Filme Plástico Premium para Alimentos: Preserve Frescor e Sele Odores

Histórico

O filme plástico é uma forma de embalagem de alimentos consistindo em uma película fina de polímero flexível e transparente que adere a si mesmo e a recipientes de alimentos para formar uma vedação apertada. O plástico mantém o alimento fresco protegendo-o do ar e impedindo que alimentos secos absorvam umidade e alimentos úmidos percam umidade. Também veda odores para evitar que se espalhem a outros alimentos armazenados nas proximidades.

Plásticos são polímeros artificiais; ou seja, consistem em moléculas gigantes formadas pela combinação de milhares de pequenas moléculas do mesmo tipo em uma longa cadeia. Essas pequenas moléculas são conhecidas como monômeros, e o processo de combiná-las é conhecido como polimerização. Polímeros naturais incluem substâncias familiares como seda, borracha e algodão.

O primeiro plástico foi feito pelo químico britânico Alexander Parkes em 1862, que produziu uma substância que chamou de Parkesine a partir de algodão, ácido nítrico, ácido sulfúrico, óleo de rícino e cânfora. Dois anos depois, nos Estados Unidos, John Wesley Hyatt aprimorou este produto e o chamou de celuloide. O celuloide foi um tremendo sucesso e usado para fazer muitos produtos diferentes, mas era altamente inflamável.

O primeiro polímero completamente artificial (diferente do celuloide, que era um derivado do polímero natural celulose) foi a Baquelite, produzida a partir de fenol e formaldeído pelo químico belga Leo Baekeland em 1908. Muitos outros polímeros foram desenvolvidos durante o século XX, incluindo produtos importantes como borracha artificial e fibras artificiais como o náilon.

O primeiro plástico usado para embalagem foi o celofane, outro derivado da celulose inventado pelo químico suíço Jacques Brandenberger em 1911. Tinha a vantagem de ser transparente e foi usado para embalagem já em 1924. O celofane foi a forma mais comum de filme plástico feito até 1963, quando foi ultrapassado pelo polietileno.

O polietileno foi descoberto por acaso por pesquisadores da empresa britânica Imperial Chemicals Industries em 1933, quando misturaram benzeno e etileno em alta temperatura e pressão. O polietileno foi usado inicialmente principalmente para material isolante elétrico. Foi transformado em filme pela primeira vez em 1945 pela Visking Corporation nos Estados Unidos, e cresceu em popularidade desde então.

Cloreto de polivinila (PVC) foi produzido antes da Segunda Guerra Mundial e originalmente usado como substituto inferior para borracha, mas filmes desta substância não foram feitos em quantidade até a década de 1950. O PVC é usado hoje em muitos produtos diferentes como tubos, pisos, cabos elétricos, sapatos e roupas, bem como filme plástico.

Filme de cloreto de polivinilideno (PVDC) foi desenvolvido pela Dow Chemical Company durante a Segunda Guerra Mundial para uso militar. Oferecia alto grau de proteção contra umidade e resistência a óleos, graxas e produtos químicos corrosivos, por isso era usado para embalar equipamentos sensíveis como dispositivos ópticos e componentes de motores de aeronaves. Em 1952 foi oferecido ao público sob o conhecido nome comercial Saran Wrap.

Matérias-Primas

A maioria dos filmes plásticos domésticos é feita de polietileno, PVC ou PVDC. Esses polímeros são todos derivados de hidrocarbonetos simples como metano ou etileno, que são produzidos a partir de gás natural ou petróleo. O polietileno é feito diretamente do etileno. O PVC é feito de cloreto de vinila, derivado do etileno, ou de acetileno, derivado do metano. O PVDC é feito de cloreto de vinila e cloreto de vinilideno, um derivado de 1,1,2-tricloroetano, que por sua vez é derivado de etileno ou acetileno.

Alguns filmes plásticos, incluindo celofane, são derivados de celulose, obtida de polpa de madeira ou linters, minúsculas fibras que se agarram às sementes de algodão após as fibras longas de algodão terem sido removidas por uma descaroçadeira. Pelo menos uma forma de filme plástico (Pliofilm, marca registrada da Goodyear) é derivada de borracha.

