Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Coorientador: Atilano Antônio Vegini. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O papel cartão é altamente higroscópico e poroso, influenciando nas propriedades mecânicas e de barreira e limitando sua utilização. Polímeros naturais, como quitosana (QUI) e gelatina (GEL) apresentam potencial para revestir papel cartão, possibilitando aumento da resistência e propriedades de barreira. Estes revestimentos têm capacidade de carregar compostos ativos naturais, tornando esse material uma embalagem ativa. Extratos de própolis e cúrcuma têm chamado a atenção na área alimentícia, porque apresentam propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um novo sistema: papel cartão revestido com QUI e GEL para embalagem de alimentos susceptíveis a oxidação lipídica e/ou degradação microbiana utilizando-se extratos etanólicos de própolis (EEP) e cúrcuma (EEC). Os extratos foram produzidos com relação de 3:10 de própolis ou cúrcuma:etanol 80 %. Foi determinada a concentração e estabilidade dos compostos fenólicos totais, atividade antioxidante e antimicrobiana dos extratos. O papel cartão foi revestido com uma camada de diferentes soluções de QUI e GEL, utilizando as relação de QUI:GEL igual a 100:0 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, 0:100 (formando os sistema filme-papel cartão-SF-PC). Os SF-PC foram caracterizados quanto à análise visual, homogeneidade do revestimento (HOM), análise microestrutural, gramatura (GRA), espessura, resistência ao estouro, teste de tração, permeabilidade ao ar, rugosidade, permeabilidade à gordura (PG), permeabilidade ao vapor de água (PVA), capacidade de absorção de água (Cabs), conteúdo de água (CA), ângulo de contato e energia de superfície. O sistema filme-papel cartão-aditivado (SFPC-A) com EEP e EEC foram desenvolvidos com a relação de QUI:GEL otimizada. O SF-PC-A foi revestido com uma, duas e três camadas de solução e caracterizado em relação à análise visual, parâmetros de cor, HOM, análise microestrutural, GRA, espessura, rigidez Taber, PG, PVA, Cabs, CA e atividade antimicrobiana. A estabilidade dos compostos ativos dos SF-PC-A foi determinada por um período de 42 dias quanto à concentração de compostos fenólicos totais (CFT) e capacidade antioxidante pelo método do sequestro do radical livre DPPHo. O EEP apresentou maior CFT, atividade antioxidante e antimicrobiana em relação ao EEC. O SF-PC com blendas apresentaramse mais homogêneos que os revestimentos somente com QUI ou GEL. O aumento de GEL na solução de revestimento aplicado sobre o papel cartão provocou redução da barreira ao vapor de água e aumento da Cabs dos SF-PC. O revestimento com relação de 80QUI:20GEL apresentou ser o mais adequado para o desenvolvimento do SF-PC-A. Observou-se tendência de formar um filme contínuo sobre as fibras de celulose para os SF-PC-A com EEC e EEP em função do aumento do número de camadas e a espessura e GRA dos SF-PC-A aumentaram estatisticamente em relação a camada adicionada. A PVA aumentou significativamente para o SF-PC-A sem extrato e reduziu para o SF-PC-A com EEP. Não foi observada atividade antimicrobiana para ambos os papéis aditivados com EEP e EEC contra as bactérias testadas. Entretanto, os SF-PC-A com EEC e EEP apresentaram atividade antioxidantes durante 42 dias de armazenamento e os sistemas aditivados com EEP e EEC apresentaram maior atividade antioxidante com três camadas de revestimento quanto àquele com uma camada. Pode-se concluir que o novo sistema desenvolvido com adição de extratos naturais apresentou capacidade de utilização em alimentos como produtos cárneos embutidos, produtos frios fatiados, onde o antioxidante atuaria na redução da oxidação lipídica, podendo atuar no aumento de vida útil do produto. / Paperboard is highly hygroscopic and porous, which influences mechanical and barrier properties. Natural polymers, such as chitosan (CH) and gelatin (GE) are suitable to be used as a coating on paperboard, providing more flexibility and barrier properties to the material. These coatings have the ability to carry natural active compounds, making this material an active packaging. Propolis and curcuma extracts have attracted attention in the food area, because of their antioxidant and antimicrobial properties. Thus, the objective of this work was to develop a new system: paperboard coated with CH and GE to pack food susceptible to lipid oxidation and/or microbial degradation, using ethanolic propolis extract (EPE) and ethanolic curcuma extract (ECE). The extracts were produced with 3:10 propolis or curcuma:ethanol 80%. The total phenolic compound contents and stability, as well as the antioxidant and antimicrobial activity of extracts were determined. The paperboard was coated with one layer of different solutions of CH and GE, with proportional relations of CH:GE 100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, 0:100 (forming the paperboard film system - PFS). The PFS was characterized regarding visual analysis, coating