Descripción completa
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CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
MATERIA TALLER DE INVESTIGACION II
DOCENTE ING. JOSE ALFREDO LEON HERNANDEZ
UNIDAD 1 PROYECTO DE INVESTIGACION: ELABORACION DE BIOPLASTICOS A PARTIR DE ALMIDON OBTENIDO DE LA CASCARA DE PLATANO ESTUDIANTES SÁNCHEZ MALDONADO ANDRÉS TORREBLANCA PACHECO ENGELBETH RENE
SEMESTRE Y GRUPO 7mo. H
03E SEPTIEMBRE DEL 2018
1.- Introducción Hoy en día ha sido un gran problema la contaminación del medio ambiente como el
calentamiento y el exceso de contaminantes en el aire sin dejar de mencionar los contaminantes del agua (ríos, lagos etc.). Dentro de este gran tema de la contaminación se encuentra los productos derivados del petróleo como lo son los plásticos por no ser biodegradables, permaneciendo como contaminantes durante largos períodos siendo estos la tercera aplicación del petróleo más usada en el mundo, estimando que al año consumimos alrededor 300 millones de toneladas y como consecuencia se lanzan a la atmósfera toneladas de dióxido de carbono. Al adquirir productos con envases hechos de plástico y desechar estos, inconscientemente estamos contaminando al planeta. En base a este problema que se enfrenta se han originado una enorme cantidad de investigaciones, con el objetivo de obtener polímeros biodegradables con propiedades idénticas a las de los plásticos convencionales, que puedan sustituir a estos últimos en aplicaciones semejantes dando lugar a los bioplasticos. Los plásticos flexibles pueden prepararse a partir de un biopolímero como la cascara de mango, del banano, utilizando el glicerol como agente plastificante y el cascabillo de café como agente de dureza dándole una mayor rigidez. La cascara de mango y del banano es procesada en medio de glicerol y alta temperatura. La cascarilla de café por tener celulosa siendo esta la que aporta la rigidez da como resultado un material muy resistente a las inclemencias del medio ambiente. El glicerol aumenta el volumen libre entre las cadenas de amilasa y amilo pectina liberadas, reduciendo las interacciones entre ambas y favoreciendo el movimiento de una relación con la otra, es decir el movimiento y flexibilidad al tener el producto finalizado.
2.- Objetivos 2.1- Objetivos General
Elaborar el bioplastico a base de cascara y la pulpa del plátano, cascara de mango y cascabillo de café que puede ayudar al medio ambiente y a la sociedad que usan o contaminan el ambiente con botellas PET, reduciendo el riesgo de contaminación. Elaborar bioplástico a base de cáscara de plátano, semilla de mango y cascabillo de café para reducir el alto índice de contaminación generada por los plásticos tradicionales o no biodegradables.
