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Propiedades mecánicas en pelí­culas activas de almidón de yuca

Colombia Sustentable

Los plásticos elaborados a partir de polí­meros sintéticos han sido usados como empaques para la conservación, transporte y almacenamiento debido a su estabilidad y resistencia, sin embargo, generan contaminación ambiental. Esta situación ha motivado el desarrollo de empaques a partir de polí­meros naturales que presentan una biodegradación total en condiciones ambientales adecuadas, siendo una de las fuentes utilizadas el almidón que es un polí­mero natural ampliamente disponible en raí­ces, tubérculos y cereales, cuyos gránulos consisten de estructuras macromoleculares ordenadas en capas y cuyas caracterí­sticas en cuanto a composición, cantidad y forma, varí­an de acuerdo a la fuente de proveniencia.

El almidón de yuca es de importancia comercial en Colombia debido a que permite desarrollar productos plásticos biodegradables en combinación con agua, sorbitol o glicerol, que confieren propiedades plásticas al almidón que, junto con condiciones de presión y temperatura, permiten modificar la estructura cristalina formando un almidón termoplástico TPS (Thermoplastic Starch), sin embargo, la estructura nativa del almidón presenta propiedades mecánicas y de barrera reducidas debido a su semicristalinidad y rápida retrogradación, es decir, ocurre una reorganización de los puentes de hidrógeno y una reorientación de las cadenas moleculares volviendo a su estado inicial.

Este proceso se retarda mediante modificaciones quí­micas y enzimáticas, como por ejemplo la hidroxipropilación que confiere efectos estéricos impuestos por los grupos hidroxipropil que impiden la alineación de las cadenas de almidón, aun así­, es necesario adicionar componentes que mejoren las propiedades mecánicas ópticas y de barrera del almidón con mezclas de biopolí­meros como Policaprolactona (PCL), ícido Poliláctico (PLA) y el uso de la capsaicina como componente antimicrobiano. El PLA aporta propiedades de barrera y rigidez, mientras que la PCL es un material sintético biodegradable que se caracteriza por tener una elongación y resistencia al impacto mejores que las del almidón; no obstante, el material obtenido sufre cambios en el tiempo debido a la retrogradación del almidón que causa la migración de los componentes hacia el exterior; por esto se hace necesario evaluar el comportamiento en las propiedades del material durante un periodo de envejecimiento y así­ determinar los posibles cambios que puedan afectar las propiedades mecánicas, ópticas y de barrera de la pelí­cula activa a partir de almidón modificado.

Con el objeto de coadyuvar con la reducción del impacto ambiental producido por la contaminación de residuos de baja degradabilidad, José Felipe ortés (Ingeniero Agroindustrial de la Universidad del Cauca, Colombia) se formuló la propuesta para buscar fuentes alternativas y renovables de polí­meros que puedan sustituir a los polí­meros sintéticos, usando almidón de yuca (variedad CM 7138-7) modificado quí­micamente por hidroxipropilación, adicionando glicerol como plastificante, capsaicina como antimicrobiano, colorante verde y polí­meros biodegradables como el ácido poliláctico (PLA) y policaprolactona (PCL) para obtener unapelí­cula por extrusión soplado.

Las pelí­culas obtenidas a partir de almidón de yuca de la variedad CM 7138 -7, nativo y modificado por hidroxipropilación, fueron sometidas a evaluaciones mecánicas, ópticas y de barrera, durante periodos de tiempo de 0, 30, 60, 90 y 120 dí­as determinando el efecto del tiempo de almacenamiento sobre la modificación quí­mica realizada. Las pelí­culas fueron obtenidas por extrusión soplado por medio de un extrusor de tornillo simple.

El material se obtuvo en tres etapas: la primera etapa fue la producción de Almidón Termoplástico (TPS) con 75% de almidón, 24,5% de glicerol y 0,5% de capsaicina; en la segunda etapa, se realizó la Mezcla Binaria (MB) con 68,63% de ícido Poliláctico (PLA), 29,41% de Policaprolactona (PCL), 1,96% de anhí­drido maleico y 1% de colorante y, por íºltimo se realizó la extrusión soplado de la mezcla ternaria, compuesta por 75% de TPS y 25% MB.

Las pruebas mecánicas y permeabilidad al vapor de agua permitieron observar que los valores obtenidos para las pelí­culas 1 presentaron diferencias significativas respecto al tiempo, posiblemente por el proceso de retrogradación que ocurre en el almidón.Las pruebas mecánicas indican que el esfuerzo y la elongación son bajos en la pelí­cula 1, mientras que en pelí­cula 2 se tienen valores superiores, permitiendo afirmar que la modificación permite retardar el proceso de retrogradación del almidón permitiendo mantener sus propiedades mecánicas durante el tiempo de almacenamiento.

El material presentó buenas propiedades de barrera, la permeabilidad al oxí­geno no se vio afectada por el tiempo de almacenamiento, mientras la permeabilidad al vapor de agua a pesar de verse afectada por el tiempo de almacenamiento presentó una buena barrera respecto a pelí­culas compuestas por otros polisacáridos.

Con respecto a las propiedades ópticas, no se evidenciaron cambios significativos durante el tiempo de envejecimiento, pues no se presentó migración del color, como tampoco una pérdida del brillo; sin embargo, la medición de estas propiedades ópticas se ve alterada especialmente por la rugosidad que presenta el material.

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Fuente: Food News Latam® www.packaginglatam.com

 

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