homogeneity, microstructural analysis, grammage, thickness, burst index, traction test, air permeability, roughness, fat permeability, water vapor permeability (WVP), water absorption capacity (WAC), moisture content (MC), contact angle and surface energy. The paperboard film additivated system (PFAS) with EPE and ECE were developed with CH:GE optimized ratio. The PFAS was coated with one, two, and three layers and characterized according to visual analysis, color parameters, coating homogeneity, microstructural analysis, grammage, thickness, Taber stiffness, fat permeability, WVP, WAC, MC and antimicrobial activity. Active compounds stability of PFAS was determined within a period of 42 days of storage by total phenolic compound contents and antioxidant capacity (DPPHo free radical scavenging method). EPE showed higher total phenolic compound contents, antioxidant and antimicrobial activity in relation to ECE. The PFS with CH:GE blends were more homogeneous than CH or GE coating. The increase of GE in the coating solution applied to the paperboard reduced WVP and increased the WAC of PFS. The 80CH:20GE coating ratio presented as the most suitable for the development of PFAS. A tendency to form a continuous film on the cellulose fibers for the PFSA with ECE and EPE was observed by the increase in the number of coating layers. PFAS grammage and thickness increased statistically by the added layer. WVP significantly increased for PFAS without extract and reduced for PFAS with EPE. Antimicrobial activity was not observed for both paperboards added with EPE and ECE against the bacteria tested. Antimicrobial activity was not observed for both paperboards added with EPE and ECE against the bacteria tested. However, PFAS with ECE and EPE presented antioxidant activity and in 42 days of storage. The three-layer systems showed higher antioxidant activity than those with one layer. It can be concluded that the new system developed with the addition of natural extracts showed the ability to be used in foods such as meat products and sliced cold products, where the antioxidant would reduce lipid oxidation and increase product shelf life.

Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Co-orientador: Atilano Antonio Vegini. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O papel cartão é altamente higroscópico e poroso, influenciando nas propriedades mecânicas e de barreira e limitando sua utilização. Polímeros naturais, como quitosana (QUI) e gelatina (GEL) apresentam potencial para revestir papel cartão, possibilitando aumento da resistência e propriedades de barreira. Estes revestimentos têm capacidade de carregar compostos ativos naturais, tornando esse material uma embalagem ativa. Extratos de própolis e cúrcuma têm chamado a atenção na área alimentícia, porque apresentam propriedades antioxidantes e antimicrobianas. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um novo sistema: papel cartão revestido com QUI e GEL para embalagem de alimentos susceptíveis a oxidação lipídica e/ou degradação microbiana utilizando-se extratos etanólicos de própolis (EEP) e cúrcuma (EEC). Os extratos foram produzidos com relação de 3:10 de própolis ou cúrcuma:etanol 80 %. Foi determinada a concentração e estabilidade dos compostos fenólicos totais, atividade antioxidante e antimicrobiana dos extratos. O papel cartão foi revestido com uma camada de diferentes soluções de QUI e GEL, utilizando as relação de QUI:GEL igual a 100:0 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, 0:100 (formando os sistema filme-papel cartão-SF-PC). Os SF-PC foram caracterizados quanto à análise visual, homogeneidade do revestimento (HOM), análise microestrutural, gramatura (GRA), espessura, resistência ao estouro, teste de tração, permeabilidade ao ar, rugosidade, permeabilidade à gordura (PG), permeabilidade ao vapor de água (PVA), capacidade de absorção de água (Cabs), conteúdo de água (CA), ângulo de contato e energia de superfície. O sistema filme-papel cartão-aditivado (SFPC-A) com EEP e EEC foram desenvolvidos com a relação de QUI:GEL otimizada. O SF-PC-A foi revestido com uma, duas e três camadas de solução e caracterizado em relação à análise visual, parâmetros de cor, HOM, análise microestrutural, GRA, espessura, rigidez Taber, PG, PVA, Cabs, CA e atividade antimicrobiana. A estabilidade dos compostos ativos dos SF-PC-A foi determinada por um período de 42 dias quanto à concentração de compostos fenólicos totais (CFT) e capacidade antioxidante pelo método do sequestro do radical livre DPPHo. O EEP apresentou maior CFT, atividade antioxidante e antimicrobiana em relação ao EEC. O SF-PC com blendas apresentaramse mais homogêneos que os revestimentos somente com QUI ou GEL. O aumento de GEL na solução de revestimento aplicado sobre o papel cartão provocou redução da barreira ao vapor de água e aumento da Cabs dos SF-PC. O revestimento com relação de 80QUI:20GEL apresentou ser o mais adequado para o desenvolvimento do SF-PC-A. Observou-se tendência de formar um filme contínuo sobre as fibras de celulose