Embalagem ativa biodegradável

Profa. Carmen C. Tadini
Depto. de Engenharia Química
Laboratório de Engenharia de Alimentos
Universidade de São Paulo (1934)
maior instituição de ensino superior e de pesquisa do país
Escola Politécnica (1893)
464 docentes, 6700 alunos
Depto. de Eng. Química (1961)
7 laboratórios de pesquisa
(1999)
Laboratório de Engenharia de Alimentos
http://pqi.poli.usp.br/lea/
Laboratório de Engenharia de Alimentos
• Docentes:
Carmen Tadini (Profa. Titular)
Jorge Gut (Prof. Dr.)
Pedro Pessôa Filho (Prof. Dr.)
Cynthia Ditchfield (Pós Doc)
• Pesquisadores:
Cinco alunos de doutorado
Quatro alunos de mestrado
Quatro alunos de graduação com bolsa IC
• Funcionários técnicos: 2
Laboratório de Engenharia de Alimentos
• Infraestrutura:
Padaria Piloto
Laboratório de análise sensorial
Analisador de textura
Analisador de permeabilidade a O2
Reômetro rotacional
Pasteurizador tubular
Pasteurizador a placas
Homogeneizador
Spray dryer
Reofermentômetro
Câmara climática
Sorveteira contínua
Evaporador a placas
Liofilizador
Laboratório de Engenharia de Alimentos
• Destaques:
2004
Busca de soluções para a fome
"Development of a
biodegradable edible
antimicrobial film for shelflife extension of food
products"
"Produção de purê de
banana de alta qualidade a
partir de frutas rejeitadas
para comercialização"
Laboratório de Engenharia de Alimentos
• Produção (1999-2007):
2
4
12
28
3
Pós-Doutoramentos
Doutorados
Mestrados
Artigos publicados em revistas internacionais
Patentes depositadas
• Financiamentos:
Laboratório de Engenharia de Alimentos
LINHAS DE PESQUISA ATUAIS
Embalagem ativa biodegradável
Embalagem indicadora de pH
Embalagem antimicrobiana
Novos processos de industrialização de frutas
Processamento contínuo de purê de banana
Processamento contínuo de purê de manga
Pasteurização mínima de suco de laranja
Desenvolvimento de farinha de banana verde
Pasteurização de água de coco por microondas
Novos processos em panificação
Pão pré-assado congelado e massa congelada
Produtos elaborados com amido resistente
Otimização da pasteurização de alimentos líquidos
Modelagem e simulação em trocador a placas
Otimização do processo
Validação experimental
Embalagem ativa biodegradável
à base de fécula de mandioca
e aditivos naturais comestíveis
Introdução
• Motivação:
– Disposição de lixo por dia:
240.000 ton
607.000 ton
85.000 ton
• Dispêndio diário com lixo: US$ 300.000
• Soluções: aterros sanitários, adoção de coleta
seletiva, reciclagem de materiais, implantação
de políticas públicas para a conscientização do
problema
Vilpoux & Averous (2003)
Introduçã
o
PHA
PLA
• Embalagens biodegradáveis: uma solução
interessante para as plásticas convencionais
– Maior fonte: amidos
• Nativos ou levemente modificados
• Isolados ou na forma de blends
– Tipos: Guilbert definiu três tipos:
• Polímeros de fontes vegetais isolados ou composto com
polímeros sintéticos biodegradáveis
• Polímeros microbianos produzidos da fermentação de
produtos agrícolas usados como substrato (Exemplo: PHA)
• Mono ou oligômeros polimerizados por meio de processo
químico convencional e obtidos da fermentação de matérias
primas agrícolas usadas como substrato (Exemplo: PLA)
Vilpoux & Averous (2003)
Vilpoux & Averous (2003)
Amido
• Fontes:
– Cereais, legumes e turbéculos
– Aplicações: alimentos, papel, textil e adesivos.
