revista citino volume 2 - número 2

Volume 2׀ Número 2 ׀ Abril-Junho de 2012 REVISTA CITINO

P e r i ó d i c o d a A s s o c i a ç ã o N a c i o n a l H e s t i a d e C i ê n c i a , T e c n o l o g i a , I n o v a ç ã o e O p o r t u n i d a d e

A b r i l - J u n h o d e 2 0 1 2

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Volumes publicados

Edição : Volume 2׀ Número 2 ׀ Abril-Junho de 2012

Neste lançamento, artigos de revisão e textos originais em

bioengenharia e embalagens. A figura da capa é uma

simulação 3D, desenvolvida no software Solidworks. Refere-

se a uma embalagem biodegradável inspirada nas formas do

ouriço da castanha-do-brasil. Esta imagem foi obtida na

Universidade do Estado de Mato Grosso, UNEMAT, pelos

pesquisadores Tiago de Almeida e Ana Paula Livero

Sampaio.

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Abril-Junho de 2012

Revista aberta,

organizada pela

Associação Nacional

Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia

Revista CITINO

Associação Nacional Hestia

Travessa Campo Grande, 138- Bucarein

CEP 89202-202 – Joinville – SC – BRASIL

Fax: 47 4009-9002

e-mail: [email protected]

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CONSELHO EDITORIAL

CORPO EDITORIAL

Prof. Dr. Etney Neves – HESTIA e UNEMAT

Editor

e-mail [email protected]

Profa. Luciana Reginado Dias – UFSC

Revisora da redação em Língua Portuguesa

Profa. Judith Abi Rached Cruz – UNEMAT

Revisora da redação em Língua Inglesa

Prof. Marcelo Franco Leão – IFMT e UNEMAT

Assessor de Arte Final em Textos e Ilustrações

Ana Paula Lívero Sampaio – HESTIA

Assessora de Arte Final em Gráficos e Figuras

CONSULTORES EDITORIAIS

Profa. Dr. Claudia Roberta Gonçalves – UNEMAT

Prof. MSc. Cristiano José de Andrade – UNICAMP

Eng. Eduardo Soares Gonçalves – UNEMAT

Prof. Dr. Fabrício Schwanz da Silva – UNEMAT

Prof. MSc. Luciano Matheus Tamiozzo – UNEMAT

Prof. Dr. Luiz Carlos Ferracin – HESTIA

Profa. Dra. Mariana Beraldo Masutti – CPEA

Eng. Osny do Amaral Filho – HESTIA

Prof. Dr. Rodrigo Tognotti Zauberas – UNIMONTE

Esp. Soraia Cristine Lenzi – HESTIA

Profa MSc. Thereza Cristina Utsunomiya Alves – HESTIA

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CARTA DO EDITOR

A Associação Nacional Hestia, ao completar em 2012, seus 4 anos de fundação, lançou

vários serviços, em uma leitura das reais necessidades de um Pesquisador, para o seu

dia a dia. São tantas as demandas, que prioridades foram estabelecidas. Foi um trabalho

realizado por Pesquisadores, para Pesquisadores. São 7 serviços voltados ao conforto,

segurança e projeção, daqueles que trabalham dia e noite pensando a inovação, através

do rigor do método científico. A Revista CITINO faz parte deste conjunto de

ferramentas, possuindo um papel especial na divulgação para a sociedade, do que os

Pesquisadores pensam, escrevem e defendem. Nossa organização, está dando sinais que

a sociedade organizada avança no Brasil. Sejam todos bem-vindos a mais esta Edição da

Revista CITINO!

ETNEY NEVES

Editor

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GLOSSÁRIO SEÇÃO BIOENGENHARIA – subdividida em biomateriais, análises de respostas a

tratamentos inovadores e novos fármacos ou aplicações.

SEÇÃO EMBALAGENS – design e marketing associados à ciência e tecnologia de

materiais para embalagens inovadoras de alimentos, estudo de efeitos protetores da

embalagem ao alimento ou reações químicas do material ou alimento correlacionado

com sua embalagem.

.

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SUMÁRIO

Pág.

1 - 6

EDITORIAL

ARTIGOS

07 SEÇÃO BIOENGENHARIA

08 Efeitos causados pela Laserterapia de baixa intensidade, sobre o

comportamento osteocondutor do Vitrocerâmico elaborado a partir do

Biovidro genérico 45S5

15 SEÇÃO EMBALAGENS

16 Design e Simulação de uma Embalagem Ouriço da castanha-do-Brasil

25

Uma nova proposta de Embalagem Biodegradável de Poli (Ácido Láctico)

para morangos


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SEÇÃO BIOENGENHARIA

BIOENGINEERING SECTION

BIOMATERIAIS

BIOMATERIALS

Pág.

08. EFEITOS CAUSADOS PELA LASERTERAPIA DE BAIXA

INTENSIDADE, SOBRE O COMPORTAMENTO OSTEOCONDUTOR

DO VITROCERÂMICO ELABORADO A PARTIR DO BIOVIDRO

GENÉRICO 45S5

Vol. 2, No. 2, Abril - Junho 2012, Página 8

Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ORIGINAL ARTICLE

EFFECTS CAUSED BY LOW-INTENSITY LASER THERAPY ON

THE BEHAVIOR OF THE OSTEOCONDUCTIVE GLASS

CERAMICS PREPARED FROM GENERIC 45S5 BIOGLASS

*Emiliano Rodrigo de Barros Arruda1,

João Manoel Domingos de Almeida Rollo2, Paulo Sergio Pizani3 e Etney Neves 4,5

1Programa de Pós Graduação Inter unidades em Bioengenharia EESC/FMRP/IQSC-USP 2 Professor do Engenharia Mecânica USP São Carlos 3 Professor de Física da UFSCar 4 Professor Visitante do Departamento de Engenharia de Alimentos, UNEMAT- Universidade do Estado

de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres - MT 5Pesquisador Associado a Associação Nacional Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia, HESTIA-Brasil.

Abstract

This study evaluated the effects caused by low-intensity laser on the behavior of the

osteoconductive ceramic glass derived from a generic 45S5 bioglass in bone

perforations in the rat tibia. Perforations were made below the tuberosity of the right

tibia of 64 male adult age in Wistar rats (Rattus norvegicus albinos). They were

randomly divided into four groups, nominated: one control and three experimental

procedure to undergo implant or implant and laser irradiation of low intensity. The

values of birefringence showed improved organization of tissue irradiated groups with

or without implantation of glass ceramic. The groups with the glass ceramic showed

more diffuse tissue at 13 days, even in the more central regions of the lesion. The

combination of laser radiation with ceramic glass, stimulated osteoblast proliferation.

The glass ceramic used showed osteoconductive, and that the laser radiation accelerated

the repair process in the presence or absence of the glass ceramic.

Keywords: low intensity laser, glass ceramic, bone repair, rats.

