BR112019020397A2 - adsorvente e material de embalagem - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de moah e/ou mosh, o uso do adsorvente para a produção de um material de embalagem ou um recipiente compreendendo o adsorvente, o processo de produção do material de embalagem ou recipiente bem como o respectivo material de embalagem e recipiente.

Description

“ADSORVENTE E MATERIAL DE EMBALAGEM” [001 ]A presente invenção refere-se a um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH, o uso do adsorvente para a produção de urn material de embalagem ou um recipiente compreendendo o adsorvente, ο processo de produção do material de embalagem ou recipiente bem como o respectivo material de embalagem e recipiente.
[002]Na fabricação de papelão a partir de papel reciclado, o papel de jornal é usado como uma das matérias-primas. A maioria das tintas de jornal usadas convencionalmente contém óleos minerais. Visto que, não podem ser removidos no processo de reciclagem em um grau suficiente, são encontrados em embalagens de alimentos feitas de papelão reciclado. Outras vias de contaminação possíveis são lubrificantes de plantas de processamento de alimentos, escapamentos de máquinas de colheita ou óleos minerais, que são usados como lubrificantes ou agentes desmoldantes durante os processos de fabricação ou embalagem. As misturas de óleos minerais detectadas consistem em hidrocarbonetos saturados e aromáticos.
[003]Hidrocarbonetos saturados são hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta e em formato de anel (MOSH). A abreviatura MOSH significa hidrocarbonetos saturados com óleo mineral. Os hidrocarbonetos aromáticos são conhecidos como MOAH, isto é, hidrocarbonetos aromáticos de óleos minerais. MOAHs consistem em uma mistura complexa de hidrocarbonetos aromáticos predominantemente alquilados.
[004]A contaminação de alimentos com óleos minerais da embalagem é especialmente provável no caso de alimentos secos com uma superfície grande, como farinha, sêmola, arroz, farinha de rosca e cereais matinais (European Food Research and Technology Vol. 232, Número 1, 175-182). No entanto, compostos MOSH e MOAH também foram encontrados em outros produtos alimentícios, como chocolate.
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2/23 [005]Hidrocarbonetos saturados de cadeia curta (MOSH) são absorvidos pelo organismo e podem ser depositados e acumulados em alguns órgãos. A partir de estudos experimentais em animais, sabe-se que essas misturas de óleo mineral podem levar ao acúmulo e danificar o fígado e os linfonodos (EFSA Journal 2012; 10 (6): 2704). A composição precisa das misturas de substâncias nas cores impressas, especialmente a fração que contém hidrocarbonetos aromáticos (MOAH), é desconhecida. A mistura complexa de hidrocarbonetos aromáticos predominantemente alquilados que constitui a fração de MOAH inclui substâncias cancerígenas.
[006]Uma maneira de impedir a contaminação por MOSH e MOAH de produtos alimentícios seria o uso de papel ou papelão à base de fibra virgem; no entanto, isso não é desejável em vista de um gerenciamento sustentável dos recursos naturais. Outra opção seria o uso de cores de impressão isentas de óleo mineral, o que aumentaria consideravelmente os custos de produção do material inicial de papel/papelão e também podería exigir regulamentos gerais pela legislatura.
[007]Uma terceira opção é a implementação de barreiras funcionais na estrutura da embalagem. Até agora, foram testadas estruturas de barreira funcionais na forma de um saco interno constituído por alumínio, tereftalato de polietileno (PET), películas de polímero metalizadas ou revestidas ou películas de multicamadas contendo uma camada de poliamida ou álcool etílico vinílico. Verificou-se que os sacos à base de alumínio e plástico adequados mantêm a migração abaixo do limite de detecção de 0,2 - 0,5 mg/kg de alimento (EFSA Journal 2012; 10 (6): 2704), no entanto, a implementação dessa forma de embalagem adicional consideravelmente aumenta os custos de produção e é indesejável por razões ambientais. Além disso, alguns sacos internos não funcionavam como uma barreira eficiente até o final do prazo de validade do respectivo produto alimentício.
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3/23 [008]No DE 10 2011 105761, o carbono ativado é integrado no papelão e funciona como um material de filtro para impedir a migração ativa dos compostos de MOSH e MOAH no produto alimentício. Uma grande desvantagem de carbono ativado é o alto risco de explosão de poeira e combustibilidade, o que requer disposições de segurança elaboradas e caras. Além disso, o carbono ativado leva a um escurecimento e, assim, a descoloração do material de embalagem e limita as opções de reciclagem.
[009]Portanto, existe uma necessidade para um material que é barato e pode facilmente ser integrado no material de embalagem mas que também mostra função de barreira excelente e de longo prazo para compostos de MOSH e MOAH.
[010]Os inventores da presente invenção, portanto, estabeleceram por si só a tarefa de desenvolver um material que possa ser integrado em material de embalagem para reduzir ou mesmo evitar a migração de compostos de MOSH e MOAH no produto alimentício. Esta tarefa é obtida por um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH caracterizados por (i) uma área de superfície específica de 140 a 700 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,1 a 1,2 ml/g; e/ou (iii) um volume de poro total de 0,25 a 1,2 ml/g.
