B-caroteno corresponde a um pigmento natural que além de possuir amplo poder corante, possui atividade antioxidante e pró-vitamínica, porém devido ao seu alto grau de insaturações, esse carotenóide é propenso à isomerização e oxidação durante o processamento e a estocagem, dificultando sua utilização na indústria de alimentos. A microencapsulação pode amenizar essa situação, aumentando sua estabilidade e tornando possível sua incorporação em sistemas alimentícios sem a perda de suas propriedades funcionais. O presente trabalho objetivou a produção, caracterização e a verificação da estabilidade das cápsulas formadas por liofilização utilizando um novo material de parede, o amido de pinhão. Amido nativo, amido hidrolisado com dextrose equivalente (DE) 6, amido hidrolisado DE 12 e a mistura destes com a gelatina foram utilizados como agentes encapsulantes. Os primeiros testes realizados foram em relação à modificação do amido via hidrólise ácida através de um planejamento fatorial 22, onde as variáveis independentes corresponderam à temperatura (30 a 44°C) e à concentração de ácido (3 a 5 mol.L-1) e a variável de resposta correspondeu à dextrose equivalente (DE). Neste estudo, verificou-se que sob maiores valores de temperatura e concentração de ácido, maiores valores de DE foram encontrados. As cápsulas foram caracterizadas quanto à sua eficiência, conteúdo superficial, morfologia, umidade, solubilidade, tamanho de partícula, temperatura de transição vítrea e isotermas de sorção. As mesmas também foram avaliadas quanto à estabilidade, em relação ao -caroteno livre, em diferentes condições: exposição à luz UV, e a 10 e 30°C. As diferentes formulações do material encapsulante resultaram em diferentes retenções de -caroteno, sendo que a formulação com amido DE 12 apresentou a melhor eficiência e a menor foi apresentada pela formulação com amido nativo. As partículas produzidas por liofilização mostraram formas indefinidas e tamanhos variados, típicos do método de encapsulação empregado. Através da análise do tamanho de partícula, verificou-se que as formulações com gelatina apresentaram um diâmetro de partícula médio superior às outras amostras. O amido nativo e hidrolisado apresentaram temperaturas de transição vítrea (Tg) similares resultando em microencapsulados com Tg também similares, porém maiores valores foram obtidos quando a gelatina foi incorporada às formulações. Todas as amostras apresentaram baixa solubilidade em água fria, e uma maior solubilidade em água quente. As isotermas de sorção dos encapsulados preparados com amido DE 12, nas temperaturas de 10°, 20° e 30°C apresentaram isoterma sigmoidal do tipo II. Quanto aos testes de estabilidade, a cinética de degradação do B-caroteno livre e encapsulado seguiu o modelo cinético de primeira ordem em todas as condições analisadas. O amido hidrolisado DE 12 foi considerado o melhor material de parede testado, visto que diminuiu de forma considerável a velocidade de degradação (k), até mesmo na presença da luz UV, onde o -caroteno foi menos estável. Os resultados encontrados neste estudo demonstraram que o amido de pinhão hidrolisado pode ser considerado um potencial agente encapsulante a ser utilizado na indústria de alimentos. / The B-carotene represents a natural pigment that besides having broad coloring power, also presents antioxidant and provitamin activity. However, due to the high degree of insaturations, this dye is propense to isomeration and oxidation during the processing and storage, being difficult its use in food industry. Microencapsulation can improve this situation, increasing its stability and rendering possible its incorporation into food systems without loss of its functional properties. The purpose of this research was to produce, characterize and investigate the stability of the microcapsules produced by freeze drying, using a new wall material corresponding to pinhão starch. The-caroteno was microencapsulated using native pinhão starch, hydrolyzed pinhão starch DE 6, hydrolyzed pinhão starch DE 12 and the mixture of both with gelatin, as coating material. First tests were related to the modification of starch via acid hydrolysis using a 22 factorial central design, where the independent variables were temperature (from 30 to 44°C) and acid concentration (from 3 to 5 mol.L-1) and the response variable corresponded to dextrose equivalent (DE). In this study, it was observed that higher temperatures and acid concentration, resulted in higher DE values. The capsules efficiency, surface content, moisture, morphology, solubility, particle size, glass transition temperature and sorption isotherms were analyzed. Also the stability of the microencapsulates were evaluated and compared to synthetic free -carotene at the storage condition: exposure to UV light, and temperatures of 10 and 30 °C. Different coating material formulations resulted in differents B-carotene retention, the formulation with hydrolyzed starch 12 DE presented the highest total content of B-carotene (>90 %) and the lowest surface B-carotene while the lowest total content of B-carotene and the highest surface of this compound was presented using native starch. All capsules showed undefined shapes and varied sizes and these