* [email protected]


Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ARTIGO ORIGINAL

EFEITOS CAUSADOS POR LASERTERAPIA DE BAIXA

INTENSIDADE SOBRE O COMPORTAMENTO

OSTEOCONDUTOR DO VITROCERÂMICO ELABORADO A

PARTIR DO BIOVIDRO GENÉRICO 45S5

*Emiliano Rodrigo de Barros Arruda1,

João Manoel Domingos de Almeida Rollo2, Paulo Sergio Pizani3 e Etney Neves 4,5

1Programa de Pós Graduação Inter unidades em Bioengenharia EESC/FMRP/IQSC-USP 2 Professor do Engenharia Mecânica USP São Carlos 3 Professor de Física da UFSCar 4 Professor Visitante do Departamento de Engenharia de Alimentos, UNEMAT- Universidade do Estado

de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres - MT 5Pesquisador Associado a Associação Nacional Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia, HESTIA-Brasil.

Resumo

Este trabalho avaliou os efeitos provocados por laserterapia de baixa intensidade, sobre

o comportamento osteocondutor do vitrocerâmico derivado de um biovidro genérico

45S5, em perfurações ósseas em tíbias de ratos. Foram realizadas perfurações, abaixo da

tuberosidade da tíbia direita de 64 machos, na idade adulta, de ratos da raça Wistar

(Rattus norvegicus albinus). Os mesmos foram divididos aleatoriamente em quatro

grupos, sendo eles: um controle e três submetidos a procedimento experimental de

implante ou implante e irradiação a laser de baixa intensidade. Os valores de

birrefringência demonstraram uma melhor organização tecidual dos grupos irradiados,

com ou sem o implante de vitrocerâmico. Os grupos com o vitrocerâmico apresentaram

o tecido mais difuso aos 13 dias, até mesmo nas regiões mais centrais da lesão. A

associação da radiação laser com o vitrocerâmico, estimulou a proliferação

osteoblástica. O vitrocerâmico utilizado apresentou capacidade osteocondutora, e que a

radiação laser acelerou o processo de reparo na presença ou não do vitrocerâmico.

Palavras-chaves: laser de baixa intensidade, vitrocerâmico, reparo ósseo, ratos.

1. Introdução

A busca por novos materiais sintéticos, para o tratamento de alterações ósseas,

incentiva o estudo de uma técnica apoiada no desenvolvimento tecnológico, ainda

pouco explorado, de implantação de biomateriais. Estes materiais são desenvolvidos

para uso em áreas da saúde, com a finalidade de substituir a matéria viva que teve a

* [email protected]


função perdida, neste caso o tecido ósseo. Um biomaterial é então, qualquer substância

sintética ou natural que possa ser utilizada para substituição total ou parcial de qualquer

tecido, ou órgão do organismo. Ficam excluídos os fármacos.1

O Biovidro 45S5 Genérico, é um biomaterial não tóxico, e biocompatível com

características de um material osteocondutor.2 Entretanto, as propriedades dos vidros,

podem ser afetadas devido o surgimento de novas fases derivadas da nucleação e

crescimento de cristais. Este processo envolve o tratamento térmico do vidro, para

formação de um material cristalino.3 O vidro transformado em vitrocerâmico, utilizado

neste estudo, foi obtido a partir do Biovidro 45S5 Genérico. Com a cristalização do

vidro, as propriedades intrínsecas passam a ser de um novo material (cristal). Isso

inviabiliza previsões teóricas com base no vidro, do comportamento osteocondutor.

Uma vez que estes tipos de implantes são utilizados no intuito de viabilizar o

reparo ósseo, é relevante o fato de se tentar combiná-los com outras técnicas

bioestimulantes. Lirani-Galvão e parceiros demonstraram melhor efetividade da LTBI

com λ 780nm e 30mW de potência na fluência de 112,5J/cm², para a estimulação do

reparo ósseo em tíbias de ratos. A melhor interação com implantes, devido à

laserterapia, também foi obtida com sucesso em enxertos ósseos autógenos em ratos.4,5

A literatura discute superficialmente, a interação do biovidro no estado amorfo,

ou mesmo cristalino, sob a influência da radiação laser de baixa intensidade com o

tecido ósseo, porém a presença de cristalinidade tente a trazer benefícios no que diz

respeito à bioatividade e osteocondução do material. Os fatores supracitados são

estimativas teóricas de que a LTBI, pode ser utilizada no reparo ósseo combinada com a

utilização do vitrocerâmico. O material foi elaborado a partir do biovidro genérico. As

regiões estudadas foram perfurações de tíbias de ratos.

2. Materiais e Métodos

2.1. Animais Experimentais Foram utilizados 64 ratos machos da raça Wistar (Rattus norvegicus albinus), na

idade adulta. Estes permaneceram em gaiolas de polipropileno, agrupados em quatro

indivíduos por gaiola, mantidos em ambiente higienizado a cada dois dias, com

iluminação ciclo claro/escuro de 12 horas, recebendo água e ração balanceada ad

libitum.

2.2. Grupos Experimentais Os animais, com suas tíbias direitas perfuradas cirurgicamente, foram divididos

aleatoriamente em quatro grupos, dos quais um foi utilizado como controle e três

submetidos a procedimento experimental de implante e irradiação laser de baixa

intensidade. Os grupos utilizaram 16 animais. Posteriormente, os animais de cada grupo

foram subdivididos em dois subgrupos cada, de acordo com o tempo de vida antes da

eutanásia, que ocorreu com 7 e 13 dias P.O.

Grupo experimental 1 (n=16) – Os animais não foram submetidos a nenhum

procedimento após a cirurgia, permanecendo em suas gaiolas durante todo o período

experimental, desta forma o reparo ósseo ocorre sem interferências. Grupo representado

pela sigla GC.

Grupo Experimental 2 (n=16) – Os animais tiveram a lesão submetida à aplicação de

vitrocerâmico. Grupo representado pela sigla GV.

Grupo Experimental 3 (n=16) – Neste grupo os animais receberam desde o primeiro dia

P.O. radiação laser infravermelho λ 780 nm, contínuo, potência 30 mW, e fluência


112,5j/cm², resultando em um tempo de aplicação de 2,5 minutos. Grupo representado

pela sigla GL.

Grupo Experimental 4 (n=16) – Os animais foram submetidos à aplicação de

vitrocerâmico, e também à irradiação laser infravermelho λ 780 nm, contínuo, potência

30 mW, e fluência 112,5j/cm², resultando em um tempo de aplicação de 2,5 minutos.

Grupo representado pela sigla GVL.

2.3. Procedimento Experimental

Esse projeto foi aprovado pelo comitê de ética de experimentação animal da

Universidade Federal de São Carlos – CCEA/UFSCAR, através do parecer CEEA

006/2007. Durante o presente experimento não houve perdas de amostrais.

Antes do procedimento cirúrgico foi realizada a pesagem dos animais e

determinada a dose de anestésicos. Esta foi composta da combinação de cloridrato de

Ketamina 10% e cloridrato de Xilazina 2%, com dose proporcional ao peso do animal, e

utilizada em cada indivíduo de todos os grupos com aplicação intraperitoneal.

A pele circunjacente à tuberosidade da tíbia da pata direita foi previamente

tricotomizada, e limpa com álcool etílico iodado. Foi realizada uma pequena incisão

longitudinal sobre a pele, e realizada uma incisão na musculatura, tornando possível a

perfuração da tíbia.

Para facilitar a colocação do vitrocerâmico na perfuração produzida, foi

necessário utilizar um veículo líquido. No caso, o sangue do animal, o que permitiu a

possibilidade do uso de um porta-amálgama. Ao final do procedimento, a pele e o

músculo foram suturados usando fio poliamida não reabsorvível, e então a pele foi

limpa com solução de álcool iodado, realizando uma higienização local final.

