Desenvolvimento e aplicação de aglomerantes 100% biológicos baseados em polissacáridos de origem natural na produção de rolhas microaglomeradas de cortiça - Juvenal, Erikson Santos Leal (2021)
As rolhas de cortiça microaglomerada resultam da aglomeração de 80% de granulado de cortiça e de 20% de aglomerantes de origem petroquímica, pelo que ainda não constituem um produto 100% natural. Devido ao contacto direto da rolha com produtos alimentares, os mercados e os consumidores têm suscitado o desenvolvimento de vedantes mais seguros do ponto de vista alimentar, e mais sustentáveis. Neste contexto, a presente dissertação teve como objetivo o desenvolvimento e aplicação de aglomerantes 100% biológicos baseados em polissacáridos de origem natural na produção de rolhas microaglomeradas de cortiça. A metodologia experimental decorreu em duas fases: 1) desenvolvimento e estudo de filmes de aglomerantes à escala laboratorial, averiguação do seu comportamento em água e caracterização com auxílio de espetroscopia FT-IR, e 2) aplicação das formulações aglomerantes na produção de rolhas microaglomeradas numa moldadora piloto em fábrica na Amorim Cork, e caracterização das rolhas produzidas face às especificações físico-químico-mecânicas (resistência à fervura, absorção, massa volúmica, humidade, torção, compressão e relaxação) aplicáveis a produto acabado. A composição dos aglomerantes desenvolvidos baseou-se em três componentes: polissacáridos, crosslinkers e aditivos. Os polissacáridos selecionados foram: ácido hialurónico, carboximetilcelulose e quitosano. Os crosslinkers testados foram classificados de acordo com o tipo de ligação formada entre o crosslinker o polissacárido, sendo que foram separados em crosslinkers iónicos (ácidos mono- e dicarboxílicos, ácidos gordos, polifosfatos, misturas eutéticas) e crosslinkers covalentes (polifosfatos, dialdeídos). Na forma de filme, as soluções aglomerantes que apresentaram os melhores resultados na forma de filme foram: carboximetilcelulose com ácido cítrico e glicerol, ácido hialurónico com trimetafosfato de sódio, e quitosano com misturas eutéticas (citrato de sódio: glicerol). Destas três formulações, a de quitosano com misturas eutéticas apresentou os melhores resultados de resistência à dissolução em água. Em moldadora piloto, as formulações à base de carboximetilcelulose, ácido hialurónico e quitosano com misturas eutéticas resultaram em rolhas que desagregaram logo no ensaio de ebulição. Desenvolveu-se uma nova estratégia que passou por desenvolver e otimizar formulações de quitosano em ácido propiónico com glioxal como crosslinker covalente. A utilização de glioxal produziu rolhas microaglomeradas que não desagregaram no ensaio de ebulição. A otimização consistiu no estudo da relação estrutura-comportamento de diferentes ácidos para a dissolução de quitosano e para modelar a reatividade das formulações, e na incorporação de aditivos hidrofobizantes de modo a diminuir a absorção e melhorar a elasticidade as rolhas. O ácido propiónico foi o escolhido para a dissolução do quitosano e para ultrapassar o problema de gelificação rápida da solução de quitosano em ácido propiónico, selecionaram-se ácidos alternativos dos quais, o ácido lático, maleico e malónico apresentaram os melhores resultados e resolveram o problema de gelificação rápida. Os aditivos hidrofobizantes testados que apresentaram a melhor capacidade de reduzir a absorção das rolhas microaglomeradas (-20%) foram óleos de origem vegetal de girassol e colza. Contudo estas rolhas ainda apresentaram uma absorção elevada (>25%) e resistência e resiliência mecânicas ainda relativamente baixas. Os resultados obtidos no âmbito desta tese mostram que, se se conseguir ultrapassar o problema das absorções elevadas, as formulações de quitosano em meio ácido(ácido lático, maleico ou malónico) e com glioxal poderão constituir uma via para se conseguirem aglomerantes de origem 100% vegetal para rolhas de cortiça, sem poliuretanos de base isocianato e sem componentes de origem petroquímica.