O presente trabalho teve como objetivo o estudo e adequação de uma metodologia para a preparação de polímero polieletrólito a partir de amido de mandioca, visando a obtenção de um polieletrólito biodegradável com potencial de aplicação como floculante em tratamento de efluentes. Duas rotas alternativas foram investigadas para a produção de compostos modificados a partir da fécula de mandioca sendo uma delas a reação de esterificação catalisada por enzima, e a outra a graftização do amido modificado com ácido graxo insaturado por radiação microonda para a produção de polímero polieletrólito. Para a modificação química do amido de mandioca primeiramente foi feita uma reação de esterificação com ácido linoleico catalisada por enzima, via radiação de micro-ondas em sistema aberto para obtenção de um éster de amido insaturado, seguida de uma reação de polimerização de acrilamida para formação de grafting deste nas moléculas de amido através do éster insaturado. As reações de esterificação e de graftização dos compostos modificados foram acompanhadas por espectroscopia de FTIR, e os produtos obtidos foram caracterizados quanto ao Grau de Substituição e Eficiência de grafting, e por Termogravimetria (TGA), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por Espalhamento de Luz. Os resultados mostraram que a melhor razão molar amido/ácido para esterificação do amido foi a 1:1, possibilitando a maior substituição (maior GS), ou seja, a substituição de uma hidroxila por unidade repetitiva de glicose. O rendimento da reação de grafting realizada com potência de 560 W e razões molares de 1:2 e 1:3 foi de 100%, condição esta que gerou formação de um maior número de radicais livres, e, portanto mais sítios graftizados no amido. / The aim of this work was to study an appropriate methodology for the preparation of polymer polyelectrolyte from cassava starch in order to obtain a biodegradable polyelectrolyte that could be used as a potential compound as flocculant in wastewater treatment. Two routes were investigated for the production of cassava starch modified compounds, an esterification reaction catalyzed by enzyme and a grafting reaction with unsaturated fatty acid by using microwave radiation. In the first route, the chemical modification of cassava starch was carried out with linoleic acid in a microwave radiation open system to obtain an unsaturated ester starch. In the following reaction, acrylamide was added in the modified starch by free radical polymerization mechanism. The esterification and grafting reactions was followed by FTIR spectroscopy and the products were characterized by the degree of substitution (DS) and grafting efficiency, thermogravimetry (TGA), Differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and light scattering. The results showed that the best molar ratio starch/acid for the esterification reaction was 1:1, allowing the greatest DS, ie a hydroxyl-substituted per glucose repeating unit. The grafting yield using 560 W of power and molar ratios of 1:2 and 1:3 was 100%, due to the higher free radicals concentration, which in turn could generate more grafted sites on the starch.

O presente trabalho teve como objetivo o estudo e adequação de uma metodologia para a preparação de polímero polieletrólito a partir de amido de mandioca, visando a obtenção de um polieletrólito biodegradável com potencial de aplicação como floculante em tratamento de efluentes. Duas rotas alternativas foram investigadas para a produção de compostos modificados a partir da fécula de mandioca sendo uma delas a reação de esterificação catalisada por enzima, e a outra a graftização do amido modificado com ácido graxo insaturado por radiação microonda para a produção de polímero polieletrólito. Para a modificação química do amido de mandioca primeiramente foi feita uma reação de esterificação com ácido linoleico catalisada por enzima, via radiação de micro-ondas em sistema aberto para obtenção de um éster de amido insaturado, seguida de uma reação de polimerização de acrilamida para formação de grafting deste nas moléculas de amido através do éster insaturado. As reações de esterificação e de graftização dos compostos modificados foram acompanhadas por espectroscopia de FTIR, e os produtos obtidos foram caracterizados quanto ao Grau de Substituição e Eficiência de grafting, e por Termogravimetria (TGA), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por Espalhamento de Luz. Os resultados mostraram que a melhor razão molar amido/ácido para esterificação do amido foi a 1:1, possibilitando a maior substituição (maior GS), ou seja, a substituição de uma hidroxila por unidade repetitiva de glicose. O rendimento da reação de grafting realizada com potência de 560 W e razões molares de 1:2 e 1:3 foi de 100%, condição esta que gerou formação de um maior número de radicais livres, e, portanto mais sítios graftizados no amido. / The aim of this work was to study an appropriate methodology for the preparation of polymer polyelectrolyte from cassava starch in order to obtain a biodegradable polyelectrolyte that could be used as a potential compound as flocculant in wastewater treatment. Two routes were investigated for the production of cassava starch modified compounds, an esterification reaction catalyzed by enzyme and a grafting reaction with unsaturated fatty acid by using microwave radiation. In the first route, the chemical modification of cassava starch was carried out with linoleic acid in a microwave radiation open system to obtain an unsaturated ester starch. In the following reaction, acrylamide was added in the modified starch by free radical polymerization mechanism. The esterification and grafting reactions was followed by FTIR spectroscopy and the products were characterized by the degree of substitution (DS) and grafting efficiency, thermogravimetry (TGA), Differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and light scattering. The results showed that the best molar ratio starch/acid for the esterification reaction was 1:1, allowing the greatest DS, ie a hydroxyl-substituted per glucose repeating unit. The grafting yield using 560 W of power and molar ratios of 1:2 and 1:3 was 100%, due to the higher free radicals concentration, which in turn could generate more grafted sites on the starch.