characteristics are related to the process used for the preparation of microcapsules. By the particle size distribution analysis, it was verified that encapsulates with gelatin presented an average particle diameter higher than the others encapsulated. Both capsules prepared with native starch and hydrolyzed starch presented similar glass transition temperature, while capsules with gelatin showed higher Tg values (~90°C). All samples presented low cold water solubility and the hot water solubility for all samples was higher than the cold water solubility. The moisture sorption isotherms determined at 10°, 20° and 30°C of hydrolyzed starch DE 12 showed isotherms kind II. The kinetic of degradation of -carotene in encapsulates followed the first-order model. UV light, the microcapsules were less stable than the in the other conditions. The results indicated that the hydrolyzed pinhão starch is a potential encapsulating material.

O crescente uso do amido como um material termoplástico tem despertado o interesse por esse polímero especialmente devido sua biodegradabilidade e por ser obtido de fontes renováveis. Porém suas propriedades mecânicas inferiores e a alta sensibilidade a umidade têm limitado sua utilização em diversas aplicações. O desenvolvimento de blendas poliméricas tem sido uma boa alternativa para obtenção de novos materiais à base de amido com suas propriedades melhoradas. Blendas de amido termoplástico (TPS) e poli(álcool vinílico-co-etileno) (EVOH), com 27 e 44%mol de etileno, foram obtidas em uma extrusora de rosca simples. O TPS foi produzido pela mistura de amido de milho e glicerol como plastificante (70:30). Para a obtenção das blendas foram acrescentados 5, 10 e 15% (m/m) do EVOH27% e EVOH44%, obtendo assim 6 blendas de diferentes composições. As técnicas de análise térmica dinâmico mecânica (DMTA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para a verificação de possível miscibilidade da mistura. A existência de uma única Tg nas blendas foi um indicativo de um sistema miscível, porém os espectros de infravermelho não apresentaram deslocamento de bandas sendo muito semelhantes ao espectro soma que indica um material totalmente imiscível, nas imagens obtidas pelo MEV não ficou evidente a presença de duas ou mais fases, porém podem ter sido disfarçadas devido à similaridade da morfologia de ambos materiais. As análises termogravimétricas (TGA) não mostraram alterações na estabilidade térmica das blendas. A técnica de difração de raios-X mostrou que não houve um aumento significativo na cristalinidade das blendas em relação ao TPS. As blendas condicionadas em ambientes com umidades relativas controladas apresentaram redução na absorção de umidade e no coeficiente de difusão de água com o aumento do teor de EVOH e de etileno na sua composição. Com o aumento do teor de EVOH, foi observado um aumento na resistência mecânica à tração das blendas e uma redução no alongamento na ruptura e no módulo de elasticidade quando comparados com o TPS puro. / The increasing use of starch as a thermoplastic material has aroused interest in this polymer especially due to its biodegradability and because it is obtained from renewable sources. However, its lower mechanical properties and the high sensitivity to humidity have limited its use in several applications. The development of polymer blends has been a good alternative to obtain new starch-based materials with their properties improved. Blends of thermoplastic starch (TPS) and poly (vinyl alcohol-ethylene) (EVOH) with 27 and 44 mol% of ethylene were obtained in a single-screw extruder. TPS was produced by mixing corn starch and glycerol as plasticizer (70:30). To obtain the blends, 5, 10 and 15% (w/w) of EVOH27% and EVOH44% were added, thus obtaining 6 blends with different compositions. Mechanical dynamic thermal analysis (DMTA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to verify the potential miscibility of the mixture. The existence of a single Tg in the blends was an indicative of a miscible system, but the infrared spectrum did not show bands displacement being very similar to the spectrum sum that indicates a totally immiscible material, in the images obtained by SEM it was not evident the presence of two or more phases, but may have been masked due to the similar morphology of both materials. The thermogravimetric analyzes (TGA) did not show changes in the thermal stability of the blends. The X-ray diffraction technique showed that there was no significant increase in the crystallinity of the blends compared to TPS. Conditioned blends in environments with controlled relative humidity showed a reduction in moisture absorption and water diffusion coefficient with increasing EVOH and ethylene content in their composition. The mechanical properties of the blends showed an increase in tensile strength with increasing EVOH and ethylene content, but the elongation at break and modulus of elasticity were reduced when compared to pure TPS.