Resumo O escalonamento do processo a úmido e o design de uma linha de revestimento para a produção de filmes comestíveis exigem a consideração de vários fatores, como a formulação do filme, a cinética de secagem dos filmes e a seleção de um material de suporte adequado no qual será despejada a solução. O objetivo deste trabalho foi selecionar o material mais adequado para a esteira transportadora, a fim de construir equipamentos para a fabricação de filmes comestíveis através do processo a úmido. As propriedades da superfície da solução filmogênica de amido foram determinadas. Vários materiais comerciais para esteira transportadora foram testados. A dispersibilidade da solução filmogênica e o trabalho de adesão foram determinados. O comportamento mecânico do filme seco foi avaliado por meio das propriedades mecânicas e da resistência ao destacamento. Todos os materiais testados apresentaram bom desempenho nas condições operacionais testadas para obtenção de filmes comestíveis. Finalmente, a esteira de poliuretano foi escolhida devido ao seu desempenho adequado e menor custo.

Abstract The scaling up of the wet process and the design of a coating line to produce edible films, require the consideration of several factors such as, the film formulation, drying kinetics of the films, and the selection of a suitable support material in which to pour the solution. This work aimed to select the most suitable material for the construction of a conveyor belt for the fabrication of edible films through the wet process. The surface properties of the starch film-forming solution were determined. Several commercial materials for conveyor belts were tested. The film-forming solution spreadability and work of adhesion were determined. The mechanical behavior of the dry film was evaluated through mechanical properties and peeling resistance. All materials tested showed good performance under the operational conditions assayed to obtain edible films. Finally, the polyurethane band was chosen due to its appropriate performance and lower cost.

Resumo Formulação de filmes bicamada é uma estratégia para combinar vantagens e propriedades de diferentes materiais formadores de filmes. Filmes de bicamada à base de pectina e goma brea foram formulados, e suas propriedades funcionais foram estudadas e comparadas com aquelas apresentadas por filmes de camada única de cada componente. As micrografias e as propriedades da superfície confirmaram que os filmes bicamada podem manter sua identidade e prevenir a delaminação. As propriedades mecânicas dos filmes dependeram das características e interações do polímero. Verificou-se que os filmes bicamada mostraram prevalência das propriedades da goma brea. Os filmes de goma brea apresentaram alta solubilidade, a qual influenciou a solubilidade do filme bicamada. A permeabilidade ao vapor de água dos filmes bicamada dependeu do material que constituiu o lado em que ocorreu a dessorção. Os filmes de bicamada apresentaram permeabilidade ao vapor de água menor que os filmes de goma brea e maior que os filmes de pectina, de espessuras semelhantes. As propriedades diferenciais de cada camada dos filmes de bicamada os tornam potencialmente interessantes para a liberação controlada de drogas.

Abstract The formulation of bilayer films is a strategy aimed at combining the advantages and properties of different film-forming materials. Bilayer films based on pectin and brea gum were formulated and their functional properties studied and compared with those presented by single layer films of each component. The micrographs and surface properties confirmed that the bilayer films can maintain their identity and prevent delamination. The mechanical properties of the films depended on the characteristics of the polymers and their interactions, and the bilayer films showed prevalence of the brea gum properties. The brea gum films showed high solubility that influenced the bilayer film solubility. The water vapour permeability of the bilayer films was dependent on the material that was exposed to the side where desorption occurred. The bilayer films presented lower water vapour permeability than the brea gum films but higher than that of pectin films of similar thicknesses. The differential properties of each layer of bilayer films make them potentially interesting for controlled drug release.

As propriedades funcionais de filmes à base de amido de milho foram melhoradas pela incorporação de nanoargila (montmorilonita). Nanoargila foi incorporada na matriz polimérica por meio de duas metodologias diferentes e os filmes foram produzidos por casting. Os efeitos da metodologia de preparação e da concentração de nanoargila nas propriedades físico-químicas dos filmes foram estudados. Conforme os métodos de elaboração, filmes intercalados e esfoliados de nanocompósitos foram obtidos. Os espectros FTIR mostraram uma forte interação entre a argila montmorilonita e as moléculas de amido. A opacidade foi dependente do método utilizado para a dispersão da nanoargila. A solubilidade e a permeabilidade ao vapor de água diminuíram com o aumento do teor de montmorilonita e ambas as propriedades foram afetadas pelo método de dispersão. A difusão de água foi dependente do conteúdo de nanoargila, em razão do aumento na tortuosidade do caminho de difusão causado pelas nanopartículas. Os resultados mostraram que a incorporação de 5% de montmorilonita pelo método de dispersão adequado melhorou a resistência à água e as propriedades de barreira dos filmes de amido de milho. As nanopartículas reduziram os danos causados nas propriedades desses filmes hidrofílicos pelo aumento do teor de umidade.