O presente trabalho teve como objetivo o estudo e adequação de uma metodologia para a preparação de polímero polieletrólito a partir de amido de mandioca, visando a obtenção de um polieletrólito biodegradável com potencial de aplicação como floculante em tratamento de efluentes. Duas rotas alternativas foram investigadas para a produção de compostos modificados a partir da fécula de mandioca sendo uma delas a reação de esterificação catalisada por enzima, e a outra a graftização do amido modificado com ácido graxo insaturado por radiação microonda para a produção de polímero polieletrólito. Para a modificação química do amido de mandioca primeiramente foi feita uma reação de esterificação com ácido linoleico catalisada por enzima, via radiação de micro-ondas em sistema aberto para obtenção de um éster de amido insaturado, seguida de uma reação de polimerização de acrilamida para formação de grafting deste nas moléculas de amido através do éster insaturado. As reações de esterificação e de graftização dos compostos modificados foram acompanhadas por espectroscopia de FTIR, e os produtos obtidos foram caracterizados quanto ao Grau de Substituição e Eficiência de grafting, e por Termogravimetria (TGA), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por Espalhamento de Luz. Os resultados mostraram que a melhor razão molar amido/ácido para esterificação do amido foi a 1:1, possibilitando a maior substituição (maior GS), ou seja, a substituição de uma hidroxila por unidade repetitiva de glicose. O rendimento da reação de grafting realizada com potência de 560 W e razões molares de 1:2 e 1:3 foi de 100%, condição esta que gerou formação de um maior número de radicais livres, e, portanto mais sítios graftizados no amido. / The aim of this work was to study an appropriate methodology for the preparation of polymer polyelectrolyte from cassava starch in order to obtain a biodegradable polyelectrolyte that could be used as a potential compound as flocculant in wastewater treatment. Two routes were investigated for the production of cassava starch modified compounds, an esterification reaction catalyzed by enzyme and a grafting reaction with unsaturated fatty acid by using microwave radiation. In the first route, the chemical modification of cassava starch was carried out with linoleic acid in a microwave radiation open system to obtain an unsaturated ester starch. In the following reaction, acrylamide was added in the modified starch by free radical polymerization mechanism. The esterification and grafting reactions was followed by FTIR spectroscopy and the products were characterized by the degree of substitution (DS) and grafting efficiency, thermogravimetry (TGA), Differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and light scattering. The results showed that the best molar ratio starch/acid for the esterification reaction was 1:1, allowing the greatest DS, ie a hydroxyl-substituted per glucose repeating unit. The grafting yield using 560 W of power and molar ratios of 1:2 and 1:3 was 100%, due to the higher free radicals concentration, which in turn could generate more grafted sites on the starch.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296887.pdf: 3395265 bytes, checksum: 2b5a8ec26e563355a284fb97c177458f (MD5) / O amido de mandioca (Manihot esculenta Crantz) é de baixo custo e de grande produção no Brasil. Os grânulos de amido têm características próprias segundo as origens que não correspondem ao grande número de aplicações para esta matéria-prima. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar dez diferentes cultivares de mandioca, produtos de melhoramento genético, fornecidos pela Epagri- SC. Foram estudadas as cultivares STS 2/03-10 (raiz branca), SCS 252 - Jaguaruna, Mandim Branca (proveniente de Neossolo Quartzarênico), Mandim Branca (proveniente de Argissolo), STS 1302/96-3 - Vermelhinha (proveniente de Neossolo Quartzarênico), STS 1302/96-3 - Vermelhinha (proveniente de Argissolo), SCS 253 - Sangão (proveniente de Neossolo Quartzarênico), SCS 253 - Sangão (proveniente de Argissolo), STS 1311/96-1, STS 1302/96-4, Preta, STS 1309/96-7 e STS 2/03-7. O amido destas cultivares foram caracterizados quanto ao pH, pureza, amilose, densidade absoluta, amido danificado, viscosidade intrínseca e massa molar, susceptibilidade enzimática, tamanho e forma dos grânulos, poder de inchamento e índice de solubilização, índice de cristalinidade e propriedades visco-amilográficas. Dentre as cultivares em estudo o amido da cultivar STS 1302/96-3 - Vermelhinha, proveniente de Argissolo, que se mostrou