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Magali Leonel / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Resumo: O amido de mandioca apresenta características que o diferenciam de outras fontes vegetais e tem sido preferido à medida que atende demandas por aplicações especificas. Utilizado nestas aplicações, in natura ou modificados, vem requerendo pesquisas e desenvolvimento de novas características, principalmente, incorporadas por modificações físicas, químicas e/ou enzimáticas. O polvilho azedo é um amido modificado por via fotoquímica em um processo de fermentação anaeróbia e secagem ao sol, não havendo padronização no produto final, quanto suas características físico-químicas e comportamentais, o que é indesejável para aplicações industriais, como na indústria de alimentos. Muitas pesquisas já foram realizadas a fim de investigar fatores que determinam o desenvolvimento da propriedade de expansão do polvilho azedo e revelaram que a fermentação lática e a exposição ao sol são os mais importantes. A partir disso, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação de modificação com a oxidação do amido de mandioca com diferentes concentrações de ácido lático e secagem em diferentes tempos de exposição à radiação UV, buscando um protocolo de processo que apresentasse características desejáveis, como baixos níveis de acidez, elevada expansão e controle na qualidade físico-químicas, físicas e de pasta, com o intuito de se assemelhar ao polvilho azedo. Foram realizados ensaios que indicaram a melhor forma de modificação assim como a variação do tempo de exposição da mesma, definindo assim, o protocolo de modificação de amido para o desenvolvimento da propriedade de expansão. Os amidos foram modificados por via úmida, oxidação com solução de ácido lático 85% PA a 2%, durante 10 minutos, em temperatura ambiente e agitação constante. Na sequência, o amido foi recuperado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The cassava starch has characteristics that differentiate it from other plant sources and has been preferred as it meets demands for specific applications in the food industry, used both native as modified. Because of this industry is requesting searches for the development of new features, with modifications physical, chemical and/or enzymes. The cassava starch sour is a starch modified by a photochemical process of anaerobic fermentation and drying in the sun, there is no standard in the final product as its physicochemical characteristics and behavior, which is undesirable for industrial applications such as in food industry. Many studies have been conducted to investigate factors that determine the development of the expansion property of cassava starch, these showed that the lactic acid fermentation and sun exposure are most important. From this, the present study aimed to evaluate changes in the oxidation of cassava starch with different concentrations of lactic acid and drying at different times of UV exposure, seeking a protocol process to produce desirable characteristics such as low levels of acidity, high growth and control in the physico-chemical, physical and paste, in order to resemble the sour. Assays were performed which showed the best way to modification as well as the variation in time of exposure of the same, thereby defining the protocol modification of starch for the development of expansion property. The starches have been modified by wet oxidation with lactic acid, solution 85% PA, 2% during 10 minutes at room temperature with constant stirring. Further, the starch was recovered by filtration under vacuum and exposed to UV radiation for 60 minutes and revolving material every 15 minutes, then was brought in an oven air circulation at 45 ° C for 7 hours to complete the drying. The cassava modified starches... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:35:42Z : No. of bitstreams: 1 souza_df_me_jabo.pdf: 418131 bytes, checksum: 84c066079e84889dcd6db36449862cca (MD5) / Nutricionistas, em busca de novas alternativas viáveis e de baixo custo como fonte de proteína e energia, têm utilizado ingredientes de origem vegetal como a soja crua em suas formulações. Em um primeiro estudo avaliou-se a soja crua em alimentos extrusados para gatos, bem como o efeito do processo de extrusão sobre a inativação de seus fatores antinutricionais. Em outro estudo avaliou-se o processo sobre a formação de complexos amido-lipídeos e sua influência na digestibilidade da gordura. O primeiro ensaio seguiu delineamento em blocos casualizados, composto por três blocos de oito animais, quatro tratamentos e seis repetições por tratamento. Foram formuladas três dietas experimentais: a primeira teve apenas farinha de vísceras de frango (FVF) como fonte proteica, a segunda conteve farelo de soja (FS), e a terceira utilizou a soja crua, que foi desdobrada em dois tratamentos com processo de extrusão à temperatura de 115°C (SC115) e à 135°C (SC135). O segundo ensaio seguiu um delineamento inteiramente casualizado composto por três tratamentos e seis repetições por dieta. A dieta FS do primeiro ensaio foi utilizada para compor três dietas em que se adicionou 0, 3,72% e 7,44% de óleo degomado de soja: FSSO – controle, sem óleo na massa; FSMO - com 3,72%; e FSTO - com 7,44% de óleo na massa. Em ambos os experimentos, a digestibilidade dos nutrientes e a energia metabolizável não diferiram entre as dietas (p>0,05), exceto os coeficientes de digestibilidade aparente da gordura, que foram menores para as