Obtención y caracterización de bioplásticos moldeados por inyección a base de almidón de mandioca para su uso en el envasado de alimentos.

CARLOS OTALORA; STEFANIA ALVAREZ CASTILLO; CARLOS BENGOECHEA; SILVIA FLORES; LIA NOEMI GERSCHENSON

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos; 2023

Asociacion Argentina de Tecnologos Alimentarios (AATA)

La abundancia de almidón en la naturaleza ha favorecido su utilización en la producción de bioplásticos empleando técnicas industriales utilizadas para los polímeros convencionales, como el moldeo por inyección (MI). Esta investigación tuvo como objetivo el desarrollo y caracterización de bioplásticos a base de almidón de mandioca (AM) plastificados con glicerol (G) o glicerol/agua (GW), fabricados por MI. Además, se estudió el efecto de la humedad relativa (HR) sobre las propiedades mecánicas dinámicas de los bioplásticos. El biopolímero se mezcló con diferentes proporciones de plastificante G o GW (30 a 40 %, m/m) en una mezcladora de doble tornillo contra-rotatorio y se registró el esfuerzo de torsión (ET) y la temperatura. Se evaluó el espectro mecánico de las mezclas, en modo compresión, con un analizador mecánico dinámico (DMA). Posteriormente, se procesaron las mismas mediante MI en una máquina de pistón neumático. Se estudiaron las propiedades reológicas (DMA, ensayos de tracción), funcionales (capacidad de absorción de agua (CAA), pérdida de materia soluble (PMS)) y estructurales (microscopía electrónica de barrido) de los bioplásticos. Se exploró el efecto de la humedad sobre las propiedades de los bioplásticos mediante DMA-HR. Se obtuvieron mezclas viscoelásticas observándose un aumento del ET y la temperatura en función de la disminución de G o GW. La evolución del módulo de almacenamiento (E') y la tangente de pérdida (tan δ) de las mezclas dependió de la fracción y el tipo de plastificante. Se obtuvieron valores inferiores de E'1Hz para las mezclas con fracciones conteniendo GW, debido a la disminución de las interacciones entre cadenas poliméricas. Las mezclas preparadas con G, mostraron una mejor procesabilidad por inyección que las mezclas con GW. Se logró optimizar el proceso de inyección de las mezclas, obteniéndose materiales en los cuales el E’ siempre fue mayor que el módulo de pérdida (E”), lo que implica un comportamiento elástico. Además, la disminución del contenido del plastificante dio lugar a valores más altos de E’ y de esfuerzo por el mayor número de interacciones almidón-almidón. Las mezclas con GW, dieron lugar a materiales con mayor modulo elástico (13 MPa (60GW40) hasta 22 MPa (70GW30)) y con mayor CAA y menor PMS y con superficies más rugosas. Estos sistemas mostraron una importante absorción de vapor de agua en el rango de HR estudiado, lo cual produjo una drástica plastificación y ablandamiento de los sistemas. Los bioplásticos producidos con glicerol presentaron una baja CAA y una estructura uniforme y compacta, lo que indica que el glicerol promueve una mejor organización microestructural. Además, los sistemas con glicerol mostraron un ablandamiento gradual y una baja sensibilidad a los cambios de humedad en el ensayo de DMA-HR, así como una mayor estabilidad durante el calentamiento a alta HR. El bajo CAA y la estructura uniforme mostrados por los materiales producidos a partir de almidón y un 30% de glicerol podrían ser de interés para su aplicación en el envasado de alimentos debido a su óptimo comportamiento con el aumento de la temperatura para alta HR (80%).