2.2- Objetivo Especifico
Investigar como es la elaboración del bioplastico para ayudar al medio ambiente y reducir los platicos contaminantes conociendo las propiedades de la cascara del plátano, la semilla del mango y el cascabillo de café para elaborar el bioplastico. Investigar qué beneficios brindan los plásticos biodegradables en el planeta y su relación con la salud y los seres vivos. Demostrar la factibilidad de como los plásticos biodegradables son de fácil elaboración y de menor costo en su producción Concientizar a la población a cerca del reciclaje y la utilización de productos amigables, y motivarlos a que sean portavoces del cuidado del medio ambiente
3.- Antecedentes Ruth Castillo, Eliasury Escobar, Dianeth Fernández, Ramón Gutiérrez, Jonathan Morcillo, Neryana Núñez y Sandra Peñaloza 2. Materiales y métodos 2.1 Materiales para la obtención de almidón En la elaboración del almidón se utilizaron diferentes tipos de materiales, los cuales se presentan en la tabla a continuación: 2.2 Materiales para la elaboración del bioplástico Descubrimos una manera sencilla de elaborar el bioplástico. Utilizamos como materia primaingredientes que podemos encontrar en nuestros hogares como: el agua, almidón, vinagre y glicerina las cuales se utilizaron en cantidades determinadas experimentalmente. Cuadro 1. Materiales y cantidades, utilizados en la obtención del almidón de la cáscara del plátano. En el proceso de elaboración del bioplástico se utilizaron como materia prima los siguientes materiales: Cuadro 2. Cantidades específicas de los componentes de la mezcla para la elaboración del bioplástico 2.3 Procedimiento para la extracción del almidón
A continuación se describen los procedimientos utilizados en la elaboración de muestras de bioplásticos. 2.3.1 Solución antipardeamiento Esta solución tiene como función evitar la oxidación enzimática del almidón. Esta solución se extrajo del jugo de la naranja agria; ya que en revisión de la literatura hace referencia que la Vitamina C (presente en todos los cítricos) ayuda a prevenir dicha oxidación. 2.3.2 Lavado de los plátanos El lavado de los plátanos se realizó con agua de la red pública, y se realizó con la intención de eliminar cualquier tipo de suciedad externa que pudiese presentarse en las cáscaras. 2.3.3 Pelado de plátanos e inmersión de las cáscaras con ayuda de un cuchillo se realizan cortes a lo largodelafruta, paraposteriormentedesprender la cáscara del plátano. Inmediatamente se pela el plátano, se debe hacer la inmersión de la cáscara, en la solución antipardeamiento para evitar la oxidación mencionada. 2.3.4 Rayado del endocarpio y deshidratación En nuestro caso, se puede decir que reciclamos las cáscaras, que en otro caso serían para el desperdicio. Con ayuda de un cuchillo se rayan las cáscaras (el endocarpio) para extraer lo que queda del plátano, que es de donde se obtendrá posteriormente el almidón. A medida que se obtienen las tiras de almidón de las cáscaras, se van colocando en las parrillas, para ser deshidratadas. 2.3.5 Molienda, triturado y tamizado Una vez deshidratadas, las tiras se trituran y muelen, para obtener una especie de polvillo. Finalmente, el polvillo se tamizó para obtener una granulometría homogénea. Para verificar si en efecto se estaba obteniendo almidón se procedió a colocar gotas de yodo sobre muestras del producto tamizado. La aparición de algún tipo de coloración oscura, como resultado de este procedimiento, es indicativo de la presencia de almidón en la sustancia. 2.4 Procedimiento para la elaboración del bioplástico
Por cada cucharada de almidón se agregan 4 cucharadas de agua, una cucharada de vinagre y una cucharadita de glicerina. La mezcla obtenida se debe revolver hasta su completa homogenización y cocción hasta que espese. La pasta, así obtenida, se dispersa sobre una superficie seca y lisa para su secado. En la siguiente figura se presenta una secuencia fotográfica de los procedimientos antes descritos. 3. Resultados y discusión El primer paso para la realización de este proyecto consistió en la extracción del almidón de las cáscaras del plátano. Seguidamente, se procedió con la fabricación del bioplástico, para ello aplicamos diferentes técnicas estudiadas e investigadas de manera grupal, con anticipación. El bioplástico obtenido presentó propiedades físicas, químicas y ecológicas adecuadas.
Henry Lambis M., Franklin Hernández, Yeison Morales, Luis Fernando Marín, Jorgelina Pasqualino. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales Como materia prima se utilizaron pieles de plátanos verdes (Musa paradisíaca), las cuales se procesaron inmediatamente luego de pelar el fruto. Se partió de 150 gr de cada muestra para el procesamiento. Métodos de extracción Existen diferentes métodos de extracción de almidón aplicables a diferentes materiales vegetales, sin embargo, por las diferencias en la composición, no todos son aplicables al plátano. Los métodos de extracción del almidón a partir de los residuos de fruto de plátano incluyen: extracción en seco y extracción húmeda (Mazzeo et al., 2008; Flores Gorosquera et al., 2004). El método de extracción en seco permite extraer el 49.62% del almidón de la pulpa del plátano, mientras que el húmedo permite extraer el 56.76%. Aunque el método húmedo presenta mayores rendimientos, su costo es más elevado ya que consume grandes cantidades de agua, genera un efluente líquido con elevada carga orgánica y requiere mayor tiempo y espacio. Por otro lado, el método seco es más económico ya que requiere una menor inversión en área y equipamiento, y no consume agua, generando así menores impactos ambientales. Método de extracción en seco.