A terapia laser teve seu início 24 horas após a lesão, e foi realizada durante 12

dias consecutivos. Todo o procedimento, foi efetuado em um período do dia

predeterminado, e a pele dos animais permaneceu tricotomizada durante todo o período

de tratamento. Os parâmetros empregados no experimento foram: modo contínuo de

emissão, potência de 30 mW, dose de 112,5 J/cm². Esta prática resultou em um tempo

de aplicação de 150 segundos, com a energia total no ponto de 4,5J.

A irradiação foi executada com técnica de contato, onde a probe ficou

posicionada de forma perpendicular à pele, se irradiando um único ponto, de maneira

transcutânea sobre o foco lesionário, localizado 10 mm abaixo do platô tibial.

Logo após a eutanásia, a tíbia direita de cada animal foi retirada, e submetida

a um procedimento padrão para descalcificação e inclusão em parafina.

A incisão longitudinal foi direcionada à análise das características das fibras

colágenas, utilizando a Picro Sirius sob luz polarizada, averiguando o estado

organizacional do colágeno depositado. Também foi realizada a quantificação da

intensidade de coloração em pixels, em uma escala de 0 a 255, para quantificar a

diferença entre as médias obtidas pelos grupos.

3. Resultados

Na figura 1 pode ser observada a representação das imagens de cada grupo, com

7 dias, submetidas à coloração de Picro Sirius, observado por microscopia de

polarização. A imagem revelou evidências quantitativas na aparência da

organização das fibras de colágeno, no tecido ósseo neoformado, evidenciando que os

grupos tratados com laser estão em melhores condições na organização estrutural.


Figura 1. Exemplares de lâminas de animais sacrificados no 7º dia, coradas com Picro Sirius sob

luz polarizada (aumento original de 100X), onde a intensidade do brilho de birrefringência é

proporcional à organização das fibras colágenas. O grupo controle apresenta pouco brilho em

comparação com o grupo irradiado (A); o grupo apenas irradiado apresenta brilho moderado (B);

o grupo com biomaterial tem pouco brilho de birrefringência, quando comparado com os demais

grupos (C); já o grupo com associação do biomaterial com a LTBI, apresenta um brilho superior,

quando comparado com o grupo que apenas recebeu o vitrocerâmico (D).

A figura 2 ilustra o gráfico com as médias da intensidade do brilho de

birrefringência, dado pela coloração Picro Sirius Red.

Figura 2. Médias (em pixels) da intensidade da coloração: o grupo GC apresenta melhor

organização tecidual, em comparação a GV e GVL, onde em 7 dias do experimento, o grupo

GL apresentou a melhor organização tecidual dentre todos os grupos.

Min-Máx

25%-75%

Média


A figura 3 ilustra a representação dos grupos GC e GL, em 13 dias, onde é evidente o

estímulo da organização tecidual pela irradiação a laser.

Figura 3. No Grupo GC, o brilho é moderado e as fibras se localizam às margens da lesão

(A); no grupo GL há um brilho mais intenso e difuso pelo sítio de lesão (B), no grupo GV as

fibras ficam em torno das partículas e apresentam moderado brilho(C), e no grupo GVL é

visível um incremento no brilho e na espessura das fibras colágenas (D). As setas brancas

indicam a localização das partículas do vitrocerâmico.

Na figura 4, o gráfico ilustra as médias em pixels e os desvios dos grupos aos 13

dias após a cirurgia.

Figura 4. Médias em pixels e os desvios dos grupos aos 13 dias após a cirurgia.

Min-Máx

25%-75%

Média


Para a análise quantitativa da anisotropia, a diferença foi estatisticamente

significativa (p < 0,005), na comparação entre todos os grupos.

4. Discussão

O retardo inicial (até 30 dias) era previsto para tratamentos com uso de

biomateriais.6 Contudo, o atraso inicial do processo de reparo pode ser entendido como

uma reação fisiológica natural, porque na presença de partículas de enxerto, a deposição

óssea ao redor do material é mais lenta, e diretamente proporcional à absorção do

mesmo, promovendo uma equivalência reparativa somente nos períodos cronológicos

finais de 30 a 60 dias.1

Em termos de aplicações clínicas, o biovidro mais utilizado é o Biovidro 45S5.8

Neste estudo foi utilizado o Biovidro Genérico 45S5, sintetizado no Brasil por uma

nova via tecnológica de propriedade industrial requerida, e que mostrou promover uma

rápida formação óssea, quando comparado a Hidroxiapatita (HA).

A baixa resistência a fraturas dos materiais cerâmicos convencionais, não

permite sua aplicação em áreas de carga. Assim, bioativos de vitrocerâmico (obtida

por cristalização controlada), foram desenvolvidos de uma forma que, mantendo as

propriedades de osteocondução do biovidro, melhorassem sua força, permitindo que

eles sejam usados de forma mais ampla.

Nos resultados apresentados, existe um estímulo claro, do processo de reparação

tecidual pela radiação laser de baixa intensidade, nos parâmetros utilizados, e

considerando as evidencias da melhoria da interação do osso com o

vitrocerâmico utilizado.

O laser de baixa intensidade tem sido estudado, como estimulante

da cicatrização óssea com resultados positivos, corroborando com os resultados

apresentados.9, 10

Foram realizados estudos mostrando uma melhor interação osso-

implante, usando LTBI com diodo de arseniato de gálio aluminizado (Gaal), na tíbia

com implantes de titânio, corroborando com os resultados apresentados.

5. Conclusão

A laserterapia de baixa intensidade se revelou um eficiente meio bioestimulante,

no comprimento de onda 780 nm, com potência de 30 mW, dose de 112,5J/cm², e

energia total de 4,5J.

Quando o tecido é irradiado com laser, na presença do biomaterial em estudo, a

interação é otimizada melhorando a qualidade do tecido ósseo neoformado, e sua

interação com o material.

6. Referências

[1] Guastaldi, A.C. Biomaterial– ponderações sobre as publicações científicas. Rev. assoc. paul. Cir. Dent, São Paulo, 2004v.58, n.3, p.205-206. [2] Reyes, L. C. V. Aplicação de um vidro bioativo em tíbias de coelho. Dissertação de Mestrado UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO- São Carlos – SP200070p. [3]P.Li,Q.Yang, F. Zhang and Kobuko. The effect of residual glassy phase in a bioactive glass-cerâmic on the formation of its surface apatite layer in vitro, J. Mater. Sci. Mater. Med., 1992v.3 n.6, p.452-456. [4] Lirani-Galvão, A.P.R.; Jorgetti, V.; Silva, O. L. Comparative study of how low-


level lasertherapy and low-intensity pulsed ultrasound affect bone repair in rats. Photomedicine& Laser Surgery, 2006v. 24, n.6 p.735-740. [5] Da Silva, R.V., Camili, J.A. Repair of bone defects treated with bone graft and low power laser. The journal of craniofacial surgery. 2006 v.17 n.2 p.297-301. [6] Becker W, Becker B.E., Caffesse R. A comparison of desmineralized freeze-dried

bone and autologous bone to induce bone formation in human extraction sockets.

