Biopolimeros

I. CONCEPTO:

Son especies químicas de alto peso molecular, gran tamaño y forma predominantemente alargada que forman parte de las paredes celulares de células animales y vegetales así como de exoesqueletos de invertebrados y endoesqueletos de vertebrados, son los principales responsables de la capacidad biosorbente de las biomasas; un biopolímero utilizado como adsorbente se denominan biosorbente.

Polímeros directamente extraídos de fuentes naturales.

Son polímeros naturales, fácilmente disponibles, extraídos de animales marinos o vegetales.

Algunos ejemplos son: el caucho, los polisacáridos (almidón, celulosa), las proteínas (caseína, gluten) y ácidos nucleicos.

POLIMEROS SINTETICOS:

Polímeros producidos por síntesis química clásica a partir de monómeros biológicos renovables. El mejor ejemplo es el ácido poliláctico, un biopoliéster obtenido a partir de monómeros de ácido láctico

II. ACIDO POLILACTICO (PLA)

a) DEFINICION

El ácido poliláctico (PLA), es un biopolímero termoplástico cuya molécula precursora es el ácido láctico. Debido a su biodegradabilidad, propiedades de barrera y biocompatibilidad, éste biopolímero ha encontrado numerosas aplicaciones ya que presenta un amplio rango inusual de propiedades, desde el estado amorfo hasta el estado cristalino; propiedades que pueden lograrse manipulando las mezclas entre los isómeros D(-) y L(+), los pesos moleculares y la copolimerización.

ÁCIDO POLILÁCTICO

El ácido láctico es utilizado ampliamente en la industria alimenticia, química, farmacéutica, del plástico, textil, la agricultura, la alimentación animal, entre otros; sin embargo, la aplicación más interesante del ácido láctico radica en la posibilidad que ofrece de producir ácido poliláctico (PLA).

El ácido láctico, ácido 2-hidroxipropanoico, es el ácido carboxílico más simple con un átomo de carbono asimétrico. Puede producirse por fermentación anaeróbica de substratos orgánicos, con microorganismos como hongos y bacterias. El ácido láctico obtenido de la fermentación es ópticamente activo, por lo que la producción específica de los isótopos L (+) o D (–) puede determinarse utilizando un lactobacilo apropiado.

Ácido láctico con sus isómeros D y L

b) PROPIEDADES

• Las propiedades físicas y mecánicas, farmacéuticas y de reabsorción dependen de la composición del polímero, de su peso molecular y de su cristalinidad. La cristalinidad puede ajustarse desde un valor de 0% a 40% en forma de homopolímeros lineales o ramificados, y como copolimeros al azar o de bloque.

• La temperatura de procesamiento (Tg.) está entre 60 y 125°C y depende de la proporción de D o L ácido láctico en el polímero. Sin embargo el PLA puede ser plastificado con su monómero o alternativamente con ácido láctico oligomérico y esto permite disminuir Tg.

• El PLA tiene propiedades mecánicas en el mismo rango de los polímeros petroquímicos, a excepción de una baja elongación. Sin embargo esta propiedad puede ser afinada durante la polimerización (por copolimerización) o por modificaciones post polimerización (por ejemplo plastificantes).

• El PLA puede ser tan duro como el acrílico o tan blando como el polietileno, rígido como el poliestireno o flexible como un elastómero. Puede además ser formulado para dar una variedad de resistencias. Las resinas de PLA pueden ser sometidas a esterilización con rayos gama y es estable cuando se expone a los rayos ultravioleta. Al PLA se le atribuyen también propiedades de interés como la suavidad, resistencia al rayado y al desgaste.

c) APLICACIONES

La aplicación más prometedora del PLA es en envases y empaques para alimentos y producción de películas para la protección de cultivos en estadios primarios.

Sin embargo, el alto crecimiento fúngico en los materiales obtenidos de bases biodegradables es un factor negativo para el uso en alimentos.

Por lo tanto los bioempaques son más convenientes para alimentos con alta respiración y de vida de almacenamiento corto como vegetales, y para el empaque de algunos productos de panadería.

En los tejidos vivos, el PLA se despolimeriza totalmente por hidrólisis química. Esta característica hace que el PLA sea ampliamente utilizado para la producción de hilo para sutura, implantes, cápsulas para la liberación lenta de fármacos, prótesis, etc.

