Desenvolvimento de filmes poliméricos com ingredientes obtidos a partir de subprodutos alimentares

Abstract

O desperdício alimentar e a poluição provocada por plásticos são dois dos maiores problemas da atualidade, com as embalagens alimentares a possuírem elevada responsabilidade nos mesmos. A produção de filmes poliméricos alimentares a partir de fontes sustentáveis apresenta-se como uma solução promissora na minimização destes problemas.Assim, o trabalho desta dissertação focou-se na produção de filmes comestíveis com as melhores propriedades filmogénicas possíveis a partir de subprodutos agroindustriais, como trinca de arroz (R), amido comercial (S), casca de batata (PP) e pectina de laranja (P), incorporados com aditivos de natureza vegetal, mineral e metálica, como o óleo essencial de laranja (OO), acetato de cálcio (CA), casca de arroz (RH), óxido de zinco (ZO) e glicerol (G). A substituição parcial de amido comercial por trinca de arroz originou filmes mais resistentes e hidrofóbicos. Prepararam-se filmes de 36 soluções filmogénicas com diferentes quantidades de pectina e aditivos, avaliando-se as propriedades físico-químicas dos mesmos e comparando-os com filmes biodegradáveis comerciais. A concentração de pectina foi o parâmetro com maior impacto nas propriedades dos filmes, com o seu aumento a originar matrizes poliméricas mais coesas, hidrofóbicas e com menor sorção de água. Ainda assim, observou-se a interferência dos aditivos usados nas propriedades dos filmes, principalmente em filmes com menos pectina. As 12 formulações com a maior quantidade de pectina usada foram selecionadas como as mais promissoras, devido à maior resistência mecânica e hidrofobicidade, e menor sorção ao vapor de água. Estas foram analisadas com vista a serem usadas na produção de uma saqueta de açúcar solúvel, tendo para isso sido realizados ensaios de dissolução em água. Foram selecionados os filmes P1.2CA (1.2% de pectina e acetato de cálcio) e P1.2OO1.0RH (1.2% de pectina, 1mL de óleo essencial de laranja e casca de arroz) para a prova de conceito. As saquetas de açúcar produzidas com estes apresentaram uma rápida dissolução e libertação do açúcar do seu interior tendo-se alcançado a solubilidade máxima das saquetas de açúcar nos primeiros 5 minutos do ensaio. Na análise de sensorial realizada, mais de 90% dos inquiridos afirmaram que os chás preparados apresentavam caraterísticas organoléticas aceitáveis e adequadas, com mais de 85% dos mesmos a indicar que compraria as saquetas de açúcar produzidas para uso quotidiano, comprovando-se a elevada aceitação para ambos os produtos. Em suma, os filmes produzidos apresentaram propriedades mecânicas e sensoriais promissoras, e podem ser uma alternativa viável para a redução do consumo de materiais descartáveis e/ou de difícil reciclabilidade, bem como do desperdício da indústria agroalimentar.

Food waste and pollution caused by plastics are two of the biggest problems today, with food packaging having a high responsibility for them. The production of food polymeric films from sustainable sources is presented as a promising solution to minimize these problems. Thus, the work of this dissertation focused on the production of edible films with the best properties from agro-industrial residues and by-products, such as broken rice (R), commercial starch (S), potato peel (PP) and orange pectin. (P), incorporated with additives of a vegetable, mineral and metallic nature, like orange essential oil (OO), calcium acetate (CA), rice husk (RH), zinc oxide (ZO) and glycerol (G). The partial replacement of commercial starch by broken rice resulted in more resistant and hydrophobic films. Films were prepared with 36 film-forming solutions with amounts of pectin and additives, with their physicochemical properties being evaluated and compared to the ones from biodegradable commercial films. The pectin concentration was the parameter with the greatest impact on the properties of the films, with its increase resulting in more cohesive and hydrophobic polymeric matrices, with lower water vapor sorption. Although, it was possible to observe the influence of the additives in the films’ properties, mainly for the ones with the lowest amount of pectin.The 12 formulations with the highest amount of pectin used were selected as the most promising, due to their higher mechanical strength and hydrophobicity, and lower sorption to water vapor. These were analysed in order to be used in the production of a sachet of soluble sugar, for which tests of dissolution in water were carried out.Films P1.2CA (1.2% of pectin and calcium acetate) and P1.2OO1.0RH (1.2% of pectin, 1mL of orange essential oil and rice husk) were selected for the proof of concept. The sugar sachets produced with these showed a rapid dissolution and release of the sugar from their interior, reaching the maximum solubility of the sugar sachets in the first 5 minutes of the test. In the sensory analysis carried out, more than 90% of the respondents stated that the teas prepared had acceptable and adequate organoleptic characteristics, with more than 85% of them indicating that they would buy the sugar sachets produced for daily use, proving the high acceptance for both products.Overall, the films produced showed promising mechanical and sensory properties, and can be a viable alternative for reducing the consumption of disposable and/or difficult to recycle materials, as well as the waste of the agri-food industry.