Difusão de ácido sórbico incorporado em filme de acetato de celulose plastificado com trietil citrato - Rusciolelli, Luciano Bertollo (Universidade Federal de Viçosa, 2018)
Os avanços no setor de embalagens de alimentos têm relacionado a tecnologia de embalagens ativas e o emprego de materiais alternativos buscando a redução de impactos ambientais. Dentre as embalagens ativas, tem-se aquelas com propriedades antimicrobianas, que consistem na tecnologia que incorpora conservantes no material que acondiciona o alimento, com a finalidade de inibir o desenvolvimento microbiano por meio da difusão desses compostos ativos, proporcionando a manutenção da vida útil do produto. Paralelamente, a preocupação com a produção de embalagens com as questões ambientais tem impulsionado a busca por materiais ambientalmente sustentáveis, como os polímeros biodegradáveis e provenientes de fontes de ciclos curtos de renovação. A produção de filmes plásticos à base de derivados de celulose tem se destacado, uma vez que são obtidas a partir do polímero natural mais abundante no ambiente. Objetivou-se com este trabalho produzir um filme ativo de acetato de celulose incorporado com ácido sórbico e estudar a difusão desse conservante em diferentes situações. Para isso, o trabalho foi dividido em três partes. Na primeira parte, verificou-se o efeito nas propriedades mecânicas dos filmes de acetato de celulose causado pelo emprego de diferentes concentrações de plastificante trietil citrato. Observou-se que o plastificante trietil citrato afetou as propriedades mecânicas do filme, sendo observados os efeitos antiplastificante e plastificante, quando empregado em baixas e altas concentrações, respectivamente. Na segunda parte, filmes de acetato de celulose incorporados com diferentes combinações de conservante ácido sórbico e plastificante trietil citrato fora produzidos e verificou-se o efeito desses aditivos nas propriedades mecânicas e de barreira dos filmes. Além disso, filmes com propriedades semelhantes foram agrupados e submetidos à ensaios de difusão. Observou-se que as concentrações do conservante ácido sórbico empregadas nas formulações não afetaram as propriedades mecânicas e de barreira ao oxigênio e ao vapor de água dos filmes de acetato de celulose, enquanto que as concentrações do plastificante trietil citrato afetaram. De modo geral, os filmes formulados com as maiores concentrações desse aditivo apresentaram como características, menor resistência, maior flexibilidade e permeabilidade. Por outro lado, os filmes formulados com as menores concentrações de trietil citrato apresentaram como características, maior resistência, menor flexibilidade e permeabilidade. A difusão do ácido sórbico incorporado nos filmes de acetato de celulose foi maior no filme que continha maior teor de trietil citrato. Na terceira parte, filmes de acetato de celulose incorporados com ácido sórbico foram produzidos e verificou-se a influência da temperatura de armazenamento, pH dos meios simulantes (ácido e não ácido) e diferentes teores de plastificantes trietil citrato na difusão desse conservante. Observou-se que a temperatura, o pH do simulante e teor de plastificante afetaram na cinética de difusão do ácido sórbico dos filmes. Os coeficientes de difusão foram calculados empregando o modelo matemático baseado na segunda Lei de Fick, sendo obtidos na faixa de 5,42x10 -11 a 1,14x10 -9 m².h -1 . Os tratamentos que apresentaram filmes de acetato de celulose com maior difusão do conservante ácido sórbico foram aqueles com maior temperatura (38 °C), menor pH do meio simulante (2,8) e maior teor de plastificante (60%). Portanto, o uso de diferentes concentrações de plastificante juntamente com a manipulação de fatores envolvidos no sistema dos processos difusionais, como temperatura e pH do meio simulante, mostraram-se úteis para ajustar a taxa de difusão requerida de compostos antimicrobianos durante o desenvolvimento de embalagens ativas.

Advances in the food packaging industry have been related to active packaging technology and the use of alternative materials to reduce environmental impacts. Among the active packaging, there are those with antimicrobial properties, consisting of technology that incorporates preservatives in the food packaging material, in order to inhibit microbial development through the diffusion of active compounds, providing maintenance of the shelf life of the food. product. At the same time, the concern with packaging production with environmental issues has driven the search for environmentally sustainable materials, such as biodegradable polymers from sources of short renewal cycles. The production of cellulose-based plastic films has been outstanding since they are obtained from the most abundant natural polymer in the environment. The objective of this work was to produce an active cellulose acetate film incorporated with sorbic acid and to study the diffusion of this preservative in different situations. For this, the work was divided into three parts. In the first part, the effect on the mechanical properties of cellulose acetate films caused by the use of different concentrations of triethyl citrate plasticizer was verified. It was observed that the triethyl citrate plasticizer affected the mechanical properties of the film, being observed the antiplastifying and plasticizing effects, when used at low and high concentrations, respectively. In the second part, cellulose acetate films incorporated with different combinations of sorbic acid preservative and triethyl citrate plasticizer were produced and the effect of these additives on the mechanical and barrier properties of the films was verified. In addition, films with similar properties were grouped and submitted to diffusion tests. It was observed that the concentrations of sorbic acid preservative employed in the formulations did not affect the mechanical and barrier properties of oxygen and water vapor of the cellulose acetate films, while the concentrations of the triethyl citrate plasticizer affected. In general, the films formulated with the highest concentrations of this additive presented as characteristics, lower strength, greater flexibility and permeability. On the other hand, films formulated with the lowest concentrations of triethyl citrate presented as characteristics, higher strength, lower flexibility and permeability. The diffusion of sorbic acid incorporated in the cellulose acetate films was higher in the film containing higher triethyl citrate content. In the third part, cellulose acetate films incorporated with sorbic acid were produced and it was verified the influence of storage temperature, pH of the simulant media (acid and non- acid) and different contents of triethyl citrate plasticizers in the diffusion of this preservative. It was observed that the temperature, the simulant pH and plasticizer content affected the sorbic acid diffusion kinetics of the films. The diffusion coefficients were calculated using the mathematical model based on Fick's second law, being obtained in the range of 5.42x10 -11 to 1.14x10 -9 m².h-1. The treatments that presented cellulose acetate films with higher diffusion of sorbic acid preservative were those with higher temperature (38 °C), lower simulant pH (2.8) and higher plasticizer content (60%). Therefore, the use of different plasticizer concentrations together with the manipulation of factors involved in the diffusional process system, such as temperature and pH of the simulant, proved to be useful for adjusting the required diffusion rate of antimicrobial compounds during active packaging development.
Sorbic acid diffusion incorporated in triethyl citrate plasticized cellulose acetate film
Keywords: Alimentos - Embalagens; Acetato de celulose; Agentes antiinfecciosos; Ácido sórbico; Difusão; Embalagens de Produtos Alimentares