Análisis potencial de productos biopoliméricos como materia prima para elaborar empaques biodegradables

El presente trabajo de investigación consta de una revisión bibliográfica de potenciales productos compuestos por polímeros naturales que podrían llegar a ser utilizados como materia prima complementaria en la elaboración de empaques biodegradables. Por tanto, se consultaron distintas bases de datos de investigaciones: Science Direct, Scopus, Scielo, Redalyc, Dialnet y Latin Index; la búsqueda arrojó 1394 artículos relacionado al tema de investigación, se identificó que 155 artículos son de acceso libre y que aproximadamente el 51% de las publicaciones corresponden a artículos de investigación. El presente trabajo de investigación contempló el análisis de 22 artículos de investigación, donde alrededor del 36% de artículos provienen del país de Colombia, además se consideró un horizonte de tiempo para la búsqueda no mayor a 10 años. Por otro lado, el procesamiento de los artículos encontrados permitió centrar la investigación. Se identificó que los polímeros naturales pueden provenir de diversas fuentes, entre ellas de polisacáridos, proteínas y lípidos. La revisión bibliográfica condujo a optar por la evaluación de productos compuestos por polisacáridos, fuente principal de obtención del almidón, presente en productos como: yuca, plátano, quinua y arrocillo, potenciales productos analizados en el trabajo. La evaluación se realizó sobre el proceso de obtención de almidón que consideró ciertos criterios como: su facilidad de aplicación en otros productos, estructura y descripción completa del proceso y facilidad de acceso a la materia prima posteriormente mediante el método de ponderación de factores se obtuvo como resultado que a nivel teórico el método de obtención de almidón de plátano es el más completo. Teniendo en consideración que una investigación de tipo experimental permitiría resultados más certeros se consideró conveniente proponer parámetros para evaluar el producto final, que a futuro al ampliar la investigación permitan obtener un producto final de mejores características.Trabajo de investigació

ALMIDONES HIDRÓFOBOS

Polymers of natural origin such as starch have been seen by many authors as an attractive and viable alternative as substitutes for some synthetic polymers, since they and their derivatives are not very harmful to the environment and their use could reduce the pollution produced by polymers petroleum derivatives. However, due to its hydrophilic nature, its properties are compromised by the degree of humidity in the environment, which constitutes a very important limitation when developing products derived from it. It is for this reason that different chemical modification methods have been developed in order to convert it into a hydrophobic material, which makes it easier not only to obtain products resistant to humidity, but also to hydrolytic degradation. This, in addition, allows the obtaining of materials that are easier to mold and friendly to the environment and, therefore, useful for the manufacture of utensils. In this review, many of the advances obtained in the different routes of chemical modification directed towards the synthesis of hydrophobic starches are presented, especially the obtaining of etherified and esterified starches, emphasizing especially the influence of the means of synthesis and the conditions of reaction.Polímeros de origen natural como el almidón han sido vistos por muchos autores como una alternativa atractiva y viable como sustitutos de algunos polímeros sintéticos, ya que ellos y sus derivados resultan ser poco nocivos para el medio ambiente y su uso podría reducir la contaminación producida por polímeros derivados del petróleo. Sin embargo, debido a su carácter hidrófilo sus propiedades se ven comprometidas con el grado de humedad del ambiente, lo cual constituye una limitación muy importante a la hora de desarrollar productos derivados del mismo. Es por esta razón que se han desarrollado diferentes métodos de modificación química con la finalidad de convertirlo en un material hidrófobo, lo que facilita no solo obtener productos resistentes a la humedad, sino también a la degradación hidrolítica. Esto, además, permite la obtención de materiales más fáciles de moldear y amigables con el medio ambiente y, por lo tanto, útiles para la fabricación de utensilios. En esta revisión se presentan muchos de los avances obtenidos en las diferentes vías de modificación química dirigidas hacia la síntesis de almidones hidrófobos, en especial la obtención de almidones eterificados y esterificados, haciendo énfasis especialmente en la influencia de los medios de síntesis y las condiciones de reacción

Formulación teórica para la obtención de filmes y revestimientos a base de almidón de yuca