rações SC115 e SC135 (83,6 e 82,9%) quando comparado às demais dietas. Menores valores de amônia fecal (p<0,05) e tendência de maior ácido láctico das mesmas (p=0,053) foram encontrados nas fezes dos animais que receberam as dietas com soja. Não houve influência da inclusão da soja crua nos teores da uréia sérica pós-prandial (p>0,05)... / Nutritionists searching for viable and low-cost alternatives sources of protein and energy, have used vegetable ingredients like raw soybean in their formulations. In the first chapter the raw soybean ingredient in extruded cat foods was evaluated, as well as the effect of the extrusion process on the inactivation of its antinutritional factors. In the other chapter the process on the starch-lipid complexes formation and their influence on the fat digestibility were evaluated. The first experiment was carried on with a randomized block design consisting of three blocks of eight animals, four treatments and six replicates per treatment. Three experimental diets were formulated: the first had only poultry by-product meal as protein source (PM), the second one contained soybean meal (SBM), and the third used the raw soybean, which was divided in two treatments with the extrusion process at temperature of 115°C (RS115) and at 135°C (RS 135). In the second assey a completely randomized design consisting of three treatments and six replications per diet was conducted. The SBM diet of the first experiment was used to compose three diets that was added 0%, 3.72% and 7.44% of degummed soybean oil: SBMWO – control without oil in the dough; SBMHO - with 3.72%; and SBMAO - with 7.44% oil in the dough. In both experiments, nutrient digestibility and metabolizable energy did not differ between diets (p>0.05), except for fat apparent digestibility, which was lower for RS115 and RS135 (83.6% and 82.9%) when compared to the other diets. Smaller amounts of ammonia faeces (p<0.05) and a tendency towards greater lactic acid thereof (p=0.053) were found in the feces of the animals fed soya diets. There was no influence of including raw soybean in the levels of postprandial serum urea (p>0.05). Diets containing raw soybeans had higher densities and lower rates of starch gelatinization... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1827.pdf: 6721890 bytes, checksum: 5cf441b067a707fc550eb62d9e64b631 (MD5) Previous issue date: 2008-05-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Plastics materials produced from petrochemicals are widely used due to their versatility, mechanical properties and low cost, but they cause environmental impact as a consequence of the accumulation of great amount of these conventional synthetic polymers. The problems caused by the waste disposal of these petrochemicals plastics impel the development, production and application of biodegradable polymers, however these polymers have high costs and nonsuitable mechanical and physical properties. Therefore, a study of polymeric blends and systems made of poly(hydroxyburyrate-co-valerate) PHBV, poly(butylyneadiapate-therefhtalate) Ecoflex® and corn starch, waxy corn starch and manioc starch has been done. These polymeric blends and systems were evaluated using the Melt Flow Index (MFI), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG), Heat Deflection Temperature (HDT), Mechanical Tensile and Impact tests, Scanning Electron Microscopy (SEM) and biodegradation test. The results obtained indicate transesterification reactions verified by DSC and TGA, lack of adhesion between corn starch and PHBV as indicate by mechanical tests and SEM, disagreement between the values obtained in this study and the values indicated by the manufacturer concern to the Ecoflex® and good biodegradation results. This study therefore indicates that it is possible to obtain materials viable for short-term applications, with adequate physical and mechanical properties and biodegradation. / Os polímeros derivados do petróleo são amplamente utilizados devido à sua versatilidade, propriedades mecânicas e custo relativamente baixo, mas causam impacto ambiental como conseqüência da grande quantidade de resíduos lançados ao meio ambiente. Os problemas gerados pelo descarte de plásticos de origem petroquímica impulsionam o desenvolvimento, produção e aplicação de polímeros biodegradáveis. Entretanto, estes polímeros apresentam custo elevado e propriedades nem sempre satisfatórias. Portanto, neste trabalho fez-se um estudo das blendas e sistemas poliméricos formados por poli(hidroxibutirato-covalerato) PHBV, poli(butilenoadipato-tereftalato) Ecolfex® e amidos de milho, de milho ceroso e de mandioca. Estas blendas e sistemas poliméricos foram avaliados quanto ao Índice de Fluidez (MFI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Temperatura de Distorção do Calor (HDT), Ensaios mecânicos de tração e impacto, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaio de biodegradação. Os resultados obtidos através das diversas técnicas indicaram: existência de reações de transesterificação em todas as blendas e sistemas poliméricos através da análise de DSC e TG; baixa adesão matriz/carga nos sistemas contendo amido através dos ensaios mecânicos e MEV; valores discrepantes para o Ecoflex® quando