Elaboración de Películas A Partir de Almidón.

 

 

INFORME DE LABORATORIO. ELABORACIÓN DE PELÍCULAS A PARTIR DE ALMIDÓN . Domínguez Eber, Ferreira Angie, Kelly Karin, Luna Anderson, Tamara Hernán Programa de Ingeniería Agroindustrial Universidad de Sucre

RESUMEN Al realizar esta experiencia de laboratorio se pretendió elaborar una película biodegradable a base de biopolímeros como lo es el almidón de maíz y el almidón de yuca, que son compuestos que contribuyen a la disminución de la crisis ambiental que sufre actualmente el  planeta debido a la contaminación y el deterioro de este. Estas películas se elaboraron basadas en tres formulaciones diferentes y fueron usadas tanto para el almidón maíz como para el  procedente de yuca. Al obtener estas biopelículas se pretendió analizar y evaluar las características y propiedades como lo son el espesor, la humedad, la solubilidad y el poder de hinchamiento presentes en las películas obtenidas; donde las películas a base de almidón de yuca presentaron mayor % hinchamiento, de solubilidad y humedad, así como mejor resistencia estructural luego del secado.

Palabras claves: Biopolímeros, almidón, biopelículas. ABSTRACT When carrying out this laboratory experience, it was intended to make a biodegradable film  based on biopolymers such as corn starch and cassava starch, which are compounds that contribute to the reduction of the environmental crisis that the planet is currently suffering due to pollution and the deterioration of this. These films were made based bas ed on three different formulations and were used for both corn starch and cassava starch. When obtaining these  biofilms, it was intended to analyze and evaluate the characteristics and properties such as the thickness, humidity, solubility and swelling power present in the films obtained; where the films based on cassava starch showed show ed higher% swelling, solubility and humidity, as well as better structural resistance after drying.

Keywords: Biopolymers, starch, biofilms.

 

 

INTRODUCCIÓN Los plásticos sintéticos se caracterizan por su flexibilidad, tenacidad, excelentes propiedades pr opiedades físicas y de barrera y facilidad de fabricación. Una de sus características es su durabilidad lo cual constituye una desventaja debido a su persistencia en el medio durante muchos años por lo cual se convierten amenazadepara el planeta; por ello, la principal desarrollada ha sido en la una producción plásticos biodegradables. Se llamaestrategia plástico  biodegradable a aquellos polímeros que es capaces de d e descomponerse químicamente por la acción de microorganismos, obteniéndose diversos productos en función de la ausencia o  presencia de oxígeno en el medio. El almidón es un material polimérico biodegradable, renovable y disponible a nivel mundial a bajo costo, lo que lo hace muy mu y atractivo como sustituto de los plásticos basados en petróleo. La mayoría de los materiales biodegradables se caracterizan por ser sensibles a la humedad (alta absorción de agua) y presentar bajas propiedades mecánicas, en comparación con diferentes polímeros termoplásticos sintéticos. Otro de los problemas reportados, se relaciona con el fenómeno de la retrogradación, debido al acomodamiento molecular entre las cadenas  poliméricas (amilosa y amilopectina), que influyen en las propiedades mecánicas y térmicas. Este biopolímero a pesar de ser totalmente biodegradable en condiciones adecuadas, en estado nativo presenta algunas falencias referentes a sus propiedades mecánicas y sensibilidad a la humedad. Además de la adición de plastificantes, el almidón nativo se puede modificar químicamente, la modificación química implica la introducción de grupos funcionales al interior de la molécula de almidón. Ésta es una alternativa muy útil que permite modificar la estructura y, en consecuencia, las propiedades de los almidones nativos mejorando sus propiedades mecánicas. La modificación se puede hacer por procesos de eterificación, esterificación y oxidación. (Ortíz, 2015)

OBJETIVOS  

 

Obtener películas a partir de almidón de yuca y almidón de maíz. Evaluar las propiedades físicas de cada una de las películas obtenidas

MATERIALES Y METODOS Las muestras para la elaboración de las películas fueron traídas por los estudiantes en su respectivo empaque, con estas se desarrollaron los siguientes procedimientos:  

Se pesaron las muestras de almidón tanto de yuca como de maíz para cada una de las formulaciones, de cada muestra se sacaron dos biopelículas:

 

 

1ra formulación: 19,6 g 2da formulación: 14,6 g 3ra formulación: 14.6 g ra

un beaker se añadió la muestra almidón correspo se le agrego 1  formulación: 65.32 ml de agua  En destilada, 6.86ml de ácido acético,de 8.23 ml de correspondiente, glicerol; ndiente, se agito hasta lograr logr ar que la mezcla sea homogénea.

