), mas o método falha pela baixa produtividade, porque em uma das etapas de produção, a secagem, requer relativamente longo, de até 24 horas. 

Já o ” casting contínuo” tem a vantagem de requerer tempos de processamento mais curtos, graças ao uso de radiação infravermelha na etapa de pré-secagem, temperaturas mais altas e intensa circulação de ar. A maior produção do filme, com rapidez, entre 10 a 20 minutos, levou a um aumento significativo da produtividade, desempenho que aproxima a pesquisa da necessidade da indústria. Com a técnica foi possível produzir 12 metros de filme por hora em escala de laboratório. 

Os filmes apresentaram formato transparente e em cores – características, permitindo ao consumidor visualizar o produto – sem proteção após a secagem, com ausência de partículas insolúveis na sua superfície, seguro, estável, ecologicamente correto, barreira contra a superfície e lipídios, boa capacidade de formação de filme e natureza comestível.

Semelhante ao plástico convencional, porém biodegradável

Disso, filmes e fontes de fontes com propriedades óticas e mecânicas semelhantes, mas com vantagem de plásticos como matéria-prima primariamente biodegradável. Outra vantagem é que o é antimicrobiano inibiu o crescimento de bactérias Staphylococcus aureus  e  Escherichia coli  em testes de filmes acelerados de laboratório e prolongaram a vida útil  em queijo mussarela, até um mês .

A barreira de gelatina apresentou alta contra radiação ultravioleta (UV), quase 100% para UVC, mais de 93,3% para UVB e 54,0% para UVA, devido aos grupos cromóforos – parte ou conjunto de moléculas de uma molécula responsável por sua cor – como tirosina e fenilalanina. 

Os resultados obtidos pela pesquisa de produtos de qualidade e segurança reforçados com CNC para aplicações de embalagens e segurança dos produtos são fundamentais para manter a qualidade dos produtos fornecidos durante o armazenamento e transporte.

Validado em ambiente de laboratório e escalada de teste, em breve demonstração de envolvimento de termo-piloto com desafios futuros de gelatina de envolvimento termo-componentes (que pode ser fechado sem uso de cola, mas apenas de aplicação de calor) eláveis ​​ao armazenamento de envolvimento de calor diferentes produtos alimentícios em escala industrial. 

O desempenho do filme, empresa em escalada-piloto já chamou a atenção para o fornecimento de proteínas de proteína para nutrição global como alimentos saudáveis, nutrição e nutrição para aplicações técnicas. 

Pesquisa de doutorado

Embora a proteína possa ser usada para produção de filmes para matrizes poliméricas comestíveis e biodegradáveis, ela por si só não é capaz de produzir filmes com propriedades mecânicas e de barreira para uso como embalagem de alimentos. Por esse motivo, a sua utilização pela indústria de embalagens de alimentos ainda é limitada.

A gelatina, já utilizada em muitos banquetes no antigo Egito, é uma proteína solúvel em água derivada de colágeno que pode ajudar a fornecer diferentes fontes. Ela apresenta barreiras fracas contra a umidade e apenas resistência mecânica sob alta umidade relativa.

No entanto, como as nanopartículas de incorporação podem ser incorporadas, as nanopartículas de reforço são as nanopartículas de incorporação (CNC nas formulações. Além disso, os nanocristais já são uma matéria-prima comercialmente em diversos países, sendo uma matéria-prima acessível. 

Foi o que fez a química Liliane Leite (foto à direita) . No Laboratório de Nanotecnologia para o Agroneg , pesquisador de filmes nacionais produzidos e caracterizou à base de gelatina em pónanocelulose, com nanocristais de celulose (CNCs).

A pesquisadora modificou os nanocristais de celulose extraídos de eucalipto, com resina de pinus, um material naturalmente antimicrobiano.

Apoiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo ( Fapesp ), parte do estudo foi desenvolvida na Universidade de Grenoble Alpes, na França, com a orientação do professor Julien Bras, e coorientação do pesquisador do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa ) da UFSCar, Francys Vieira Moreira.

A ideia de incorporar agentes naturais em filmes de embalagem para retardar o crescimento microbiano, principal causa da pesquisa dos dados microbianos também naturais. Nenhum estudo foi utilizado gelatina de origem bovina, por se tratar de uma fonte de maior produção e abundância no Brasil.

Com o ” casting contínuo”, a técnica de manipulação de nanocrise de celulose, modificados com resina de pinus, foram capazes de manter o uso de filmes de gelatina com CNCs em testes de armazenamento com uma amostra de queijo.

O que pode resultar em uma nanocelulose antimicrobiana de desenvolvimento de queijo, experiência de produto perecível, que sofre de alteração fúngica ou de queijo, que pode sofrer de condições de armazenamento.

“Os resultados altamente recomendados para a incorporação de CNCs e rosin como ativos de gelatina podem ser adequados para a produção de materiais de embalagem antimicrobiana”, afirma.

Além das funções comuns para embalagens, como proteção, conservação e praticidade, um pesquisadora que conseguiu desenvolver um filme com funções avançadas, com propriedades antimicrobianas e antioxidantes, chamada de embalagem ativa.  

A embalagem ativa ao conceito de qualidade, segurança e oferta como inovador dos produtos oferecidos, aumento da vida útil. 

“Até onde sabe, o uso em embalagens de alimentos de filmes de gelatina reforçados mecanicamente com propriedades antimicrobianas permanece inexplorado. Os filmes que são definidos no mercado não são definidos, são de explicação. Por isso, um pesquisador diz que os de gelatina como embalagens de alimentos vêm despertando o interesse dos cientistas nos últimos anos. “A gelatina contato tem capacidade de atrair muita atenção como um material alternativo à disponibilidade, baixo custo, biodegradabilidade, excelente capacidade de formar e não toxicidade, não apresenta riscos para aplicações em com, uma vez que, por si só, já é muito utilizado na indústria de alimentos”, avalia a química.