[011]O material inventivo ainda fornece o benefício que pode ser facilmente integrado em processos de produção padrão de papel e papelão sem um grande aumento de custos de produção e fornece excelente oportunidades de reciclagem.
[012]Dentro da presente invenção, o termo “adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH” (a seguir também denominado como “adsorvente” ou “adsorbentes”) refere-se a qualquer substância capaz de ligar de forma reversível ou irreversível tais compostos. Além disso, “adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH” refere-se a qualquer substância capaz de adesão de átomos, íons, ou moléculas de um gás, líquido, ou sólido
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4/23 dissolvido à sua superfície. Adsorção é um processo com base em superfície. Dentro de uma modalidade preferida da invenção, o adsorvente é selecionado a partir do grupo consistindo em bentonitas, atapulgitas, saponitas, sepiolitas, saponitas/querolitas de camada mista, silicatos de alumínio natural ou sintético e misturas dos mesmos.
[013]Dentro de uma outra modalidade preferida o adsorvente é um adsorvente ativado por ácido. O processo de ativação por ácido é bem conhecido por uma pessoa versada na técnica e é preferencialmente realizado contatando-se o adsorvente com HCI, H2SO4 ou ácidos orgânicos tais como ácido cítrico, particularmente preferido pulverizando-se uma solução aquosa de 3 a 5 % em peso de ácido no adsorvente.
[014]Dentro da presente invenção, compostos denominados como “MOSH” são hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta e em formato de anel (MOSH) e compreendem parafinas e naftenos. Compostos denominados como “MOAH” compreendem qualquer composto conhecido por uma pessoa versada na técnica como hidrocarbonetos aromáticos alquilados. Eles se originam diretamente a partir do óleo mineral ou a partir da hidratação de compostos aromáticos durante os processos de rafinação.
[015]Dentro da presente invenção, 0 termo e método de determinação da “área de superfície específica” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por uma área de superfície específica de 140 a 700 m2/g deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH de acordo com a presente invenção, em que uma área de superfície específica de 180 a 650 é preferida, uma área de superfície específica de 190 a 630 m2/g é particularmente preferida, ainda mais preferida é uma área de superfície específica de 200 a 600 m2/g em que uma área de superfície específica de 210 a 550 m2/g é mais preferida.
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5/23 [016]Dentro da presente invenção, o termo e método de determinação de “volume de poro de poros de 20 a 500 ” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,10 a 1,20 ml/g deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH de acordo com a presente invenção, em que um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,20 a 1,20 ml/g é preferido, um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,22 a 1,15 ml/g é particularmente preferido, ainda mais preferido é um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,24 a 1,10 ml/g ou um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,24 a 1,00 ml/g em que um volume de poro de poros de 20 a 500  de 0,24 a 0,90 ml/g é mais preferido.
[017]Dentro da presente invenção, o termo e método de determinação de “volume de poro total” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por um volume de poro total de 0,25 a 1,20 ml/g deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH de acordo com a presente invenção, em que um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g é preferido, um volume de poro total de 0,30 a 1,00 ml/g é particularmente preferido, ainda mais preferido é um volume de poro total de 0,35 a 0,98 ml/g ou um volume de poro total de 0,40 a 0,90 ml/g em que um volume de poro total de 0,40 a 0,80 ml/g é mais preferido.
[018]Adsorbentes preferidos são caracterizados por uma área de superfície específica de 140 a 700 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,10 a 1,20 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,20 ml/g.
[019]Mais preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 180 a 650 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,20 a 1,20 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
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6/23 [020]Particularmente preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 190 a 630 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
[021]Ainda mais preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 200 a 600 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
[022]Também preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 200 a 600 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,24 a 1,10 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
[023]Ainda mais preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 210 a 550 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g e um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
[024]Mais preferidos são adsorbentes caracterizados por uma área de superfície específica de 210 a 550 m2/g, um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g e um volume de poro total de 0,30 a 1,00 ml/g.
[025]Dentro da presente invenção, o termo e método de determinação de “resíduo de peneira úmida” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por um resíduo de peneira úmida de 90 a 100 % menor do que 53 pm deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH, em que um resíduo de peneira úmida de 95 a 100 % menor do que 53 pm é preferido e de 98 a 100 % menor do que 53 pm é mais preferido. Ainda mais preferido é um resíduo de peneira úmida de 95 a 100 % menor do que 45 pm e particularmente preferido de 95 a 100 % menor do que 25 pm.
[026]Dentro da presente invenção, o termo e método de determinação de “teor de água” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por um teor de água de 5 a 30 % em peso deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH, em que um teor de
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7/23 água de 8 a 25 % em peso é preferido pm e teor de água de 10 a 20 % em peso é mais preferido.
[027]Dentro da presente invenção, o termo e método de determinação de “capacidade de dilatação” foram especificados no exemplo 1. Qualquer adsorvente caracterizado por uma capacidade de dilatação de menos do que 15 ml/2g deve ser entendido como um adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH. Preferido é uma capacidade de dilatação de menos do que 10 ml/2g.