El método de extracción en seco, utilizado en numerosas materias primas, implica: lavado con agua, desinfección con hipoclorito de sodio (1%), pelado, inmersión en ácido cítrico (3%), troceado, secado (40°C, 10 horas), molido y tamizado. Método de extracción húmedo. El método húmedo implica: lavado con agua, desinfección con hipoclorito de sodio (1%), troceado, inmersión en antioxidante (ácido ascórbico 1%) durante tiempos que variaron entre 5, 15, 30 y 60 minutos para las muestras 1 a 4 respectivamente), trituración hasta obtener una pasta o lechada, lavado y tamizado, decantación del líquido de lavado, eliminación de sobrenadante (por decantación y posterior filtrado en vacío), lavado y tamizado, secado (40°C, 10 horas), y tamizado final. Caracterización del almidón Luego de extraer el almidón de la piel de plátano se realiza la caracterización de este para determinar el grado de pureza. Para ello se utilizaron los métodos AOAC 920.44 y AOAC 906.03. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Luego del proceso de extracción húmeda, se dejaron decantar las muestras en embudos de decantación, donde, como se observa en la Figura 1, se obtuvo separación de 2 fases, inferior conteniendo el almidón y superior con el agua de lavados. El proceso de filtración al vacío (Figura 2) permitió obtener una pasta concentrada de almidón, la cual fue secada y almacenada previo a su caracterización, como se observa en la Figura 3.
Figura 1.
Figura 2.
Figura 3. El rendimiento del proceso de extracción dio como resultado un producto final que varió entre los 3 y 4 gr, obtenidos a partir de los 150 gr iniciales de piel de plátano procesada. En la Tabla 1 se muestran los resultados del análisis de pureza del almidón obtenido.
CONCLUSIONES La extracción de almidón a partir de residuos de pieles de plátano demostró su potencial como método de aprovechamiento de residuos y de obtención de productos de valor agregado. El rendimiento del proceso de extracción húmeda varió entre 2 y 2,5 % base húmeda, obteniendo un producto con una pureza de 50,6 a 69,9% de almidón.
Mazzeo M. Miguel, Alzate G. Angela, Marín M. Mario Como se mencionó anteriormente, se aplicaron dos métodos (húmedo y seco) para la obtención de almidón a partir de segundas y terceras el plátano dominicano Harton con el fin de determinar los rendimientos de extracción. En cada ensayo por método se procesaron 20 kg de plátano fresco de segundas y terceras, y al efectuarse 5 réplicas por método la cantidad total procesada fue de 200 kg de plátano. Para los parámetros de la operación de secado final del almidón se efectuaron consultas para determinar algunas variables de la operación, encontrándose que en la deshidratación del almidón
DIANA VICTORIA MELO-SABOGAL, YENNIFER TORRESGRISALES, JOHANNA ANDREA SERNA-JIMÉNEZ, LAURA SOFÍA TORRES-VALENZUELA. MÉTODO Se utilizó plátano variedad Dominico-Hartón (Musa AAB Simmonds) de segunda calidad y en estado de madurez verde, según NTC 1190, del cultivo ubicado en el Km 7 vía Armenia - La Tebaida (Quindío), con coordenadas 4°29’0,00”N, 75°44’45,91”O y 1209 m.s.n.m. Extracción de almidones Se extrajo almidón de pulpa y cáscara de plátano a nivel de laboratorio siguiendo metodología reportada por Torres et al. El secado del almidón se realizó en una estufa de circulación forzada (Binder, USA) a 40°C por 24 horas y la pulverizaron se hizo en un molino de cuchillas (Samurai, Colombia). Los productos fueron almacenados en bolsas de poliestireno de alta densidad