Desenvolvimento de material de embalagem a partir de resíduo cervejeiro
Due to the scientific and technological advances, packaging industries that use paper, newspapers, magazines and drafts as raw material, must pay attention to new cellulosic sources for the manufacture of their products. The use of renewable natural resources comes as an alternative to this impasse,...
| Autor principal: | Oliveira, Jonas Cardoso de |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2021
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26117 |
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riut-1-261172021-10-07T06:05:46Z Desenvolvimento de material de embalagem a partir de resíduo cervejeiro Development of packaging material from beer residue Oliveira, Jonas Cardoso de Burgardt, Vânia de Cássia da Fonseca Pinto, Ellen Porto Canteri, Maria Helene Giovanetti Alfaro, Alexandre da Trindade Silveira, Wagner da Burgardt, Vânia de Cássia da Fonseca Embalagens Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Cerveja Packaging Recycling (Waste, etc.) Beer CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS Due to the scientific and technological advances, packaging industries that use paper, newspapers, magazines and drafts as raw material, must pay attention to new cellulosic sources for the manufacture of their products. The use of renewable natural resources comes as an alternative to this impasse, in order to develop technologies and products that have high degradation capacity without generating toxic residues. The use of agroindustrial residues generates a great interest for obtaining reinforced polymer blends, because they generally present a source of fiber and cellulose brewers’ spent grain is a by-product of the brewing industry, generated in large quantities, and one way to reduce its impact on the environment is to reuse it for the production of packaging materials. Thus, the study aimed at characterizing the brewers’ spent grain and developing packaging material from the beer residue. The centesimal composition of brewers’ spent grain, cellulose content, cellulose extraction conditions were analyzed and polymeric blends reinforced with brewers’ spent grain and addition of starch, glycerol, residual yeast from the brewing industry and glutaraldehyde in different proportions were elaborated according to the proposed fractional factorial design. The packaging material was submitted to analyses of mechanical and thermal resistance, density, water absorption and moisture. The variance, chi-square and linear regression coefficient analyses were performed, and response surface graphs were generated. As a result of the study, the by-product of the brewing industry used showed a higher proportion of fiber and protein of 39.70 and 24.83%, respectively, and a cellulose content of 9.60%, the latter increased to 26.34% after the delignification process. Thus, the delignified brewers’ spent grain was used for the production of reinforced polymer blends that presented results of tensile strength ranging from 0.0002 to 0.0065 N.mm-2, strain from 0.0058 to 0.0345, density from 174.09 to 360.44 kg.m-3, moisture from 16.24 to 98.71%, thermal conductivity from 0.0033 to 0.0559 W.m-1.K-1, and water absorption from 159.72 to 385.26%. Considering the above, it was seen that with the agroindustrial residue brewers’ spent grain, it was possible to produce reinforced polymer blends, and of the additives added, only glutaraldehyde did not show a significant positive behavior for the results. The packaging material produced proved to be capable of being a thermal insulator, for having a low thermal conductivity with variance from 0.0033 to 0.0559 W.m-1.K-1. Still, based on the tensile strength and moisture, tests 11 and 13 showed better results. These tests obtained values of RT of 0.0112 N.mm-2 and 0.0052 N.mm-2 and moisture of 18.18% and 16.24%. These tests produced packaging materials with densities of 238.95 kg.m-3 and 174.09 kg.m-3, thermal conductivity of 0.0479 W.m-1.K-1 and 0.0494 W.m-1.K-1, water absorption of 317.74% and 346.31% and deformation of 0.0102 and 0.0183. Decorrente o avanço científico e tecnológico, indústrias de embalagens que utilizam como matéria-prima, papéis, jornais, revistas e rascunhos, devem se atentar às novas fontes celulósicas para fabricação de seus produtos. A utilização de recursos naturais renováveis vem como uma alternativa para este impasse, a fim de desenvolver tecnologias e produtos que possuem capacidade de degradação elevada sem gerar resíduos tóxicos. A utilização de resíduos agroindustriais gera um grande interesse para obtenção de blendas poliméricas reforçadas, por geralmente apresentar fonte de fibras e celulose. O bagaço de malte de cevada é um subproduto da indústria cervejeira, gerado em grandes quantidades, e uma forma de diminuir o impacto deste ao meio ambiente é reutilizando-o para a produção de materiais de embalagem. Dessa forma, o estudo teve como objetivo a caracterização do bagaço de malte e o desenvolvimento de material de embalagem a partir do resíduo cervejeiro. Foi analisada a composição centesimal do bagaço de malte, teor de celulose, condições de extração de celulose e elaboradas blendas poliméricas reforçadas com bagaço de malte de cevada e adição de amido, glicerol, levedura residual da indústria cervejeira e glutaraldeído em diferentes proporções de acordo com o delineamento fatorial fracionado proposto. O material de embalagem foi submetido a análises de resistência