[028]Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um material de embalagem compreendendo pelo menos um adsorvente como definido dentro do presente pedido. O termo “material de embalagem” é conhecido por uma pessoa versada na técnica e refere-se a qualquer material adequado de fechar ou proteger produtos para distribuição, armazenamento, venda e uso. Dentro da presente invenção, o termo “material de embalagem” refere-se em particular a qualquer papel, cartão de revestimento, papel-cartão ou papelão ou material de papelão ondulado adequado para a produção de recipientes e embrulhos para produtos alimentícios. Particularmente para a produção de embrulho e recipientes para produtos alimentícios secos.
[029]Dentro da presente invenção, o termo “papel” refere-se a um material fino produzido pressionando-se em conjunto fibras úmidas de polpa de celulose derivado a partir de madeira, trapos ou gramíneas, e as secam em folhas flexíveis.
[030]Dentro da presente invenção “papelão” (ou “papel-cartão”) é um material espesso com base em papel com de acordo com padrões ISO uma gramatura acima 224 g/m2.
[031]Dentro de uma modalidade preferida da presente invenção, o material de embalagem é um material de camada múltipla e compreende pelo menos duas camadas de material, preferencialmente de 2 a 10 camadas, ainda mais preferido de 2 a 8 camadas e mais preferido de 2 a 5 camadas de papelão, papel-cartão e/ou
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8/23 material de papel. 0 material de embalagem pode ainda compreender camadas e/ou revestimentos de um material diferente tal como material de alumínio ou plásticos ou cera. Dentro de uma modalidade particularmente preferida, o material de embalagem compreende pelo menos uma camada compreendendo o adsorvente como definido dentro do presente pedido e pelo menos uma camada feita de ou compreendendo papel reciclado ou não reciclado, papel-cartão reciclado ou não reciclado ou material de papelão reciclado ou não reciclado.
[032]Dentro de uma modalidade particularmente preferida, a camada compreendendo o pelo menos um adsorvente compreende de 1 a 25 % em peso do pelo menos um adsorvente, preferencialmente de 2 a 20 % em peso, ainda mais preferido de 5 a 16 % em peso e mais preferido de 6 a 15 % em peso (em relação ao peso do material da fibra).
[033]Dentro de uma outra modalidade particularmente preferida, o material de embalagem compreende pelo menos uma camada em que a pelo menos uma camada compreende o papel reciclado e/ou material de papelão e o pelo menos um adsorvente como definido dentro da presente invenção.
[034]Dentro de uma outra modalidade preferida, a camada compreendendo o pelo menos um adsorvente compreende de 0,001 a 3 % em peso de um agente de retenção. Dentro da presente invenção, o termo “agente de retenção” refere-se a qualquer substância adicionada na extremidade úmida da máquina de papel para melhorar a retenção de fibras, partículas finas e enchedores durante a formação de papel. Agentes de retenção também podem ser usados para melhorar a retenção de outros produtos químicos para fabricação de papel, incluindo agentes de dimensionamento e amidos. Produtos químicos típicos usados como agentes de retenção são poliacrilamida (PAM), polietilenoimina (PEI) e polidadmac. É favorável para reduzir a quantidade de agente de retenção necessária como muitos desses compostos afetam negativamente o ambiente e também contribuem para os custos
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9/23 gerais de produção do material de embalagem. É um benefício adicional do adsorvente inventivo que, apesar da alta área de superfície, a quantidade de agente de retenção necessária para garantir que a produção suave e material de papel ou papel-cartão de alta qualidade possa ser mantida em um nível constante e não tenha aumentado. O uso do agente de retenção pode portanto ser limitado para a partir de 0,001 a 3 % em peso ou para a partir de 0,001 a 2 % em peso e até mesmo de 0,01 a 1,5 % em peso (em relação ao peso da fibra e material adsorvente).
[035]Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um recipiente compreendendo o material de embalagem como definido dentro do presente pedido.
[036]Dentro de uma modalidade preferida, a pelo menos uma camada do material de embalagem compreendendo o pelo menos um adsorvente é posicionada entre o interior do recipiente e a pelo menos uma camada compreendendo o papel reciclado e/ou o pelo menos um adsorvente e papel reciclado são localizados na mesma camada.
[037]Dentro de uma outra modalidade preferida, o recipiente é um recipiente para alimentos ou produtos para alimentação, preferencialmente produtos alimentícios secos tais como mas não limitados a macarrão, farinha, amido ou vegetais leguminosos, produtos lácteos secos ou doces tal como chocolate.
[038]Um outro aspecto da presente invenção refere-se ao uso do adsorvente inventivo para a fabricação de um material de embalagem como definido dentro do presente pedido ou um recipiente como definido dentro do presente pedido.
[039]Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um processo para a produção de um material de embalagem compreendendo as etapas (a) Fornecer uma pasta fluida de material fibroso e água;
(b) Adicionar de 1 a 25 % em peso de pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6;
(c) Drenar a pasta fluida;
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10/23 (d) Secar a pasta fluida drenada.
[040]0 termo “pasta fluida” como usado dentro da presente invenção deve, portanto, ser entendido como compreendendo qualquer composição compreendendo pelo menos um componente em forma líquida e compreendendo de 0,01 a 40 % em peso de pelo menos um sólido. Dentro de uma modalidade preferida, o pelo menos um adsorvente é adicionado em forma de uma pasta fluida com um teor de sólido de 15 a 35 % em peso em uma viscosidade de Brookfield a 100 rpm em torno de 1000 mPas. A “adição” pode ser realizada de acordo com qualquer método conhecido por uma pessoa versada na técnica como adequado para o propósito inventivo.