comparado aos valores indicado pelo fabricante; bom resultado de biodegradação. Através deste estudo foi possível obter materiais para aplicação a curto prazo, a um custo viável, com propriedades físico-mecânicas e taxa de biodegradação adequadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3298.pdf: 5267625 bytes, checksum: c21d0a6b7606b0e18816dca04d889675 (MD5) Previous issue date: 2010-09-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this project was the preparation of biodegradable films from polymer blends of citrus pectin (PEC) and thermoplastic starch (TPS) and the modification of its mechanical properties by formation of nanocomposites with cellulose nanofibers (NCel). The project was conducted in three stages. Firstly, the nanofibers were obtained from bleached sugarcane bagasse fibers (FBC) by hydrolysis with hydrochloric (HCl) and sulfuric (H2SO4) acids. The characterizations revealed nanofibers with needle-like morphology and diameters lower than 20 nm. The thermal stability of NCel obtained with HCl was higher than H2SO4 one. In the second stage, a factionary factorial design was applied to define a suitable processing condition for TPS/PEC blends (100/0, 75/25, 50/50, 25/75 e 0/100) in a mixer Haake, with posterior microstructural and mechanical characterizations of the blends. It was defined the condition of 130ºC, 160 RPM and 4 min to processing TPS/PEC blends, which showed biphasic microstructure and mechanical strength decreased by increase of TPS content. Due to this, NCel were incorporated at concentration of 1, 5, 10 and 15% (w/w) in the processing under different mixture conditions, aiming the improvement of the mechanical performance of the TPS/PEC blend 50/50. The characterization results evidenced that water vapour permeability, tensile strength and elastic modulus of the blend were significantly improved in 48, 150 and 350%, respectively, only with 5% of NCel. The better results were obtained by use of NCel-S and mixture of the nanocomposite formulations into milling ball equipment. The study of this project evidences the great potential of the cellulose nanofibers to the improvement of the properties in biodegradable polymeric systems based in pectin and starch natural polymers. / O presente trabalho teve como objetivo a preparação de filmes biodegradáveis a partir de blendas de pectina (PEC) e amido termoplástico (TPS) e o uso de nanofibras de celulose (NCel) como agente de reforço para modificação das propriedades mecânicas destes materiais. O trabalho foi conduzido em três momentos de estudo. Inicialmente as nanofibras foram obtidas via o método da hidrólise ácida com ácido clorídrico (HCl) e sulfúrico (H2SO4) a partir da fibra branqueada do bagaço de cana-de-açúcar (FBC). As caracterizações revelaram nanofibras de formato agulhado com diâmetros menores que 20 nm. A estabilidade térmica das nanofibras foi maior para a hidrólise com HCl (NCel-C) do que com H2SO4 (NCel-S). No segundo momento, foi aplicado um planejamento fatorial fracionário para estabelecer uma condição ótima de processamento da blenda TPS/PEC em cinco proporções mássicas (100/0, 75/25, 50/50, 25/75 e 0/100) em misturador Haake, com subseqüentes caracterizações microestruturais e mecânicas das blendas. Foi definida a condição de 130ºC, 160 rpm e 4 minutos para processamento das blendas TPS/PEC as quais apresentaram microestrutura multifásica e desempenho mecânico modificado pelo aumento do teor de TPS. As nanofibras foram então incorporadas nas concentrações de 1, 5, 10 e 15% no processamento sob diferentes condições de mistura buscando modificar o desempenho mecânico da blenda TPS/PEC 50/50. Os resultados das caracterizações evidenciaram que a permebilidade ao vapor de água, resistência à tração e o módulo elástico da blenda apresentaram aumentos significativos de 25, 150 e 350%, respectivamente, apenas com a adição 5% de nanofibras. Os resultados que evidenciaram maiores aumentos foram o uso de NCel-S e mistura das nanofibras na matriz TPS/PEC com moinho de bolas. Os resultados desta dissertação evidenciam o potencial desempenho das nanofibras de celulose sobre as propriedades dos sistemas poliméricos biodegradáveis a base de pectina e amido

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3930.pdf: 8409921 bytes, checksum: 68472cf829fbe42c3d27a50c856e75b7 (MD5) Previous issue date: 2011-09-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / This project had as main objectives to obtain and to develop new and biodegradable composites from renewable sources using a thermoplastic starch (TPS) matrix reinforced with different amounts of natural fibers, acuri, carandá and gravatá. Initially, these fibers were extracted and characterized, which are still unknown to the scientific community their potential use in composites. The characterization were realized by themorgravimetric analysis (TGA), tensile test, chemical characterization by determination of their main constituents and infrared spectroscopy (FTIR), and morphological and structural analysis by xray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The fibers had thermal stabilities similar to each other with their initial temperature of thermal degradation in the range of 250 °C. The fibers