Leite contornos que CNCs se protegem e contra bactérias Gram-negativas. “O crescimento micro pode causar desenvolvimento de sabor diferente, mudança de textura, perda de valor do produto, redução da vida de prateleiras e risco de alteração pode ser alterado por alimentos, aumentando o risco de alteração do consumo para o humano inaceitável”, explica.

Solução verde 

Ela sem aditivos, os de gelatina tornam-se tornando-se difíceis de manipular, com a adoção de alterações de flexibilidade, mas como as propriedades mecânicas explicativas de atração e qualquer filtro que quebradiços a barreira, a gases e ao filmes vapor de água. Leite e conta que o emprego de reforços nanométricos pode aumentar a resistência mecânica, tenacidade, estabilidade térmica e propriedades de barreira de vários biopolímeros como uma gelatina.

“Os ensaios otimizados mostraram que a adição de um material contínuo e de redução de gelatina levou a um aumento de três vezes na resistência à atração de três vezes – uma característica que mede a redução de um material contínuo e redução de 70% no alongamento máximo, quando comparado aos filmes de gelatina sem adição de CNC”, revela. 

Pioneiro e modificador do ” casting contínuo” no Brasil, a professora Francys Vieira Moreira, da UFSCar, coordenadora de Liliane Leite, relaciona os nanocristais de celulose com rosin (r-CNCs) melhoraram consistentemente como óticas e de barreira ao vapor de propriedades de água dos filmes de gelatina em comparação com os CNCs convencionais. 

“A resistência mecânica da matriz de gelatina foi aumentada e pode ser variando o teor de rCNCs. Esse estudo demonstra como as reações de transformações superficiais podem se estender como funcionalidades das nanoceluloses de embalagens de embalagens, de formas limitadas, que, de propriedades físicas e biológicas sofrerão”, Moreira.

Para Lei, o estudo forneceu uma compreensão abrangente de como os CNCs podem ser exploradores para desenvolver filmes biodegradáveis ​​à base de gelatina com propriedades aprimoradas ou funcionalidades extras. 

Os CNCs são partículas cristalinas rígidas em forma de varas de materiais celulósicos de origem vegetal. Eles são biodegradáveis, abundantes, renováveis ​​e baixa densidade, alto módulo de elasticidade e mecânicas excelentes, sendo em escalas propriedades comerciais. 

Outra vantagem enfatizada pela pesquisadora é que o material pode ser completamente decomposto pelo meio ambiente após o descarte como resultado das propriedades da gelatina e celulose.

“Assim, aprimore a busca por soluções mais eficientes para o desenvolvimento popular que os objetivos agridam os meios sustentáveis, apoiados para a busca do ambiente pela Embrapa, em sinergia para buscar, tanto para os objetivos ambientais quanto os ambientais diversos, a buscar, tanto para os objetivos ambientais quanto os ambientais. Os problemas com a destinação segura dos resíduos plásticos pós-consumo podem ser mitigados se os naturais biodegradáveis ​​forem empregados como material de embalagem”, Mattoso.

Como funciona o casting contínuo

O ” casting contínuo” alto controle de espessura da lâmina de processamento, espaço sem a necessidade de aditivos e de promoção do espaço, permite o uso de soluções dispersas aquosas e menor necessidade de trabalho para fabricação. 

“Essas características são bastante desejáveis, principalmente, quando se consideram um processo realizado em laboratório para a escala industrial. A produção de filme é realizada em uma linha de revestimento, como uma máquina de laminação”, a Liliane Samara Ferreira Lei química que desenvolveu a pesquisa para o título de doutora em Ciência e Engenharia de Materiais pela UFSCar.

Nesse processo são todas as soluções contínuas sobre um substrato móvel, como tecido ou revestido, uma espessura, como soluções de papel espalhadas para controlar. 

Leite, que foi orientado pelo pesquisador Luiz Henrique Capparelli Mattoso,  da Embrapa Instrumentação, explica que o substrato revestido passa então, por um aquecedor infravermelho de pré-secagem e, no final, o filme é resfriado à temperatura ambiente e enquanto enrolado ainda está aderido ao substrato. 

Publicação científica

Boa parte dos resultados da pesquisa foram publicados no artigo  Filmes de gelatina ecologicamente corretos com celulose enxertada com resina para embalagens antimicrobianas 165 do  International Journal of Biological Macromolecules . O trabalho é assinado por Liliane Leite, Luiz Mattoso, Franc Moreira, Julien Bras, além do trabalho de pesquisa, Stanley Bilatto e Stanley Bilatto  erey pós-doutorado no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA na Embrapa Instrumentação, Rafaella T. Paschoalin e Osvaldo N.Oliveira Jr. , da Universidade de São Paulo (USP).

Nanocristais de celulose

A sigla em inglês Lite pondera que os nanocristais de celulose, incorporados pela CNC, têm sido como símbolos de resistência em filmes para embalagens de alimentos, principalmente em sua grande área superficial e ótimas propriedades mecânicas. “As propriedades mecânicas, capacidades de reforço, abundância, baixa densidade e biodegradabilidade nanométrica fazem uma candidatura ideal para o processamento de nanocompósitos poliméricos”. [2]

[1] Foto: Liliane Leite

[2] Texto de Joana Silva

Como citar este texto: Embrapa. Filme biodegradável para embalar alimentos usa gelatina e nanocristais de celulose.  Texto de Joana Silva. Saense. https://saense.com.br/2022/07/filme-biodegradavel-para-embalar-alimentos-usa-gelatina-e-nanocristais-de-celulose/. Publicado em 14 de julho (2022).

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