Considerando la gran problemática ecológica que produce el consumo masivo de plástico, se planteó como objetivo formular un sustituyente para mitigar la contaminación de petroquímicos con altas emisiones de gases de efecto invernadero y daños directos a la biodiversidad. Adicionalmente, la explosión demográfica ha incrementado la demanda de productos alimenticios procesados, incrementando a su vez la producción de material polimérico para su envase y distribución. Inicialmente se hizo un análisis de biopolímeros de diferentes procedencias que tuvieran como factor común, un índice considerable de degradación, determinando que los de tipo polisacárido cumplen con los requerimientos iniciales para considerarse una materia prima base viable en términos de adquisición y almacenamiento. Como resultado el almidón de yuca de origen nativo cumplió con las características necesarias, sin embargo, al compararse con los polímeros convencionales y de mayor demanda en la elaboración de empaques como el PP y el PS, presenta una desventaja con respecto a las propiedades fisicoquímicas. Es por ello, que después de analizar las propiedades de dichos polímeros convencionales se concluyó que el almidón de yuca por sí solo como material no era bastante fuerte, resistente e impermeable; teniendo en cuenta este hallazgo, se planteó la modificación química de este con Quitosano, incluyendo al proceso una serie de plastificantes como el glicerol, agua destilada y extracto de propóleo en etanol en diferentes concentraciones que funcionan como reactivos para la mejora de propiedades importantes como mecánicas, físicas, de barrera y propiedades antimicrobianas. Luego de esto, con el fin de hacer un filme o película con mejores propiedades de barrera ya que hasta ahora no eran tan aceptables, se investigaron diferentes fuentes de residuos aprovechables que sirvieran como aditivo para aportar a la obtención de un biopolímero que funcionara como material para crear empaques en el sector alimenticio, usando la cáscara de uva y sus semillas que según nuestras investigaciones exploratorias cuentan con buenas características de barrera, que al ser adicionadas a nuestro proceso de modificación química del almidón de yuca y los demás plastificantes ya nombrados, otorgaba un aumento en la permeabilidad al agua y el coeficiente de permeabilidad al vapor, así mismo como su resistencia a la tracción y resistencia al impacto. Finalmente hubo una investigación de la maquinaria requerida y el proceso de obtención, en el que paralelamente se estudió la viabilidad en costos la producción de un lote de 1 kg de la película biodegradable. Posteriormente se contrastó con la producción de empaques plásticos de origen petroquímico concluyendo que el proceso de obtención de un bioplástico es un poco más costoso que el de los polímeros normales, pero que produciendo a mayor escala podría llegar a ser competitivo por valor unitario y que ambientalmente haría un impacto muy positivo para la industria alimenticia, la cual en la actualidad depende de los materiales poliméricos para su envase y empaque.Considering the great ecological problem produced by the massive consumption of plastic, the objective was to formulate a substitute to mitigate petrochemical pollution with high greenhouse gas emissions and direct damage to biodiversity. Additionally, the demographic explosion has increased the demand for processed food products, in turn increasing the production of polymeric material for packaging and distribution. Initially, an analysis was made of biopolymers from different sources that had as a common factor, a considerable degradation index, determining that the polysaccharide type met the initial requirements to be considered a viable base raw material in terms of acquisition and storage. As a result, the native cassava starch fulfilled the necessary characteristics, however, when compared with conventional polymers and those of greater demand in the manufacture of packaging such as PP and PS, it presents a disadvantage with respect to physicochemical properties. That is why, after analyzing the properties of said conventional polymers, it was concluded that cassava starch by itself as a material was not strong, resistant and waterproof enough; Taking this finding into account, the chemical modification of this with Chitosan was proposed, including in the process a series of plasticizers such as glycerol, distilled water and propolis extract in ethanol in different concentrations that function as reagents for the improvement of important properties such as mechanical , physical, barrier and antimicrobial properties. After this, in order to make a film with better barrier properties since until now they were not so acceptable, different sources of usable waste were investigated that would serve as additives to contribute to obtaining a biopolymer that would function as a material to create packaging in the food sector, using the grape peel and its seeds that according to our exploratory research have good barrier characteristics, which when added to our process of chemical modification of the cassava starch and the other plasticizers already named, gave an increase in water permeability and vapor permeability coefficient, as well as its tensile strength and impact resistance. Finally, there was an investigation of the required machinery and the obtaining process, in which the cost feasibility of producing a 1 kg batch of biodegradable film was studied in parallel. Subsequently, it was contrasted with the production of plastic packaging of petrochemical origin, concluding that the process of obtaining a bioplastic is a little more expensive than that of normal polymers, but that producing on a larger scale could become competitive by unit value and that environmentally it would have a very positive impact for the food industry, which currently relies on polymeric materials for its packaging.CONTENIDO Agradecimientos. 3 Contenido 4 LISTA DE TABLAS 6 LISTA DE GRÁFICAS 7 LISTA DE FIGURAS 7 LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS 8 RESUMEN 1 ABSTRACT 2 INTRODUCCIÓN 4 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 6 2. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 7 3. OBJETIVOS 8 3.1 Objetivo general 8 3.2 Objetivos específicos 8 4. HIPÓTESIS 9 5. MARCO TEÓRICO 10 5.1 Generalidades de los polímeros. 10 5.2 Migración de materiales plásticos. 11 5.3 Generalidades de los biopolímeros 12 5.3.1 Cambios moleculares de los biopolímeros. 13 5.3.2 Aplicaciones 14 5.4. La yuca y su almidón. 14 5.5. Generalidades de los filmes y revestimientos 17 5.6. Envases en la industria de los helados. 17 5.7. Análisis de biopolímeros que logren sustituir a los polímeros de origen fósil 18 5.7.1. Propiedades para la elaboración de empaques: 19 6. DISEÑO METODOLÓGICO 20 6.1. Proceso de búsqueda de información 20 6.2. Ecuaciones de búsqueda. 21 6.3 Caracterización de polímeros convencionales y naturales 23 6.4 Ajuste de la formulación del almidón de yuca nativo 23 6.5 Costeo para la producción del biopolímero modificado 24 7. RESULTADOS 26 7.1. Polímeros: 26 7.1.1. Propiedades físicas 26 7.1.2. Propiedades mecánicas 27 7.1.3. Propiedades térmicas 28 7.1.4. Propiedades de barrera 29 7.1.5. Análisis de Polímeros 30 7.2. Biopolímeros: 31 7.2.1. Propiedades físicas 31 7.2.2. Propiedades mecánicas 32 7.2.3. Propiedades térmicas 34 7.2.4. Propiedades de barrera 36 7.2.5. Análisis de Biopolímeros 37 7.3. Almidones termoplásticos 38 7.3.1. Propiedades físicas 39 7.3.2. Propiedades mecánicas 40 7.3.3. Propiedades térmicas 41 7.3.4. Propiedades de barrera 42 7.3.5. Análisis de almidones termoplásticos 44 7.4. Modificación del almidón de yuca 44 7.4.4. Confirmación de la modificación del almidón 46 7.5. . Formulación de posibles aditivos y plastificantes 47 7.5.1. Plastificantes 47 7.5.1.1. Glicerina o glicerol 48 7.5.1.2. Agua destilada 50 7.5.2. Aditivos: 50 7.5.3. Modificador químico 51 7.5.3.1.1. Quitina y quitosano 51 7.5.3.1.2. Propiedades del quitosano. 52 7.5.4. Extracto de propóleo en etanol y cera de abejas 52 7.5.5. Uva 53 7.5.5.1.1. Cáscara o piel de uva 54 8. FORMULACIÓN DEL BIOPLÁSTICO: 55 8.1. Proceso productivo de biopolímero de almidón de yuca 56 8.2. Equipo necesario 58 8.3. Determinación de los costos y la viabilidad de la obtención del bioplástico. 59 CONCLUSIONES 65 BIBLIOGRAFÍA 1 ANEXOS 28PregradoIngeniero en IndustrialIngeniería Industria

