Polimeros

Aplicação: Membranas de fibra oca

Os processos de separação por membranas (PSM) utilizam diferentes modos de operação, empregam diversas forças motrizes para o transporte dos permeantes, com membranas apresentando morfologias variadas, entretanto, apresentam várias características em comum que os tornam atrativos. Em muitos casos, os PSM são mais rápidos, eficientes e econômicos quando comparados a processos convencionais de separação.

A fração da corrente de alimentação que permeia através da membrana é denominada de permeado e a fração retida, de concentrado .

Os PSM podem ser classificados de acordo com a força motriz utilizada no processo. A técnica mais comercializada é a que utiliza o gradiente de pressão como força motriz. Dentro desta classificação estão a osmose inversa, microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração. Os principais processos que utilizam como força motriz o gradiente de concentração, elétrico ou pressão parcial são, respectivamente, a diálise, eletrodiálise e a pervaporação. A permeação de gases e vapores são processos que também utilizam o gradiente de pressão parcial e têm sido progressivamente aplicados na solução de problemas de separações industriais .

Em relação à morfologia, as membranas podem ser isotrópicas (simétricas) ou anisotrópicas (assimétricas). Membranas isotrópicas possuem estrutura unicamente densa ou porosa com poros de diâmetros regulares ao longo da espessura da membrana. As membranas anisotropias apresentam em sua camada superior poros muito menores que os encontrados no suporte ou mesmo uma camada densa, denominada de pele.

Essas membranas anisotrópicas ainda podem ser classificadas em integrais, quando essas duas regiões são compostas pelo mesmo material, ou compostas quando um material diferente da matriz polimérica é usado para a formação da pele.

As membranas ainda podem ser fabricadas sob duas formas geométricas: planas ou cilíndricas. Membranas cilíndricas ainda são dividas em tubular, capilar e de fibra oca. Para permeação de gás e vapores, as membranas mais utilizadas são de fibra oca, cuja principal vantagem é a maior razão entre área de permeação e volume ocupado, permitindo a construção de módulos com alta densidade de empacotamento.

Primeiras moléculas sorvidas tendem a aumentar o espaço entre as cadeias poliméricas, tornando mais fácil a sorção de moléculas subseqüentes, implicando no efeito chamado de plastificação.

O mecanismo de difusão depende da mobilidade segmental das cadeias poliméricas da membrana. Isto é mais comumente caracterizada pela temperatura da transição vítrea (Tg) do polímero.Tempo de relaxação mais curtos quando no estado de elastômero.

Silicone (polidimetilsiloxano) é um excelente material para separação de gás devido às suas altas permeabilidades quando comparado a outros polímeros sintéticos. A alta permeabilidade do silicone é atribuída ao volume livre devido à alta flexibilidade das cadeias do polímero.

Poliuretano (PU) : muito utilizado para permeação de gases, pois, variando os tipos e teores dos componentes utilizados na sua síntese, pode-se variar a cristalinidade e polaridade do polímero obtido.

Micrografias das secções transversais das fibras ocas :

Aplicação: Filmes e embalagens ativos

O uso de embalagens e revestimentos nos alimentos tem diversos objetivos :

• Controlar a umidade (ex: frutas desidratadas)

• Controlar a permeabilidade dos gases (ex: frutas e hortaliças frescas)

• Preservar a integridade estrutural do produto

• Possibilitar liberação gradual do sabor e de antioxidantes

• Controlar a atividade microbiana por incorporação de aditivos (liberação controlada na superfície do produto)

As embalagens modernas de alimentos, mais do que formar uma mera barreira

para protege-los do ambiente externo, vão interagir com os próprios produtos para conservar suas qualidades nutricionais, sensoriais e microbiológicas. São as chamadas embalagens ativas. Entre as embalagens ativas destacam-se as absorvedores de oxigênio, umidade e etileno, os filmes e sachês antimicrobianos e os absorvedores ou liberadores de aroma.

Exemplos:

• Os polissacarídeos, (gomas vegetais ou microbianas, amidos, celuloses) proporcionam eficientes barreiras contra óleos e lipídios

• Filmes à base de proteínas apresentam ótimas barreiras ao oxigênio

• Os filmes à base de lipídios apresentam boas propriedades de barreira ao vapor de água.

A migração de vapor de água é um dos principais fatores de alteração da qualidade sensorial e da estabilidade da estocagem. A cinética enzimática ou reações químicas nos alimentos, propriedades de textura e estabilidade microbiana e física em produtos alimentícios são fortemente influenciadas pelo conteúdo de umidade e podem mudar drasticamente as características do alimento durante o processamento e estocagem.

Filmes com satisfatórias propriedades de barreira à umidade são requeridos para um grande número de aplicações. Nos alimentos de baixa atividade de água, o ganho de umidade favorece o crescimento microbiano, a oxidação de gorduras, a ação enzimática e o escurecimento não enzimático. Nos alimentos de alta atividade de água, a perda de umidade para o ambiente representa perda de peso e acarreta alterações físicas, químicas e organolépticas. Assim, a utilização de embalagens ou envoltórios com boa barreira ao vapor d’água para os produtos sensíveis à umidade permite que a sua qualidade intrínseca seja mantida por mais tempo.

Um material pode ser considerado como de alta barreira ao vapor de água, quando apresenta uma taxa de permeabilidade menor que 8g/(m2.dia) e de altíssima barreira, quando menor que 0,8g/(m2.dia) (GARCIA et al., 1989).

O entendimento