mais susceptível ao ataque enzimático e consequentemente, maior velocidade de hidrólise, poderia ser utilizado para a elaboração de álcool e amidos modificados, como os amidos fermentados. O maior poder de inchamento apresentado pela cultivar Preta direciona o uso deste amido como espessante, com melhor rendimento do produto final. Amidos das cultivares STS 1302/96-4 e Mandim Branca (proveniente de Argissolo) deram origem a pastas finas e transparentes e apresentaram baixos picos de viscosidade máxima. Estes resultados vêm direcionar as aplicações para estes amidos como espessantes de suave viscosidade, como para a produção de molhos, sopas e alimentos infantis. Como esperado para amido de mandioca, todas as cultivares em estudo apresentaram baixa tendência à retrogradação, destacando-se as cultivares STS 1302/96-3 - Vermelhinha (proveniente de Argissolo), SCS 252- Jaguaruna, STS 1302/96-4 e Mandim Branca (proveniente de Argissolo e Neossolo Quartzarênico). Assim, os amidos destas cultivares poderiam ser utilizados em produtos que permanecem estocados, como pães e produtos panificáveis, assim como onde é indesejável a perda de água, como pudins e sobremesas. Os resultados obtidos também vêm comprovar que diferenças significativas podem ocorrer em amidos de uma mesma cultivar, mostrando a necessidade da caracterização do amido de uma mesma planta sempre que esta for aplicada como matéria-prima no processo industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos. / Made available in DSpace on 2012-10-23T00:51:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 242206.pdf: 3302927 bytes, checksum: 2eaec78f34969719ad33390c1d45224f (MD5) / Os plásticos sintéticos são utilizados em nosso cotidiano, principalmente devido a seu baixo custo, fácil processamento, elevada aplicabilidade e durabilidade, sendo esta última característica o ponto de maior desvantagem da sua aplicação na fabricação de embalagens descartáveis para alimentos. O crescente acúmulo de lixo não biodegradável, aliado à dificuldade de reciclagem da maioria das embalagens sintéticas na atualidade, tem lançado um desafio à comunidade científica mundial no sentido de desenvolver novos materiais biodegradáveis. Neste contexto, a presente pesquisa apresenta uma alternativa para as embalagens plásticas, a partir da obtenção de filmes biodegradáveis de blendas de amido de mandioca com polietileno de baixa densidade (LDPE) e polietileno enxertado com anidrido maleico (PE-g-MAH), através da extrusão e termoprensagem, incluindo a adição de glicerol em ambos os procedimentos de obtenção das blendas. A adição do amido de mandioca ao LDPE diminui as propriedades mecânicas das blendas. A proporção mássica 50/50 (m/m) apresenta os maiores índices de degradação após 120 dias, porque é a mistura que mais sofre modificações com o ataque dos microrganismos presentes no solo. As análises térmicas das blendas 50/50, 70/30 e 90/10 (m/m) de LDPE/amido apresentam comportamentos semelhantes, indicando que a adição de amido na matriz polimérica do LDPE não modifica a temperatura de fusão deste polímero, bem como não reduz o grau de cristalinidade do polietileno de baixa densidade. Por outro lado, as curvas de TGA indicam que os componentes das misturas não influenciam no mecanismo de degradação térmica dos componentes puros e que estas blendas apresentam uma boa distribuição (homogeneidade) dos grânulos de cada componente presente nas misturas. Esta análise também mostra que a principal perda de massa ocorre no intervalo de temperatura entre 354,0 - 506,3 ºC. Os resultados da microscopia eletrônica de varredura indicam a formação de domínios do LDPE e amido, devido à pobre miscibilidade das blendas. A mistura 50/50 (m/m) apresenta os maiores índices de intumescimento em água (0,0655 m/msólidos secos) e também de solubilidade em água (0,0381 mágua/msólidos secos), assim como o maior valor de permeabilidade ao vapor de água (1,083x10-7 g/m.h.Pa). A utilização destas blendas demonstra que a adição do amido de mandioca pode aumentar a biodegradação dos filmes de LDPE, mas com uma redução de sua força elástica. Desta maneira, este trabalho apresenta resultados importantes, os quais podem ser utilizados como suporte para outras pesquisas nesta área, uma vez que a blenda 90/10 (m/m) de LDPE/amido mostrou-se adequada para a obtenção de filmes biodegradáveis a partir da extrusão (5x) seguida de termoprensagem (1x) de sua proporção mássica.