[041 ]O termo “drenar” como usado dentro da presente invenção deve ser entendido como compreendendo qualquer método conhecido por uma pessoa versada na técnica como adequado para o processo inventivo tal como drenagem pelo uso de geotêxteis ou peneiras.
[042]O termo “secar” como usado dentro da presente invenção deve ser entendido como compreendendo qualquer método conhecido por uma pessoa versada na técnica como adequado para o processo inventivo tal como secagem pelo uso de cilindros aquecidos ou de secagem.
[043]Nas seguintes modalidades particularmente preferidas do processo inventivo são descritas que não devem ser entendido como limitantes da invenção em qualquer aspecto. Deve ser entendido que independentemente das seguintes modalidades particularmente preferidas qualquer combinação das características como definidas anteriormente estão dentro do escopo da presente invenção.
Modalidade Particularmente Preferida 1 [044]Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH caracterizados por (i) uma área de superfície específica de 180 a 650 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,20 a 1,20 ml/g; e/ou
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11/23 (iii) um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g.
Modalidade Particularmente Preferida 2 [045]Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH caracterizados por (i) uma área de superfície específica de 180 a 650 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,20 a 1,20 ml/g; e/ou (iii) um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g, ainda caracterizado por um resíduo de peneira úmida de 90 a 100 % menor do que 53 pm, um teor de água de 5 a 30 % em peso e por uma capacidade de dilatação de menos do que 15 ml/2g.
Modalidade Particularmente Preferida 3 [046]Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH caracterizados por (i) uma área de superfície específica de 210 a 550 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g; e/ou (iii) um volume de poro total de 0,25 a 1,10 ml/g, ainda caracterizado por um resíduo de peneira úmida de 90 a 100 % menor do que 53 pm, um teor de água de 5 a 30 % em peso e por uma capacidade de dilatação de menos do que 15 ml/
Modalidade Particularmente Preferida 4 [047]Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH caracterizados por (i) uma área de superfície específica de 190 a 630 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,22 a 1,15 ml/g; e/ou (iii) um volume de poro total de 0,35 a 0,98 ml/g,
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12/23 ainda caracterizado por um resíduo de peneira úmida de 90 a 100 % menor do que 53 pm, um teor de água de 5 a 30 % em peso e por uma capacidade de dilatação de menos do que 15 ml/2g.
Modalidade Particularmente Preferida 5 [048]Material de embalagem compreendendo a pelo menos uma camada em que a pelo menos uma camada compreende o papel reciclado e/ou material de papelão e o pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das modalidades particularmente preferidas 1,2, 3 ou 4.
Modalidade Particularmente Preferida 6 [049]Material de embalagem compreendendo pelo menos duas camadas de material de papelão e/ou papel em que pelo menos uma das camadas compreende pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das modalidades particularmente preferidas 1, 2, 3 ou 4 e pelo menos uma camada compreendendo papel reciclado ou material de papelão.
Modalidade Particularmente Preferida 7 [050]Material de embalagem como definido na modalidade particularmente preferida 5 ou 6, ainda compreendendo de 0,001 a 3 % em peso (em relação ao peso da fibra e material adsorvente) de um agente de retenção.
Modalidade Particularmente Preferida 8 [051]Recipiente compreendendo o material de embalagem como definido na modalidade particularmente preferida 5, 6 ou 7 em que a pelo menos uma camada do material de embalagem compreendendo o pelo menos um adsorvente é posicionada entre o interior do recipiente e a pelo menos uma camada compreendendo o papel reciclado e/ou material de papelão.
Modalidade Particularmente Preferida 9 [052]Uso do adsorvente como definido em qualquer uma das modalidades particularmente preferidas 1,2, 3 ou 4 para a produção de um material de embalagem
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13/23 como definido na modalidade particularmente preferida 5, 6 ou 7, ou o recipiente como definido na modalidade particularmente preferida 8.
Modalidade Particularmente Preferida 10 [053] Processo para a produção de um material de embalagem compreendendo as etapas (a) Fornecer uma pasta fluida de material fibroso e água;
(b) Adicionar de 1 a 25 % em peso de pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das modalidades particularmente preferidas 1,2 3 ou 4 e de 0,001 a 3 % em peso (em relação ao peso da fibra e material adsorvente) de um agente de retenção;
(c) Drenar a pasta fluida;
(d) Secar a pasta fluida drenada, em que o pelo menos um adsorvente é adicionado em forma de uma pasta fluida com um teor de sólido de 15 a 35 % em peso a uma viscosidade de Brookfield a 100 rpm de 1000 mPas.
Exemplos [054]A presente invenção é agora descrita pelos seguintes exemplos e figuras.
[055]Os exemplos e figuras são apenas para propósitos ilustrativos e não devem ser entendidos como limitantes da invenção.
Lista das Figuras [056]A Figura 1 mostra um papelão ondulado compreendendo 5 camadas ((1), (2), (3), (4), (5)) de material de papelão e uma camada (5) com um conteúdo adicional de adsorvente inventivo.