show a brittle behavior when subjected to tensile tests, and it were determined elastic moludus and tensile strength in the range of 13 to 50 GPa and 180 to 580 MPa, respectively and, both thermal and mechanical stability are in according to those conventional natural fibers. It was possible to determine the crystallinity index of the fibers by XRD, and SEM images show the fibers surfaces. Four composites formulations were obtained and processed based on four different fibers content (5%, 10%, 15% and 20% w/w), and were evaluated as a function of fiber content water absorption properties, thermal and mechanical stability, and morphological and structural characterization by SEM and XRD. The thermal stability and morphology of TPS homogeneous matrix weren t influenced by the presence of natural fibers, besides the absence of new crystalline structures by XRD. The presence of fibers reduced material water absorption. Mechanical properties such as elastic modulus and tensile strength increased with fiber content, especially at levels above 10% w/w, and the viscosity of the molten also have increased with fiber content. Overall, it was possible to extract and to characterize new natural fibers and use them in a TPS matrix, obtaining new biodegradable composites by conventional processing methods. / Este trabalho de mestrado teve como objetivos principais obter e formular novos materiais compósitos biodegradáveis e de fontes renováveis a partir de uma matriz de amido de milho termoplástico (TPS), reforçada com diferentes teores de fibras vegetais de acuri, carandá e gravatá. Inicialmente foram extraídas e caracterizadas estas fibras vegetais, das quais ainda é desconhecido da comunidade científica seu potencial na utilização em compósitos poliméricos. Suas caracterizações de deram a partir de análises de termogravimetria (TG), ensaios mecânicos de tração, caracterização química pela determinação de seus principais constituintes e por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), e análise estrutural e morfológica por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As fibras apresentaram estabilidades térmicas semelhantes entre si, tendo suas degradações térmicas iniciadas na faixa de 250 °C. As fibras se comportaram fr agilmente quando submetidas aos testes de tração, e seus módulos elásticos e resistência à tração foram determinados nas faixas de 13 50 GPa e de 180 a 550 MPa, respectivamente e, tanto a estabilidade térmica como mecânica encontram-se em faixas dentro das encontradas pelas fibras naturais convencionais. Pelas análises de raios X foi possível determinar os índices de cristalinidade das fibras, e imagens de MEV mostraram as superfícies das fibras vegetais. Foram processadas 4 formulações dos compósitos à base de TPS com 4 teores de fibras diferentes (5%, 10%, 15% e 20% em massa), e foram avaliadas a absorção de água, estabilidade térmica e mecânica, bem como caracterização morfológica por MEV e estrutural por difração de raios X em função do teor de fibra. A estabilidade térmica e a morfologia homogênea da matriz de TPS não foram influenciadas pela presença das fibras vegetais, alem de não ter sido encontradas novas estruturas cristalinas no compósito a partir das análises de raios X. A presença das fibras auxiliou na diminuição de absorção de água dos materiais. E já as propriedades mecânicas, como módulo elástico e resistência à tração, sofreram um grande aumento com a presença de fibras, principalmente com teores acima de 10%, além da viscosidade do fundido ter aumentado também com o aumento do teor de fibras. De uma forma geral, foi possível extrair e caracterizar novas fibras vegetais e utilizá-las como reforço em uma matriz de TPS, obtendo-se novos materiais compósitos através de meios convencionais de processamentos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava is an important source of nutrients, and also of great importance as agro-industrial raw materials and can be used to produce ethanol. Through the process of hydrolysis, acid or enzyme, starch is converted into sugars. The hydrolyzed by enzymes are the most important commercial modified starches such as dextrins, maltose, etc. This paper aims at the use of cassava "in natura" disposal, to determine the optimal conditions for hydrolysis step, through the use of pectinolytic and amylolytic enzymes. We developed a Central Composite Rotational Design, 24, with four repetitions of the center point and eight trials with the axial points, which were used as independent variables pectinase dosage (0; 2,35; 4,7; 7,05 and 9,4 μL/g mat.seca) dose of amyloglucosidase (0,36; 0,52; 0,68; 0,84 and 1μL/g starch), diluting the cassava/water (1:1; 1:1,41; 1:2; 1:2,59 and 1:3) and hydrolysis time (4, 21, 38, 55 and 72 hours after the addition of the last enzyme) being kept constant dose of α-amylase (0.8mL/g starch) for all tests. The dependent variables analyzed were °Brix and efficiency of hydrolysis. The Brix is directly related to the amount of soluble solids, and therefore the greatest value found was 19°Brix, who used the test dilution cassava/water 1:1, independent of changes in other factors. The optimum process conditions was found using the following parameters: Dosage of