J Periodontol; 199465(2):1128-33. [7] Kokubo T, Ito S, Huang ZT, Hayashi T, Sakka S, Kitsigi T, Yamamuro T. Ca-P - Rich Layer formed on high strength bioactive glass ceramics A-W.J Biomed Mater Res; 1990v.24 n.3 p.31-43. [8] Pinheiro, A. L., Gerbi, M. E. () Photoengineering of bone repair. Photomedicine and laser surgery.2006V.24 n.2 p.169-78. [9] Garavello, I., Baranauskas, V., DA Cruz-Hofling, M. A. The effects of low laser irradiation on angiogenesis in injuried rat tibiae. Histologyand histopatology. 2004V. 19 n. 1 p.43-8. [10] Khadra, M., Ronold, H. J, Lyngstradaas, S. P., Ellingsen, J. E., Haanaes, H. R.Low-level laser therapy stimulates bone-implant interaction: an study in rabbits.clinical oral implants research, 2004v.15 n.3 p.325-32.


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SEÇÃO EMBALAGEM

PACKAGING SECTION

SIMULAÇÃO

SIMULATION

Pág.

16 DESIGN E SIMULAÇÃO DE UMA EMBALAGEM OURIÇO DA

CASTANHA-DO-BRASIL

25 UMA NOVA PROPOSTA DE EMBALAGEM BIODEGRADÁVEL DE

POLI (ÁCIDO LÁCTICO) PARA MORANGOS


Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ORIGINAL ARTICLE

DESIGN AND SIMULATION OF THE

BRAZIL NUT HEDGEHOG PACKAGE

Ana Paula Lívero Sampaío1, Gabriela Souza Alves2, Camila Aparecida Zavolski2,

Thiago Rafael de Almeida3, Etney Neves4,5, Marney Pascoli Cereda6

¹ Acadêmica do Curso de Arquitetura e Urbanismo, Ciências da Computação e Engenharia de

Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres – MT, Brasil.

Rua Florianópolis, JD Elite II, CEP 78390000. 2 Acadêmicos do Curso de Engenharia de Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato

Grosso, Campus Barra do Bugres – MT, Brasil. Rua Florianópolis, JD Elite II, CEP 78390000. 3

Acadêmico do Curso de Ciência da Computação, UNEMAT – Universidade Estadual de Mato Grosso,

Campus Barra do Bugres – MT, Brasil. Rua A, s/nº - Cohab São Raimundo, CEP 78390-000. 4 Professor Visitante do Departamento de Engenharia de Alimentos, UNEMAT.- Universidade do Estado

de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres – MT. 5 Pesquisador Associado a Associação Nacional Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia, HESTIA.-

Brasil. 6 Professora do Departamento de Ciências Agrárias e Ciências Biológicas, UCDB - Universidade

Católica Dom Bosco, Campo Grande – MS.

Abstract

This study aims to analyze data and characteristics of the Brazil nut hedgehog

(Bretholletia excelsa HBK) as part of the evaluation of a package design. This has been

defined in a projectual, sophisticated and complex language, meeting all the technical,

aesthetic and market requirements. Based on this assumption, we have studied the

package simulation process using SolidWorks software. This design tool enabled 3D

modeling, based on the characteristics and properties of the aesthetic element. A

suitable simulation led to the method study for a future prototyping of high definition.

Keywords: packaging, simulation, brazil nut hedgehog.

[email protected]


Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ARTIGO ORIGINAL

DESIGN E SIMULAÇÃO DE UMA EMBALAGEM

OURIÇO DA CASTANHA-DO-BRASIL

Ana Paula Lívero Sampaío1, Gabriela Souza Alves2, Camila Aparecida Zavolski2,

Thiago Rafael de Almeida3, Etney Neves4,5, Marney Pascoli Cereda6

¹ Acadêmica do Curso de Arquitetura e Urbanismo, Ciências da Computação e Engenharia de

Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres – MT, Brasil.

Rua Florianópolis, JD Elite II, CEP 78390000. 2 Acadêmicos do Curso de Engenharia de Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato





Brasil. 6 Professora do Departamento de Ciências Agrárias e Ciências Biológicas, UCDB - Universidade

Católica Dom Bosco, Campo Grande – MS.

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo analisar dados e características do ouriço da

castanha-do-brasil (Bretholletia excelsa H.B.K), como parte da avaliação do design de

uma embalagem. Esta se definiu em uma linguagem projetual, sofisticada e complexa,

atendendo todas as exigências técnicas, estéticas e mercadológicas. Partindo desse

pressuposto, se estudou o processo de simulação de embalagens através do software

SolidWorks. Esta ferramenta de projeto permitiu a modelação em 3D, fundamentada

nas características e propriedades do elemento estético. Uma simulação adequada levou

ao estudo de métodos, para uma futura prototipagem de elevada definição.

Palavras-chaves: embalagem, simulação, ouriço da castanha-do-brasil.

1. Introdução

Este artigo se refere ao estudo gráfico, estrutural e de design, do ouriço da

castanha-do-brasil, para elaboração de uma embalagem alimentícia, a qual terá como

função a armazenagem de castanhas desidratadas, sem casca, para comercialização. O

estudo indicará processos de simulação através de softwares existentes, para a criação

do protótipo.

[email protected]


A elaboração da embalagem acontece através de uma parceria com o Instituto

Kabu, uma associação civil de direito privado, constituída por membros indígenas da

etnia Kayapó, subgrupo Mekrangnoti, que desenvolvem o projeto de manejo tradicional

Kayapó na Terra Indígena Baú e Mekrangnotire, com intuito da coleta e

comercialização da castanha-do-brasil. Os Kayapó pertencem ao tronco linguístico

macro-Jê, onde ocupam e protegem cerca de onze milhões de hectares da floresta

amazônica.4 Bioma este que a castanheira-do-brasil (Bretholletia excelsa H.B.K) é

originária. Apresentando porte majestoso e frondoso, a árvore adota aspecto

inconfundível pela sua copa larga.1 As dimensões são notáveis, chegando a medir

sessenta metros de altura. O seu fruto, conhecido como ouriço, tem casca lenhosa e

rígida, possui forma esférica e massa variável entre 500 e 1.000 gramas. O seu interior

contém 12 a 30 sementes, recobertas por uma casca lenhosa, mais fina, que cobre a

amêndoa. Esta é bem consistente, branca, oleosa, comestível, deliciosa e nutritiva, de

grande utilidade e alto valor econômico. Os frutos maduros caem inteiros no solo, de

onde são coletados para extração das amêndoas.2

Figura 1. Índia Kayapó coletando os ouriços de

castanha-do- Brasil. Fonte: Instituto Kabu (2010).

2. Design de Embalagem e as Funções Estéticas do Ouriço da Castanha-do-brasil

A embalagem tem como objetivo ser condicionante de proteção do alimento in

natura, da matéria-prima alimentar ou do produto alimentício, temporária, no decorrer

de suas fases de elaboração, armazenamento e consumo.3

Partindo desse pressuposto, o sistema embalagem é o conjunto de operações e

processos organizados por sequência, que exige especificações e controle de

parâmetros, para que resulte em produto final alimentício protegido até o consumo.