[057]A Figura 2 mostra um papelão ondulado compreendendo 3 camadas ((6), (7), (8)) de material de papelão e uma camada (8) com um conteúdo adicional de adsorvente inventivo.
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14/23 [058]A Figura 3 mostra um papelão plano compreendendo 4 camadas ((9), (10), (11), (12)) de material de papelão e uma camada (11) com um conteúdo adicional de adsorvente inventivo.
Exemplo 1: Caracterização de adsorbentes e determinação de capacidade adsorvente de MOSH e MOAH [059]Teste para a determinação de capacidade adsorvente de MOSH e MOAH foi realizado como a seguir:
[060]Uma célula de migração foi usada consistindo em um vaso de armazenamento de vidro para os hidrocarbonetos que foi equipado no topo com um tecido metálico fino. Uma tampa de vidro adicional permitiu um fechamento hermético da célula de migração.
[061 ]O vaso de armazenamento serviu como um reservatório para a mistura de MOSH/MOAH sintética, que consiste em uma mistura de óleos minerais das empresas Gravex, Total e Edwards contendo uma razão de MOSH/MOAH de 80/20. Para os experimentos, 2,00 +/- 0,01 g da mistura de hidrocarboneto foram pesados no reservatório. O tecido metálico foi colocado no reservatório e 1,00 +/- 0,01 g do adsorvente foi distribuído uniformemente no tecido. A célula foi fechada com a tampa de vidro e armazenada sob 60 °C/pressão atmosférica durante 16 horas. Sob essas condições os hidrocarbonetos se movem lentamente em forma de gás através do tecido e para o adsorvente.
[062]Após o tempo de armazenamento o adsorvente foi quantitativamente transferido em um béquer de vidro, 100 ml de n-hexano (n-hexano anidro, SigmaAldrich) foram adicionados e os hidrocarbonetos foram extraídos a partir dos adsorbentes agitando-se o béquer durante 2 horas na temperatura ambiente. A solução de n-hexano foi separada a partir do adsorvente por filtração e os extratos foram analisados de acordo com o método descrito e publicados pelo German Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) sob o título “Bestimmung von
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Kohlenwasserstoffen aus Mineralõl (MOSH und MOAH) Oder Kunststoffen (POSH, PAO) em Verpackungsmaterialien und trockenen Lebensmitteln mittels Festphasenextraktion und GC-FID” em 05.04.2012. O princípio deste método é a separação dos extratos sobre uma coluna de silica gel dopada com nitrato de prata em frações MOSH e MOAH e sua determinação quantitativa com o auxílio de um detector de cromatografia em fase gasosa/ionização de chama (GC-FID). Os resultados das duplas determinações foram registrados em mg de MOSH/MOAH por kg de adsorvente.
[063]Resíduo de peneira úmida a 53 pm foi determinado como a seguir:
[064]100 g de pigmento seco no forno foram adicionados sob agitação a 930 rpm (agitador Pendraulik LD 50) a 1500 g de água da torneira em 2 minutos. A agitação foi continuada por 18 minutos a 1865 rpm. A suspensão foi posteriormente transferida em uma peneira de 53 pm (diâmetro 200 mm) e lavada com batida suave por meio de água corrente da torneira até que a água de lavagem estivesse limpa. Em seguida, a peneira foi colocada em um banho supersônico por 5 minutos, a fim de destruir os aglomerados de pigmentos e lavada novamente com água da torneira até a água de lavagem ficar completamente limpa. A peneira com o resíduo foi seca em um armário de secagem até constância de peso. O resíduo foi transferido por meio de uma escova em uma bandeja e pesado em uma balança analítica. O peso do resíduo em gramas correspondeu à sua porcentagem.
[065]Teor de água foi determinado como a seguir:
[066] 10 g do adsorvente foram pesados em uma bandeja de alumínio e secos durante 90 minutos a 130 °C em um armário de secagem até peso constante. A amostra foi resfriada em um dessecador até a temperatura ambiente e o peso foi medido em um balança analítica.
Teor de água em % = peso antes da secagem - peso após a secagem x 10 [067]Área de superfície específica foi determinada como a seguir:
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16/23 [068]Superfície específica foi medida pelo método BET (método de ponto único usando nitrogênio, de acordo com DIN 66131) com um porosímetro de nitrogênio automático das Micrométricas, tipo ASAP 2020.
[069]Volume de poro foi determinado como a seguir:
[070]O volume de poro foi determinado em uma ASAP 2020 (Área de Superfície Acelerada e Sistema de Porosimetria) de Micromeríticas de acordo com o método de BJH (E.P.Barett, L.G.Joyner, P.P.Hienda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373), que usa gás nitrogênio na temperatura de nitrogênio líquido (-196 °C) e aumento parcial da pressão de nitrogênio para cobrir a superfície e preencher os poros do pigmento/adsorvente. Antes da medição, a amostra (0,5 a 1,0 g) foi completamente desgaseificada por aquecimento em um tubo de amostra a 250 °C sob vácuo durante 20 horas. Após o resfriamento até a temperatura ambiente, o tubo incluindo a amostra foi pesado (para a determinação exata do peso da amostra) e inserido no analisador. Após o resfriamento com nitrogênio líquido a -196 ° C, foi iniciada a lavagem com gás nitrogênio, enquanto a pressão parcial P/Po foi aumentada em etapas até perto de 1 para garantir que todos os poros fossem preenchidos com nitrogênio. O software do sistema registrou em faixas decrescentes de diâmetro de poros (2500 a cerca de 10 Angstroem Á) os volumes de poros incrementais correspondentes em cm3/g. Esses valores incrementais foram adicionados ao volume total de poros da amostra. O volume de poros dos mesoporos foi calculado somando-se os volumes de poros incrementais entre os diâmetros de poros de 500 e 20 Á. Um diâmetro médio de poros em Angstroem foi calculado de acordo com BJH.