Determinación de las propiedades físico-químicas y tasa de digestión in vitro del almidón crudo y gelatinizado de ocho genotipos y tres variedades de papa de la Estación Experimental Santa Catalina del INIAP-Quito

El objetivo de la investigación fue determinar las propiedades físico-químicas y tasa de digestión in vitro del almidón crudo y gelatinizado de ocho genotipos y tres variedades de papa de la Estación Experimental Santa Catalina del INIAP-Quito. El estudio consideró almidón crudo y calentado (en una olla de presión por 15 minutos) de ocho genotipos (1.16.23, 11.6.11, 11.9.90, 11.9.101, 11.9.175, 14.4.16, 16.6.2 y 19.20.15) y tres variedades de papa (Capiro, Libertad y Superchola) cultivadas en el INIAP. Así, tanto en los genotipos como las variedades de papa se determinó el rendimiento de extracción del almidón y en los dos tratamientos (almidón crudo y calentado) se cuantificó la humedad, ceniza, fibra cruda, índice de absorción de agua, solubilidad, poder de hinchamiento, amilosa, almidón total, retrogradación y estabilidad de almacenamiento en refrigeración. Los resultados mostraron que el genotipo 14.4.16 presentó un mayor rendimiento de extracción (80,18 %). A su vez, al comparar almidones crudos y calentados se encontró mayores valores para el genotipo 1.16.23 crudo, en % humedad (10,87 %); genotipo 14.4.16 crudo, en % ceniza (4,30 %); genotipo 1.16.23 crudo, en % fibra (3,63 %); genotipo 16.6.2 crudo, en índice de absorción de agua (2,57 g/g); variedad Superchola crudo, en índice de solubilidad en agua (0,09 g/g); variedad Superchola crudo, en poder de hinchamiento (2,76 %); genotipo 14.4.16 calentado, en % amilosa (24,36 %); genotipo 11.6.11 crudo, en % amilopectina (83,00 %); genotipo 11.9.90 crudo, en % almidón total (75,57 %); solución al 3 % variedad Capiro crudo, en % retrogradación (43,80 %); solución al 5 % genotipo 1.16.23 calentado, en % retrogradación (34,47 %); solución al 5 % genotipo 1.16.23 calentado, en % retrogradación (24,60 %); solución al 9 % genotipo 1.16.23 crudo, en % retrogradación (15,17 %); genotipo 1.16.23 calentado, en % capacidad de retención de agua día 1 (85,11 %); genotipo 1.16.23 calentado, en % capacidad de retención de agua día 2 (89,64 %); genotipo 1.16.23 calentado, en % capacidad de retención de agua día 5 (91,58%); variedad Libertad calentado, en % almidón de digestión rápida (19,89 %); variedad Superchola crudo, en % almidón de digestión lenta (33,23 %); variedad Superchola calentado, en % almidón digerible total (49,39 %); genotipo 16.6.2 calentado, en % almidón resistente (31,48 %).The objective of the research was to determine the physical-chemical properties and in vitro digestion rate of raw and gelatinized starch from eight genotypes and three varieties of potato from the Santa Catalina Experimental Station of INIAP-Quito. The study considered raw and heated starch (in a pressure cooker for 15 minutes) of eight genotypes (1.16.23, 11.6.11, 11.9.90, 11.9.101, 11.9.175, 14.4.16, 16.6.2 and 19.20 .15) and three potato varieties (Capiro, Libertad and Superchola) grown at INIAP. Thus, both in the genotypes and the potato varieties, the starch extraction yield was determined and in the two treatments (raw and heated starch) the humidity, ash, crude fiber, water absorption index, solubility, power of swelling, amylose, total starch, retrogradation and refrigerated storage stability. The results showed that the 14.4.16 genotype presented a higher extraction yield (80.18 %). In turn, when comparing raw and heated starches, higher values were found for the raw genotype 1.16.23, in % moisture (10.87 %); genotype 14.4.16 raw, in % ash (4.30 %); genotype 1.16.23 raw, in % fiber (3.63 %); crude 16.6.2 genotype, in water absorption index (2.57 g/g); crude Superchola variety, in water solubility index (0.09 g/g); raw Superchola variety, in swelling power (2.76 %); genotype 14.4.16 heated, in % amylose (24.36 %); crude 11.6.11 genotype, in % amylopectin (83.00 %); genotype 11.9.90 raw, in % total starch (75.57 %); solution at 3% crude Capiro variety, in % retrogradation (43.80 %); 5% solution genotype 1.16.23 heated, in % retrogradation (34.47 %); 5% solution genotype 1.16.23 heated, in % retrogradation (24.60 %); 9% genotype 1.16.23 crude solution, in % retrogradation (15.17 %); genotype 1.16.23 heated, in % water retention capacity day 1 (85.11 %); genotype 1.16.23 heated, in % water retention capacity day 2 (89.64 %); genotype 1.16.23 heated, in % water retention capacity day 5 (91.58 %); Libertad variety heated, in % fast digestion starch (19.89 %); raw Superchola variety, in % slow digestion starch (33.23 %); heated Superchola variety, in % total digestible starch (49.39 %); genotype 16.6.2 heated, in % resistant starch (31.48 %)

Biopolímero a partir de almidón de cáscara de plátano Musa Sapientum mediante tratamiento químico, Departamento de Química, UNAN-Managua, Julio 2021-Marzo del 2022

Este estudio, se llevó a cabo, con la finalidad de aprovechar las cáscaras de plátano Musa Sapientum como materia prima, para elaborar biopolímero natural (un material biodegradable), a fin de proporcionar a estas un valor agregado. De manera que, para la elaboración del biopolímero se utilizó una metodología experimental: La elaboración inició con la recolección de la materia prima, selección de las cáscaras, lavado, rayado del endocarpio, inmersión en ácido cítrico, molienda, tamizado, mezclado y adición de yodo, a fin de confirmar la presencia de almidón en la harina. Luego se agrega glicerina (agente plastificante), ácido acético (agente modificador) y agua destilada; a diferentes temperaturas, posteriormente, se lleva a secado a temperatura ambiente a 25 °C, durante 24 horas y secado en horno de convección a 60 °C, durante 12 horas, el producto final obtenido es el biopolímero en forma de lámina delgada de color café oscuro. Al producto final se le determinó parámetros de calidad, dado que, el mejor experimento presenta los siguientes valores: contenido de humedad 13,73%, biodegradable durante 30 días en agua, suelo 60 días e intemperie; 60 días. Espesor del biopolímero 3,08 mm en promedio y densidad 1,24 g/cm3, Palabras claves: biopolímero, material biodegradable, cáscara de plátano, contenido de humeda

Evaluación técnico económica de la producción de bioetanol a nivel experimental a partir de almidón de papa en el Departamento de Boyacá

