Obtenção de nanofibras de celulose provenientes da casca de abacaxi (ananas comosus) e sua aplicação em filmes biodegradáveis

Abstract

A casca de abacaxi (Ananas comosus) é um dos resíduos gerados no processamento industrial do suco, sendo responsável por 35 % do peso da fruta, o que representa um desperdício de material orgânico rico em fibras e celulose. A nanotecnologia pode ser utilizada para a valorização de resíduos da indústria de alimentos, fazendo dessa matéria rica em compostos orgânicos a obtenção de novos ingredientes que podem ser utilizados na produção de embalagens biodegradáveis. Neste trabalho foi avaliada a obtenção e comparação de nanofibras de celulose a partir da casca de abacaxi por 8 tratamentos diferentes. Foram obtidas nanofibras de celulose a partir de métodos químico e enzimático, com ou sem tratamento mecânico coadjuvante. A eficiência do isolamento da celulose foi confirmada pelas análises de microscopia eletrônica de varredura, através da visualização das fibras na escala nanométrica e pelas análises de estabilidade térmica (termogravimétricas e calorimetria diferencial de varredura) as quais confirmaram a remoção dos compostos não-celulósicos das amostras obtidas. Ademais, o índice de cristalinidade foi maior para as amostras com aplicação do sonicador, que apresentou 29 % nesse parâmetro tanto para o tratamento enzimático quanto o químico. O método escolhido para aplicação em filmes biodegradáveis foi o tratamento enzimático com uso de sonicador conjuntamente, que obteve melhores resultados nas análises supracitadas. Foram então elaborados filmes biodegradáveis com a adição das nanofibras com melhores propriedades térmicas nas concentrações de 3 e 6 % de nanofibras de celulose provenientes do tratamento enzimático com sonicador. Os filmes com adição das nanofibras de celulose apresentaram-se mais opacos, com menor luminosidade e coloração amarelada em comparação com o filme controle. Além disso, foi constatada diminuição significativa (p<0,05) nas propriedades de permeabilidade de vapor de água para os filmes com adição de 3 %. O teste de biodegradabilidade demonstrou que o aumento gradual de adição de nanofibras de celulose aumentou a degradação dos filmes, sendo que em 10 dias houve 86 e 96 % de degradação dos filmes com adição de 3 e 6 %, respectivamente. Em relação às propriedades térmicas e de solubilidade em água a adição de nanofibras de celulose não promoveu diferenças nos filmes avaliados em nenhuma das concentrações aplicadas. O método de tratamento enzimático e sonicador possibilitou a obtenção de nanofibras de celulose que proporcionaram melhores condições de reforço para filmes biodegradáveis

Pineapple (Ananas comosus) peel is one of the residues generated in the industrial processing of the juice, accounting for 35% of the fruit's weight, which represents a waste of organic material rich in fibers and cellulose. Nanotechnology can be used to recover waste from the food industry, making this material rich in organic compounds to obtain new ingredients that can be used in the production of biodegradable packaging. This work evaluated the comparison of cellulose nanofibers from pineapple peel by 8 different treatments. Cellulose nanofibers were obtained from chemical and enzymatic methods with or without adjuvant mechanical treatment. The efficiency of cellulose insulation was confirmed by scanning electron microscopy through the visualization of the fibers at the nanometer scale and thermal stability analyses (thermogravimetric and differential scanning calorimetry) which confirmed the removal of non-cellulosic compounds from the samples obtained. Furthermore, the crystallinity index was higher for samples with the application of the sonicator, which presented 29% in this parameter for both enzymatic and chemical treatment. The method chosen for application in biodegradable films was the enzymatic treatment using a sonicator together, which obtained better results in aforementioned analyses. Biodegradable films were then made with the addition of nanofibers with better thermal properties at concentrations of 3 and 6% of cellulose nanofibers from the enzymatic treatment with a sonicator. The films with the addition of cellulose nanofibers were opaquer, with lower luminosity and yellowish color compared to the control film. Furthermore, a significant difference (p<0.05) was found in the water vapor permeability properties for the films with the addition of 3%. The biodegradability test showed that the gradual increase in the addition of cellulose nanofibers increased the degradation of the films, and in 1 days there was 86 and 96 % of degradation of the films with the addition of 3 and 6 %, respectively. In the thermal and water solubility analyses, the addition of cellulose nanofibers did not promote differences in the evaluated films. Thus,applyingf enzymatic treatment with a sonicator made it possible to obtain cellulose nanofibers that provided reinforcing conditions for biodegradable films