[071]Capacidade de dilatação foi determinada como a seguir:
[072]Um cilindro graduado de 100 ml foi preenchido com 100 ml de água destilada. 2,0 g do pigmento foram adicionados lentamente em pequenas porções de 0,1 a 0,2 g por meio de uma espátula. Após cada adição, esperou-se até o pigmento afundar no fundo do cilindro, e prosseguiu o procedimento. Após o término da adição,
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17/23 o pigmento foi deixado inchar por 1 hora, então o volume do pigmento inchado em ml foi registrado. O volume de intumescimento (1 h) foi documentado em ml/2g.
[073]Para os propósitos de teste, todos os adsorventes foram ajustados para resíduos de peneira úmida abaixo de 2 % a 53 pm e para conteúdo de água de 8 a 12 %. Os adsorventes de acordo com a invenção (No. 4 a 9) fornecem maior área de superfície específica e volume total de poros do que os exemplos comparativos 1 a 3.
[074]Tabela 1 mostra uma comparação de adsorventes de acordo com a presente invenção (No. 4 a 9) e adsorventes do estado da técnica (No. 1 a 3) tendo em vista os parâmetros medidos (ver acima).
Tabela 1: Caracterização de Adsorvente
No. Adsorvente Área de superfície específica m2/g Volume de poro ml/g Diâmetro médio de poro Á
total micro meso macro meso %
1 Ca-bentonita (Montmorilonita) 73 0,094 0,011 0,055 0,028 59 50
2 Saponita 138 0,179 0,024 0,122 0,033 68 51
3 Atapulgita 102 0,248 0,007 0,185 0,056 75 94
4 Bentonita, ativada por ácido 236 0,342 0,016 0,288 0,038 84 60
5 Silica nat. 244 0,643 0,015 0,512 0,116 80 100
6 Sepiolita 190 0,410 0,020 0,248 0,142 60 80
7 Sepiolita, ativada por ácido 218 0,270 0,024 0,220 0,025 81 50
8 Camada mista de Saponita/Querolita 231 0,252 0,015 0,182 0,055 72 47
9 Al-silicato sintético 506 0,985 0 0,856 0,129 87 73
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18/23 [075]Os resultados da tabela 2 mostram que um alto mesoporo (20 a 500 Â) e volume de poro total assim como uma alta área de superfície específica são obrigatórios para o desempenho do adsorvente.
Tabela 2: Adsorção de MOSH/MOAH
Ensaio no. Adsorvente MOSH pg/g MOAH pg/g Total
< C 25 < C 25
1 Ca-bentonita (Montmorilonita) 380 35 415
2 Saponita 487 34 521
3 Atapulgita 465 32 497
4 Bentonita, ativada por ácido 694 54 748
5 Silica nat. 725 50 775
6 Sepiolita 740 35 775
7 Sepiolita, ativada por ácido 804 61 865
8 Camada mista de Saponita/Querolita 629 35 672
9 Al-silicato sintético 820 58 878
[076]Adsorbentes de acordo com a presente invenção mostraram alta adsorção da fração de MOSH/MOAH < C 25. Dado o método de teste aplicado predominantemente, os hidrocarbonetos mais voláteis abaixo de C 25 são mobilizados e, portanto, adsorvidos. Consequentemente, as frações entre C 25 e C 35 não foram determinadas no exemplo 1. No entanto, dado o problema a ser resolvido pela invenção, somente a fração abaixo de C25 é principalmente relevante para aplicações práticas, pois elas tendem a migrar do material de embalagem no produto.
[077]Os adsorbentes de acordo com a invenção (4 a 9) adsorvidos entre 629 e 878 mg de MOSH < C 25 por kg de adsorvente, enquanto os exemplos comparativos
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19/23 (1 a 3) foram capazes de adsorver 360 a 487 mg de MOSH < C 25 por kg. A imagem é semelhante para MOAH < C 25, onde os adsorventes de acordo com a invenção (4 a 9) foram capazes de ligar 35 a 61 mg/kg e os exemplos comparativos (1 a 3) 32 a 35 mg/kg.
Exemplo 2: Desempenho dos adsorbentes em papel
Preparação de Folhas de Papel [078]No exemplo 2, foi mostrado que as boas taxas de adsorção dos adsorventes em MOSH/MOAH mostradas no exemplo 1 foram mantidas após a incorporação dos adsorventes na massa de papel. Um problema bem conhecido na técnica é o fato de que um componente obrigatório para a produção de papel (cargas de papel com uma área superficial específica alta) frequentemente apresenta uma alta demanda por auxiliares de retenção e, portanto, o volume específico de superfície e poros dos adsorventes pode ser reduzido como poros entupidos por esses produtos químicos. Os adsorventes da invenção não mostraram este problema.
