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Filme biodegradável a base de gelatina e nanocristais é alternativa para embalar produtos agrícolas e alimentos

(Curadoria Agro Insight)

O pó fino secular e versátil da gelatina é a base de um novo filme comestível e biodegradável para embalagem de alimentos multifuncionais. Utilizando o método de “casting contínuo”, pesquisadores brasileiros e franceses incorporaram nanocristais de celulose (CNCs, na sigla em inglês), 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 inovador envolveu pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP), da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e da Universidade de Grenoble Alpes (UGA), França.

Atualmente, a 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 processamento curtos, graças ao uso de radiação infravermelha na etapa de pré-secagem, temperaturas mais altas e intensa circulação de ar. A produção do filme, com maior rapidez, entre 10 a 20 minutos, levou a um aumento significativo de 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 a qualidade do produto – sem fraturas após a secagem, com ausência de partículas insolúveis na sua superfície, seguro, estável, ecologicamente correto, eficiente barreira contra óleos e lipídios, boa capacidade de formação de filme e natureza comestível.

Fonte: Embrapa

Casting contínuo

O método de “casting contínuo” promove alto controle de espessura da lâmina úmida, sem a necessidade de aditivos de processamento, permite o uso de soluções-dispersões aquosas e menor necessidade de espaço e de mão-de-obra para a fabricação.

“Essas características são bastante desejáveis, principalmente, quando se considera passar 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 a química Liliane Samara Ferreira Leite que desenvolveu a pesquisa para a obtenção do título de doutora em Ciência e Engenharia de Materiais pela UFSCar.

Nesse processo, as soluções são espalhadas continuamente sobre um substrato móvel, como poliéster ou papel revestido, com uma lâmina úmida de altura ajustável para controlar a espessura do filme seco.

Similar ao plástico convencional, porém biodegradável

Além disso, os filmes se mostraram com propriedades ópticas e mecânicas similares aos plásticos convencionais, mas com a vantagem de ter fontes naturais como matéria-prima e de serem biodegradáveis. Outra vantagem é que o filme é antimicrobiano, inibiu o crescimento de bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli em testes acelerados de laboratório e prolongou a vida útil em queijo mussarela, em até um mês.

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

Os resultados obtidos pela pesquisa demonstram uso promissor de filmes de gelatina reforçados com CNC para aplicações como embalagens, cujo papel fundamental é manter a qualidade e segurança dos produtos alimentícios durante o armazenamento e transporte.

Validado em ambiente de laboratório e em escala pré-piloto, os próximos desafios envolvem a demonstração do protótipo com filmes à base de gelatina termo-seláveis (que pode ser fechada sem uso de cola, mas apenas com aplicação de calor) destinados ao armazenamento de diferentes produtos alimentícios em escala industrial.

O desempenho do filme, mesmo em escala-piloto já chamou a atenção de empresa global de fornecimento de proteínas de colágeno para as indústrias de alimentos, farmacêutica, saúde e nutrição e de aplicações técnicas.

Publicação científica

Boa parte dos resultados da pesquisa foram publicados no artigo Eco-friendly gelatin films with rosin-grafted cellulose nanocrystals for antimicrobial packaging no volume 165 do International Journal of Biological Macromolecules. O trabalho é assinado por Liliane Leite, Luiz Mattoso, Francys Moreira, Julien Bras, além dos pesquisadores Stanley Bilatto e Andrey C.Soares, que realizam pós-doutorado no Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio (LNNA), sediado na Embrapa Instrumentação, Rafaella T. Paschoaline e Osvaldo N.Oliveira Jr., da Universidade de São Paulo (USP).

BIBLIOGRAFIA E LINKS RELACIONADOS

Embrapa/Notícias – Filme biodegradável para embalar alimentos usa gelatina e nanocristais de celulose. Agroindústria  Nanotecnologia  Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação

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