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276530.pdf: 4637477 bytes, checksum: 688a1b9995ace75503d9247da153d1d3 (MD5) / O amido de mandioca fermentado (polvilho azedo) pode ser considerado um amido modificado química e enzimaticamente com propriedade de expansão, que forma estrutura alveolar e leve em produtos tradicionais em panificação, sem a utilização de fermento químico ou biológico. É um produto livre de glúten, produzido em pequenas indústrias, onde não existe um sistema interno de controle de qualidade dos processos e produtos. Sendo o Brasil o país de origem do polvilho azedo, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de elaborar uma proposta para o mecanismo de expansão do polvilho azedo, estudando a relação entre amidos de mandioca nativos, polvilho azedo produzido em laboratório através da fermentação a partir de amido nativo de mandioca (polvilho azedo produzido em laboratório) e algumas marcas de polvilho comercial escolhidas a partir da opinião dos panificadores (consideradas como bons produtos para eles). A partir de análises de microscopia eletrônica de varredura, microscopia de fluorescência, análise em espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios X, calorimetria diferencial de varredura e também análises físico químicas, foi observado que o fator ácido, pH, volume específico, poder de inchamento e viscosidade intrínseca foram os parâmetros que tiveram as melhores correlações com a propriedade de expansão. O conhecimento acumulado sobre polvilho azedo foi revisado, em relação às suas características físico químicas e estruturais, com o propósito de estabelecer uma relação entre as propriedades práticas e assim desenhar um modelo para a estrutura modificada do amido. Essa abordagem ajudará a fornecer alguns padrões de qualidade adequados para a futura valorização do polvilho azedo, especialmente devido à possibilidade da sua utilização em produtos isentos de glúten. Este trabalho mostrou que um bom polvilho azedo tem diferenças significativas de pH, fator ácido, poder de inchamento, volume específico e grau de polimerização (viscosidade intrínseca) em comparação com os amidos de mandioca de baixa expansão. Essas variáveis poderiam ser associadas para a maximização da expansão do polvilho azedo para uma futura análise preditiva da qualidade do polvilho azedo utilizado em panificação. O pH e o percentual da perda de peso durante o assamento são úteis como referências para o desempenho de panificação da amostras laboratoriais e comerciais de polvilho azedo. Assim, tanto o pH quanto o fator ácido ou pH e o percentual de perda de peso constituem procedimentos simples, acessíveis para pequenas indústrias e panificadores e úteis para a predição do comportamento do polvilho azedo. / Sour cassava starch (polvilho azedo) may be considered a chemically and enzymatically modified starch. It is used in traditional products in bread-making because of its expansion property, which forms a light, alveolar structure and dismisses the use of any chemical or biological ferment. Also, it is a gluten-free product. It is produced in small industries, where there is no internal quality control system for their processes and products. Since Brazil is the country where polvilho azedo was originated, this present work was performed with the objective of elaborating a proposal for the expansion mechanism of polvilho azedo, where the focus of the study was on the relationship between native cassava starches, polvilho azedo produced in laboratory through fermentation by using native cassava starch (polvilho azedo produced in laboratory) and some cassava starch trademarks that were chosen based on the opinion of local bakers in relation to which trademarks they consider to be of a good quality polvilho azedo. Scanning electron microscopy analyses, fluorescence microscopy, infrared analysis (FTIR), X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, and also physicochemical analyses showed that acid factor, pH, specific volume, swelling power, and intrinsic viscosity were the parameters that had the best correlations with the expansion property of polvilho azedo. The accumulated knowledge on polvilho azedo was revised in relation to its physicochemical and structural characteristics in order to establish a relationship between its practical properties and thus draw a model for the modified structure of the starch. This approach will help to provide some appropriate quality patterns for the future valorisation of polvilho azedo, especially due to the possibility of its use in gluten-free products. This present work showed that good polvilho azedo has significant differences in pH, acid factor, swelling power, specific volume and polymerization degree (intrinsic viscosity) in comparison to low expansion cassava starches. These variables could be associated for a further predictive analysis of the polvilho azedo used in bread-making. pH and percentage of weight loss during baking are useful as references for the bread-making performance of laboratory and commercial polvilho azedo samples. Thus, pH and acid factor, as well as pH and percentage of weight loss, make up simple procedures, which are accessible for small industries and bakeries and are useful for the prediction of the behaviour of polvilho azedo.