[079]Folhas de papel foram preparadas em uma formadora de folhas RapidKõthen, aplicando as seguintes condições:
(a) Polpa: fibras recicladas mistas de uma fábrica de papelão alemã (b) Densidade: diluídas com água branca da fábrica até 1 % de conteúdo sólido (c) Agente de floculação: Gilufloc 40H (cloreto de polialumínio, BK Giulini, 40% de sólidos) dosagem 5 kg de telquel/mton de polpa (d) Auxiliar de retenção: Polimina SK (polietilenimina molecular alta, BASF, sólidos 25 %) dosagem de 2 kg da polpa seca/mton (e) Adsorbentes: dispersos em água a 30% de sólidos; observação: com bentonita, apenas 15% de sólidos foram atingidos devido à alta viscosidade dos pigmentos, 10 e 20% na polpa [080]Procedimento: Para cada ensaio, a polpa foi preparada recentemente com água branca da fábrica até um teor de sólidos de 1%. Sob agitação a 400 rpm, a
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20/23 sequência de dosagem dos produtos químicos foi PAC/adsorvente/auxiliar de retenção, seguido de um tempo de agitação de 1 min após cada dosagem. Posteriormente, formaram-se folhas redondas de 20 cm de diâmetro em um formador de folhas Rapid-Kõthen em gramaturas de 200 g/m2 (entre 198 e 202,5 g/m2). As folhas de papel foram caracterizadas e usadas para a determinação do potencial de adsorção/retenção de MOSH/MOAH. Folhas de Referência foram preparadas seguindo o mesmo procedimento, mas sem a adição de adsorbentes.
Determinação do peso do papel [081 ]As folhas redondas com 20 cm diâmetro foram secas em um armário de secagem a 110 °C durante 2 a 3 minutos e depois pesadas em uma balança analítica.
[082]O papel peso em g/m2 foi calculado de acordo com:
Peso de folha em g/0,12 x π m2
Teor das cinzas [083]Teor das cinzas foi medido em um tubo de incineração da Greiner e Gassner GmbH a temperaturas de até 1100 °C em atmosfera de oxigênio puro (tempo de incineração de 5 minutos) e foi relatado em % da massa de papel. A diferença no teor de cinzas entre as folhas de papel nas quais os adsorventes são incorporados e a referência sem adsorventes fornece diretamente a quantidade de adsorvente retido nas folhas.
Determinação de migração de MOSH/MOAH [084]Uma célula de migração simples foi usada que consiste em uma placa de fundo de aço inoxidável na qual é colocado um anel de aço inoxidável com um diâmetro interno de 10 cm, altura de 1 cm. A célula foi coberta com outra placa de aço inoxidável do mesmo tamanho da placa inferior. A folha de papel a ser medida (circular com 10 cm de diâmetro) foi colocada na placa inferior e coberta com farinha de sêmola, a qual foi usada para imitar os alimentos em contato com o papel. Após o
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21/23 fechamento da célula com a placa superior, a célula foi coberta com a placa superior e armazenada por 5 dias a 60 °C.
[085]Razão papel/farinha de sêmola usada:
área de medição: π χ raio2 = 3,14 χ 0,5 dm2 = 0,785 dm2 papel: 200 g/m2 = 200 g/100 dm2 = 2 g/dm2
Farinha de sêmola: 8,6 g em 0,785 dm2 corr. a 11 g/dm2 [086]Após o tempo de armazenamento da farinha de sêmola foi completamente transferida em um béquer de vidro, 250 ml de n-hexano (anidro, Sigma-Aldrich) foram adicionados e MOSH/MOAH foi extraído agitando-se o béquer durante 2 horas na temperatura ambiente. Após a separação a partir da farinha de sêmola por filtração, MOSH e MOAH foram analisados seguindo o método de BfR, instituto descrito acima. Os valores de MOSH/MOAH foram registrados em pg/kg.
[087]Tabela 3 mostra folhas de teste com uma gramatura de 200 +/- 2,5 g/m2. O teor das cinzas de referência sem adição de um adsorvente foi registrado a 25,0 %. As dosagens dos adsorbentes foram calculadas para níveis de incorporação de 10 e 20 %. Como pode ser obtido a partir da tabela 3, níveis de incorporação de 7,0 a 7,5 % (“dosagem 10 %”) e 13,5 a 14,5 % (“dosagem 20 %”) foram obtidos, o que corresponde a boas retenções de preenchimento em torno de 70 %.
