Proyecto tentativo para obtener un hidrogel a base de almidón

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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

Taller de Investigación II

Proyecto de Investigación

Hidrogel a base de almidón

P R E S E N T A:

Shannon Ashley López Calderón

Ailev Amairani Martínez López

Kevyn Donovan Soto Rodríguez

Edgar Josafat Ruiz Alonso  

Asesor:

Nombre del asesor del proyecto

(Grado académico, nombre completo, centrado 14 pts)

Aguascalientes, Ags. ____ de _____ de 20__

RESUMEN

El escrito se debe presentar en páginas tamaño carta, con interlineado de 1.5 y espaciado posterior de 8 pts., empleando letra Montserrat regular 12 puntos. La alineación del texto debe ser justificada, excepto los encabezados principales, que deben estar alineados a la izquierda y en mayúsculas. Los márgenes del texto deben ser: 2.5 cm (superior e inferior) y 3.0 cm (derecha e izquierda). El número de la página debe ir en la esquina inferior derecha y la numeración debe iniciar después del índice.

Además, debe haber un espacio entre párrafos, así como entre los encabezados y el párrafo siguiente. Escribir en negritas los encabezados de primer, segundo y tercer orden.

ÍNDICE

Resumen

1. Antecedentes
2. Planteamiento del problema.
3. Pregunta de investigación
4. Objetivos.
5. Hipótesis (si aplica).
6. Justificación.
7. Marco teórico.

1. Escasez de agua en el campo agricultor.
2. Hidrogel.

1. Clasificación.
2. Propiedades físicas y características.  
3. Usos.
4. Ventajas.
5. Polivinil alcohol.

1. Almidón.

1. Composición del almidón.
2. Propiedades.
3. Hidrogeles de almidón.

1. Metodología.

1. Variables de almidón.
2. Variables de hidrogel
3. Metodología para la obtención del almidón.
4. Caracterización del almidón

1. Porcentaje de humedad
2. Cuantificación del almidón.
3. Rendimiento.

1. Metodología para la obtención del hidrogel.
2. Caracterización del hidrogel.

1. Porcentaje de hinchamiento.
2. Capacidad de retención.

1. Cronograma de actividades.

Referencias bibliográficas.

1. ANTECEDENTES

Almidón  

Los tubérculos, leguminosas y algunos frutos son frecuentemente usados como fuentes de almidón en la industria [1], ya que, poseen altas concentraciones de almidón. Así pues, el estudio sobre los procesos de obtención a nivel laboratorio o en plantas piloto se ha centrado en el rendimiento, pureza y caracterización de los productos obtenidos. Un estudio realizado en 2004 ilustro el proceso para la obtención de almidón por vía húmeda a partir del fruto de plátano (Musa Paradisiaca) tanto a nivel laboratorio como en planta piloto registrando rendimientos mayores en el proceso a nivel laboratorio, 16% de almidón por cada kg, que, en la planta piloto, 13% de almidón por cada kg. Además, se hace la observación sobre la capacidad de oxidación del fruto haciendo necesaria la adición de un solvente antioxidante [2]. Paralelamente, se realizó un estudio en 2014 sobre el rendimiento y la competitividad económica del proceso de obtención del almidón a partir de los desechos de la papa (Solanum tuberosum L.), coloquialmente llamados “pachanga”, obteniéndose un aproximado del 10% de almidón por cada kg de papa [3], lo cual resulta en un menor rendimiento que el proceso a nivel laboratorio realizado a plátanos, considerando que ambas fuentes están constituidas por el 20% de almidón, aproximadamente. Otro estudio realizado en 2020 sobre el proceso de obtención a nivel laboratorio del almidón de dos tipos de batata (Ipomoea batata) registra rendimientos de aproximadamente el 10% por kg de batata. Además, de la buena calidad del producto pues éste presento baja solubilidad al agua, alta absorción de agua y un alto poder de hinchamiento [4]. Así pues, es notorio que el proceso de obtención más frecuentemente utilizado es el de vía húmeda, realizando adecuaciones en el solvente según la fuente de almidón. Sin embargo, el proceso de obtención por vía húmeda resulta contaminante debido a las aguas residuales generadas, por lo que, se han realizado estudios y procedimientos para la extracción por vía seca de almidón en tubérculos, tal es el caso de un estudio realizado en 2007 donde se creó y estudio un proceso de obtención, a nivel laboratorio, del almidón proveniente del camote de monte. Los resultados arrojaron un producto de características similares a las del almidón obtenido por vía húmeda [5].

