Filme biodegradável para embalar alimentos usa gelatina e nanocristais de celulose

O pó fino secular e versátil da gelatina é uma base de um novo filme comestível e biodegradável para embalagens multifuncionais. Usando o método de casting contínuo, pesquisadores brasileiros e franceses incorporam nanocristais de celulose (CNCs), modificados com resina de pinus, à estrutura frágil da gelatina para reforçá-la e produzir um filme, de forma mais rápida e mais resistente. O resultado é uma película biodegradável, antimicrobiana e com propriedades antioxidantes.

A preparação do material por laminação contínua, conhecida como “casting contínuo”, é uma técnica com potencial de aplicação na indústria, de baixo custo e alta produtividade. Ela permite o uso de soluções ou dispersões à base de água, sem a necessidade de empregar aditivos de processamento.

O uso do casting contínuo ainda não havia sido explorado para o processamento de filmes proteicos em escala-piloto. O trabalho da Universidade Grenoble Alpes (Universidade Federal de São Carlos) e da Universidade Federal de São Carlos (UFS).

Atualmente, uma técnica mais empregada para processamento de filmes de gelatina é o casting convencional (Bench casting), mas o método falha pela baixa produtividade, porque em uma das etapas de produção do filme, a secagem, requer tempos relativamente longos, de até 24 horas. 

Já o casting contínuo tem a vantagem de requerer tempos de processamentos curtos, graças ao uso de radiação infravermelha na etapa de pré-secagem, temperaturas mais altas e intensa circulação de ar. 

A filme com maior rapidez, entre 10 a 20 minutos, levou a um aumento do aumento da produtividade, desempenho que aproxima a pesquisa da necessidade da indústria. Com a técnica foi possível produzir 12 metros de filme por hora em escala de laboratório. 

Os filmes apresentaram formato transparente e incolor -características importantes, porque permitem ao consumidor visualizar o conteúdo e qualidade do produto -sem fraturas após a secagem, com ausência de partículas insolúveis na sua superfície, seguro, estável, eco adequado, barreira eficiente contra o óleo e lipídios, boa capacidade de formação de filme e natureza comestível.

Como funciona o casting contínuo - O método de fundição contínua com alto controle de espessura da lâmina úmida, sem a necessidade de aditivos de processamento, permite o uso de soluções aquosas de dispersão e menor necessidade de espaço e de mão-de-obra para fabricação. 

“Essas características são bastante desejáveis, principalmente, quando se consideram um processo realizado em laboratório para a escala industrial. A produção de filme é realizada em uma linha de revestimento, como uma máquina de laminação”, afirma um pesquisador. 

Nesse processo são todas as soluções contínuas sobre um substrato móvel, como tecido ou revestido, uma espessura, como soluções de papel espalhadas para controlar. 

Liliane explica que o revestimento revestido passa, então, e enrola um aquecedor infravermelho de pré-secagem e, no final, o filme seco é resfriado em um rolo enquanto ainda está aderido ao substrato.

Semelhante ao plástico convencional, porém biodegradável - Além disso, se são naturais com propriedades ópticas e mecânicas semelhantes, mas com vantagem plástica de ter fontes biodegradáveis como matéria-prima primaável. Outra vantagem é que o é antimicrobiano, inibiu o crescimento de Staphylococcus aureus  e  Escherichiacoli  em testes rápidos de vida de laboratório e prolongou  a vida útil  em queijo mussarela, até um mês .

O filme de gelatina apresentou alta contra radiação UV, quase 100% para UVC, mais de 93,3% para UVB e 54,0% para UVA, devido a cromóforos - parte ou grupos de átomos de uma molécula responsável por sua cor - como tirosina e fenilalanina. 

Os resultados obtidos pela pesquisa de produtos de qualidade e segurança reforçados com CNC para aplicações de embalagens e segurança dos produtos são fundamentais para manter a promessa de armazenamento e transporte.

Validado em ambiente de laboratório e escalada em pré-piloto, em próximos desafios de base de envolvimento de termo-piloto, com desafios que podem ser fechados sem uso de cola, mas apenas de armazenamento com aplicação de calor em diferentes produtos alimentícios na escala industrial. 

