Desenvolvimento e caracterização de filmes poliméricos à base de soro de leite e amido de milho - Prigol, Bianca Stella (My University, 2025)
Polymeric materials are widely used in packaging manufacturing due to their mechanical strength and versatility. However, the dependence on non-renewable sources has driven the development of more sustainable alternatives. Whey, a by-product of milk coagulation during cheese production, stands out as a promising raw material due to its richness in functional proteins, which act as film-forming agents. This study aimed to develop and characterize biodegradable films based on whey and corn starch, using glycerol and sorbitol as plasticizers. Corn starch was used as a biodegradable polymer, contributing to film formation and reducing raw material costs. In addition, different formulations were evaluated and compared to a film containing polyvinyl alcohol (PVA). The films were produced by the casting method and analyzed for surface and crosssectional morphology (SEM), thermal properties (TGA and DSC), chemical structure (FTIR), water solubility, contact angle, and mechanical performance. The films with glycerol (F4) showed higher elongation at break (20.73%) and Young’s modulus of 35.87 MPa. Films with both plasticizers (F5) had the lowest mechanical strength (0.520 MPa) and elongation (7.05%), indicating structural fragility. The formulation containing only whey and starch (F1) showed intermediate strength, with tensile stress of 1.365 MPa. The comparative sample containing PVA showed superior results in mechanical strength and cohesion. Results showed that the addition of sorbitol promoted greater structural homogeneity, while glycerol favored the formation of microcracks. The PVA film exhibited lower solubility and a more continuous and dense surface. Thermal analysis indicated adequate thermal stability in all tested samples. FTIR spectra confirmed the presence of whey proteins and interaction with plasticizers. The study demonstrated that films composed of whey, corn starch, and sorbitol show potential for application in biodegradable packaging. The research highlights the feasibility of using agro-industrial residues as a polymeric matrix, offering a sustainable alternative to conventional polymers. [resumo fornecido pelo autor]
Os materiais poliméricos são amplamente utilizados na fabricação de embalagens devido à sua resistência mecânica e versatilidade. Contudo, a dependência de fontes não renováveis tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas mais sustentáveis. O soro de leite, subproduto da coagulação do leite durante a fabricação de queijos, destaca-se como uma matéria-prima promissora por ser rico em proteínas funcionais, que atuam como agentes formadores de filme. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar filmes biodegradáveis à base de soro de leite e amido de milho, utilizando como plastificantes o glicerol e o sorbitol. O amido de milho foi empregado como polímero biodegradável, contribuindo para a formação do filme e diminuindo o custo da matéria prima. Além disso, avaliou-se diferentes formulações em comparação com um filme contendo álcool polivinilico (PVA). Os filmes foram produzidos pelo método de casting e analisados quanto à morfologia superficial e transversal (MEV), propriedades térmicas (TGA e DSC), estrutura química (FTIR), solubilidade em água, ângulo de contato e desempenho mecânico. Os filmes com glicerol (F4) apresentaram maior alongamento na ruptura (20,73%) e módulo de Young de 35,87 MPa. Já os filmes com ambas as plastificações (F5) apresentaram a menor resistência mecânica (0,520 MPa) e menor alongamento (7,05%), indicando fragilidade estrutural. A amostra com apenas soro de leite e amido (F1) apresentou resistência intermediária, com tensão na ruptura de 1,365 MPa. A amostra comparativa contendo álcool polivinílico (PVA) apresentou os melhores resultados em resistência e coesão. Os resultados mostraram que a adição de sorbitol promoveu maior homogeneidade estrutural, enquanto o glicerol favoreceu a formação de microfissuras. A amostra comparativa contendo PVA apresentou superioridade em resistência mecânica e menor solubilidade, com superfície mais contínua e densa. As análises térmicas indicaram estabilidade térmica adequada em todas as amostras analisadas. Os espectros de FTIR confirmaram a presença das proteínas do soro e interação com os plastificantes. O estudo mostrou que filmes compostos por soro de leite, amido de milho e sorbitol apresentam potencial para aplicações em embalagens biodegradáveis. A pesquisa evidencia a viabilidade do uso de resíduos agroindustriais como matriz polimérica, sendo uma alternativa sustentável frente aos polímeros convencionais. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia química; Polímeros; Amido; Sustentabilidade; Proteínas; Soro do leite; Plásticos biodegradáveis