Desenvolvimento de soluções têxteis valorizadas pela utilização de subprodutos da indústria dos laticínios

Abstract

O soro do leite é um resíduo de difícil tratamento que deve ser valorizado e originar produtos de valor acrescentado. O principal objetivo deste projeto foi produzir fibras têxteis através das proteínas do soro. Primeiramente tentou-se remover a água do soro. Para tal, recorreu-se a técnicas como a centrifugação seguida de secagem e evaporação com evaporador rotativo. Ambos os processos possibilitaram a remoção de água e concentração de outros constituintes. Nas amostras centrifugadas, a análise termogravimétrica (TGA) identificou diversos componentes, como as proteínas do soro, lactose e gordura. O método de Bradford também foi usado para determinar a presença destas proteínas. Todas as amostras foram obtidas em pouca quantidade e não possuíam viscosidades adequadas (viscosímetro para analisar amostras evaporadas). Logo não puderam ser usadas em formulações para produzir fibras. Seguidamente pretendeu-se obter formulações apropriadas para wet spinning, sendo a viscosidade das mesmas um parâmetro crucial. Analisaram-se ainda possíveis banhos de coagulação para precipitar soluções proteicas, concluindo-se que o etanol seria apropriado para wet spinning. Após constatar que as formulações com soro em pó não possuíam viscosidade suficiente, prepararamse formulações com vários tipos de álcool polivinílico (PVA) e também óxido de polietileno (PEO), para analisar quais apresentavam uma viscosidade apropriada. Considerou-se que a formulação mais adequada seria a de PVA4/Água ultrapura (30/70), que obteve valores próximos do inicialmente estipulado como objetivo (cerca de 15 000 cP). Testaram-se diferentes variações nas quantidades de polímero e solvente, procedendo-se ainda à incorporação do soro em pó na amostra. A incorporação do soro permitiu obter viscosidades próximas de 100 000 cP que, após realização de ensaios prévios em wet spinning com formulações de PVA4/Água ultrapura de viscosidades cada vez maiores, foram consideradas adequadas. Contudo, as formulações testadas que possuíam uma maior viscosidade apresentavam muitas bolhas de ar, impedindo a obtenção, à saída da fieira, de filamentos individualizados e uniformes. Através de melt spinning obtiveram-se fibras bi-componentes mas inadequadas para têxteis, uma vez que não possuíam tenacidade adequada (fracas propriedades mecânicas). Apesar de não se terem obtido fibras adequadas a aplicações têxteis, foi possível identificar algumas possíveis estratégias a implementar para possibilitar a obtenção das mesmas.

Whey is a residue of difficult treatment that should be valued in order to originate value-added products. The main purpose of this project was the utilization of whey proteins for the production of textile fibres. The first step was the removal of water from whey with techniques such as centrifugation followed by oven drying and evaporation with a rotary evaporator. Both processes allowed the removal of water and concentration of other components. The thermogravimetric analysis (TGA) of samples from centrifugation and drying confirmed the presence of several components, such as whey proteins, lactose and fat. The Bradford method also determined the presence of proteins. The samples obtained from the rotary evaporator were of low viscosity and in very small quantities (all of the samples from both centrifugation and evaporation). Therefore, they were not suitable to prepare formulations for the production of fibres. Secondly, it was required to obtain formulations suitable for wet spinning, taking into consideration that viscosity is a vital parameter. Furthermore, possible coagulation baths were also analysed in order to precipitate protein solutions, leading to the conclusion that ethanol was the better one for wet spinning. After realizing that the formulations prepared with powdered whey did not have suitable viscosities, it were prepared new formulations with different types of polylactic acid (PVA) and with polyethylene oxide (PEO). Taking into account the results obtained, it was considered that the most appropriate formulation would be PVA4/Ultrapure water (30/70), which obtained viscosity values within the initially stipulated (near 15 000 cP). It were prepared different formulations with different amounts of polymer and solvent in the mixture. Posteriorly it was incorporated the powdered whey. The incorporation of the whey allowed viscosities close to 100 000 cP which are considered suitable after prior tests in wet spinning’s equipment with formulations of PVA4/Ultrapure water of increasing viscosities. However, all the formulations tested with higher viscosities had many air bubbles and did not allow the formation of uniform filaments. Thus, it was not possible to obtain individualized filaments at the exit of the spinneret. Regarding the melt spinning, bi-component fibres were obtained. However, they were not suitable for textile material due to low values of tenacity (poor mechanical properties). In conclusion, in spite of not being able to produce fibres suitable for textile applications, it was possible to identify some strategies that can be used to promote the obtainment of these type of fibres.