amyloglucosidase of 0,84mL/g starch; pectinase dosage of 7,05mL/g mat.seca; Dilution of cassava solution/water 1:1,41, and hydrolysis time (after the last addition of enzyme) for 21 hours, with an efficiency of 100% hydrolysis. The presence of pectinase did there was a 20% increase in the efficiency of hydrolysis, compared with trials that have not used it. / A mandioca é uma importante fonte de nutrientes, e também de grande importância como matéria-prima agroindustrial, podendo ser utilizada para a produção de etanol. Através do processo de hidrólise, ácida ou enzimática, o amido é convertido em açúcares. Os hidrolisados por enzimas são os mais importantes amidos modificados comerciais, como dextrinas, maltoses, etc. Este trabalho objetivou a utilização da mandioca in natura , de descarte, para a determinação das condições ótimas para a etapa de hidrólise, através da utilização de enzimas amilolíticas e pectinolítica. Foi desenvolvido um Delineamento Composto Central Rotacional, 24, com 4 repetições do ponto central e 8 ensaios com os pontos axiais, onde foram utilizados como variáveis independentes dosagem de pectinase (0; 2,35; 4,7; 7,05 e 9,4μL/g de mat.seca), dosagem de amiloglicosidase (0,36; 0,52; 0,68; 0,84 e 1μL/g de amido), diluição da solução mandioca/água (1:1, 1:1,41, 1:2, 1:2,59 e 1:3) e tempo de hidrólise (4, 21, 38, 55 e 72 horas, após adição da última enzima), sendo mantido constante a dosagem de α-amilase (0,8μL/g amido) para todos os ensaios. As variáveis dependentes analisadas foram °Brix e Eficiência da hidrólise. O Brix está diretamente relacionado com a quantidade de sólidos solúveis, logo o maior valor encontrado foi de 19°Brix, no ensaio que utilizou a diluição mandioca/água 1:1, independente da variação dos demais fatores. A condição ótima de processo foi encontrada com a utilização dos seguintes parâmetros: Dosagem de amiloglicosidase de 0,84μL/g de amido; Dosagem de pectinase de 7,05μL/g de mat.seca; Diluição da solução mandioca/água de 1:1,41 e tempo de hidrólise (após a adição da última enzima) de 21 horas, com uma eficiência de hidrólise de 100%. A presença da pectinase fez que houvesse um aumento de 20% na eficiência da hidrólise, comparada com ensaios que não a utilizaram.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-09T21:12:25Z No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:09:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:09:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T14:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVBC.pdf: 10326424 bytes, checksum: 036d2e9183798a18685fe23e8624b48d (MD5) Previous issue date: 2015-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The objective of this project was the study of polymer blends of thermoplastic starch (TPS), poly(ε-caprolactone) (PCL) and poly(lactic acid) (PLA) and the extraction of celulose nanowhisker from gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) and macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) for the development of biodegradable nanocomposites. Firstly, binary and ternary polymer blends from TPS, PCL and PLA were prepared by melt extrusion and injection molding. Blends compositions were varied by 25 %wt of each component. The results indicated immiscible systems with both reduced viscosities and mechanical properties compared to those of neat PCL and PLA. Strategies of compatibilization between TPS and PCL and PLA were evaluated by the production and test of PCLgMA and PLAgMA in the blends with 50 and 75 %wt TPS. The using of PCLgMA in TPS/PCL 50/50 and 75/25 was effective in modifying their tensile properties. The compatibilized blends presented elongation at break up to 230%, and also better dispersion and smaller domains of TPS phase. NWCg and NWCm were obtained by acid hydrolysis using H2SO4 at 45 °C, varying the hydrolysis time from 15 up to 75 min. MET analysis showed the rod-like aspect and nanometric dimensions of NWC. The higher values of aspect ratio (L/D) were find on those NWC obtained from 45 min acid hydrolysis, and their thermal stability was suitable to be incorporated in a TPS/PCL matrix. The nanocomposites were obtained from the compatibilized blend of TPS/PCL 75/25 and NWCg by melt extrusion and injection molding using different contents of NWCg. The NWCg did not interfered on thermal stability of the material. On the other hand, NWCg increased their viscosities and water absorption resistence, as well some of mechanical properties. Both tensile strength and young’s modulus were dramatically increased, respectively 80% and 5 times, with only 1,8 %wt of NWCg added. / Este trabalho teve como objetivo o estudo de blendas de amido termoplástico (TPS), poli(ε-caprolactona) (PCL) e poli(ácido lático) PLA e a extração de nanowhiskers de celulose de gravatá (Bromelia balansae) (NWCg) e de macaúba (Acrocomia aculeata) (NWCm) para o desenvolvimento de nanocompósitos biodegradáveis. Foram preparadas blendas binárias e ternárias de TPS, PCL e PLA por extrusão e moldagem por injeção variando-se em 25% (m/m) o teor dos componentes. Suas caracterizações indicaram suas imiscibilidades, com viscosidades e propriedades mecânicas reduzidas quando comparados com aquelas dos PCL e PLA puros. Foram avaliadas