Films from gelatin and galactomannan incorporated with fiber mesquite nanocellulose (Prosopis juliflora)

Este trabalho busca o desenvolvimento de filmes biodegradÃveis a partir de gelatina obtida de resÃduos de tilÃpia (Oreochromis niloticus) e galactomanana extraÃda da Algaroba (Prosopis juliflora). Foi utilizado um delineamento experimental do tipo centrÃide simplex para avaliar o efeito das proporÃÃes entre os dois componentes â gelatina (GE) e galactomanana (GA) - sobre as propriedades dos filmes formados. Os resultados dos filmes obtidos a partir do delineamento de misturas indicaram que o filme de GE e GA nas mesmas proporÃÃes apresentaram os melhores resultados de permeabilidade ao vapor de Ãgua e ensaios mecÃnicos, sendo posteriormente esse filme, submetido à incorporaÃÃo de nanocelulose extraÃda da vagem da algaroba. A formulaÃÃo dos filmes de gelatina e galactomanana foi feita utilizando 25% de glicerol (em base seca de gelatina e galactomanana) variando a quantidade de nanocristais de celulose da fibra da algaroba nas concentraÃÃes de 2,5, 5 e 7,5% (em base seca de gelatina e galactomanana). Os filmes foram obtidos por casting e caracterizados quanto à permeabilidade ao vapor de Ãgua (PVA), propriedades mecÃnicas de resistÃncia à traÃÃo, elongaÃÃo e mÃdulo elÃstico, microscopia Ãtica (MO) e microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), opacidade, anÃlise termogravimÃtrica (TGA) e calorimetria exploratÃria diferencial (DSC). Os nanocristais de celulose foram efetivos para reduzir a PVA quando adicionados a 5%. A adiÃÃo de nanocelulose incrementou a resistÃncia à traÃÃo e o mÃdulo a partir de 2,5%, com um pequeno decrÃscimo na concentraÃÃo de 7,5%. NÃo houve efeito significativo com a adiÃÃo de nanocelulose na elongaÃÃo dos filmes. A anÃlise de TGA mostrou que crescentes concentraÃÃes de nanocelulose aumentaram a estabilidade tÃrmica dos filmes, e a anÃlise de DSC comprovou a formaÃÃo de blenda. As imagens de microscopia permitiram observar aglomeraÃÃes de nanocristais à medida que se aumentou as concentraÃÃes. Na anÃlise de FTIR nÃo houve modificaÃÃo na estrutura dos filmes, ocorrendo apenas deslocamento ou reduÃÃo de algumas bandas. A opacidade aumentou com a incorporaÃÃo de nanocelulose, porem nÃo aumentou com a variaÃÃo das concentraÃÃes.This work seeks developing biodegradable films from gelatin obtained from waste tilapia (Oreochromis niloticus) and galactomannan extracted from Mesquite (Prosopis juliflora). An experimental design type simplex centroid was used to assess the effect of the ratios between the two components - gelatin (GE) and galactomannan (GA) â on the properties of the formed films. The results of the films obtained from the mixture design indicated that the film containing a GE:GA of 1:1 showed the best results for water vapor permeability and mechanical tests, being this film later submitted to the incorporation of cellulose nanocrystals extracted from the leguminous of the mesquite. The formulation of the films of gelatin and galactomannan was performed using glycerol 25% (on a dry basis of gelatin and galactomannan) varying the amount of nanocellulose from mesquite fiber on concentrations of 2.5, 5 and 7, 5% (dry basis of gelatin and galactomannan). The films were obtained by casting and were characterized in terms of their water vapor permeability (WVP), mechanical properties (tensile strength, elongation and elastic modulus), optical scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy (OM), Fourier Transform Infrared (FTIR), opacity, thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The nanocellulose at 5% was effective to reduce the WVP. Nanocellulose increased the tensile strength and modulus with a slight decrease at the highest concentration (7.5 %). Nanocellulose did not affect significantly the film elongation. TGA analysis showed that increasing nanocellulose concentrations increased the film thermal stability, and the DSC analysis proved the formation of blends. The microscopy images revealed the formation of clusters of nanocrystals as their concentration increased. FTIR analysis revealed no major changes in the film structure apart from offset or reduction of some bands. The opacity increased with the incorporation of nanocellulose, although it did not increase with increasing nanocellulose concentrations