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-13Bitstream added on 2014-06-13T20:10:51Z : No. of bitstreams: 1 cavallini_cm_me_sjrp.pdf: 4195835 bytes, checksum: 94483cf0b51a51d605b1bba06617af3f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O tratamento ácido-alcoólico tem sido proposto para modificar a estrutura do grânulo de amido e obter a máxima conversão de amido nativo em amido solúvel. Este amido modificado torna-se frágil quando submetido à moagem em moinho de bola produzindo pequenos cristais que podem ser usados como substitutos de gordura. Neste trabalho, características físico-químicas, estruturais e morfológicas de amidos tratados com ácido-etanol (0,36% HCl em etanol anidro por 1 e 12 h a 30, 40 e 50oC) submetidos ou não a moagem em moinho de bola por 1 h foram analisados e comparados. A recuperação dos amidos foi alta atingindo em média 98%, independente do tempo e temperatura de tratamento. A solubilidade aumentou com o aumento da temperatura e tempo de tratamento e os amidos tratados a 40oC/12h e 50oC/12h tornaram-se totalmente solúveis a 95oC. O tamanho médio dos grânulos de amido de mandioca reduziu com o aumento do tempo e da temperatura de modificação, passando de 25,2 mm para 20,0 mm após 12 h de tratamento a 50oC. A moagem reduziu o tamanho médio dos grânulos de amido nativo e daqueles submetidos a tratamentos ácido-alcoólicos mais brandos (1 h a 30 ou 40oC), enquanto o tamanho médio dos grânulos tratados por 12 h, independente da temperatura, permaneceu inalterado. Os grânulos de amido de mandioca, observados em microscópio eletrônico de varredura, apresentaram forma arredondada e após tratamento com ácido-álcool a 50oC por 12h antes e após moagem, mostraram superfície áspera e rugosa sugerindo erosão com conseqüente solubilização das camadas mais externas dos grânulos. Alguns grânulos mostraramse disformes sugerindo gelatinização parcial que foi mais intensa após moagem. O índice de cristalinidade relativa (IC) dos amidos, determinados por difração de raios- X, aumentou quanto maior o tempo e temperatura de tratamento, enquanto o teor de amilose... / Acid-alcohol treatment has been proposed to modify starch granule structure and obtain maximum conversion of raw starch into soluble starch. Acid-alcohol starch becomes fragile when submitted to the milling in ball mill producing small crystals, which can be used as fat substitute. In this work, physicochemical, structural and morphological characteristics of acid-ethanol cassava starch (0,36% HCl in anhydrous ethanol during 1 and 12 h at 30, 40 e 50oC) followed by milling in ball milling for 1 h were analyzed and compared. The recovery of the modified starches was high reaching 98% independent of time and temperature. The solubility increased with increasing of the treatment temperature and time, and after 1 h at 50ºC the modified starch became totally soluble to 95ºC. The average size of the cassava starch granules decreased with increasing of the treatment time and temperature from 25.2 µm to 20.0 µm after 12 hours of treatment at 50ºC. The milling decreased the average size of the native starch granules and those submitted to milder treatments (1 h at 30 or 40oC), while the average size of the starch granules treated for 12 h, independent of temperature, kept unchanged. From scanning electron microscopy, the native cassava starch granules presented round shape and smooth surface. After acid-ethanol treatment at 50oC for 1h, before and after milling, the granules displayed rough and exfoliated surfaces suggesting erosion with solubilization of the outer layer of the granules. Some granules treated at 50oC during 12 h showed deformed surfaces suggesting partial gelatinization of the starch that was more intense after milling. Relative crystalline index (CI) of the starches, determined from X-ray diffraction, increased with increasing of the treatment time and temperature, while the amylose content, intrinsic viscosity and pasting viscosities decreased... (Complete abstract click electronic access below)