estratégias de compatibilização entre o TPS e o PCL e PLA, sendo obtidos e testados PCLgMA e PLAgMA em blendas com 50% e 75% (m/m) de TPS. A utilização do PCLgMA nas blendas TPS/PCL 50/50 e 75/25 foi eficiente na modificação das suas propriedades mecânicas, resultando em materiais com deformação na ruptura de até 230% sob tração, e com menores tamanhos da fase dispersa de TPS. Os NWCg e NWCm foram obtidos via hidrólise ácida utilizando H2SO4 à 45 °C, variando-se o tempo de hidrólise. Suas dimensões nanométricas e seus formatos aciculares foram evidenciados por MET. As maiores razões de aspecto (L/D) dos NWC foram obtidas quando extraídos com 45 minutos de hidrólise. Suas estabilidades térmicas apresentaram-se adequadas para incorporá-los em matrizes de TPS e PCL. A partir dos NWCg e da blenda TPS/PCL 75/25 compatibilizada, foram obtidos nanocompósitos por extrusão e moldagem por injeção com diferentes teores de NWCg. A presença dos NWCg nos nanocompósitos não interferiu nas estabilidades térmicas dos materiais. Em contrapartida, os NWCg foram capazes de aumentar as viscosidades e resistências à absorção de umidade dos nanocompósitos, e também algumas propriedades mecânicas sob tração. Com apenas 1,8% (m/m), os NWCg aumentaram em 80% a resistência à tração e em cinco vezes o módulo elástico do nanocompósito.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-11T13:10:20Z No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:21:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T19:22:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T19:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMSN.pdf: 6361908 bytes, checksum: 3b44f7d142db6b06678154a3e30217cd (MD5) Previous issue date: 2010-05-31 / Não recebi financiamento / Fossile fuel-produced plastics, once consumed and incorrectly discharged into the environment, will end up as short-term non-degradable residues and will contribute to global pollution. For this reason, the use of polymers from biodegradable and renewable sources is seen as an alternative, especially for short-term use products, such as disposable products that might be suitable for composting and thus biodegrated. Many alifathic polyesters possess these desirable properties and, among them the poly (lactic acid) – PLA – is one of the most widely used and advantageous biodegradable polyesters. This work has studied the addition of mineral filler and starch to PLA, to evaluate its influence on biodegrading properties of the polymer. Formulations were subject to mechanical testing of shock and traction, DSC and TGA thermal analysis, fluidity index, organic composite biodegradation up to 120 days, mass loss evaluations, SEM analysis, artificially accelerated aging and viscosity analysis. Results have shown that mineral filler have modified crystallization and did not have any influence on the biodegradation of PLA, but have reduced the polymer`s mechanical properties. The starch has reduced crystallization on the PLA, has enhanced the biodegrading of the composite PLA + starch since it has been observed the composite had high levels of biodegradation over the 120 days period analyzed. This was verified by means of mass loss on the samples, loss of mechanical properties made evident by high brittleness seen upon handling of samples and by scanning electron microscopy. The results of artificial accelerated aging (400h), done just for PLA, have shown a decrease of 40% in mechanical tensile properties. / Os plásticos produzidos a partir de combustíveis fósseis, uma vez consumidos e descartados de forma incorreta no meio ambiente, terminarão como resíduos não degradáveis em curto prazo e contribuirão para a poluição global. Por esta razão, vê-se como alternativa o uso de polímeros de fontes renováveis e biodegradáveis, principalmente para produtos de utilização de curto prazo, como é o caso de artigos descartáveis que poderão ser compostados e assim biodegradados em prazos reduzidos. Muitos poliésteres alifáticos possuem estas desejáveis propriedades, e dentre eles, o poli (ácido lático) –PLA – é um dos mais atrativos e utilizados poliésteres biodegradáveis. Este trabalho estudou a adição de cargas minerais e amidos ao PLA, para avaliar a influência nas propriedades biodegradativas do polímero. As formulações foram submetidas a ensaios mecânicos de impacto e tração, análises térmicas de DSC e TGA, índice de fluidez, biodegradação em composto orgânico até 120 dias, avaliações de perda de massa, análises de MEV, envelhecimento artificial acelerado e avaliação de viscosidade. Os resultados mostraram que as cargas minerais modificaram a cristalização do PLA, não interferiram na biodegradação do mesmo e reduziram as propriedades mecânicas do PLA. Já o amido, reduziu a cristalização do PLA, acentuou a biodegradação da composição PLA + amido, pois observou-se que esta foi a composição que apresentou a maior perda de massa no período de 120 dias dentre as composições estudadas. A perda de propriedades mecânicas do PLA + amido foi evidente pela alta fragilidade dos corpos de prova ao manuseio e pela microscopia eletrônica de varredura. No envelhecimento artificial acelerado por 400h, realizado para o PLA puro, observou-se redução de 40% nas propriedades de tração.