Tabela 3: Caracterização da Folha de Teste
Ensaio no. Adsorvente Peso do papel g/m2 % de Teor das cinzas % de Incorp. de Adsorvente Observações
1 Nenhum 198,3 25,0 - referência
2a Ca-bentonita 200,5 32,0 7,0 comparação
2b Ca-bentonita 201,4 38,5 13,5 comparação
3 Saponita 202,5 39,5 14,5 comparação
4 Atapulgita 200,3 38,5 13,5 comparação
5 Bentonita ativada por ácido 202,3 39,0 14,0
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22/23
6a Silica nat. 199,5 32,0 7,0
6b Silica nat. 201,0 39,0 14,0
7 Sepiolita 201,6 38,5 13,5
8 Sep. Ativada por ácido 198,8 39,0 14,0
9a Camada Mista de Saponita/Querolita 201,2 32,5 7,5
9b Camada Mista de Saponita/Querolita 202,3 39,5 14,5
10 Al-silicato sintético 200,8 39,0 14,0
[088]Tabela 4 fornece um resumo do efeito dos adsorventes na migração de MOSH e MOAH do papel reciclado para a farinha de sêmola. No ensaio de referência (no. 1), 80 pg/g de MOSH e 27 pg/g de MOAH, juntos 107 pg/g foram detectados após o tempo de armazenamento. A incorporação de adsorventes reduz a migração de MOSH e MOAH por adsorção e fixação.
Tabela 4: Migração de MOSH/MOAH
Ensaio no. Adsorvente % de Incorp. De Adsorvente MOSH gg/g MOAH gg/g Total gg/g % de Redução
C25 C 25- C35 C25 C 25- C35
1 Nenhum - 57 23 19 8 107 0
2a Ca-bentonita 7,0 34 14 18 8 74 31
2b Ca-bentonita 13,5 25 12 11 4 52 51
3 Saponita 14,5 25 8 4 5 42 61
4 Atapulgita 13,5 24 10 5 5 44 59
5 Bentonita, ativada por ácido 14,0 4 3 1 4 12 89
6a Silica nat. 7,0 36 7 18 6 67 37
6b Silica nat. 14,0 11 3 1 4 19 82
7 Sepiolita 13,5 8 2 1 3 14 87
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8 Sep. Ativada por ácido 14,0 3 2 1 2 8 93
9a Camada Mista de Saponita/Querolita 7,5 16 4 3 2 25 77
9b Camada Mista de Saponita/Querolita 14,5 0,5 3 0,5 4 8 93
10 Al-silicato sintético 14,0 7 3 3 2 15 86
[089]Como uma alta taxa de incorporação (maior do que 20 %) de adsorbentes com uma alta área de superfície específica danificaria a resistência do papel e/ou exigiría um uso muito alto de produtos químicos (auxiliares de retenção, agentes de colagem), é uma vantagem particular dos adsorventes da presente invenção que uma redução significativa (migração MOSH & MOAH, todas as frações) de até 93 % podería ser alcançada a uma taxa de incorporação de 14,5 %, 77 % a 7,5 %, respectivamente.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de MOAH e/ou MOSH CARACTERIZADO pelo fato de que (i) uma área de superfície específica de 140 a 700 m2/g; e/ou (ii) um volume de poro de poros de 20 a 500 Â de 0,1 a 1,2 ml/g; e/ou (iii) um volume de poro total de 0,25 a 1,2 ml/g.
  2. 2. Adsorvente, de acordo com a reivindicação 1, ainda CARACTERIZADO pelo fato de que um resíduo de peneira úmida de 90 a 100 % menor do que 53 pm.
  3. 3. Adsorvente, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que um teor de água de 5 a 30 % em peso.
  4. 4. Adsorvente, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que uma capacidade de dilatação de menos do que 15 ml/2g.
  5. 5. Adsorvente, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que é selecionado a partir do grupo consistindo em bentonitas, atapulgitas, saponitas, sepiolitas, saponitas/querolitas de camada mista, silicatos de alumínio natural ou sintético e misturas dos mesmos.
  6. 6. Adsorvente, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o adsorvente é um adsorvente ativado por ácido.
  7. 7. Material de embalagem, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.
  8. 8. Material de embalagem, de acordo com reivindicação 7 CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos um componente selecionado a partir de papel ou material de papelão.
  9. 9. Material de embalagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos duas camadas de material de papelão e/ou papel.
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  10. 10. Material de embalagem, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das camadas compreende pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma de reivindicações 1 a 6 e pelo menos uma camada compreendendo papel reciclado ou material de papelão.
  11. 11. Recipiente, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o material de embalagem como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 10.
  12. 12. Recipiente, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a pelo menos uma camada do material de embalagem compreende o pelo menos um adsorvente é posicionado entre o interior do recipiente e a pelo menos uma camada compreendendo o papel reciclado e/ou material de papelão.
  13. 13. Uso do adsorvente como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6 para a produção de um material de embalagem como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o recipiente como definido em qualquer uma das reivindicações 11 ou 12.
  14. 14. Processo para a produção de um material de embalagem, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas (a) Fornecer uma pasta fluida de material fibroso e água;
    (b) Adicionar de 1 a 25 % em peso de pelo menos um adsorvente como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6;
    (c) Drenar a pasta fluida;
    (d) Secar a pasta fluida drenada.
  15. 15. Processo de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um adsorvente é adicionado em forma de uma pasta fluida com um teor de sólido de 15 a 35 % em peso em uma viscosidade de Brookfield a 100 rpm de 1000 mPas.
BR112019020397-4A 2017-03-31 2018-03-14 Adsorvente adequado para a adsorção de compostos de moah e/ou mosh, material de embalagem compreendendo o dito adsorvente, recipiente compreendendo o dito material de embalagem, uso do adsorvente para a produção dos ditos material de embalagem e recipiente e processo para a produção de um material de embalagem BR112019020397B1 (pt)

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