O desempenho do filme, empresa em escala-piloto já chamou a atenção de fornecimento de proteínas de proteína para nutrição global como mesmo alimentos, indústria, saúde e aplicações técnicas. A convite dessa multinacional, os pesquisadores estão participando de um desafio perfeito a buscas de alternativas disruptivas para uso da gelatina. 

Publicação científica - Boa parte dos resultados da pesquisa foram publicadas no artigo Eco-friendlygelatinfilmswithrosin-graftedelcellstalspackaging no volume 165 do International JournalofBiologicalMacromolecules . O trabalho é assinado por Liliane Leite, Mattoso, Moreira Bras, além dos pesquisadores Stanley Bilatto e Andrey C.Soares, que realiza pós-doutorado no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), sediado na Embrapa Instrumentação,  Rafaella T. Paschoalin e   Osvaldo N.Oliveira Jr , da Universidade de São Paulo.

Pesquisa de doutorado - Embora a proteína possa ser usada para produção de filmes para matrizes poliméricas comestíveis e biodegradáveis, ela por si só não é capaz de produzir filmes com propriedades mecânicas e de barreira para uso como embalagem de alimentos. Por esse motivo, a sua utilização pela indústria de embalagens de alimentos ainda é limitada.

A gelatina, já utilizada em muitos banquetes no antigo Egito, é uma proteína solúvel em água derivada de colágeno que pode ajudar a fornecer diferentes fontes. Ela apresenta barreiras fracas contra a umidade e apenas resistência mecânica sob alta umidade relativa.

No entanto, como as nanopartículas de incorporação podem ser incorporadas, as nanopartículas de reforço são as nanopartículas de reforço (CNC nas formulações. Além disso, os nanocristais já são uma matéria-prima comercialmente em diversos países, sendo uma matéria-prima acessível. 

Foi o que fez a química Liliane Samara Ferreira Leite à direita) para o título de doutora em Ciência e Engenharia de Materiais pela UFSCar. No Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), sediado na Embrapa Instrumentação, um pesquisador bionanocompósitos produzido e caracterizado à base de gelatina em pó, com nanocristais de celulose (CNCs).

Sob a orientação no Brasil do pesquisador do centro de pesquisa da Embrapa, Luiz Henrique Capparelli Mattoso, a química modificou os nanocritais de celulose, de eucalipto, com resina de pinus, um material naturalmente antimicrobiano.

Apoiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), parte do estudo foi desenvolvido na Universidade de Grenoble Alpes, na França, com orientação do professor JulienBras e coorientação do pesquisador do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da UFSCar, Francys Vieira Moreira.

Uma ideia de incorporar agentes naturais em filmes de embalagem para retardar o crescimento microbiano, principal causa da pesquisa dos dados microbianos também naturais. No estudo foi utilizado gelatina de origem bovina, por se tratar de uma fonte de maior produção e de abundância no Brasil.

Com o uso de fundição contínua, a tecnologia de fabricação de nanocristais é desenvolvida para a atividade de fabricação de nanocristais, modificados e com pinus, podendo manter o uso de antimicrobianos filmes de gelatina com CNCs em testes de armazenamento com amostras de queijo.

O que pode resultar em uma nanocelulose antimicrobiana de desenvolvimento de queijo, experiência em produto perecível, que sofre de alteração fúngica ou de queijo, que pode sofrer de condições de armazenamento.

“Os resultados agentes que oferecem uma incorporação de CNCs e rosin como ativos de gelatina podem ser altamente projetados para a produção de materiais de embalagem microbiana”, afirma.

Além das funções comuns para embalagens, como proteção, embalagem e praticidade, um pesquisadora que conseguiu desenvolver um filme com funções avançadas, com propriedades antimicrobianas e antioxidantes,chamada de embalagem ativa.  

A embalagem ativa ao conceito de qualidade, segurança e oferta como inovador dos produtos oferecidos, aumento da vida útil. 