Neste estudo multidisciplinar, o design está presente em todas as etapas, quando

é necessário conhecer os objetivos, características e identidade do projeto, para qual será

destinada a embalagem.4

Sendo assim, a pesquisa tem como objetivo analisar as funções estéticas do

ouriço da castanha-do-brasil a serem aplicadas. O ouriço, fruto da castanheira-do-brasil,

apresenta forma arredondada, extremidades de bases irregulares, dimensões de 12 a 18

centímetros de diâmetro, com textura bastante rugosa e rígida.2

Foram analisadas algumas amostras de ouriços, para subtração de propriedades

que poderiam ser aplicadas na embalagem. Com maior riqueza de detalhes,

identificamos divisões naturais na parte interna do fruto, composta de quatro partes

salientadas. Outra característica a ser considerada é a pigmentação, que se apresenta em


sua casca lenhosa externa e interna, com uma coloração marrom claro, com pontos

escuros.

Figura 2. Ouriço da Castanha do Brasil, (A) Vista interna, (B) Vista Externa.

Fonte: Arquivo pessoal (2011).

Dentre as metodologias adotadas, os desenhos técnicos de estudos realizados

possuem um importante papel, na definição do corpo da embalagem.

Figura 3. Desenhos técnicos: estudo de medidas para embalagem. Fonte: Arquivo pessoal (2011).

O ouriço da castanha-do-brasil, além de inspirar os princípios dimensionais da

embalagem, influenciou na definição dos parâmetros para os estudos correlatos, como: a

seleção de um material leve e biodegradável, a manufatura, e a pigmentação para o

material sintético industrial.

Considerando as inspirações naturais do projeto, foram selecionadas as

inovações que ajudassem a reduzir o impacto ambiental, e a valorização do trabalho das

comunidades indígenas Kayapó Mekrãgnoti, dentro das desejáveis incorporações de

significados de sustentabilidade na embalagem.

3. Dados técnicos da embalagem

O material escolhido para o desenvolvimento da embalagem foi denominado

neste estudo como “Bioman”, material biodegrável, produto polimerizado da fécula de

mandioca.

Textura rugosa

Divisões internas

(A) (B)


A densidade () calculada para o material foi de 0,12 g/cm3. Considerando as

dimensões da embalagem e uma espessura de parede 0,35 cm, e simplificando sua

forma para uma esfera oca, através da equação (1):

(1)

se obtém o volume (V), que o material ocupará. O valor encontrado foi de 655,21 cm3.

Considerando a equação (2), utilizada para o cálculo da densidade dos materiais,

isolando m e aplicando e V, foi obtido 78,63 g como a quantidade de massa por

embalagem primária (unidade do produto).

(2)

Em média, o material Bioman é 4 vezes mais denso que o poliestireno

expandido (EPS) e 7 vezes mais leve que os polímeros PET e PP. Considerando uma

bandeja de Bioman e EPS, ambas com as dimensões de 22,5 x 18,0 x 3,0 cm (volume

ocupado de material = 157,5 cm³), os custos dos materiais são respectivamente R$0,03 e

R$0,01, por bandeja. Estes valores estão diretamente relacionados ao valor comercial da

tonelada de PS9 em comparação com a tonelada da fécula de mandioca. 10

A manufatura de embalagens Bioman, em relação ao EPS tradicionalmente

utilizado para embalagens de alimentos, é favorecida por sua característica sustentável

superior.

A mobilidade da embalagem representa boa parte de sua viabilidade tecnológica.

Este critério deve considerar especialmente a massa, custo material e transporte. Em um

contexto técnico geral, Bioman atende economicamente estes pré-requisitos. Outros

aspectos também podem ser avaliados como positivos como suas características

protetivas por absorção de vibrações e impactos, quando considerado os esforços

aplicados sobre os produtos nas operações de estocagem, transporte e distribuição.

4. Softwares para simulação de embalagem

A partir das características e propriedades do elemento estético definido, foi

aplicado o processo de simulação da embalagem através de softwares. Estas

ferramentas permitem para o projeto a modelação de sólidos em 3D.

O SolidWorks, software de simulação adotado na pesquisa, apresenta

ferramentas de projeto que utiliza a modelação paramétrica de sólidos. Baseada nas

características e propriedades de cada elemento e ação é possível alterar em qualquer

altura do processo, o projeto da modelagem. Adicionalmente, o SolidWorks oferece

ferramentas recursos que proporciona maior agilidade e eficaz.5

A execução do projeto em SolidWorks foi realizada em três etapas distintas, a

primeira (parts), é a concepção das várias peças em ficheiros separados, a segunda

(assembly), é a montagem das mesmas num novo ficheiro e a terceira (drawing), é a

criação das vistas das várias peças e da montagem.5 Com a execução das peças

separadas, o simulador nos concede maior riqueza de detalhes e precisão, fornecendo

parâmetros de qualidade para a futura prototipagem do produto.


4.1. Processos da simulação

A embalagem consiste em duas partes, que se une por um fechamento

rosqueável. Ambas têm como função, armazenar amêndoas de castanha-do-brasil

desidratadas.

Sendo assim são fechadas separadamente por selos, que tem como objetivo dar

maior segurança ao produto em seu manuseio. Os selos vêm exercer também a função

estética, trazendo consigo maior campo para exibição de propaganda e informativos do

produto. Como podemos analisar a primeira parte (parts), que se deu ao

desenvolvimento das peças separadas.

Figura 4. Etapa parts, peças que compõe a embalagem, (A) e (B) vistas

isométricas, (C) e (D) seções da parte inferior e superior. Fonte: Arquivo

pessoal (2012).

Ao unir as partes, a embalagem se remete esteticamente a forma de um ouriço,

porém com mais simetria. As extremidades chatas da embalagem ganham finalidades de

base de apoio e exibição do rótulo e informações nutricionais.

Na parte superior, denominada tampa, foram incorporados baixos relevos em

suas laterais frontais. Este detalhe tem por objetivo proporcionar uma maior aderência

no manuseio do produto. Já a parte central da embalagem, onde ocorre a união dos

hemisférios e o fechamento, é formado um anel de fases planas, favorecendo o encaixe

dos dedos. Esta segunda parte (assembly), da execução do projeto, demonstra com

maior detalhe os encaixes, relevos, fechamento e suas finalidades.

(A) (B)

(A)

(C)

(B)

(D)


Figura 5. Parte superior da embalagem, (A) Vista isométrica, (B) Seção,

(C) Vista lateral, (D) Vista Frontal. Fonte: Arquivo pessoal (2012).

A composição da embalagem se dá na terceira parte, onde toda a estrutura do

projeto se une e se harmoniza. A embalagem recebeu em seu design exterior, desenhos

de grafismos indígenas típicos. Estes aumentam a aderência no manuseio da

embalagem, além de tornar a superfície do material biodegradável mais rígido e menos

frágil. A arte em relevo é composta por linhas simétricas e lineares, que remete ao

grafismo corporal dos indígenas Kayapó Menkrãgnoti.

Figura 6. Vista Isométrica da embalagem de

amêndoas de castanha-do-brasil. Fonte: Arquivo

pessoal (2012).