Se estudiaron las propiedades fisicoquímicas y morfológicas de seis (6) almidones nativos provenientes de seis (6) variedades de papa, como estudios previos para la selección de variedades promisorias para la obtención de etanol. Previo a las determinaciones, las muestras fueron secadas hasta peso constante. El contenido de cenizas, amilosa, amilopectina y la temperatura de gelatinización muestran diferencias significativas entre las variedades. Igualmente, se observaron diferencias en la forma y tamaño del gránulo. Los resultados obtenidos muestran una eficiencia del 83% en el proceso de hidrólisis como tratamiento previo al proceso de fermentación. Se determinó que el efecto combinado entre las concentraciones de la enzima α-amilasa y el sustrato presentó significancia estadística; la conversión a azúcares reductores se ve favorecida al utilizar los valores de 0,336 mL/kgsustrato y 42,2 % respectivamente. La concentración de la enzima amiloglucosidasa y el tiempo de sacarificación no presentaron significancia estadística, por lo que se recomienda utilizar 0,34 mL/kgsustrato y un tiempo de 14 h. En la fermentación alcohólica del sustrato hidrolizado, se evaluó con dos variedades Parda Pastusa y Tuquerreña, se obtuvo un consumo de azúcares reductores de 91 %, la densidad del etanol obtenido fue de 1,014 g/cm3 a 20 °C con una pureza del 94%. La concentración inicial de sólidos para una eficiente gelatinización del almidón de papa se determinó en 42,68% para garantizar la acción del enzima y así producir una licuefacción eficiente. Este proceso mostró en la investigación un consumo de azúcares reductores del 41,6% para el sustrato de la variedad Pardo Pastusa y un 75 % para el sustrato de la variedad Tuquerreña, lo cual tiene efecto directo en la producción de alcohol, donde se alcanza un 8,51% v/v, valor superior al obtenido industrial que corresponde a un rango entre 7 y 8% v/v.Abstract. It was the study of the physicochemical and morphological six native starches from six (6) varieties of potatoes, as previous studies for selecting promising varieties for ethanol production. Prior to the determinations, the samples were dried to constant weight. Ash content, amylose, amylopectin and gelatinization temperature showed significant differences between the varieties. Likewise, differences in the shape and size of the granule. The results show an efficiency of 83 % in the hydrolysis process as a pretreatment to the fermentation process. It was determined that the combined effect between the concentrations of α-amylase enzyme and the substrate showed statistical significance was converted into reducing sugars is favored by using the values of 0,34 mL / kg sustrato and 42,2 % respectively. The concentration of the enzyme amyloglucosidase and saccharification time showed no statistical significance, so we recommend using 0, 34 mL / kg sustrato and a time of 14 h. In the alcoholic fermentation of the hydrolyzed substrate was evaluated with two varieties and Tuquerreña ,Parda Pastusa, consumption was obtained in 91% reducing sugars, ethanol obtained density was 1,014 g/cm3 at 20 ° C with a purity of 94% . The initial concentration of solids for efficient potato starch gelatinization 42,68% was determined to ensure the action of the enzyme and thus produce an efficient liquefaction. This showed in research consumption of reducing sugars of 41,6 % for the variety Parda substrate Pastusa and 75% for the variety Tuquerreña substrate, which has direct effect in the production of alcohol, which is reached 8,51 % v / v, above the industrial obtained corresponds to a range between 7 and 8 % v / v.Maestrí