• Estrutura:
– Polissacarídeo de unidades de glicose
– Duas macromoléculas: amilose e amilopectina
• Amilose:
– carboidrato de cadeia linear ou levemente ramificado
baseado em ligações α(1-4).
• Amilopectina:
– Carboidrato de cadeia altamente ramificada baseado
em ligações α(1-4) e também em α(1-6).
• Características:
– Composição depende da origem:
• 20 % amilose
• 80% amilopectina
– Amilose e as regiões ramificadas da
amilopectina formam a zona amorfa do
grânulo
– Amilopectina é o componente cristalino
dominante no amido natural
Composição de diferentes amidos
Amido
Amilosea Amilopectina Umidadeb
Diâmetro do
Cristalinidade
grânulo
%
%
%
µm
%
Trigo
26-27
72-73
13
25
36
Milho
26-28
71-73
12-13
15
39
Amido waxy
<1
99
n.d.
15
39
Amylomaize
50-80
20-50
n.d.
10
19
Batata
20-25
74-79
18-19
40-100
25
a
determinado em base seca
determinado após atingir o equilíbrio a 65% UR e 20ºC
Fontes: Shogren R. L. Effect of moisture and various plasticizers on the mechanical properties of
extruded starch, Biodegradable Polymers and Packaging, Ching C., Kaplan D. L., Thomas
E. L. Technomic Publication, Basel, 1993, pp. 141–150.
Guilbot A., Mercier C. Starch, The Polysaccharides, Aspinal G. O. Academic Press, New
York, 1985, 3 pp. 210–282.
b
Micrografias de grânulos de amido
Amido Plasticizado
• Fatores de desestruturação do amido:
– água
– temperatura
Espuma
Tm ou Tg
Filmes
Amido Plasticizado
• Fatores de desestruturação do amido:
– Baixo conteúdo de água (< 20% b.u.)
Tm ≅ Tdegradação
– Tm amido puro seco = 220 – 240ºC
– Tdeg amido puro seco = 220ºC
Solução: adicionar um
plasticizante não volátil
Tm
Amido Plasticizado TPS
(thermoplastic starches)
• Processo:
– Quebra do grânulo de amido:
• Por casting
• Por aplicação de energia termomecânica
– Extrusão: energia térmica + mecânica
Avérous (2004)
Amido Plasticizado TPS
(thermoplastic starches) (Avérous et
al. 2000)
Amido de trigo (25% amilose e 75% de amilopectina)
Glicerol
Tg
Amido Plasticizado TPS
(thermoplastic starches) (Avérous et
al. 2000)
Glicerol
Tg
Amido Plasticizado TPS
(thermoplastic starches) (Avérous et
al. 2000)
Amido + Glicerol
Secagem
170ºC/45 min
resfriamento
Mistura + Água
Fécula de Mandioca
• DADOS:
– Maior produtor mundial: E.U.A. 14 milhões ton
– Brasil: 1 milhão de ton
• Matérias primas utilizadas no Mundo:
– Milho: 64%
– Batata-doce: 13%
– Mandioca: 11% (amido no Brasil (2005): 550
mil ton)
Fécula de Mandioca
• Fécula de mandioca:
– In Natura (62%): extraído da mandioca (polvilho doce).
– Modificada (18,2%): por meios físico, químico, enzimático
ou combinados.
– POLVILHO AZEDO (10%): obtido por fermentação,
largamente utilizado na indústria alimentícia para a
fabricação de pães de queijo, biscoitos, roscas,
brevidades
– SAGU (3,6%): parcialmente gelatinizado e de forma
esférica. É consumido como sobremesa denominada
"sagu" ou em forma de mingau.
– TAPIOCA: obtida pela secagem em tachos abertos, em
pequenos grânulos irregulares a partir do amido de
mandioca. Utilizada em alimentos na forma de mingau.
Embalagem ativa biodegradável
Embalagem indicadora de pH
Embalagem antimicrobiana
Embalagem biodegradável
Muito obrigada!
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