para os SF-PC-A com EEC e EEP em função do aumento do número de camadas e a espessura e GRA dos SF-PC-A aumentaram estatisticamente em relação a camada adicionada. A PVA aumentou significativamente para o SF-PC-A sem extrato e reduziu para o SF-PC-A com EEP. Não foi observada atividade antimicrobiana para ambos os papéis aditivados com EEP e EEC contra as bactérias testadas. Entretanto, os SF-PC-A com EEC e EEP apresentaram atividade antioxidantes durante 42 dias de armazenamento e os sistemas aditivados com EEP e EEC apresentaram maior atividade antioxidante com três camadas de revestimento quanto àquele com uma camada. Pode-se concluir que o novo sistema desenvolvido com adição de extratos naturais apresentou capacidade de utilização em alimentos como produtos cárneos embutidos, produtos frios fatiados, onde o antioxidante atuaria na redução da oxidação lipídica, podendo atuar no aumento de vida útil do produto. / Paperboard is highly hygroscopic and porous, which influences mechanical and barrier properties. Natural polymers, such as chitosan (CH) and gelatin (GE) are suitable to be used as a coating on paperboard, providing more flexibility and barrier properties to the material. These coatings have the ability to carry natural active compounds, making this material an active packaging. Propolis and curcuma extracts have attracted attention in the food area, because of their antioxidant and antimicrobial properties. Thus, the objective of this work was to develop a new system: paperboard coated with CH and GE to pack food susceptible to lipid oxidation and/or microbial degradation, using ethanolic propolis extract (EPE) and ethanolic curcuma extract (ECE). The extracts were produced with 3:10 propolis or curcuma:ethanol 80%. The total phenolic compound contents and stability, as well as the antioxidant and antimicrobial activity of extracts were determined. The paperboard was coated with one layer of different solutions of CH and GE, with proportional relations of CH:GE 100:0, 80:20, 60:40, 40:60, 20:80, 0:100 (forming the paperboard film system - PFS). The PFS was characterized regarding visual analysis, coating homogeneity, microstructural analysis, grammage, thickness, burst index, traction test, air permeability, roughness, fat permeability, water vapor permeability (WVP), water absorption capacity (WAC), moisture content (MC), contact angle and surface energy. The paperboard film additivated system (PFAS) with EPE and ECE were developed with CH:GE optimized ratio. The PFAS was coated with one, two, and three layers and characterized according to visual analysis, color parameters, coating homogeneity, microstructural analysis, grammage, thickness, Taber stiffness, fat permeability, WVP, WAC, MC and antimicrobial activity. Active compounds stability of PFAS was determined within a period of 42 days of storage by total phenolic compound contents and antioxidant capacity (DPPHo free radical scavenging method). EPE showed higher total phenolic compound contents, antioxidant and antimicrobial activity in relation to ECE. The PFS with CH:GE blends were more homogeneous than CH or GE coating. The increase of GE in the coating solution applied to the paperboard reduced WVP and increased the WAC of PFS. The 80CH:20GE coating ratio presented as the most suitable for the development of PFAS. A tendency to form a continuous film on the cellulose fibers for the PFSA with ECE and EPE was observed by the increase in the number of coating layers. PFAS grammage and thickness increased statistically by the added layer. WVP significantly increased for PFAS without extract and reduced for PFAS with EPE. Antimicrobial activity was not observed for both paperboards added with EPE and ECE against the bacteria tested. Antimicrobial activity was not observed for both paperboards added with EPE and ECE against the bacteria tested. However, PFAS with ECE and EPE presented antioxidant activity and in 42 days of storage. The three-layer systems showed higher antioxidant activity than those with one layer. It can be concluded that the new system developed with the addition of natural extracts showed the ability to be used in foods such as meat products and sliced cold products, where the antioxidant would reduce lipid oxidation and increase product shelf life.