Estrategias para preservar arándanos utilizando envases biodegradables

La aplicación de nuevas tecnologías para laconservación postcosecha de arándanos tiene un relevante interés regional, yaque el cultivo de esta fruta en la región del NEA representa un 40% de laproducción nacional (aprox. 17 mil Tn). Este volumen de fruta fresca se destinaen su mayor parte al mercado de exportación, encontrándose que las principalescausas de pérdidas de calidad de la fruta en los países de destino estánasociadas a podredumbres producidas por mohos. Para subsanar este problema, unaalternativa natural y sustentable, es utilizar envases biodegradablesformulados con componentes activos. Algunosde estos componentes son biopolímeros y compuestos naturales que se obtienen apartir de los residuos generados de la pesca, la agricultura o la ganadería.Desde un punto de vista medio ambiental, el aprovechamiento de residuos resultade gran interés puesto que se consigue obtener un rendimiento y valorizar estosdesechos, reducir su cantidad y por lo tanto los costos y problemas de sueliminación. El quitosano (derivado n-acetilado de la quitina) es un producto queproviene de residuos de la industria pesquera que tiene propiedadesantimicrobianas y posee la capacidad de formar películas al igual que el almidónproveniente de maíz, siendo ambos polisacáridos biodegradables y químicamentecompatibles. Asimismo para eldesarrollo de materiales que adapten sus propiedades, especialmente lasmecánicas, a las necesidades de los envases, se incorporan plastificantessiendo los polialcoholes ampliamente utilizados con este fin. Las matricespueden ser funcionalizadas por agregado de aditivos específicos. Al respecto, apartir de subproductos de la industria citrícola pueden obtenerse diversos compuestosactivos con capacidad antimicrobiana y antioxidante, los que resultan departicular interés en el desarrollo de envases para la conservación de frutasmínimamente procesadas. En el presente trabajo de Tesis doctoral sedesarrollaron y caracterizaron envases biodegradables activos para preservar lacalidad de arándanos almacenados en condiciones de refrigeración. Se utilizóuna matriz compuesta de biopolímeros (almidón y quitosano) como base de lasformulaciones para obtener las películas biodegradables. Se caracterizaron lospolisacáridos de partida, ya que se trabajó con tres tipos de quitosano dedistinto peso molecular. Se estudiaron las mezclas de ambos biopolímeros endistintas proporciones de almidón:quitosano, con el fin de seleccionar laformulación que conduce a películas con propiedades de barrera y mecánicasóptimas. Como agente plastificante se empleó glicerol y, como componentes conactividad antimicrobiana, se incorporó aceite esencial de limón o extracto de semillasde pomelo. La metodología utilizada para analizar lasdispersiones formadoras de películas fue mediante ensayos rotacionales ydinámicos con un reómetro Rheo Stress 600 ThermoHaake (Haake, Alemania) utilizandouna geometría plato-plato. En el caso de las formulaciones que incluían loscompuestos activos, las películas activas se obtenían a partir de emulsiones,cuya estabilidad se evaluó mediante ensayos en un Turbiscan classic (Formulaction,Francia) y a través del estudio del tamaño de gota de las emulsiones(Mastersizer 2000, Malvern, Inglaterra). Posteriormente se realizó lacaracterización de las películas obtenidas evaluando la microestructura, laspropiedades físicoquímicas, ópticas, mecánicas y de barrera, así como lacapacidad antimicrobiana y antioxidante.Las propiedades de las películas que se determinaronfueron: humedad, mediante secado en estufa a 105°C; espesor con medidor deespesores para sustancias no ferrosas Check Line DCN-900 (New York, USA);solubilidad en agua a 25°C; permeabilidad al vapor de agua según Norma ASTM E-96,usando copas de permeación Payme Elcometer 5100 (Manchester, Reino Unido);propiedades mecánicas de tracción y de punción con texturómetro TA.XT2i- StableMicro Systems (Inglaterra); análisis cuasiestático uniaxial DMA en un equipo Q800(TA Instruments (New Castle, EUA) con un sistema de refrigeración de N2líquido; permeabilidad al oxígeno en un equipo MoconOX-TRAN modelo 2/21 ML (Lippke, Neuwied, Alemania); propiedades térmicas en unatermobalanza TGA 1 Stare System (Mettler-Toledo, Inc., Suiza). El análisis térmicose realizó mediante calorimetría diferencial de barrido en un DSC 1 StareSystem (Mettler-Toledo, Inc., Suiza). Con el fin de estudiar la compatibilidad entre loscomponentes de las matrices se determinaron los espectros de infrarrojo contransformada de Fourier (FTIR) en un espectrofotómetro (Nicolet, iS10 ThermoScientific, Madison, EEUU). Las propiedades ópticas se evaluaron a través de lamedida del color superficial de las películas con un colorímetro triestímulo(CR-300 Minolta, Japón) en el espacio de color CIELAB; la capacidad de barreraal UV-Visible con un espectrofotómetro U-1900 (HITACHI, Japón). El estudio dela microestructura de las matrices desarrolladas se realizó a través demicroscopía  electrónica de barrido (SEM)en un microscopio JEOL JSM-6300 (Japón). La actividad antioxidantede las películas activas se evaluó determinando la capacidad antioxidanteequivalente del Trolox (TEAC) mientras que la capacidad antimicrobiana seestudió mediante ensayos de halo de inhibición de dos mohos (Alternariaalternata, Rhizopus stolonifer, Penicillum expansum) y algunas bacteriasGram+ y Gram- (Listeria innocua y Escherichia coli).La etapa final comprende ensayos,bajo refrigeración, de arándanos envasados en los materiales diseñados paraevaluar el efecto de los mismos sobre los principales atributos de calidadcomercial. A tal fin se determinaron el porcentaje de deshidratación mediante pérdidade peso, color superficial con colorímetro triestímulo, porcentaje