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dc.creatorSantos, Allan de Amorim dos-
dc.date.accessioned2023-04-28T11:25:39Z-
dc.date.available2023-04-28T11:25:39Z-
dc.date.issued2023-04-26-
dc.date.submitted2023-02-23-
dc.identifier.citationSANTOS, A. de A. dos. Approach of new coating formulations based on cationic starch for kraftliner paper. 2023. 153 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira )–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/56724-
dc.description.abstractTraditional packaging materials are based mainly on polyethylene and polypropylene, which are not biodegradable and compromise their disposal if left in the environment. As an alternative, paper is already widely used as a packaging material and a low-cost option with adequate manufacturing know-how. However, it has limitations in terms of permeability and hydrophilicity. The coating technique on the paper surface is an excellent option to provide better barrier properties and reduce its hygroscopicity. Additionally, making coatings with natural or biodegradable materials, such as starches, is preferable to reduce environmental pressure. Using natural components mixed with starch in its cationic form with high viscosity at low solid content for coating kraftliner paper for packaging purposes is underexplored in literature. Therefore, this work aimed to evaluate cationic starch-based coatings on kraftliner paper to create high-quality multilayer papers with biodegradation and recycling potential with barrier properties. In the first scientific article, cationic starch suspensions were mixed with carnauba wax in proportions of 1:0, 3:1, 1:1, 1:3, and 0:1 (m:m). The second scientific article studied the addition of bentonite in 5%, 7%, and 10% (m/m) to cationic starch suspensions. Then, the third scientific article evaluated the cationic starch suspensions mixed with poly(vinyl alcohol)(PVOH) in proportions of 1:0, 3:1, 1:1, 1:3, and 0:1 (m:m). For each scientific article, the mixtures coated the kraftliner paper in two layers of 15.0±0.5 g/m² and compared to uncoated kraftliner paper (86±1 g/m²) double wet-and-dry kraftliner paper. The suspensions were evaluated for solids content, pH, and viscosity. Also, we analyzed the multilayer papers for chemical, physical, morphological, and mechanical characteristics, in addition to barriers to water, water vapor, oil, and oxygen. All suspensions showed pH >4.0 with good interaction without phase separation. The scanning electron microscopy images showed a thin film for each formulation on the paper, except for the treatment formed by 100% carnauba wax; adding cationic starch to the wax corrected this non-film formation. With coating application, papers showed a decrease of up to 36% in tensile mechanical strength caused by water in the suspensions, which reduced the interaction between paper fibers. Kraftliner paper coated with cationic starch showed high hydrophilicity with a Cobb test of 189±2 g/m² but decreased by 28% and 66% when adding carnauba wax and bentonite, respectively. Furthermore, adding PVOH to cationic starch decreased the water vapor permeability of the papers by 57% and increased the oil barrier from 10 to 12 in the kit oil. Compared to pure cationic starch, the oil barrier also increased when adding 7% bentonite (m/m) to cationic starch. Finally, an oxygen barrier of up to 10 cc/(mm².day) was achieved by adding 75% (m/m) of cationic starch to the PVOH polymer. Incorporating carnauba wax, bentonite, and PVOH into the cationic starch improved the barrier properties to water vapor and oxygen, serving as low-moisture packaging for foods, such as bakery elements. These coatings meet market demands for primary and secondary packages, focusing on an excellent human-environment relationship.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsAttribution 4.0 International*
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectEco-friendly coatingpt_BR
dc.subjectGreen barrierpt_BR
dc.subjectKraft paperpt_BR
dc.subjectMultilayer packagingpt_BR
dc.subjectSustainable materialspt_BR
dc.subjectBiodegradable filmspt_BR
dc.subjectBiodegradable packagingpt_BR
dc.subjectThermal stabilitypt_BR
dc.subjectWater vapor permeabilitypt_BR
dc.subjectTensile strengthpt_BR
dc.subjectRevestimento ecologicamente corretopt_BR
dc.subjectBarreira verdept_BR
dc.subjectPapel kraftpt_BR
dc.subjectEmbalagem multicamadaspt_BR
dc.subjectMateriais sustentáveispt_BR
dc.subjectFilmes biodegradáveispt_BR
dc.subjectEmbalagem biodegradávelpt_BR
dc.subjectEstabilidade térmicapt_BR
dc.subjectPermeabilidade ao vapor de águapt_BR
dc.subjectResistência à traçãopt_BR