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danielle M Ferreira Madeira.pdf: 2830948 bytes, checksum: b0683133449a7aa9574bf79758c203d4 (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / The objective of this work was to study the surface adhesion of polyethylene on the liquid paper board. By using surface characterization, the chemical and physical interactions between the paper board and polyethylene were studied. Paper board samples were laminated with low density polyethylene with an extruder, in order to evaluate the adhesion forces of the following samples: 1) Paper board coating with different latex composition; 2) paper board bottom layer (brown side) with surface sizing (starch) and, 3) paper board bottom layer (brown side) without surface sizing (starch). It was also evaluated in the extruded samples treated with flame the polyethylene adhesion. The following analyses were used in other to characterize the paper board surface: 1) Contact angle analysis for surface energy determination, 2) Confocal laser scanning microscopy for surface roughness analysis and, 3) FTIR spectroscopy Attenuated Total Reflectance (ATR) to evaluate differences in the functional groups. The characterization results were correlated with the increase of polyethylene adhesion forces on the paper board surface. It was observed that flame treatment on the paper board surface increased the surface tension, thus increasing the adhesion forces of the polyethylene. In comparison to the styrene-butadiene latex, the styrene acrylic latex, which contains polar groups in its composition, improved the adhesion forces of the polyethylene with the paper board top layer (white side). For the paper board bottom layer (brown side) with no surface sizing, the polyethylene adhesion was superior when compared to the sized paper board. It can be explained by the increase on the surface smoothness of the paper which may interfere on the polyethylene adhesion. The flame treatment may have caused the oxidation of functional groups on the surface of the paper board, resulting in the surface tension increase and, consequently, increasing the polyethylene adhesion. The surface tension has shown to be an excellent indicator for polyethylene adhesion due to its linear correlation with polyethylene adhesion forces. On the other hand, it has not been observed difference on surface roughness on the studied samples. The FTIR-ATR technique has not been sensitive for the detection of chemical differences among the samples treated with and without flame. However, this technique can be used to verify the latex composition in the paper board coating. The Peel Test Method (180º) which is used to evaluate the adhesion force, presents more reliable results than the manual delamination test that depends on the analyst. / O objetivo deste trabalho foi estudar a adesão de polietileno à superfície do papel cartão utilizado na produção da embalagem Longa Vida. Através de técnicas de caracterização de superfície foram verificadas as interações químicas e físicas existentes entre o papel cartão e o polietileno. Amostras de papel cartão foram laminadas com polietileno de baixa densidade em uma extrusora para avaliar a força de adesão nas seguintes amostras: 1) “coating” do papel cartão com diferentes látex na composição da tinta de revestimento. 2) base do papel cartão (lado marrom) com colagem superficial com amido. 3) base do papel cartão (lado marrom) sem colagem superficial com amido. Nas amostras extrusadas também foi avaliada a adesão de polietileno quando a superfície do papel cartão foi tratada com chama. Análise do ângulo de contato para obtenção da energia superficial, microscopia confocal a laser, para verificar efeitos na rugosidade superficial, e análise de infravermelho (ATR – reflectância total atenuada), para avaliar diferenças dos grupos funcionais, foram também utilizadas para a caracterização da superfície do papel cartão. O resultado da caracterização foi correlacionado com aumento das forças de adesão de polietileno à superfície do papel cartão. Para os casos estudados, observou-se que o tratamento de superfície feito com chama no papel cartão aumentou a energia superficial, elevando assim a força de adesão ao polietileno. O uso de látex estireno-acrílico, que apresenta grupos polares na composição, também propiciou melhor adesão de polietileno na cobertura (lado branco do papel cartão) comparado ao látex estireno-butadieno. Para a base do papel cartão (lado marrom) sem a colagem superficial, a adesão de polietileno se mostrou superior à condição com colagem, pois esta gera maior nivelamento da superfície, deixando a base do papel cartão mais lisa, dificultando assim a adesão de polietileno. Os tratamentos de superfície com chama podem ter causado a oxidação da superfície do papel cartão, gerando assim um aumento de grupos polares na superfície, aumentando a energia superficial da mesma e, consequentemente, melhorado a adesão de polietileno. A energia superficial pode ser vista como um excelente indicativo para adesão de polietileno, pois se verificou uma correlação linear onde quanto maior a energia superficial do papel cartão, maior a força de adesão ao polietileno. Por outro lado, a rugosidade superficial não mostrou diferenças entre as amostras estudadas. A técnica de infravermelho (ATR) não foi sensível para detectar diferenças químicas entre os tratamentos com e sem chama. No entanto, esta técnica pode ser utilizada para verificar a composição, quanto ao tipo de látex, usado na tinta de revestimento do papel cartão. O método Peel Test em 1800, usado para avaliar a força de adesão, apresenta resultados mais confiáveis do que somente a avaliação através da delaminação manual, que depende muito do analista e sua percepção.