de deteriorovisualmente y firmeza de la fruta mediante ensayo de punción con eltexturómetro mencionado anteriormente. Asimismo se determinó la capacidadantimicrobiana frente a los mohos Botrytis cinerea y Alternaria alternatamediante inoculación artificial.Las dispersiones formuladas con los dos biopolímeros(almidón de maíz y quitosano) presentaron comportamiento pseudoplástico (n˂1) yuna viscosidad aparente intermedia a las viscosidades de las películas de unsolo componente. Luego del moldeo y secado de las suspensiones, se obtuvieronpelículas, las que se pudieron separar fácilmente de las placas. La coloraciónde las películas obtenidas fue levemente amarillenta (parámetro de cromaticidadb* positivo) atribuida a la reacción de Maillard entre grupos amino e hidroxilodel quitosano. En el estudio de las micrografías SEM de laspelículas compuestas se observó que las secciones transversales de las mismaseran homogéneas y densas; los cambios evidenciados en los espectros de FTIR demostraronque ambos polímeros son compatibles y que entre ellos se establecen enlaceselectrostáticos débiles del tipo puentes de hidrógeno. Esta característicapermitió explicar las mejoras observadas en las propiedades de las películascompuestas comparadas con las de las películas de los polímeros individuales.La permeabilidad al vapor de agua (PVA) de las películasdependió del peso molecular del quitosano empleado, siendo menor cuanto mayor esel PM del quitosano. Asimismo, se observó un efecto sinérgico en las películascompuestas. La solubilidad de los films en agua tuvo una tendencia similar a laPVA. Con respecto a los ensayos de tracción, en general, las películasdesarrolladas plastificadas exhibieron un perfil de tensión-deformación típico delos materiales poliméricos dúctiles. El comportamiento mecánico de laspelículas de quitosano también se vio afectado por su PM. Mientras que laspelículas formuladas con quitosano APM fueron frágiles y rígidas, debido a quemostraban altos valores de módulo de elasticidad y de resistencia a la traccióny bajos valores de elongación a la ruptura, las formuladas con MPM y BPMresultaron extremadamente deformables y flexibles. Cuando se incorporaron los agentes activos en laformulación de las películas, en las micrografías SEM se observó una matrizhomogénea en los films con extracto de semillas de pomelo, mientras que en losfilms con aceite esencial de limón se observó la separación de la fase oleosa.Se demostró la capacidad antimicrobiana de los materiales desarrollados.Si bien la pérdida de peso de los arándanosenvasados fue similar a la fruta control, los demás atributos de calidadresultaron aceptables. En los ensayosantimicrobianos in vitro e in vivo con fruta fresca, se encontró que hubocontrol del crecimiento fúngico con el uso de películas, siendo más efectiva laformulación con extracto de semillas de pomelo.Fue posible obtener materiales compuestos a partirde hidrocoloides, biopolímeros y sus mezclas con aditivos específicos. Los materiales compuestos obtenidos sonbiodegradables ya que se degradan en suelo a corto plazo y tienen adecuadaspropiedades de resistencia mecánica y a la humedad. Se diseñaron y obtuvieron envases a partir de losmateriales formulados que permitieron preservar la calidad de arándanos con laventaja de su bajo impacto ambiental, permeabilidad selectiva a gases ycapacidad antimicrobiana.The application of new technologies for blueberries postharvest conservation has a relevant regional interest, since in the NEA region the fruit farming represents 40% of the national production (approximately 17 thousand Tn). This volume of fresh fruit is destined principally to exports, being the main causes of the loss of fruit´s quality in the countries of destination the spoilage by molds. To solve this problem, a natural and sustainable alternative, is using biodegradable packaging formulated with active components. Some of these components are biopolymers and natural compounds obtained from the waste generated from fishing, agriculture or livestock. From an environmental point of view, the use of waste results in a great interest that can obtain a yield and valorize these wastes, reduce their quantity and therefore the costs and problems of their elimination. Chitosan (n-acetylated derivative of chitin) is a byproduct of the fishing industry; it has antimicrobial properties and film forming capacity like maize from corn, being both biodegradable and chemically compatible polysaccharides. For the development of materials that adapt their properties, especially the mechanical ones, to the needs of the containers, plasticizers are incorporated, being the polyalcohols, used for this purpose. The matrices can be functionalized by the addition of specific additives. In this regard, some by-products of the citrus industry present antimicrobial and antioxidant capacity, which offer a particular interest in the development of packaging for the conservation of minimally processed fruits. In present thesis active biodegradable containers were developed and characterized to preserve the quality of blueberries stored under refrigeration conditions. A matrix composed of biopolymers (starch and chitosan) was used as the base of the formulations to obtain the biodegradable films. Both polysaccharides were characterized, since three types of chitosan of different molecular weight were used. The mixtures of both biopolymers in different proportions of starch:chitosan were studied, in order to select the formulation that leads to films with optimal barrier and mechanical properties. As the plasticizing agent, glycerol was used and, as components with antimicrobial activity, lemon essential oil or grapefruit seed extract were incorporated. Rotational and dynamic tests were performed to study