5. Prototipagem

Prototipagem é uma operação importante e vital, no processo de

desenvolvimento final de homologação de um projeto de embalagem. Seu principal

objetivo é auxiliar na especificação, e validação de requisitos do projeto, permitindo a

verificação de futuros problemas, e reduzindo os riscos da inovação.6

O protótipo pode ter seu desenvolvimento manual, se tornando essencialmente

um trabalho artesanal. De outra forma, pode ser desenvolvido através de softwares,

utilizando o método da prototipagem rápida.7 Um conjunto de tecnologias usadas para

se manufaturar objetos físicos diretamente, partindo de uma base de dados gerados pelo

sistema de projeto (C.A. D), que integra a modelação em 3D.8 Este estudo apresenta os

métodos possíveis, para realização de uma prototipagem de elevada definição.

6. Conclusão

(C) (D)


O ouriço, fruto da castanheira-do-brasil (Bretholletia excelsa H.B.K), originária

da floresta amazônica, apresenta forma arredondada, extremidades de bases irregulares,

dimensões de 12 a 18 centímetros de diâmetro, textura rugosa e rígida.

Os frutos maduros caem inteiros no solo, de onde são coletados para extração

das amêndoas. O interior dos ouriços contém de 12 a 30 sementes em média, recobertas

por uma casca lenhosa, mais fina, que cobre as amêndoas. Estas são consistentes,

brancas, oleosas, comestíveis e nutritivas. Outra característica considerada do ouriço é a

pigmentação, que se apresenta em sua casca externa e interna, por coloração marrom

claro, com pontos escuros. Partindo destas características, o projeto da embalagem

respeita os princípios estéticos, da forma natural do ouriço da castanha-do-brasil.

O material escolhido para o desenvolvimento da embalagem se denomina

“Bioman”, material biodegrável, definido como o produto da polimerização da fécula de

mandioca. Em média, o material Bioman é 4 vezes mais denso que o poliestireno

expandido (EPS) e 7 vezes mais leve que os polímeros PET e PP. A manufatura de

embalagens Bioman é favorecida por sua característica sustentável superior.

A densidade () calculada para o material polimerizado de fécula de mandioca,

foi de 0,12 g/cm3.

O SolidWorks, software de simulação 3D, foi adotado no desenvolvimento da

pesquisa, onde a execução do projeto foi realizada em três etapas distintas: parts,

assembly e drawing.

O projeto da embalagem consiste em duas partes, que se une por um fechamento

com rosca. Cada hemisfério ou meia esfera possuem selos, que mantém protegidas as

amêndoas de castanha-do-brasil. Foi incorporado desenhos de grafismos indígenas em

todo seu contexto esférico, que se remete ao grafismo corporal dos indígenas Kayapó

Mekrãgnoti.

O estudo apresenta métodos possíveis para realização de uma prototipagem, que

específica e torna válidos os requisitos do projeto, permitindo a elaboração do produto.

7. Referências bibliográficas

[1] SOUZA, M. L., Processamentos de amêndoa e torta de castanha-do-Brasil

e farinha de mandioca: parâmetros de qualidade. Ciência e Tecnologia de

Alimentos, Campinas, V.24, p.120-128, 2004.

[2] CHAVES, N., Dossiê Técnico do Cultivo da Castanha-do-Brasil.

Centro de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico da Universidade de Brasília,

CDT/UNB, 2007.

[3] MESTRINER. F., O Design e sua integração com o Sistema Embalagem,

Revista Embanews, 2009.

[4] SAMPAIO, A. P. L., TARDIVO,V. P., Kayapó Kukrãdjà: manifestações

culturais dos povos indígenas. Fórum ambiental- ANAP, UNESP, 2010.

[5] ÂNGELO, H., Introdução ao Solidworks. Instituto Superior Técnico, Fórum

Mecânica, 2002.

[6] SOARES, B. C., Requisitos para utilização de prototipagem evolutiva nos

processos de desenvolvimento de software baseado na Web. UFMG, Belo Horizonte,

2008.


[7] SELHORST, J. A., Análise comparativa entre os processos de prototipagem

rápida na concepção de novos produtos: um estudo de caso para determinação do

processo mais indicado, Pontifícia universidade católica do Paraná, PUC-PR,

Dissertação de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, 2008.

[8] GONÇALVES, S. F. M., Tecnologias de Prototipagem Rápida com Tecnologias

Laser, Universidade do Minho, 2010.

[9] BASTOS, V. D., Potencial de Investimentos no Setor Petroquímico Brasileiro,

BNDES, 2007-2010.

[10] CEPEA, Centro de estudos avançados em economia aplicada. Análise econômica

mensal sobre o setor de mandioca e derivados, ESALQ-USP, 2010.


Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ORIGINAL ARTICLE

POLY (LACTIC ACID) BIODEGRADABLE

PACKAGE PROPOSAL FOR STRAWBERRIES

Douglas Arvani Macedo¹, Aliny Coutinho de Brito¹, Thays Folador¹,

Tiago Rafael de Almeida2 e Etney Neves3,4

¹ Acadêmicos do Curso de Engenharia de Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato





Brasil.

Abstract

Strawberry is the popular name of the pseudofruit Fragaria sp. This food has a high

degree of perishability. Deterioration can be accelerated, if not used correct harvesting

and post-harvesting techniques. One pack may be a differential in the strawberry

conservation and presentation. An innovative proposal to pack strawberries is presented.

A biodegradable polymer is suggested as a sustainable option for the manufacturing

project. The packaging design and its protective and marketing potential are discussed.

The package was simulated using the software features Solidworks, version 2010.

Keywords: packaging, strawberry, poly (lactic acid) (pla) biopolymer.

[email protected]


Vol. 2, No. 2,

Abril-Junho de 2012

ARTIGO ORIGINAL

UMA NOVA PROPOSTA DE EMBALAGEM

POLIMÉRICA PARA FRUTAS IN NATURA

Douglas Arvani Macedo¹, Aliny Coutinho de Brito¹, Thays Folador¹,

Tiago Rafael de Almeida2 e Etney Neves3,4

¹ Acadêmicos do Curso de Engenharia de Alimentos, UNEMAT - Universidade do Estado de Mato





Brasil.

Resumo

As frutas in natura possuem uma vida de prateleira curta, pois sua deterioração poderá

ocorrer por vários mecanismos. Além disso, na maioria dos casos o seu manuseio é feito

de forma inadequada. Deste modo, têm-se a preocupação de usar uma embalagem

adequada, a fim de evitar danos físicos, químicos, biológicos e mecânicos ao produto. A

partir de um polímero biodegradável, o poli lactídeo (PLA), que é uma resina obtida da

fermentação do amido de milho, obtém-se pela adição de uma carga mineral de

cerâmica uma embalagem com maior resistência, objetivando uma melhor conservação

de frutas sensíveis, tais como o morango, através do método da atmosfera modificada,

garantindo assim a preservação das suas características organolépticas.

Palavras-chaves: embalagem, biodegradável, Polímero Poli Lactídeo (PLA).

1. Introdução

As primeiras "embalagens" surgiram há mais de 10.000 anos e serviam como

simples recipientes para beber ou estocar. Esses primeiros recipientes, como cascas de

coco ou conchas do mar, usados em estado natural, sem qualquer beneficiamento,

passaram com o tempo a ser obtidos a partir da habilidade manual do homem. As novas

embalagens deveriam permitir que os produtos alimentares fossem transportados dos

locais de produção para os centros consumidores, mantendo-se estáveis por longos

períodos de estocagem.1

[email protected]


Dentre as embalagens encontradas nos supermercados para frutas em geral,

destacam-se as de poliestireno branco (isopor), sendo que em outros casos há

preferência por embalagens de papelão, madeira ou caixas plásticas com visor, feito de

filme plástico.