The functional properties of corn starch based films were improved by incorporating nanoclay (Montmorillonite). Nanoclay was incorporated in the polymer matrix using two different methodologies and the films were formed by casting. The effect of film preparation methodology and of the nanoclay concentration on the physicochemical properties of the films was studied. Depending on film preparation method used, intercalated or exfoliated nanocomposite films were obtained. The FTIR spectra showed a strong interaction between the montmorillonite and the starch molecules. Opacity was dependent on the nanoclay dispersion method used. Water vapor solubility and permeability decreased with increasing montmorillonite content and were affected by the dispersion method. Water diffusion was only dependent on the nanoclay content due to the increase in tortuosity of the diffusion path, caused by the nanoparticles. The results showed that the incorporation of 5% of montmorillonite using an adequate dispersion method, improved the water resistance and barrier properties of corn starch based films. Nanoparticles reduced the damage caused to the properties of these hydrophilic films by the increase in moisture content.

No presente estudo, é apresentado um melhor conhecimento da influência do teor em plastificante, da umidade relativa de armazenamento e da espessura do filme nas propriedades mecânicas do filme baseado em amido de milho de alto conteúdo de amilose, gelatinizado em baixa temperatura. As propriedades mecânicas, a resistência à tração e a porcentagem de alongamento na ruptura dos filmes de amido de milho de alta amilose plastificados com glicerol foram avaliadas utilizando-se testes da tensão. Os filmes apresentaram aumento do alongamento na ruptura e diminuição da resistência à tração com a concentração crescente de plastificante. Quando o nível de glicerol foi elevado, algumas fissuras nos filmes secos foram detectadas, possivelmente em razão dos fenômenos de separação de fases (amido-glicerol). A cristalinidade do filme está relacionada à capacidade de reorganização da cadeia polimérica; assim, a cristalinidade relativa do filme deve aumentar com o conteúdo de plastificantes (glicerol e água). As propriedades mecânicas mostraram-se fortemente dependentes do teor de água, por causa da natureza hidrofílica dos filmes de amido. A influência da umidade de sorção na resistência à tração foi semelhante à plastificação com glicerol. A relação entre a mobilidade da cadeia polimérica e o teor em água explica esse comportamento. O alongamento sofreu um efeito diferente: valores máximos foram atingidos em 45% da umidade relativa. A queda final em alongamento deveu-se ao amolecimento da estrutura em umidade relativa alta. Os filmes mais espessos requerem mais tempo de secagem; dessa forma, a cristalinidade relativa é maior porque se aumenta a possibilidade de reorganização das cadeias. Como consequência, foi observado um aumento linear da resistência à tração e do alongamento na ruptura em relação à espessura do filme, sobre toda a faixa estudada (30 a 100 µm).

In the present study, a better knowledge of the influence of plasticizer content, storage relative humidity and film thickness on the mechanical properties of high amylose corn starch based films gelatinized at low temperature, is presented. The mechanical properties, tensile strength and percentage of elongation at break of high amylose corn starch films plasticized with glycerol were evaluated using tension tests. The films exhibited an increase in elongation and a decrease in tensile strength with increasing plasticizer concentration. When the glycerol level was high, some fissures were detected in the dry films, possible due to phase separation (starch-glycerol) phenomena. Film crystallinity is related to the reorganization capacity of the polymer chain, and thus the relative film crystallinity should increase with plasticizer content (glycerol and water). The mechanical properties were found to be strongly dependent on the water content due to the hydrophilic nature of starch films. The influence of moisture sorption on tensile strength was similar to that of plasticization with glycerol. The relationship between polymer chain mobility and water content explained this behavior. Elongation suffered a different effect and maximum values were reached at 45% relative humidity. The final drop in elongation was due to a softening of the structure at high relative humidity. The thicker the film the longer the drying time required, leading to greater relative crystallinity due to the corresponding increase in the possibility for chain reorganization. As a consequence, linear increases in tensile strength and elongation were observed with film thickness over the whole range studied (30 to 100 µm).