Visando o desenvolvimento de materiais biodegradáveis para embalagens, blendas de amido/quitosana estruturadas com nanopartículas de montmorilonita (MMT) ou nanofibras de bambu (NFBs) em concentrações de (0,0; 0,5 e 1,0) g de NPs/100 g de polímero foram obtidas pelas técnicas de casting e extrusão. Os bionanocompósitos obtidos das duas técnicas foram caracterizados, bem como foi avaliada a influência da dispersão das nanopartículas sobre as principais propriedades físico-químicas dos bionanocompósitos. Para os filmes produzidos de blendas de amido/quitosana por casting, foram avaliadas as proporções de (5/0; 3,75/0,25; 2,5/2,5; 1,25/0,75 e 0/1) g/100 g base polímero, e a adição dos reforçadores na solução filmogênica. Observou-se uma dispersão assim como uma intercalação satisfatória da MMT nos bionanocompósitos, confirmadas pelas mudanças da cristalinidade devido ao deslocamento do pico característico de 7,2 º para 5,2 º; e os filmes estruturados com NFBs apresentaram variações nas frequências vibracionais dos arranjos moleculares indicando a formação de ligações fortes entre as blendas e os reforçadores. A partir da extrusão da mistura de homo pellets e pellets masterbatch, das blendas de amido/quitosana nas proporções de (100/0; 75/25 e 50/50) g/100 g, foram obtidos compósitos em processo contínuo os quais exibiram propriedades qualitativas satisfatórias assim como mudanças de cristalinidade e interações moleculares. Em relação às propriedades mecânicas, os bionanocompósitos apresentaram um aumento da resposta à tensão assim como da elongação e módulo de elasticidade em relação às concentrações dos reforçadores em cada umas blendas avaliadas. Por outro lado, tanto a formação das blendas como as interações dos reforçadores modificaram significativamente a rede tridimensional dos filmes em relação à taxa de transferência de vapor de água, obtendo-se valores de (155 e 139) g m-2 d-1 para os compósitos obtidos da blenda amido/quitosana 100/0 estruturados com (0,5 e 1,0) g MMT/100 g, respectivamente. Os valores de PVA obtidos são inferiores aos reportados por produtos comerciais como o (PBS) Bionolle™ (330 g m-2 d-1) e (PBAT) Ecoflex® (272 g m-2 d-1). Neste trabalho foi possível desenvolver um material promissor com características diferenciadas e alta aplicabilidade no setor de embalagens biodegradáveis para uso industrial. / Aiming at the development of biodegradable packaging materials, starch/chitosan blends structured with montmorillonite nanoparticles (MMT) or bamboo nanofibers (NFBs) at concentrations of (0.0,0.5 and 1.0) g NPs/100 g of polymer were obtained by the casting and extrusion techniques. The obtained bio-nanocomposites were characterized, as well as, how the dispersion of nanoparticles influenced the main physicochemical properties of the films. For the films from starch/chitosan blends produced by the casting method, the proportions of (5/0, 3.75/0.25, 2.5/2.5, 1.25/0.75 and 0/1) g/100 g based on polymer, were tested and the introducing of the reinforcers into filmogenic solution were evaluated. Satisfactory dispersion and exfoliation of MMT in bio-nanocomposites were confirmed by changes of crystallinity due to displacement of the characteristic peak from 7.2 ° to 5.2 °. In the same way, films structured with NFBs showed variations of the vibrational frequencies of the molecular arrangements indicating strong bonds between the polymer blends and the reinforcers. By the extrusion from the mixture of homo pellets and masterbatch pellets, from starch/chitosan blends at proportions of (100/0, 75/25 and 50/50) g/100 g, the obtained films have exhibited changes of the crystallinity and the molecular interactions. In relation to mechanical properties, the films presented increase of the tension response as well as the elongation and modulus of elasticity in relation to the reinforcer concentration in each evaluated blend. On the other hand, the formation of polymer blends and the interactions of reinforcers with the matrix changed significantly the three-dimensional network and consequently the water vapor transmission (WVT). Films produced from starch/chitosan 100/0, nanostructured with (0.5 and 1.0) g MMT/100 g, exhibited lower values of WVT 155 e 139) gm-2 d -1, respectively, when compared to commercial products such as Bionolle ™ (PBS) 330 g m-2 d-1) and (PBAT) Ecoflex® (272 g m-2 d-1). In this work, it was possible to develop a promising material with desired characteristics in the biodegradable packaging sector with wide application in the industry.