2da formulación: En un beaker se añadió la muestra de almidón correspondiente, se le agrego 5 g de CMC, 65.32 ml de agua destilada, 6.86ml de ácido acético; se agito hasta lograr que la mezcla fuera homogénea. 3ra formulación: En un beaker se añadió la muestra de almidón correspondiente, correspo ndiente, se le agrego 10 g de CMC, 60.32 ml de agua destilada, 6.86ml de ácido acético; y agitamos hasta lograr una mezcla homogénea.  

Cada una de las mezclas se sometieron a calentamiento con agitación continua.

 

Se continuó agitando cada una de las mezclas hasta lograr una textura similar a la de un engrudo.

 

Posteriormente, se cubrieron cajas de Petri con papel aluminio lubricadas con aceite de cocina.

 

Se suspendió el calentamiento de las mezclas mez clas y se esparcieron en la caja ddee Petri para que la película tomara esta forma.

 

Las cajas de Petri se ingresaron en la estufa a 105°C por 24 horas.

 

Se retiraron las películas de las cajas de Petri cuidadosamente y se analizaron las  propiedades de las películas obtenidas.

 

 

RESULTADOS Prueba de humedad:

      í í −      í í  % %    =

Maíz M1 M2 M3 (5g CMC) M4 (5g CMC) M5 (10g CMC) M6 (10g CMC)

    í

PESO INICIAL DE LAS MUESTRAS Peso (g) Yuca (g) 34,31 Y1 32,67 Y2 49,80 Y3 (5g CMC) 49,35 Y4 (5g CMC) 53,91 Y5 (10g CMC) 56,68 Y6 (10g CMC)

× 100 

Peso (g) 38,53 36,56 39,01 44,32 63,54 47,3

Tabla 1: Peso inicial de las películas de almidón (yuca y maíz) PESO FINAL DE LAS MUESTRAS (24 horas  –  110  110 °C) Maíz Peso (g) Yuca (g) Peso (g) M1 14,60 Y1 14,33 M2 13,15 Y2 12,91 M3 (5g CMC) 14,51 Y3 (5g CMC) 11,08 M4 (5g CMC) 14,70 Y4 (5g CMC) 14,11 M5 (10g CMC) 18,34 Y5 (10g CMC) 26,74 M6 (10g CMC) 21,6 Y6 (10g CMC) 12,18 Tabla 2: Peso final de las películas de almidón (yuca y maíz) después de introducirlas en un horno. Cálculo de humedad para las muestras de almidón de Maíz: %((1 % 1)) = % (2) = %((3 % 3)) = % (4) =

34.3 34 .31 1  − 14.60 14.60  34.31  32.6 32 .67 7  − 13.15 13.15  32.67  49.8 49 .80 0  − 14.51 14.51  49.80  49.3 49 .35 5  − 14.70 14.70  49.35 

× 100 = 57.45%  × 100 = 59.74%  × 100 = 70.86%  × 100 = 70.21% 

 

 

% (5) = % (6) =

53.9 53 .91 1  − 18.34 18.34  53.91  56.6 56 .68 8  − 21.60 21.60  56.68 

× 100 = 65.98%  × 100 = 61.89% 

Cálculo de humedad para las muestras de almidón de Yuca: % (1 %( 1)) = % (2) = % (3) = %((4 % 4)) = % (5) = %((6 % 6)) =

38.5 38 .53 3  − 14.33 14.33  38.53  36.5 36 .56 6  − 12.91 12.91  36.56  39.0 39 .01 1  − 11.08 11.08  39.01  44.3 44 .32 2  − 14.11 14.11  44.32  63.5 63 .54 4  − 26.74 26.74  63.54  47.3 47 .30 0  − 12.18 12.18  47.30 

× 100 = 62.81%  × 100 = 64.69%  × 100 = 71.60%  × 100 = 68.16%  × 100 = 57.92%  × 100 = 74.25% 

