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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2023.tde-01022024-165538
Document
Author
Full name
Thaís de Cássia Naitzel
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2023
Supervisor
Committee
Carvalho, Rosemary Aparecida de (President)
Santos, Andrelina Maria Pinheiro
Venturini, Anna Cecilia
Title in Portuguese
Desenvolvimento de sistemas papel cartão/polímeros naturais com incorporação de extrato etanólico de alho utilizando-se a técnica de impressão
Keywords in Portuguese
Biodegradável
Compostos antioxidantes
Embalagem ativa
Impressão
Polímero natural
Abstract in Portuguese
Dentre os materiais utilizados em embalagens, o papel é um dos materiais que apresenta caráter biodegradável, sendo utilizado para aplicações em diversas áreas, entretanto suas propriedades de barreira (gases e gordura) e mecânicas são reduzidas, o que limita sua aplicação. Em função do caráter biodegradável, o interesse em alternativas para melhorar as propriedades mecânicas e de barreira destes materiais vêm sendo exploradas. Dentre as alternativas, o revestimento com polímeros naturais pode ser uma opção promissora, uma vez que o caráter biodegradável não seria afetado, podendo melhorar as propriedades de barreira e mecânicas. Adicionalmente, as propriedades destas embalagens podem ser potencializadas com a incorporação de extratos naturais que podem conferir atividade antioxidante a estes materiais. A incorporação de extratos naturais em soluções filmogênicas (independente da aplicação) é normalmente realizada durante o processo de produção, podendo ocorrer degradação dos princípios ativos. A técnica de impressão, pode ser uma alternativa interessante, pois além de evitar a degradação dos princípios ativos durante o processamento, a concentração e distribuição do princípio ativo na superfície pode ser melhor controlada. Assim, este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de sistemas de papel cartão revestidos com filmes à base de ágar-ágar, quitosana e blendas de ágar-ágar e quitosana (diferentes relações ágar-ágar:quitosana; AA:QUI) com incorporação de extrato etanólico de alho utilizando-se a técnica de impressão. Os sistemas papel cartão/polímeros foram produzidos utilizando-se a técnica de tape-casting. Os papéis cartão foram caracterizados em relação aos parâmetros de cor, homogeneidade do revestimento, microestrutura, gramatura e espessura, propriedades mecânicas, barreira (gordura e ao vapor de água), capacidade de absorção de água e ângulo de contato. Os extratos etanólicos de alho apresentaram baixa tensão superficial (30,52 mN/m) e viscosidade (0,31 mPa.s), o que possibilitou a utilização da técnica de impressão. Para o revestimento dos papéis cartão, apenas 1 e 2 camadas de polímero foram avaliadas, pois apresentaram homogeneidade no revestimento. Independente das formulações avaliadas, os revestimentos apresentaram homogeneidade e possivelmente ocorreu absorção da solução filme-formadora pela matriz celulósica considerando-se os resultados de microscopia eletrônica. De um modo geral, os revestimentos (diferentes relações AA:QUI) melhoraram, principalmente em relação às propriedades mecânicas, barreira à gordura, barreira ao vapor de água e capacidade de absorção de água. Por outro lado, a impressão do extrato etanólico, provocou alterações nas propriedades dos papéis revestidos sendo que as formulações apenas com quitosana apresentaram propriedades de absorção de água, permeabilidade ao vapor de água e barreira à gordura. Os papéis revestidos e com incorporação de extrato etanólico de alho apresentaram potencial antioxidante. Assim, a técnica de impressão para aplicação de compostos antioxidantes em papéis revestidos pode ser uma alternativa promissora para a melhoria das funcionalidades dos papéis.
Title in English
Development of paperboard system/natural polymers with the incorporation of ethanolic garlic extract using the printing technique
Keywords in English
Active packaging
Antioxidant compounds
Biodegradable
Natural polymer
Printing
Abstract in English
Among the materials used in packaging, paper is one of the materials that presents a biodegradable character, being used for applications in several areas, however its barrier properties (gases and fat) and mechanical properties are reduced, which limits its application. Due to the biodegradable character, the interest in alternatives to improve the mechanical and barrier properties of these materials has been explored. Among the alternatives, the coating with natural polymers can be a promising option, since the biodegradable character would not be affected, being able to improve the barrier and mechanical properties. Additionally, the properties of these packages can be enhanced with the incorporation of natural extracts that can confer antioxidant activity to these materials. The incorporation of natural extracts in filmogenic solutions (regardless of the application) is usually carried out during the production process, and degradation of the active principles may occur. The printing technique can be an interesting alternative, as in addition to avoiding the degradation of the active principles during processing, the concentration and distribution of the active principle on the surface can be better controlled. Thus, the objective of this work was the production and characterization of cardboard systems coated with films based on agar-agar, chitosan and blends of agar-agar and chitosan (different ratios agar-agar:chitosan; AA:CHI) with incorporation of garlic ethanolic extract using the printing technique. The paperboard/polymer systems were produced using the tape-casting technique. The paperboards were characterized in relation to color parameters, coating homogeneity, microstructure, grammage and thickness, mechanical properties, barrier (grease and water vapour), water absorption capacity and contact angle. The garlic ethanolic extracts showed low surface tension (30.52 mN/m) and viscosity (0.31 mPa.s), which allowed the use of the printing technique. For the coating of paperboard, only 1 and 2 layers of polymer were evaluated, as they presented homogeneity in the coating. Regardless of the evaluated formulations, the coatings showed homogeneity and possibly there was absorption of the film-forming solution by the cellulosic matrix, considering the results of electronic microscopy. In general, the coatings (different AA:CHI ratios) improved, mainly with regard to mechanical properties, grease barrier, water vapor barrier and water absorption capacity. On the other hand, the printing of the ethanolic extract, caused changes in the properties of the coated papers, and the formulations with only chitosan showed properties of water absorption, permeability to water vapor and barrier to fat. Coated papers with incorporation of garlic ethanolic extract showed antioxidant potential. Thus, the printing technique for applying antioxidant compounds to coated papers can be a promising alternative for improving paper functionality.
 
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Publishing Date
2024-02-02
 
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