Desenvolvimento de membranas nanofibrosas por electrospinning : potencial aplicação na clarificação de sumos

Abstract

O objectivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de matrizes fibrosas para clarificação de sumos. Deste modo, foram produzidas por electrospinning matrizes simples de poli(tereftalato de etileno) (PET) e matrizes bicomponentes (PET+ quitosano). A influência de alguns parâmetros no processo de electrospinning, tais como a composição do solvente, a concentração de polímero e as configurações operacionais do sistema, foi analisada. Avaliaram-se também os efeitos da variação da concentração e da massa molecular do quitosano nas matrizes bicomponentes. A morfologia das fibras foi avaliada por microscopia óptica (MO) e microscopia de varrimento electrónico (SEM). A presença dos dois polímeros na matriz (PET e quitosano) foi examinada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). As propriedades mecânicas das matrizes de PET e PET+quitosano foram testadas através de ensaios de tensão uniaxial. Estudou-se o comportamento destas matrizes fibrosas quando em contacto com a água e com meio aquoso ácido. Analisouse o potencial de aplicação destas matrizes no processo de clarificação de sumos, utilizando como modelo o sumo de maçã. Os resultados obtidos permitiram compreender melhor o funcionamento da técnica de electrospinning e alguns dos parâmetros que a governam. Desenvolveram-se matrizes fibrosas bicomponentes a partir de dois polímeros muito diferentes, onde cada polímero ocupa preferencialmente uma zona de cada fibra. As matrizes obtidas mostraram um potencial de clarificação semelhante aos processos tradicionais. A morfologia e a estrutura das matrizes fibrosas desenvolvidas apresentam potencialidade de aplicação em diversas áreas, para além da filtração, nomeadamente em aplicações biomédicas.

ABSTRACT: The aim of this work was the development of nanofibrous mats with potential application on juice clarification. Electrospinning was used to produce poly(ethylene terephthalate) (PET) nanofibrous mats and “PET-chitosan” bicomponent nanofibrous mats. The influence of some electrospinning parameters, such as solvent system, polymer concentration and operational conditions, was analysed. For the bicomponent nanofibrous mats, the effect of changing concentration and molecular weight of chitosan was also evaluated. Fiber morphology and size distribution was investigated by optical and scanning electronic microscopy (SEM). Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to evaluate the presence of both polymers (PET and chitosan) in the bicomponent mats. Mechanical properties of the PET and PET+chitosan mats were studied by uniaxial tension tests. Nanofibrous mats solubility in water and acid was also study. The potential application of these mats on juice clarification was performed using apple juice as study model. The knowledge on how to control the electrospinning conditions to achieve final desired properties of the mats was improved with this work. Bicomponent fibrous mats were developed using two distinct polymers, where each polymer occupy a specific zone of the fiber. These nanomats revealed potential in juice clarification, similar to conventional clarification treatments. These nanomats have a great potential, not only in juice clarification, but also in other fields, especially on biomedical field.