Aprimoramentos na conveniência de uso, aparência, possibilidade de

reaproveitamento, volume, peso, portabilidade, características de novos materiais são

itens que promovem a modificação da embalagem de forma a adequá-la ao

processamento moderno, reciclagem de lixo e estilo de vida.1

As frutas in natura merecem cuidados especiais, pois elas são sensíveis e

delicadas na maioria dos casos, sendo o morango um ótimo exemplo desse tipo de fruta.

Os morangos são frutos muito perecíveis, portanto as perdas pós-colheita podem

alcançar níveis importantes, caso não sejam utilizadas técnicas corretas de colheita e

pós-colheita.2

A rápida deterioração pós-colheita de morangos em temperatura ambiente tem

sido atribuída à elevada taxa respiratória e ao aumento da produção de etileno. Outros

fatores, como a suscetibilidade à lesão mecânica, a perda de água e a deterioração

causada por fungos, especialmente Botrytis cinerea, contribuem para diminuir o período

de conservação. Além desses fatores, alterações na cor, na firmeza da polpa e perda do

brilho natural também são observadas após a colheita.3

Uma nova proposta para se embalar morangos é apresentada neste trabalho, na

qual está sendo desenvolvida para ser manufaturado em poli ácido lático ou poli

lactídeo (PLA). O PLA é uma resina obtida da fermentação do amido de milho, um

polímero 100 % biodegradável.4

2. As embalagens atuais para frutas in natura

Dentre as embalagens utilizadas para frutas in natura, encontradas nos setores de

refrigeração dos supermercados, podemos constatar alguns problemas que os

consumidores encontram ao comprar este produto.

Em relação à distribuição, armazenamento e uso desse produto, existem alguns

danos definidos como:

Mecânicos: as embalagens utilizadas não garantem a proteção do alimento em

caso de queda, podendo assim, amassá-los;

Químicos: o papel filme que envolve a fruta pode, em caso de acidente, ser

rompido, deixando-a em exposição para a entrada de resíduos usados em

pulverização no controle de pragas, no qual não podem ser eliminados durante o

consumo deste alimento;

Biológicos: são resultantes da contaminação dos alimentos por microrganismos

patogênicos, multiplicação e sobrevivência destes através de vários fatores e

contato de indivíduos com o produto;

Físicos: alguns fragmentos podem ser encontrados em contato com o alimento

como metais, areia e similares nos procedimentos operacionais.5, 6

A colheita do morango é uma das operações mais delicadas e importantes de

todo o ciclo da cultura. Os frutos do morangueiro são muito delicados e pouco

resistentes, em virtude da epiderme delgada, grande percentagem de água e alto

metabolismo, o que exige muitos cuidados nesta etapa. Se forem colhidos muito

maduros, poderão chegar à decomposição e com podridões ao mercado, se forem

colhidos ainda verdes, terão alta acidez, adstringência e ausência de aroma. Em ambos

os casos, o produto chega ao mercado com baixo valor comercial. A cor é o parâmetro

mais importante para definir o ponto de colheita dos morangos. De modo geral, o fruto


deve ter no mínimo 50 % a 75 % da superfície de cor vermelho-brilhante, quando

destinado para consumo.2

Dependendo das condições climáticas, a colheita pode ser realizada diariamente

ou, no máximo, a cada três dias, para obter um ponto de maturação uniforme. Isso é

importante, pois como o morango é um fruto de tipo "não climatérico", não ocorre

amadurecimento nem melhoram as características organolépticas após a colheita.

Quando colhido verde, permanecerá como tal, sem que aconteça a melhoria de sua

qualidade comestível. Durante a colheita, devem ser evitados golpes, feridas ou outro

tipo de injúria na fruta, pois provocam suscetibilidade ao ataque de microorganismos.2

O resfriamento rápido ou pré-resfriamento consiste em retirar imediatamente o

calor que a fruta traz do campo, antes de alcançar sua temperatura de conservação

definitiva. Com isto, se reduz a taxa respiratória e se prolonga a conservação do

produto. Em geral, o morango pode ser conservado à temperatura de 0ºC com 90-95 %

de umidade relativa durante 3-5 dias. È essencial que durante o transporte seja

refrigerado, pois assim pode-se manter a cadeia do frio. Muitos locais onde se

comercializa o morango não oferecem condições adequadas de temperatura e manuseio

das embalagens, ocasionando perdas significativas do produto.2

As embalagens utilizadas variam conforme o mercado de destino, mas de modo

geral usam-se caixotes de madeira, papelão ou poliestireno expandido, caixas de

plástico transparente com tampa ou uma embalagem com uma base de poliestireno e

filme polimérico, com a capacidade de 250-800 gr de frutos.2

3. O PLA (Poli Ácido Lático ou poli lactídeo)

Como a demanda por biopolímeros à base de ácido lático se expande à custa de

polímeros convencionais, devido a vantagens que ele apresenta com relação a

reciclagem fácil realizada com bom custo-benefício, há uma previsão evidente de

aumento do consumo de ácido láctico nos próximos anos. Embora atualmente ainda

constituam apenas um reduzido nicho de mercado, espera-se que os plásticos

biodegradáveis alcancem o mercado principal de materiais poliméricos nos próximos

anos, fato esse que será impulsionado principalmente pelos preços continuamente

crescentes do petróleo e regulamentações governamentais cada vez mais restritivas, bem

como pelo maior interesse dos consumidores no uso de produtos mais ecológicos. Um

fator a ser considerado, em particular, é a facilidade em relação a matéria prima para a

produção do ácido lático, o que indica que esta será uma das substancias dominantes

num futuro mercado de plásticos biodegradáveis.7

O PLA é uma resina retirada a partir da fermentação bacteriana do amido de

milho, onde se obtém o ácido lático, que passa por um processo industrial. O material é

um poliéster produzido pela síntese química de uma fonte renovável e se degrada

totalmente, gerando compostos facilmente absorvidos pela natureza, sem interferir no

crescimento de plantas, animais e microorganismos.4, 8

Devido a sua ampla aplicabilidade, a obtenção do ácido lático por via

fermentativa é um dos processos mais estudados, buscando-se alternativas para o

aumento de produtividade e decréscimo do custo de produção.8


Figura 1. Estrutura molecular

representando o monômero do polímero

ácido lático (PLA).8

3.1. Processamento de PLA

A formação de termoplástico biodegradável a partir do amido envolve ligações

inter e intramoleculares cruzadas entre cadeias de biopolímeros para formar uma matriz

tridimensional semi-rígida que envolve e imobiliza o solvente.9

O método usado no desenvolvimento da nova embalagem é conhecido como

termoformagem ou termomoldagem, que utiliza o aquecimento de folhas ou placas

plásticas extrusadas, pela sua aproximação a um conjunto de resistências elétricas, até

seu amolecimento, a folha aquecida é imediatamente aplicada sobre um molde maciço

contendo perfurações apoiado sobre uma base no interior da qual se aplica vácuo,

(Figura 2). De acordo com o grau de complexidade em detalhes da superfície da peça a

