A influência do sorbitol na absorção e difusão de vapor de água em filmes de caseinato de sódio.

Pedro L. M. Barreto (PG), Stela S. Alceno (IC),) Alfredo T. N. Pires (PQ) e

Valdir Soldi (PQ)

Departamento de Química, Universidade Federal de Santa Catarina, 88040-900

Florianópolis, SC

palavras-chaves: caseinato de sódio, sorbitol, difusão

O desenvolvimento de filmes e embalagens comestíveis a base de proteínas do leite pode utilizar o excelente valor nutricional e aumentar o potencial de utilização de derivados do leite. A natureza hidrofílica do caseinato de sódio (CS) e das proteínas em geral limita sua utilização como barreira à umidade em filmes e embalagens comestíveis. A preparação de filmes a base de proteínas, geralmente requer a incorporação de agentes plastificantes, com o intuito de melhorar as propriedades funcionais. Os plastificantes mais comumente utilizados são polióis (sorbitol e glicerol), mono-, di- e oligossacarídeos.

O objetivo do presente trabalho foi estudar a preparação de filmes de caseinato de sódio com a utilização de sorbitol como plastificante e a influência deste na absorção e difusão de vapor de água nos filmes.

Soluções aquosas de caseinato de sódio (New Zeland Dairy Board) e sorbitol (Vetec) foram preparadas, e espalhadas em placa de polipropileno, para evaporação de solvente e formação dos filmes. A seguir foram deixados por no mínimo 24 h em estufa a vácuo, a 85ºC para retirada da umidade residual. A absorção e difusão de vapor de água foram medidas em atmosfera de 84% de umidade relativa, em intervalos de 60 segundos.

A sorção de vapor de água foi analisada com base na Equação 1, onde M_t denota a massa cumulativa sorvida, M_¥ a massa sorvida no equilíbrio, t é o tempo e

M_t / M_¥ = k tⁿ (1)

k e n são constantes.¹ Quando a taxa de difusão é muito menor do que a taxa de relaxação (n=0,5) tem-se um transporte Fickiano do tipo I e quando a difusão é muito rápida comparada com a taxa de relaxação (n=1) tem-se um transporte Fickiano do tipo II. Sistemas não-Fickianos situam-se entre os tipos I e II, e n assume valores intermediários entre 0,5 e 1.² Para o sistema estudado no presente trabalho o comportamento observado de acordo com a Equação 1 é mostrado na Figura 1 e os valores de n calculados são apresentados na Tabela 1. Os valores de n, demonstram que o filme de CS apresenta uma difusão não-Fickiana ou difusão anômala. Os filmes com presença de sorbitol (CS/Sorbitol: 1/0,1 e 1/0,2) tendem a uma difusão Fickiana do tipo II e o filme CS/Sorbitol (1/0,3) apresenta difusão Fickiana do tipo II. Na Figura 2 são mostradas as curvas de sorção como percentual de ganho de massa de vapor de água versus a raiz quadrada da razão tempo/área, apresentando um formato sigmoidal. O valor de t/L² para qual M_t / M_¥ = 0,5 pode ser convenientemente escrito como (t/L²)_1/2 (tempo de meia- vida) e o coeficiente

Tabela 1 – Valores de n, obtidos a partir do gráfico M_t / M_¥ vs t.

CS/Sorbitol

CS 1/0,1 1/0,2 1/0,3

n 0,74 0,96 0,96 1,00

de difusão (D) pode ser determinado pela relação 0,0492/(t/L²)_1/2.² Neste caso o coeficiente de difusão foi assumido como sendo independente da concentração de vapor de água, representando um valor médio do coeficiente de difusão variável

Figura 01- Cáculo de n, a partir de M_t/ M_¥ = ktⁿ Figura 02 – Curvas de sorção de vapor de água

sobre o intervalo de concentração para cada curva de sorção. Para processos de difusão considerados dependentes da concentração, o coeficiente de difusão é determinado pela média dos valores dos coeficientes de difusão considerando-se variações infinitesimais de concentração. Para os dois casos os valores de D são mostrados na Tabela 2 os quais demonstram que o coeficiente de difusão (D) é dependente da concentração

Tabela 2 – Coeficientes de difusão (D x 10⁴cm²/s) de vapor de água em CS puro e sistemas CS/Sorbitol.

Difusão não-Fickiana foi encontrada para filme de caseinato de sódio, enquanto uma difusão Fickiana do tipo II para o filme CS/Sorbitol (1/0,3). O coeficiente de difusão (D) para os sistemas estudados foi encontrado como sendo dependente da concentração, conforme apresentado pela forma sigmoidal das curvas de sorção (Figura 2). O filme de CS apresentou um coeficiente de difusão mais elevado do que os filmes com presença de sorbitol.

[1] Zhang, Z.; Britt, I.J.; Tung, M.A. J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys., 37, 691, 1999;

[2] Crank, J. The Mathematics of Diffusion, Oxford University Press: London, UK, 1975.

[CNPq e UFSC]