film-forming dispersions with a Rheo Stress 600 ThermoHaake rheometer (Haake, Germany) using a parallel-plate geometry. In the case of the formulations that included the active compounds, the active films were obtained from emulsions, whose stability was evaluated by ligth dispersion test in Turbiscan classic (Formulaction, France) and by droplet size analysis in Mastersizer 2000 (Malvern, England). Subsequently, the characterization of the films obtained was evaluated by microstructure, physicochemical, optical, mechanical and barrier properties, as well as the antimicrobial and antioxidant capacity. The films properties analyzed were: humidity, by drying in an oven at 105 °C; thickness with thickness gauge for non-ferrous substances Check Line DCN-900 (New York, USA); solubility in water at 25 °C; water vapor permeability according to ASTM E-96, using Payme Elcometer 5100 permeation cups (Manchester, United Kingdom); mechanical tensile and puncture properties with texturometer TA.XT2i- Stable Micro Systems (England); quasi-static uni-axial DMA analysis in a Q800 equipment (TA Instruments (New Castle, USA) with a liquid N2 refrigeration system; oxygen permeability in a Mocon OX-TRAN model 2/21 ML equipment (Lippke, Neuwied, Germany); Thermobalances in a TGA 1 Stare System thermobalance (Mettler-Toledo, Inc., Switzerland) The thermal analysis was performed by differential scanning calorimetry in a DSC 1 Stare System (Mettler-Toledo, Inc., Switzerland). In order to study the compatibility between the matrix components, the Fourier transform infrared (FTIR) spectra were determined in a spectrophotometer (Nicolet, iS10 Thermo Scientific, Madison, USA). The optical properties were evaluated by measuring the surface color of the films with a triestimulus colorimeter (CR-300 Minolta, Japan) in the CIELAB color space; UV-Visible barrier capacity with a U-1900 spectrophotometer (HITACHI, Japan). The study of the microstructure of the developed matrices was carried out through scanning electron microscopy (SEM) in a JEOL JSM6300 microscope (Japan). The antioxidant activity of the active films was evaluated by determining the equivalent antioxidant capacity of Trolox (TEAC), while the antimicrobial capacity was studied by inhibition halo assays of two molds (Alternaria alternata, Rhizopus stolonifer, Penicillum expansum) and some Gram + and Gram – bacteria (Listeria innocua and Escherichia coli). The final stage tests, under refrigeration, of blueberries packed were performed and the main attributes of commercial quality were evaluated. For this purpose, the percentage of dehydration was determined by weight loss, surface color with triestimulus colorimeter, percentage of visual deterioration and firmness of the fruit by puncture test with the aforementioned texturometer. Likewise, the antimicrobial capacity against the molds Botrytis cinerea and Alternaria alternata was determined by artificial inoculation. The two-biopolymer dispersions showed pseudoplastic behavior (n˂1) and an apparent viscosity intermediate to the viscosities of the single-component films. After the molding and drying of the suspensions, films were obtained, which could be easily separated from the plates. The color of the obtained films was slightly yellowish (parameter of chromaticity b* positive) attributed to the Maillard reaction between amino and hydroxyl groups of chitosan. In the SEM micrographs of composite films it was observed that the cross sections were homogeneous and dense; the changes evidenced in the FTIR spectra showed that both polymers are compatible and linked trough weak electrostatic (hydrogen bond type) bonds. This behavior allowed to explain the improvement properties in composite films compared with the one-polymers. The water vapor permeability (WVP) of the films depended on the chitosan molecular weight, being lower the greater the MW of the chitosan. Also, a synergistic effect was observed in the composite films. The films solubility in water had a similar tendency to WVP. Concerning to tensile tests, in general, the developed plasticized films exhibited a typical tension-strain profile of the ductile polymeric materials. The mechanical behavior of the chitosan films was also affected by their MW. While the films formulated with chitosan HMW were fragile and rigid, because they showed high values of elastic modulus and tensile strength and low values of elongation at break, those formulated with MMW and LMW were extremely deformable and flexible. When active agents were incorporated in films formulations, in the SEM micrographs a homogeneous matrix was observed in the films with grapefruit seed extract, while in the films with lemon essential oil the separation of the oil phase was observed. The antimicrobial capacity of the developed materials was demonstrated. Although the weight loss of the packaged blueberries was similar to the control fruit, the other quality attributes were acceptable. In the in vitro and in vivo antimicrobial tests with fresh fruit, the use of films allow to control the fungal growth, being more effective the grapefruit seed extract formulation. It was possible to obtain composite materials from hydrocolloids, biopolymers and their mixtures with specific additives. The composite materials obtained are biodegradable since they degrade in soil in the short term and they have adequate properties of mechanical resistance and moisture. Containers from the formulated materials were designed and obtained, and they allowed to preserve the blueberries quality with the advantage of its low environmental impact, selective gas permeability and antimicrobial capacity.Fil: Bof, Maria Julieta. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos; Argentina. Universidad Politécnica de Valencia; Españ