mecânica, térmica, densidade, absorção de água e umidade. Foram realizadas análises de variância, qui-quadrado, coeficiente de regressão linear e gerados gráficos de superfície de resposta. Decorrente o estudo, o subproduto da indústria cervejeira utilizado apresentou uma maior proporção de fibras e proteínas de 39,70 e 24,83%, respectivamente e um teor de celulose de 9,60%, sendo que este último se elevou para 26,34% após processo de deslignificação. Assim, foi utilizado o bagaço de malte deslignificado (BMD) para a produção de blendas poliméricas reforçadas que apresentaram resultados de resistência a tração com variação de 0,0002 a 0,0065N.mm-2, deformação de 0,0058 a 0,0345, densidade de 174,09 a 360,44 kg.m-3, umidade de 16,24 a 98,71%, condutividade térmica de 0,0033 a 0,0559 W.m-1.K-1, e absorção em água de 159,72 a 385,26%. Considerando o exposto, foi visto que com o resíduo agroindustrial bagaço de malte, foi possível produzir blendas poliméricas reforçadas, e dos aditivos adicionados, somente o glutaraldeído não apresentou um comportamento significativo positivo para os resultados. O material de embalagem produzido se mostrou capaz de ser um isolante térmico, por possuir uma baixa condutividade térmica com variância de 0,0033 a 0,0559 W.m-1.K-1. Ainda, tomando como base a resistência a tração (RT) e umidade os ensaios 11 e 13 apresentaram melhores resultados. Tais ensaios, obtiveram valores de RT de 0,0112 N.mm-2 e 0,0052 N.mm-2 e umidade de 18,18 % e 16,24%. Tais ensaios produziram materiais de embalagem com densidade de 238,95 kg.m-3 e 174,09 kg.m-3, condutividade térmica de 0,0479 W.m-1.K-1 e 0,0494 W.m-1.K-1 , absorção em água de 317,74% e 346,31% e deformação de 0,0102 e 0,0183. 2021-10-06T19:04:37Z 2021-10-06T19:04:37Z 2021-08-17 bachelorThesis OLIVEIRA, Jonas Cardoso de. Desenvolvimento de material de embalagem a partir de resíduo cervejeiro. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Alimentos) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26117 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Francisco Beltrao Brasil Engenharia de Alimentos UTFPR |
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Due to the scientific and technological advances, packaging industries that use paper, newspapers, magazines and drafts as raw material, must pay attention to new cellulosic sources for the manufacture of their products. The use of renewable natural resources comes as an alternative to this impasse, in order to develop technologies and products that have high degradation capacity without generating toxic residues. The use of agroindustrial residues generates a great interest for obtaining reinforced polymer blends, because they generally present a source of fiber and cellulose brewers’ spent grain is a by-product of the brewing industry, generated in large quantities, and one way to reduce its impact on the environment is to reuse it for the production of packaging materials. Thus, the study aimed at characterizing the brewers’ spent grain and developing packaging material from the beer residue. The centesimal composition of brewers’ spent grain, cellulose content, cellulose extraction conditions were analyzed and polymeric blends reinforced with brewers’ spent grain and addition of starch, glycerol, residual yeast from the brewing industry and glutaraldehyde in different proportions were elaborated according to the proposed fractional factorial design. The packaging material was submitted to analyses of mechanical and thermal resistance, density, water absorption and moisture. The variance, chi-square and linear regression coefficient analyses were performed, and response surface graphs were generated. As a result of the study, the by-product of the brewing industry used showed a higher proportion of fiber and protein of 39.70 and 24.83%, respectively, and a cellulose content of 9.60%, the latter increased to 26.34% after the delignification process. Thus, the delignified brewers’ spent grain was used for the production of reinforced polymer blends that presented results of tensile strength ranging from 0.0002 to 0.0065 N.mm-2, strain from 0.0058 to 0.0345, density from 174.09 to 360.44 kg.m-3, moisture from 16.24 to 98.71%, thermal conductivity from 0.0033 to 0.0559 W.m-1.K-1, and water absorption from 159.72 to 385.26%. Considering the above, it was seen that with the agroindustrial residue brewers’ spent grain, it was possible to produce reinforced polymer blends, and of the additives added, only glutaraldehyde did not show a significant positive behavior for the results. The packaging material produced proved to be capable of being a thermal insulator, for having a low thermal conductivity with variance from 0.0033 to 0.0559 W.m-1.K-1. Still, based on the tensile strength and moisture, tests 11 and 13 showed better results. These tests obtained values of RT of 0.0112 N.mm-2 and 0.0052 N.mm-2 and moisture of 18.18% and 16.24%. These tests produced packaging materials with densities of 238.95 kg.m-3 and 174.09 kg.m-3, thermal conductivity of 0.0479 W.m-1.K-1 and 0.0494 W.m-1.K-1, water absorption of 317.74% and 346.31% and deformation of 0.0102 and 0.0183. |
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OLIVEIRA, Jonas Cardoso de. Desenvolvimento de material de embalagem a partir de resíduo cervejeiro. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Alimentos) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2021. |
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