Otro estudio realizado en 2010 comparó dos métodos para la extracción de almidón donde , por procesos de centrifugación y decantación natural, se sugirió mejorar el rendimiento de almidón mediante la adición de una mayor cantidad de agua en las etapas de molienda y tamizado de los procedimientos de extracción al igual que implementar como metodología a nivel de laboratorio el proceso de extracción por centrifugación, considerando la reducción del tiempo de proceso y la obtención de almidones con alta pureza [6]. En 2008 un estudio demostró que por el método de extracción en vía húmeda se logra una mayor recuperación del carbohidrato comparado con el método de vía seca y se plantea que el método húmedo puede mejorarse en términos de una mayor extracción del almidón al tecnificarse las operaciones de molienda, tamizado y separación (centrifugación) [7]. Un artículo publicado en 2016 determinó las características del almidón de la papa  (Soluanum pureja & Bukasow) obtenido por vía húmeda donde, los resultados arrojaron una alta capacidad de hinchamiento, alta capacidad de retención del agua, poca absorción de agua en altas temperaturas y gelatinización a temperaturas superiores a los 51ºC. Por lo que se recomienda su uso tanto en la industria alimenticia como espesante o bien como polímero biodegradable [8].  

Los trabajos de caracterización del almidón proveniente de distintas fuentes como, tubérculos: camote, papa, batata, ñame, yuca, entre otros; legumbres: harina de trigo y maíz; y frutos: plátano. Nos permiten identificar características útiles de cada tipo almidón. Así pues, es posible encontrar estudios de modificación química del almidón que buscan nuevos productos, aplicables en cada uno de los sectores de la industria química. Tal es el caso de un estudio donde presenta que, el almidón modificado se convierte en una materia prima útil para aplicaciones técnicas, así como aditivo o polímero base en la industria química, debido principalmente a su carácter hidrofóbico producto de la acetilación como también la estabilidad térmica del almidón acetilado incrementó debido a la disminución en el número de grupos hidroxilo producto de la acetilación [9].

Hidrogel

Existen estudios que demuestran que, los hidrogeles derivados del almidón presentan varias ventajas respecto a los hidrogeles sintéticos debido a la gran disponibilidad, el bajo costo y la biodegradabilidad de esta materia prima, que además es renovable. Se han utilizado diferentes rutas para modificar el almidón para la producción de hidrogeles como: a) la incorporación de nuevos grupos funcionales y/o la transformación de los grupos existentes en el almidón con la finalidad de favorecer las interacciones que dan lugar al entrecruzamiento físico, b) la combinación de las características deseables de algunos polímeros sintéticos con las del almidón para producir hidrogeles químicos, principalmente a través de la copolimerización por injerto, empleando distintos comonómeros, sistemas de iniciación y agentes reticulantes, c) mediante la combinación de las dos rutas anteriores, vía saponificación de copolímeros de injerto, d) mediante la adición de polímeros no entrecruzados para la formación de redes semi-IPN y más recientemente, e) la adición de nanopartículas con distintas funciones [10].

También, se han obtenido hidrogeles de alcohol polivinílico por la técnica de C/D, en donde los estados del agua y las propiedades mecánicas y de hinchamiento estuvieron determinados por la concentración de alcohol polivinílico usado y por los ciclos de C/D [11]. Por otro lado, se presentan estudios reológicos de hidrogeles simples y compuestos de celulosa microcristalina-carboximetil celulosa sódica (CMC-NaCMC) y almidón de diferentes cereales (arroz, maíz y trigo), formulados a varias concentraciones comprendidas entre 1 y 4.5%, dicho estudio ha sido llevado a cabo a partir de las medidas experimentales de la viscosidad de los hidrogeles a distintas velocidades de cizalla obtenidas con un viscosímetro Brookfield Digital DVII. [12].  

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