Herramientas Tecnológicas y Sostenibles en la Educación Ambiental

La investigación desde el contexto ambiental, y en general en las ciencias ambientales se hace, quizá como en ningún otro ámbito académico, en medio de un complejo pero fascinante espectro de saberes que tratan de dialogar en torno a esa conflictiva relación entre la sociedad y los espacios naturales y artificiales que le sirven de soporte. relación que comúnmente llamamos problemas ambientales. Como una muestra de la productividad académica que el estudio de los problemas ambientales supone, el Grupo de Investigacion GIECEUL y GIAM-Z adscritos a la Facultad Ciencias de la Educación y al programa de Ingeniería Ambiental respectivamente, compila en este libro denominado: Herramientas Tecnológicas y Sostenibles en la Educación Ambiental, experiencias que cada uno de los investigadores mencionados compartió en dicho espacio. El Grupo Gieceul, está conformado por un equipo interdisciplinario de investigadores, comprometido socialmente con la generación de alternativas de solución a los problem as ambient ales y con el analisis, compresión e interpretación de los procesos investigativos tanto en el ámbito local como en el regional, el nacional y el internacional

Búsqueda de soluciones al problema de adsorción de agua y retrogradación de almidones termoplásticos

Magíster en Ingeniería MecánicaMaestrí