Estudios mecánicos y microbiológicos de películas de almidón de yuca funcionalizadas con óxido de zinc y piperina
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Date
2022
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
In recent decades, there has been a growing interest in replacing petroleum-based plastic packaging materials with biodegradable materials. Thermoplastic starch has emerged as a low cost and low environmental impact alternative. This study reports mechanical and microbiological properties of biodegradable films of cassava starch and glycerol as plasticizer, manufactured by casting method and functionalized with polyvinyl alcohol (PVOH), zinc oxide and piperine extract. All the films show a thickness variation of 119.9 ±1.1µm and high transparency higher than 90%, which decreases with the amount of ZnO reaching 75%. The Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectra show bands characteristic of starch, PVOH and ZnO, as well as displacement of the bands associated with hydrogen bridge intermolecular forces between the starch polymer, PVOH copolymer and ZnO. Calorimetric analyses (TGA and DSC) show a reduction in mass loss of 128% and tensile strength establishes that ZnO functionalized films are more stable and with better mechanical performance (10.83 MPa). The starch functionalized films show lower adherences to Escherichia Coli, Salmonella Aureus, the fungus Aspergillus Niger and the yeast Candida Albicans compared to the non-functionalized films. The obtained results together with the cost analysis allow the development of films for the manufacture of flexible packaging that do not require subsequent treatments for printing and lamination because they present surface energies higher than 40 mN/m.
Description
En las últimas décadas ha surgido el interés de remplazar los materiales de embalaje plástico con fuentes de petróleo con materiales biodegradables. El almidón termoplástico ha surgido como alternativa de bajo costo e impacto al medio ambiente. En este estudio se reporta propiedades mecánicas y microbiológicas de películas biodegradables de almidón de yuca y glicerol como plastificante, fabricadas por el método casting y funcionalizadas con alcohol polivinílico (PVOH), oxido de zinc y extracto de piperina. Todas las películas presentan espesor de 119,9 ±1,1µm de variación y alta transparencia superior al 90% que disminuye con la cantidad de ZnO llegando al 75%. Los espectros de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) y Raman exhiben bandas características al almidón, PVOH y el ZnO, a su vez presentan desplazamiento de las bandas asociadas a las fuerzas intermoleculares tipo puente de hidrógeno entre el polímero de almidón, el copolímero de PVOH y el ZnO. Análisis calorimétricos (TGA y DSC) presentan una reducción en la pérdida de masa de 12,8% y la resistencia a la tracción establece que las películas funcionalizadas con ZnO son más estables y con mejor desempeño mecánico (10,83 MPa). Las películas funcionalizadas de almidón presentan adherencias menores a las bacterias Escherichia Coli, Salmonella Aureus, el hongo Aspergillus Niger y la levadura Candida Albicans con respecto a las películas sin funcionalizar. Los alcances obtenidos unidos al análisis de costos permiten el desarrollo de películas para la fabricación de empaques flexibles que no requieren tratamientos posteriores para impresión y laminación por presentar energías superficiales mayores a 40 mN /m.
Keywords
Adherencia microbiológica, Biopolímero, Glicerol, Resistencia a la tracción, Tensión Superficial
Citation
Polindara Ospina, Gustavo Adolfo; Franco Araujo, R. F. (2022). Estudios mecánicos y microbiológicos de películas de almidón de yuca funcionalizadas con óxido de zinc y piperina. Universidad Santiago de Cali.