O Processo de Fabricação

Processamento das Matérias-Primas

• 1. Os químicos necessários para sintetizar polímeros são geralmente obtidos do petróleo. Óleo bruto é aquecido em um forno a cerca de 400 °C (752 °F). Vapores do óleo movem-se para uma coluna de fracionamento, uma torre alta contendo uma série de câmaras. As câmaras são mais quentes na base da torre e mais frias no topo. As várias substâncias que compõem o petróleo sobem através das câmaras como gases até atingirem a temperatura na qual se tornam líquidos. Como cada substância tem um ponto de ebulição diferente, elas liquefazem em câmaras diferentes e podem ser separadas e coletadas.
• 2. A maioria dos polímeros começa com hidrocarbonetos muito simples que têm pontos de ebulição baixos. Estas substâncias não liquefazem na coluna de fracionamento, mas permanecem na forma de gases que podem ser removidos do topo da torre. Também podem ser obtidos do gás natural, que é principalmente metano. Outra fonte para esses químicos é a nafta, uma mistura de hidrocarbonetos líquidos, obtida de uma coluna de fracionamento, que são mais pesados que a gasolina mas mais leves que óleo pesado. A nafta é aquecida sob pressão para quebrar os hidrocarbonetos líquidos em moléculas menores, um processo conhecido como craqueamento. Um catalisador é adicionado para permitir que o craqueamento ocorra a temperatura e pressão mais baixas do que ocorreria sem ele. O catalisador pode ser uma argila natural ou artificial (uma mistura de alumina e sílica ou uma zeólita (qualquer um de vários minerais contendo alumínio, silício, oxigênio e outros elementos em combinação com água). O craqueamento catalítico geralmente ocorre a uma temperatura de cerca de 500 °C (932 °F) sob pressão de cerca de 100 quilopascais. A nafta craqueada é então destilada de maneira semelhante à de uma coluna de fracionamento para separar seus componentes.

Polimerização

• 3. O polietileno é polimerizado a partir de etileno, obtido do craqueamento. O etileno é aquecido em uma câmara de pressão a cerca de 170 °C (338 °F) a uma pressão de cerca de 200.000 quilopascais na presença de uma pequena quantidade de oxigênio. O oxigênio quebra o etileno em radicais livres, que se combinam entre si para formar cadeias de polietileno. Cerca de um por cento de um gás não reagente como propano é adicionado para evitar que as cadeias fiquem muito longas.
• 4. O PVC é polimerizado a partir de cloreto de vinila, que pode ser obtido tanto pela mistura de acetileno com ácido clorídrico quanto de etileno com cloro. O etileno é mais comumente usado porque é obtido eficientemente do craqueamento da nafta. Se acetileno for usado, deve primeiro ser sintetizado aquecendo metano a cerca de 1500 °C (2732 °F) ou através de várias outras reações químicas. O cloreto de vinila é misturado com água e agitado para formar uma suspensão, muito como óleo e vinagre são misturados para formar molho de salada. Vários agentes de suspensão como amido e gelatina são adicionados para evitar que a mistura se separe. A temperatura da suspensão é elevada a cerca de 40 °C (104 °F) ou 50 °C (122 °F) e um iniciador, geralmente um peróxido orgânico, é adicionado para iniciar a reação. As moléculas de cloreto de vinila reagem entre si para formar cadeias de PVC. A mistura é resfriada e partículas de PVC são separadas da água em uma centrífuga e secas em um forno.
• 5. O PVDC é polimerizado a partir de uma mistura de cerca de 15% de cloreto de vinila e cerca de 85% de cloreto de vinilideno. Para produzir cloreto de vinilideno, primeiro o 1,1,2-tricloroetano é feito pela mistura de acetileno, ácido clorídrico e cloro, ou pela mistura de etileno e cloro. O 1,1,2-tricloroetano então reage com hidróxido de cálcio ou hidróxido de sódio para produzir cloreto de vinilideno. A polimerização do PVDC prossegue praticamente da mesma forma que a do PVC.
• 6. O polietileno é naturalmente flexível, mas PVC e PVDC devem ter plastificantes adicionados ou serão duros e rígidos. Vários ésteres orgânicos e inorgânicos podem ser usados como plastificantes. Geralmente, o plastificante líquido é pulverizado lentamente em pó de polímero seco e aquecido a cerca de 150 °C (302 °F) para formar uma mistura homogênea.