As embalagens têm grande importância na indústria de alimentos, pois tem como função principal proteger os alimentos contra contaminações externas. Porém, grande parte das embalagens tradicionais são produzidas a partir de fontes não renováveis e não biodegradáveis, causando sérios problemas ambientais. Por isso, os filmes e coberturas biodegradáveis vêm despertando atenção e interesse dos pesquisadores e indústrias. Neste trabalho, verificou-se a capacidade de desenvolver filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes, utilizando amido de mandioca, como matriz polimérica, e a adição de diferentes concentrações de biomassa seca e extrato de biomassa das microalgas Heterochlorella luteoviridis e Dunaliella tertiolecta. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira, óticas e antioxidantes. Dentre os filmes desenvolvidos, o que apresentou melhores características foi selecionado para a aplicação em embalagem de salmão e avaliação da proteção contra a oxidação. Em geral, a aplicação da biomassa das microalgas ocasionou um aumento na solubilidade, biodegradabilidade e opacidade dos filmes. Já os filmes com aplicação de extrato obtiveram os menores valores para esses parâmetros A biomassa provocou aumento na elongação na ruptura e redução na resistência a tração e módulo de Young dos filmes; a adição de extrato resultou em características mecânicas inversas a dos filmes adicionados de biomassa. Todos os filmes com a adição das microalgas obtiveram resultados positivos na atividade antioxidante avaliada pelo índice de peróxidos. O filme contendo 2,0 % de extrato de H. luteoviridis foi o que apresentou a menor permeabilidade ao vapor de água e boas características mecânicas. Portanto, foi escolhido para aplicação em salmão. Na análise de TBARS, a oxidação lipídica foi retardada, porém ocasionou a diminuição da umidade do peixe. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam que a aplicação de biomassa de microalga H. luteoviridis e D. tertiolecta resultam em filmes biodegradáveis, com elevada atividade antioxidante, porém, com alta solubilidade, o que dificulta a aplicação em alimentos úmidos. Os filmes contendo extrato das microalgas possuem aptidão para serem aplicados em alimentos com maior teor de água. / Packaging has great importance in food industry, mainly protecting food against external contamination. However, most of the traditional packaging are produced from non-renewable and non-biodegradable sources, causing serious environmental problems. Therefore, biodegradable films and coatings have been attracting attention and interest from researchers and industries. This work studied the development of biodegradable films with antioxidant properties, using cassava starch as polymer matrix, and the addition of different concentrations of dry biomass and biomass extract of the microalgae Heterochlorella luteoviridis and Dunaliella tertiolecta. The films were characterized for their physicochemical, mechanical, barrier, optical and antioxidant properties. The film that presented the best characteristics was selected for application in salmon packaging aiming protection against lipid oxidation. In general, the addition of microalgae biomass caused an increase in the solubility, biodegradability and opacity of the films. The films with microalgae extract showed the lowest values of these parameters The addition of microalgae biomass caused an increase on elongation and rupture and a reduction on the tensile strength and Young's modulus of the films. However, the addition of microalgae extract caused an inverse effect on the mechanical characteristics of the films. All films with microalgae biomass or extract showed higher antioxidant activity evaluated by peroxide index. The film containing 2.0 % extract of H. luteoviridis was the one that presented a lowest permeability to water vapor and good mechanical characteristics. Therefore, it was chosen for application in salmon. In the analysis of TBARS, the lipid oxidation was delayed, but caused the decrease of the moisture of the fish. The results showed that the application of H. luteoviridis and D. tertiolecta microalgae biomass results in biodegradable films, with high antioxidant activity, as high solubility, which makes it difficult to apply nor moist foods. The films containing microalgae extracts suitable for use in foods with higher water content.