a 24ºC ± 3 y un 60% de humedad relativa. Hidrólisis enzimática de almidones Se obtuvo maltodextrina de almidones de pulpa y cáscara de plátano a través de hidrólisis enzimática siguiendo la metodología reportada por Bello Pérez et al (2002) con algunas modificaciones. La hidrólisis se realizó con la enzima α-amilasa de origen fúngico (Fungamyl 800 L, Dinamarca). Se prepararon soluciones de ambos almidones en agua (20% p/v) y se ajustó su pH a 6,5. En un baño térmico (Memmert, Alemania) se calentaron las soluciones hasta 72°C, temperatura a la que se adicionó la enzima en concentración de 0,02% v/v. El proceso se realizó con agitación manual durante 15 minutos. La enzima fue inactivada con choque térmico
a 4°C ± 2 por 5 minutos. El secado se realizó en un secador por atomización (Instrument YC-015 Pilotech, Beijing China) a temperaturas de 110, 120 y 130°C. Análisis químicos Se determinó la actividad de agua (aw), el contenido de humedad (CH) y los azúcares reductores expresados como dextrosa equivalente (DE). Se midió la aw por el método del punto de rocío en un medidor de actividad de agua Aqualab Lite (Decagon, USA), y el CH fue determinado a través del método gravimétrico siguiendo la norma AOAC 934.06 usando una estufa de circulación forzada (Binder, USA) y balanza analítica (Mettler Toledo, Suiza). Los azúcares reductores se determinaron por el método de DNS (ácido 3-amino-5-dinitrosalicílico), según metodología modificada de Amid et al. Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) Para los análisis cromatográficos se utilizó un cromatógrafo líquido de alta eficacia (Hitachi Elite Lachrom, Japón) con una fase móvil de ácido sulfúrico 5mM y un flujo de inyección 0,4 μL/min, una columna Hi-Plex H Ligand Exchange (30 cm x 6,5 mm) (Agilent, Estados Unidos), tamaño de partícula de 8 μm, acondicionada en un equipo con detector IR (L- 2490), temperatura de la columna de 65°C alcanzada en un horno (L-2300). Análisis de color El color fue determinado mediante un colorímetro (CM-600d, Konica Minolta Optics Inc., Japón). Se obtuvieron coordenadas de color CIE L*a*b* empleando como referencia el iluminante D65 con observador de 10°. El rango de los parámetros de color fue L*= 0 (negro) hasta 100 (blanco), a*= -60 (verde) hasta +60 (rojo), y b*= 60 (azul) hasta +60 (amarillo). Análisis reológico Se determinó a partir de suspensiones de 25 mL de maltodextrina al 8% (p/v) en base seca, sometidas a barridos de temperatura y agitación, siguiendo metodología reportada por Torres et al. [24]. El análisis reológico se realizó en un reómetro rotacional (TA Instrument, AR1500ex, USA), con el software Reolgy Advantage Data Analysis®, con el cual se obtuvieron los viscoamilogramas que representan las curvas de empastamiento. Diseño experimental y análisis estadístico Se aplicó un diseño factorial completamente aleatorizado, donde los factores evaluados fueron tratamiento enzimático y temperatura de secado (T1=110°C;
T2=120°C; T3=130°C). Se tuvieron como controles los almidones sin hidrolizar. Los ensayos se corrieron por triplicado. Los resultados se analizaron a través de análisis de varianza con un nivel de significancia del 95%, empleando el software estadístico Statgraphics centurión xv versión 15.1.02 ®. RESULTADOS Análisis químico En cuanto al análisis químico de las maltodextrinas, en la Figura 1, se presentan los resultados de la aw y CH en función del tratamiento. El incremento en la temperatura generó mayor disminución de la aw (p