Prueba de solubilidad: Por cuestiones de tiempo en el laboratorio se procedió a igualar las muestras (1=2, 3=4, 5=6) y realizar las pruebas pertinentes usando la siguiente formula:

PESO INICIAL DE LAS MUESTRAS Maíz Peso (g) Yuca Peso (g) M1 9,83 Y1 10,14 M3 11,59 Y3 12,56 M5 20,35 Y5 17,53 Tabla 3. Peso inicial seco de las muestras de almidón (yuca y maíz)

 

 

PESO FINAL DE LAS MUESTRAS (12 horas  –  110  110 °C) Maiz Peso (g) Yuca Peso (g) M1 5,54 Y1 8,91 M3 8,70 Y3 10,64 M5 18,84 Y5 12,24 Tabla 4: Peso final de las muestras de almidón (yuca y maíz) después de introducirlas en un horno Cálculo de Solubilidad para las muestras de almidón de Maíz:  9.  9.83 83  − 5.54 5.54 

%(1) =

 9.83 

× 100 = 43.64% 

 11.5  11 .59 9  − 8.70 8.70  %((3) % 3) =

× 100 = 23.94% 

 11.59 

20.3 20 .35 5  − 18.8 18.84 4

%(5) =

 20.35 

× 100 = 7.42% 

Cálculo de Solubilidad para las muestras de almidón de Yuca: %((1 % 1)) = %(3) = %((5 % 5)) =

 10.1  10 .14 4  − 8.91 8.91   10.14 

× 100 = 12.13% 

 12.5  12 .56 6  − 10.64 10.64   12.56   17.5  17 .53 3  − 12.24 12.24   17.53 

× 100 = 15.29%  × 100 = 30.18% 

Índice de Hinchamiento: Se tomaron pequeñas partes de cada muestra y se introdujeron en agua sellada herméticamente con papel transparente, posteriormente para medir su peso cada 5 minutos.

ALMIDÓN Maíz

0

5

M1 M3

10,58 10,85 gg

16,03 20,44 gg

TIEMPO (MINUTOS) 10 15 20 17,75 23,33 gg

18,50 25,65 gg

18,67 28,63 gg

25

30

19,55 30,83 gg

20,01 31,34 gg

 

 

16,12 g 31,68 g 34,75 g 36,34 g 44,04 g 45,35 g 47,10 g M5 Tabla 5. Pesos de cada muestra de almidón de Maíz obtenidos a partir de intervalos de tiempo de absorción de agua

ALMIDÓN

TIEMPO (MINUTOS)

0 g 11,42 5 g 12,38 10 g 13,47 15 g 14,17 20 g 14,93 25 g 16,03 30 g Yuca 7,05 Y1 2,39 g 6,16 g 7,48 g 8,10 g 10,16 g 10,97 g 11,88 g Y3 13,64 g 29,03 g 31,24 g 33,84 g 36,80 g 38,33 g 39,52 g Y5 Tabla 6. Pesos de cada muestra de almidón de Maíz obtenidos a partir de intervalos de tiempo de absorción de agua ANÁLISIS DE RESULTADOS Teniendo en cuanta la experiencia anterior, al culminar el proceso de secado se evidenciaron que las biopélicula que estaban formuladas con CMC, tendieron a quebrarse debido a que esta no logro una homogeneidad durante la preparación, en estudios posteriores de formulación de biopéliculas de almidon junto con CMC como agente de material de relleno y refuerzo, sugirieron que esta debía realizarse en una fase liquido-liquido entre los componentes para evitar aglutinación de los compuestos, resultado que se presentó en la ejecución durante el laboratorio, en este caso se debía realizar una disolución del CMC en agua bajo calentamiento hasta disolución, luego en un recipiente aparte se disolvía el resto de los componentes y finalmente se realizaba su combinación para ser llevado a calentamiento hasta punto de gelatinización del almidon empleado (Ortiz, 2012), con ello se aseguraba una mejor integración de los componentes como fácil manejo de manipulación a la hora de realizar la película; por otra parte en el caso de las elaboradas con una formulación de almidon (Maíz-Yuca)-Glicerol, presentaron mejor resistencia durante el secado, al no sufrir ruptura, por lo que es favorable su comportamiento similar al presentado en informes de trabajos de elaboración de películas biodegradables, debido al que el glicerol es soluble en agua facilitando la integración a su vez de los demás compuestos, además, mejora  propiedades como la flexibilidad, aunque este tipo de agente plastificante su eficacia depende de la cantidad que se emplea, ya que al trabajar con un bajo porcentaje éste, tiende a generar en las películas una menor elongación y deformación y por tanto se incrementaría la  posibilidad de ruptura, r uptura, a su vez la cantidad de aagua gua juega un papel importante en películas p elículas de tal conformación en la matriz, ya que se debe manejar un porcentaje de agua en su elaboración entre el 5-8% en la mezcla, de tal manera ma nera que este al final del proceso de secado de las películas sea del 1% (Ortiz, 2012). Ahora entre diferencias resultantes entre las películas de almidon de maíz y las de almidon de yuca, estas últimas resultaron mejor en cuanto resistencia al secado y mejor integridad de la mezcla de los compuestos, esto se debe que al emplear almidones de cadenas largas y con muchas ramificaciones a su vez en su estructura, permite la unión de otros agentes en la