Fabricação do Filme Plástico

• 7. O filme plástico é feito por extrusão. Neste processo, grânulos de plástico são aquecidos até derreter a cerca de 100 °C (212 °F) para polietileno e cerca de 200 °C (392 °F) para PVC e PVDC. O líquido é então forçado através de uma matriz para formar um tubo de plástico quente e elástico. Em intervalos regulares, ar comprimido é soprado no lado do tubo em movimento para formar grandes bolhas. Isso estica o plástico até a finura desejada. O plástico fino resfria rapidamente, e a bolha é colapsada entre rolos metálicos para formar um filme. O filme é enrolado em um grande rolo metálico para formar um rolo que pode conter vários quilômetros de filme plástico. O filme plástico nestes rolos é então desenrolado, cortado no comprimento adequado (geralmente cerca de 15 m [49 pés]) e largura (cerca de 0,33 m [1 pé]), e reenrolado em pequenos tubos de papelão. (Este enrolar, desenrolar e reenrolar tende a dar ao filme plástico uma leve carga negativa de eletricidade estática, que ajuda a aderir.) Os tubos de papelão de filme plástico são colocados em caixas de papelão que têm uma borda serrilhada na abertura para que o consumidor possa rasgar o comprimento desejado. Alguns também têm um ponto adesivo na caixa para prender a borda do filme plástico para que não grude no tubo. As caixas de filme plástico são então empilhadas em caixas maiores e enviadas aos varejistas.

Controle de Qualidade

Uma variedade de testes padrão existe para garantir que o filme plástico seja eficaz. Os mais importantes são testes de permeabilidade, resistência ao impacto e resistência ao rasgo.

Permeabilidade ao vapor d'água é medida enchendo um prato com cloreto de cálcio, uma substância altamente absorvente de água. Ele é coberto com uma amostra de filme plástico e pesado. O prato é então colocado em uma câmara com temperatura e umidade controladas. Após um tempo medido, o prato é pesado novamente. O aumento de peso mostra quanto vapor d'água passou pelo plástico. Este teste também pode ser feito enchendo o prato com água em vez de cloreto de cálcio e medindo a diminuição de peso para ver quanto vapor d'água escapou. Estes testes são realizados a 23 °C (73 °F) com umidade relativa de 50%, a 32 °C (90 °F) com umidade relativa de 50%, e a 38 °C (100 °F) com umidade relativa de 90%.

Permeabilidade a gases é medida colocando uma amostra de filme plástico entre duas câmaras. A câmara superior contém uma pressão de 100 quilopascais, e a câmara inferior contém um vácuo conectado a um tubo contendo mercúrio líquido. À medida que o ar na câmara superior passa pelo filme plástico, aumenta a pressão na câmara inferior e força o nível de mercúrio a cair. A mudança no nível revela quanto ar penetrou no plástico.

Resistência ao impacto é medida deixando cair pesos de tamanho crescente em amostras de teste até que metade delas se quebre, momento em que o peso é registrado. Também pode ser medida enchendo sacos feitos do filme plástico testado com areia e deixando-os cair em uma superfície dura de alturas crescentes até estourarem. A altura na qual isso ocorre é então registrada. A resistência ao impacto também é medida atirando uma pequena bola de aço impulsionada por ar pressurizado através de uma folha de filme plástico e medindo o quanto o plástico a desacelera.

Resistência ao rasgo consiste em resistência à iniciação do rasgo (força necessária para iniciar um rasgo) e resistência à propagação do rasgo (força necessária para continuar um rasgo). Para medir a resistência à iniciação, uma amostra em forma de V raso é puxada entre duas mandíbulas até começar a rasgar. Esta forma incomum é selecionada para fornecer um ângulo de 90 graus que fornece um ponto de partida controlado para o rasgo. A resistência à propagação é medida puxando uma amostra contendo um corte prévio.

Em geral, o PVDC é mais forte e menos permeável que o polietileno, que é menos permeável que o PVC.

Preocupações Ambientais

Como o filme plástico é difícil, se não impossível, de reciclar e raramente é reutilizado, ele contribui para o lixo. Um grupo de consumidores, considerando fatores como energia e matérias-primas necessárias para fabricação, resíduos liberados durante fabricação e descarte, capacidade de reciclagem e quantidades típicas usadas, classificou o filme plástico como "Bom". Por comparação, recipientes plásticos reutilizáveis foram classificados como "Excelente", sacolas plásticas como "Muito Bom", papel alumínio e sacos de freezer como "Bom", e papéis de freezer como "Ruim". Outra preocupação é a possibilidade de que a exposição a certos plastificantes no filme plástico possa ser prejudicial. Estes químicos são absorvidos do filme plástico em alimentos quentes e gordurosos. Embora nunca tenham demonstrado causar danos em humanos, plastificantes foram provados causarem câncer quando administrados em grandes quantidades a animais de laboratório. Filme PVC pode consistir de até um terço de plastificantes, filme PVDC consiste em cerca de 10% de plastificantes, e filme de polietileno geralmente não contém plastificantes.