ser moldada, pode-se ainda sobrepor pressão à folha, os moldes podem ser

confeccionados com gesso, madeira, metal, pois serão submetidos a solicitações

mecânicas pequenas.10

Figura 2. Ilustração do processo de

termomoldagem, utilizado para manufatura de

bandejas poliméricas para alimentos.13

4. Propostas da nova embalagem

Pensando em uma embalagem inovadora, que tenha o objetivo de preencher os

requisitos necessários para uma boa conservação do produto, no caso o morango, e que

também respeite o meio ambiente, tendo como proposta um polímero biodegradável,

neste caso o poli ácido lático ou poli lactídeo (PLA). Para obter uma embalagem mais

resistente será usado um cerâmico, com o objetivo de ganhos de propriedades. Dentre os


diversos tipos de materiais inorgânicos já testados pela indústria como carga de reforço

em termoplásticos, que poderíamos considerar neste trabalho, destacam-se Caulim,

Mica, Quartzo Moído.12

Através do método da atmosfera modificada, que consiste na alteração da

concentração de gases ao redor e no interior da fruta, o que reduz as taxas de respiração

e de produção de etileno, promove-se um retardamento na deterioração do fruto. O uso

da atmosfera modificada dentre outros fatores ajudaria a reduzir a absorção de O2 pela

fruta, diminuindo o crescimento de microrganismos aeróbios e oxidação, em

conseqüência, promove um aumento na vida-de-prateleira dos alimentos.2, 13, 14 A

proposta é apresentada nas figuras abaixo:

Figura 3. Ilustração da parte inferior da bandeja, espessura entre 0.5-1 mm, comprimento

interno de 137,874 mm (desconsiderando a borda) e altura de 28,071 mm (desconsiderando a

cavidade).

Figura 4. Ilustração da parte inferior da bandeja, largura de 160

mm (desconsiderando a borda) e altura total da parte inferior de

46 mm.


Figura 5. Ilustração da parte superior da bandeja (tampa), largura

total de 170 mm, comprimento total de 220 mm, cavidade com 30

mm de circunferência e 10 mm de altura, suspiro de ar de 5 mm

(respiração).

Figura 6. Ilustração da parte superior da bandeja (tampa) vista horizontal, altura total de

19,261 mm. Obs: 5 mm que são descartados ao encaixar as partes inferior e superior.

Figura 7. Ilustração da vista horizontal da bandeja já fechada com altura de 51,723 mm.

Obs: desconsiderando o ressalto de 8,54 mm, que serve de empilhamento entre duas ou

mais bandejas.


Figura 8. (a) Ilustração da vista frontal do empilhamento de 4 bandejas, onde a cor é

vermelha com 90 % de transparência, (b) Ilustração da vista horizontal do empilhamento

de 4 bandejas.

5. Conclusão

O poli ácido lático ou poli lactídeo (PLA) é um polímero que pode substituir os

atuais plásticos, por seus diferenciais técnicos e competitivos: uma maior vida útil do

produto, melhor resistência e sustentabilidade.

A função principal da uma embalagem de PLA é proporcionar proteção aos

frutos in natura, em especial proteção mecânica.

A preservação das características organolépticas dos frutos, através da proposta

de uma embalagem protetora em PLA, tem como destaque também estender a vida útil

do produto nas gôndolas, obtida pela adição da atmosfera modificada.

A biodegradação do PLA ocorre em cerca de 6 meses, se ele estiver em

ambientes adequados (p. ex., aterro sanitário), com presença simultânea de oxigênio,

umidade, microorganismos e calor.

A embalagem proposta tem: 24 cavidades com 3 mm de circunferência cada,

comprimento total de 220 mm, largura total de 170 mm, altura de 51,723 mm e cor

vermelha com 90 % de transparência para uma melhor visualização do consumidor em

relação ao produto.

O estudo de caso foi simulado para ser aplicado na embalagem de morangos. O

tamanho médio dos maiores morangos foram considerados para o padrão da cavidade da

embalagem.

A ferramenta Solidworks, versão 2010, foi utilizada para projetar e simular a

embalagem de morangos em PLA.

A aplicação das embalagens de PLA para frutos in natura tem como proposta o

uso em grande escala (industrial), portanto seu apelo biodegradável é desejável e é um

diferencial de projeto, contribuindo assim, na implementação de produtos sustentáveis.

6. Referências bibliográficas

[1] ABRE Disponível em: <http://www.abre.org.br/apres_setor.php>. Acesso em:

30/04/2011.

(a) (b)


[2] EMBRAPA Disponível em: <http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/

FontesHTML/Morango/SistemaProducaoMorango/cap12.htm>. Acesso em:

28/04/2011.

[3] CALEGARO, J.M.; PEZZI, E.; BENDER, R.J. Utilização de atmosfera

modificada na conservação de morangos em pós-colheita. Pesq. agropec. bras.,

Brasília, v. 37, n. 8, p. 1049-1055, ago. 2002.

[4] SAUDE CYCLUS Disponível em: <http://.saudecyclus.com.br/site/produtos/ creme-

vegetal.aspx>. Acesso em: 01/03/2011.

[5] ABANORTE Disponível em: <http://www.abanorte.com.br/noticias/noticias-

principal/contaminacao-biologica-o-risco-invisivel-na-era-do-alimento-seguro/>.

Acesso em: 15/03/2011.

[6] EMBRAPA Disponível em: <http://www.cnpab.embrapa.br/publicacoes/ download/

doc200.pdf>. Acesso em: 15/03/2011.

[7] BIOPLASTICOLOR Disponível em: <http://bioplasticolor.blogspot.com/2011/

01/global-growth-in-lactic-acid-drived-by.html>. Acesso em: 04/05/2011.

[8] EBAH Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAv9gAJ/

biopolimeros-pha-phb>. Acesso em: 10/06/2011.

[9] EBAH Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAMr4AJ/

producao-biopolimeros-parte-ii>. Acesso em:13/06/2011.

[10] TESE Disponível em: <http://www.google.com.br/url?sa=t&source=web&cd=

10&ved=0CGAQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.teses.usp.br%2Fteses%2Fdisponiv

eis%2F85%2F85131%2Ftde-17082009-172808%2Fpublico%2FAlexTere

laPinheiroDeCastro.pdf&rct=j&q=processo%20de%20termomoldagem%20para%20em

balagens%20polimericas&ei=iT_2Td-RMaXy0gHkw7ibBw&usg=AFQj

CNFQEwedXcd_54YOPRE y2QvWwDiNSg&cad=rja>. Acesso em: 13/06/2011.

[11] INTRAPLAS Disponível em: <http://www.intraplas.pt/aprender/processo.asp>.

Acesso em: 13/06/2011.

[12] CIMINELLI, R.R. Critérios para a formulação de cargas e reforços minerais em

termoplásticos.5º Congresso Brasileiro do Plástico Reforçado, São Paulo, 1988.

[13] EMBRAPA Disponível em: <http://www.cpact.embrapa.br/publicacoes/ download/

livro/fruticultura_fundamentos_prática/12.5.htm>. Acesso em: 28/04/2011.

[14] AZEREDO, H.M.C.; FARIA, J.A.F.; AZEREDO, A.M.C. Embalagens ativas para

alimentos. Ciênc. Tecnol. Aliment. vol.20 no.3 Campinas Sept./Dec. 2000.

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Edição: Volume 2׀ Número 2 ׀ Abril-Junho de 2012

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