dc.subjectMiljøvenlig coating af papirpt_BR
dc.subjectGrøn barrierept_BR
dc.subjectKraftpapir emballagept_BR
dc.subjectFlerlags emballagept_BR
dc.subjectBæredygtige materialerpt_BR
dc.titleApproach of new coating formulations based on cationic starch for kraftliner paperpt_BR
dc.title.alternativeAbordagem de novas formulações de revestimento à base de amido catiônico para papel kraftlinerpt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da Madeirapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Tonoli, Gustavo Henrique Denzin-
dc.contributor.advisor2Sanadi, Anand Ramesh-
dc.contributor.referee1Silva, Juliana Cristina da-
dc.contributor.referee2Bufalino, Lina-
dc.contributor.referee3Thygesen, Lisbeth Garbrecht-
dc.contributor.referee4Bianchi, Maria Lucia-
dc.contributor.referee5Pezzin, Sergio Henrique-
dc.description.resumoMateriais de embalagem tradicionais baseiam-se principalmente em polietileno e polipropileno não biodegradáveis e comprometem seu descarte se deixados no ambiente. Como alternativa, o papel é amplamente utilizado como material de embalagem e uma opção de baixo custo com processo de fabricação bem estabelecido. No entanto, possui limitações de permeabilidade e hidrofilicidade. A técnica de revestimento do papel é uma excelente opção para proporcionar melhores propriedades de barreira e reduzir sua higroscopicidade. Além disso, é preferível fazer revestimentos com materiais naturais ou biodegradáveis, como amidos, para reduzir a pressão ambiental. A utilização de componentes naturais misturados ao amido em sua forma catiônica com alta viscosidade e baixo teor de sólidos para revestimento de papel kraftliner para fins de embalagem é pouco explorada na literatura. Portanto, esta tese teve como objetivo avaliar revestimentos à base de amido catiônico em papel kraftliner para criar papéis multicamadas de alta qualidade com potencial de biodegradação e reciclagem com propriedades de barreira. No primeiro artigo científico, suspensões de amido catiônico foram misturadas com cera de carnaúba nas proporções de 1:0, 3:1, 1:1, 1:3 e 0:1 (m:m). O segundo artigo estudou a adição de bentonita a 5%, 7% e 10% (m/m) às suspensões de amido catiônico. Em seguida, o terceiro artigo avaliou as suspensões de amido catiônico misturadas com poli(álcool vinílico)(PVOH) nas proporções de 1:0, 3:1, 1:1, 1:3 e 0:1 (m:m). Para cada artigo científico, misturas revestiram o papel kraftliner em duas camadas de 15,0±0,5 g/m² e comparadas ao papel kraftliner não revestido (86±1 g/m²) e papel kraftliner duplamente úmido-e-seco. As suspensões foram avaliadas quanto ao teor de sólidos, pH e viscosidade. Além disso, os papéis multicamadas foram analisados quanto às características químicas, físicas, morfológicas e mecânicas, além de barreiras à água, vapor de água, óleo e oxigênio. Todas as suspensões apresentaram pH >4,0, com boa interação sem separação de fases. Imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram um filme fino para cada formulação no papel, exceto para o tratamento formado por 100% de cera de carnaúba; a adição de amido catiônico à cera corrigiu essa não formação filme. Com a aplicação do revestimento, os papéis apresentaram diminuição de até 36% na resistência mecânica à tração causada pela presença de água nas suspensões, o que reduziu a interação entre as fibras do papel. O papel Kraftliner revestido com amido catiônico apresentou alta hidrofilicidade com teste Cobb de 189±2 g/m², mas diminuiu 28% e 66% quando adicionado cera de carnaúba e bentonita, respectivamente. Além disso, a adição de PVOH ao amido catiônico diminuiu a permeabilidade ao vapor de água dos papéis em 57% e aumentou a barreira de óleo de 10 para 12 no kit-óleo. Em comparação com o amido catiônico puro, a barreira de óleo também aumentou quando se adicionou 7% de bentonita (m/m) ao amido catiônico. Finalmente, uma barreira de oxigênio de até 10 cc/(mm².dia) foi alcançada pela adição de até 75% (m/m) de amido catiônico ao polímero PVOH. A incorporação de cera de carnaúba, bentonita e PVOH ao amido catiônico melhorou as propriedades de barreira ao vapor de água e oxigênio, servindo como embalagem de baixa umidade para alimentos, como alimentos de panificação. Esses revestimentos atendem às demandas do mercado de embalagens primárias e secundárias com foco na excelente relação homem-ambiente.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciências Florestaispt_BR
dc.subject.cnpqTecnologia e Utilização de Produtos Florestaispt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0557556258213011pt_BR
Aparece nas coleções:Engenharia Florestal - Doutorado (Teses)

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