“Até onde sabe, o uso em embalagens de alimentos de filmes de gelatina reforçados mecan com propriedades antimicrobianas permanece em exploramente os filmes que não existem no mercado são de grandes dimensões ao mercado comercializado”, explica. Por isso, um pesquisador diz que os filmes de gelatina como embalagens de alimentos estão despertando o interesse dos cientistas nos últimos anos. “A gelatina contato tem capacidade de atrair muita atenção como um material alternativo à disponibilidade, baixo custo, biodegradabilidade, excelente capacidade de formar e não toxicidade - não apresenta riscos para aplicações com, uma vez que por si só, já é muito utilizado na indústria de alimentos”, avalia a química.

Liliane Contorna que os CNCs se seguram e contra bactérias Gram-negativas Gram-positivas. “O crescimento micro pode causar desenvolvimento de sabor diferente, mudança de textura, perda de valor aumentada do produto, redução da vida de prateleira, risco de alteração alterado por alimentos, aumentando o risco humano inaceitável para consumo”, explica.

Nanocristais de celulose - A sigla química Liliane Leite explica que os nanocristais de celulonse, conhecidos pela CNC, têm sido como reforço em filmes para embalagens de alimentos, principalmente em função de sua grande área superficial e propriedades mecânicas ótimas. “As propriedades mecânicas, capacidades de reforço, abundância, baixa densidade e biodegradabilidade nanométrica fazem uma candidatura ideal para o processamento de nanocompósitos poliméricos”.

Solução verde - Ela explica que, sem aditivos, os de gelatina tornam-se alterados e podem alterar a alteração dos plásticos para aumentar dos filmes, mas di como propriedades de filtros mecânicos de distorção e alterar a barreira aos gases e ao ao vapor de água. Leite e conta que o emprego de reforços nanométricos pode aumentar a resistência mecânica, tenacidade, estabilidade térmica e propriedades de barreira de vários biopolímeros como uma gelatina.

“Os ensaios otimizados mostraram que a adição de um material contínuo e de redução de gelatina levou a um aumento de três vezes na resistência à atração de três vezes - uma característica que mede a redução de um material contínuo e redução de 70% no alongamento máximo, quando comparado aos filmes de gelatina sem adição de CNC”, afirmou um novo doutor. 

Pioneiro e ótimos filmes do casting contínuo no Brasil, professor da UFSCar, Francys Vieira Moreira, coordenadora de Liliane Leite, relaciona que os r-CNCs melhoram como óticas óticas e barreira ao vapor de água das propriedades de gelatina em comparação com os CNCs convencional. 

“A resistência mecânica da matriz de gelatina foi aumentada e pode ser variando o teor de rCNCs. Esse estudo demonstra como reações de transformações biológicas podem se estender como funcionalidades das nanoceluloses de embalagens limitadas, que propriedades de outras formas biológicas sofrerão em declarações de Moreiras.

Para Lei, o estudo fornece uma compreensão abrangente de como os CNCs podem ser exploradores para desenvolver filmes biodegradáveis à base de gelatina com propriedades aprimoradas ou funcionalidades extras. 

Os CNCs são partículas cristalinas rígidas em forma de varas de materiais celulósicos de origem vegetal. Eles são biodegradáveis, abundantes, renováveis e baixa densidade, alto módulo de elasticidade e mecânicas excelentes, sendo em escalas propriedades comerciais. 

Outra vantagem enfatizada pela pesquisadora é que o material pode ser completamente decomposto pelo meio ambiente após o descarte como resultado das propriedades da gelatina e celulose.

De acordo com dados em toneladas PlasticEurope, 2018, uma produção global de plásticos atingiu 348 milhões de toneladas em 2017 e a amostra é que esse valor chega a 7,8 milhões de toneladas em 2023.

“Assim, aprimora a busca por soluções mais eficientes para o desenvolvimento popular que os problemas ambientais da A destinação segura de plásticos pós-consumo pode ser mitigada se polímeros naturais biodegradáveis antes de empregados como material de embalagem”, afirma Mattoso.

As informações são do Embrapa Instrumentação.