III. PRODUCCION DE ACIDO LACTICO POR VIA BIOTECNOLOGICA

A) PROCESO DE OBTENCION DE LA GLUCOSA A PARTIR DE LA PAPA

 MATERIA PRIMA: Papa

Propiedades:

• Alto rendimiento de almidón por hectárea.

• piel delgada

• tubérculos de mediano y gran tamaño,

• de superficie uniforme y sin brotes

• bajo contenido de fibra y proteínas

• menos de 2% de azúcares reductores.

Todas ellos, indistintamente, están relacionadas con características varietales, condiciones de suelo, clima y cultivo.

 PROCESO:

La manufactura del almidón de papa no involucra operaciones complejas. Simplemente, consiste en la extracción mecánica del almidón de los tubérculos y posterior separación de los sólidos solubles.

Básicamente existen dos procesos: Batch y Continuo.

Dentro del proceso continuo, la diferencia fundamental consiste en los métodos de separación y purificación del almidón, para lo cual las fábricas que producen equipo para el almidón de papa, han desarrollado.

CUADRO RENDIMIENTO DE ALMIDON EN PROCESOS BATCH Y CONTINUO

PROCESO ALMIDÓN

Batch

Continuo 71.2

84.2

El producto obtenido por el proceso continuo fue superior en calidad al de proceso Batch, por su alta viscosidad, mayor grado de reflectancia, bajo contenido de Nitrógeno, y ceniza y menor cantidad de materiales solubles de agua fría.

Respecto al rendimiento, las pérdidas de almidón al remover la fibra fina, son mucho mayores en el proceso batch.

 ETAPAS DEL PROCESO

• Recepción y Pesado

Al llegar los tubérculos de las áreas de cultivo, éstas deben ser recibidas y pesadas en una balanza de plataforma. Luego se descarga y se almacena.

• Almacenamiento de la materia prima.

El almacén de materias primas debe estar dividido en secciones para separar los envíos, de tal manera que se garantice un tratamiento eficaz de los inventarios.

• Transporte y Selección.

Las papas son transportadas mediante fajas transportadoras desde el lugar de almacenamiento hacia el lavador, manteniendo una alimentación uniforme. La selección se realiza visualmente a lo largo de la faja transportadora, eliminando a los tubérculos que no sean aptos de conseguir la calidad apropiada.

• Lavado y Pelado.

En la lavadora-peladora, los tubérculos son perfectamente lavados y pelados con ayuda del agua, quitando la suciedad, mientras que la cáscara es pelada por abrasión utilizando un sistema de raspado. La papa limpia y pelada se traslada luego hacia el molino.

• Molido.

La papa es transportada por una faja transportadora a una tolva la cual se dosifica al molino Super Rasp. En esta fase, las papas son rayadas hasta convertirlas en una pasta fina (crema).

• Extracción de Almidón.

Se separa el almidón de la celulosa, para ello se utiliza un extractor múltiple. Esta máquina, utilizando la fuerza centrífuga, tamiza (separa) el almidón de la celulosa (afrecho o fibra).

• Lavado y Concentración del Almidón.

“La lechada” que viene de los extractores contiene proteína, materia grasa, sustancias contaminantes, etc. Y sustancias insolubles como la celulosa y partículas del raspado. Esta leche es decepcionada en un tanque del cual se trasvasa, mediante una bomba, hacia los hidrociclones para quitarle toda el agua, lavarla y concentrarla.

• Desaguado.

El almidón es llevado a las centrífugas donde es desaguado hasta obtener una humedad del 38%. En estas condiciones el almidón es transportado mediante un gusano al secador instantáneo Flash Dryer.

• Secado.

El almidón húmedo es tratado mediante una corriente de aire caliente el cual al chocar con el almidón hace que éste se disperse. Simultáneamente, el aire se satura de la humedad del almidón.

• Tamizado.

Para que el almidón esté perfectamente refinado, se le tamiza en una floreadora.

• Ensacado y Pesado.

El producto se envasa en bolsas de polipropileno a través de un dosificador que se encuentra incorporado al tamizador antes mencionado. Luego es pesado y llevado al almacén de productos terminados.

• Almacenamiento del almidón.

El almidón obtenido se debe guardar en un lugar seco y fresco, construido especialmente para ello.

B) PROCESO DE EXTRACCIÓN DE LA GLUCOSA AL ALMIDON

Para la extracción del almidón de productos no refinados se realiza un molido húmedo. El almidón obtenido se

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