 

 

conformación de una matriz, a diferencia del de maíz; también se encuentra los tiempos de gelatinización, donde el maíz alcanzó una temperatura de d e 61ºC y el de yuca 68ºC la cual esta depende principalmente de su estructura química y del alcance de temperatura de los otros componentes. En el análisis de las propiedades fisicoquímicas luego del secado de las películas, las  películas de yuca yuca presentaron mayor % de humedad, e hinchamiento, a diferencia de aquellas a base de maíz, esto se debe a su contenido de amilopectina, siendo la amilosa un diluyente e inhibidor del hinchamiento y por ende afecta las otras dos propiedades (Hernández-Medina, Torruco-Uco, Chel-Guerrero, & Betancur-Ancona, 2008), es por ello que en el caso del almidon de yuca al poseer una pequeña cantidad de amilosa entre un 16-18% esta tiende a ser menos resistente ante acciones de pruebas con aguas; en la evaluación de la solubilidad en películas, las de almidon de maíz presentaron mayor %, aunque supera al de yuca esta se ve relacionado la preparación de la película ya fueron fuero n las que menor se integraron y por ende su matriz no permitía integrar de manera favorable el almidon junto con el agente de relleno como el CMC , ya que el comportamiento de humedad y el poder de hinchamiento en almidones de yuca va relacionado a su vez con la solubilidad el cual incrementa a medida que aumenta la temperatura así como aumenta las otras propiedades, por lo que el comportamiento de este es el más coherente, además el maíz posee mayor contenido de amilosa por lo que debería tener mayor resistencia ante el hinchamiento durante el proceso.

CONCLUSIONES A manera de conclusión de la experiencia anterior, tenemos que las películas a base de almidon de yuca presentaron mayor resistencia ante el secado, así como en la evaluación de las propiedades fisicoquímicas, donde presento mayor porcentaje de humedad, hinchamiento y solubilidad, el cual se debe principalmente a la conformación estructural del almidon el cual provee mayor acoplamiento con los agentes adicionados ya se han de relleno y refuerzo como el CMC, o plastificante como el glicerol, aunque los resultados son en teoría favorables, cabe aclarar que durante la realización se tuvo errores de ejecución, principalmente en la elaboraciòn de películas con CMC, debido a que no elaboro de forma correcta.

BIBLIOGRAFÍA Hernández-Medina, M., Torruco-Uco, J. G., Chel-Guerrero, L., & Betancur-Ancona, D. (2008). Caracterización fisicoquímica fisicoquímica de almidones de tubérculos cultivados en Yucatán, México. Obtenido de http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010120612008000300031  Ortiz, R. V. (2012). Composici Composicion on y procesamiento de peliculas biodegradables basadas en almidon. Obtenido de http://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v1 htt p://www.scielo.org.co/pdf/bsaa/v10n1/v10n1a21.pdf 0n1/v10n1a21.pdf Ortíz, V.extrusión (2015). Obtención de una película a base de Almidón Hidroxipropilado producida producida por soplado. Biotecnolog Biotecnología ía en el Sector Agropecuario y Agroindustrial , 90-98.

 

 

ANEXOS

 

 

borra la ultima foto de las peliculas después del secado y coloca la de nuestro grupo que si esta entre las fotos para que coincida con la explicación esas no son nuestras busca donde se ve una que dice M1. colocalas en tablas enumera figura y que se hizo en cada una.