Espumas à base de amido possuem limitações para utilização como embalagens na indústria alimentícia, principalmente, devido à alta hidrofilicidade e fragilidade. Para melhorar essas propriedades, torna-se necessário o uso de plastificantes e outros aditivos, como proteínas e fibras lignocelulósicas, ou ainda um aditivo fonte desses recursos, como a torta de gergelim obtida como resíduo do processamento do gergelim. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar espumas à base de amido de mandioca adicionadas de 0 – 40 % (m/m) de resíduo de gergelim, produzidas pelo processo de expansão térmica, a fim de avaliar a influência do aditivo nas propriedades físicas, morfológicas e mecânicas dos materiais obtidos para utilização como embalagens para alimentos. A adição do resíduo resultou em espumas com menores espessuras e densidade aparente, bem como, maior capacidade de expansão dos materiais. Além disso, apresentaram melhores propriedades mecânicas e, em geral, menores capacidade de absorção de água e adsorção de água em baixas umidades relativas, em relação aos materiais compostos somente por amido. Embora as propriedades mecânicas das espumas sejam influenciadas pelas condições de umidade relativa de armazenamento, as espumas contendo 20 % de resíduo (20R) apresentaram uma combinação de propriedades no ensaio de tração (resistência à tração e módulo de elasticidade) que podem ser consideradas comparáveis às amostras de bandejas comercias de poliestireno expandido (EPS), nas três umidades relativas avaliadas (33, 53 e 90 %). Os resultados obtidos nos ensaios de flexão dessas espumas indicaram que as mesmas foram mais rígidas e menos flexíveis do que as amostras de EPS. A adição de 20 % de resíduo resultou em importantes melhorias nas propriedades físicas e mecânicas em comparação às espumas à base de amido de mandioca, além de apresentarem menos defeitos morfológicos do que os observados em espumas com maiores teores do resíduo (30 e 40 %). Foram realizados testes de aplicação das espumas 20R no acondicionamento de dois tipos de alimentos com diferentes teores de umidade: bolo (23 %) e brócolis (91 %), em comparação ao armazenamento em embalagens comerciais de EPS. A partir dos resultados obtidos para a variação de umidade, perda de massa e propriedades mecânicas na flexão das embalagens, foi observado que as espumas propostas não foram adequadas para o acondicionamento das amostras de brócolis, apresentando alta absorção de umidade e deformações após três dias de contato com o alimento. Por outro lado, as espumas 20R mostraram bom desempenho no acondicionamento das amostras de bolo, não apresentando mudanças significativas nas propriedades mecânicas no período de 3 a 9 dias de armazenamento. Dessa forma, o resíduo de gergelim em combinação com o amido de mandioca mostrou elevado potencial para o desenvolvimento de espumas que podem ser utilizadas como embalagens para alimentos com baixos teores de umidade, sendo necessários estudos mais detalhados, considerando principalmente aspectos de segurança para utilização de resíduos em produtos em contato direto com alimentos. / Starch based foams have limitations for use as food packaging, mainly due to high hydrophilicity and fragility. In order to improve these properties it is necessary the use of plasticizers and others additives, such as lignocellulosic fibers and proteins, or an additive source of these constituents like sesame cake, which it is obtained from sesame processing. In this way, the main objective of this work was to develop and characterize starch based foams added with 0 – 40 % (w/w) of sesame residue to evaluate the influence of this additive on physical, morphological and mechanical properties of materials for using as food packaging. The foams were produce by thermal expansion process. Residue addition resulted in foams with smaller thickness and density, as well as greater expansion capacity of the materials produced. In addition, foams incorporated with residue exhibited better mechanical properties and, in general, lower water capacity absorption and water adsorption at low relative humidities compared to foams made only with starch. Although mechanical properties of the foams are affected by storage humidity conditions, foams added with 20 % of residue (20R) showed tensile properties (tensile strength and tensile elasticity modulus) that can be considered comparable to expanded polystyrene (EPS) commercial trays for different relative humidities evaluated (33, 53 and 90 %). Flexural properties indicated that starch foams produced was tougher and less flexible than EPS commercial trays. Addition of 20 % of sesame residue on cassava starch-based foams resulted in relevant improvements compared to foams without residue. Besides that, fewer morphological defects were noted, as observed in foams with higher residue content (30 and 40 %). Thus, 20R formulation was selected to carrying out applicability tests of starch-based foams in packaging of two types of food with different moisture content: cake (23 %) and broccoli (91 %) compared to EPS commercial packaging. From the results obtained for moisture variation, loss of weight and flexural properties of the foams, it was found that the material proposed was not applicable to package broccoli samples. Due to high water absorption by the foams alterations on the shape were noted in the materials after 3 days in contact with this food. Nonetheless, foams based on cassava starch and 20 % of sesame residue exhibited a good performance during storage time of cake samples (9 days). It was not observed any effect on flexural mechanical properties for 3 to 9 days of storage. Thereby, sesame cake added to cassava starch showed high potential to developing foams that could be used as packaging for low moisture food. Additionally, more detailed studies are necessary, especially considering safety aspects mainly for using agricultural residues directly in contact with food products.