Obtaining biodegradable plastic from corn cob starch (Zea mays)
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.10155718Keywords:
thermoplastic starch, bioplastics, agricultural waste, revaluation of wasteAbstract
A biodegradable plastic was obtained from starch extracted from corn cob. Initially the residue was characterized, the starch was extracted for its characterization and the bioplastic was formulated. An experimental design was proposed, with a variable amount of starch (4, 5, 6 g) and a fixed amount of plasticizer (2 g). Using the results obtained, a second experimental design was established with a fixed amount of starch (5 g) and different amounts of plasticizer (1,50 – 2,50 g). The bioplastic with the best physical appearance and resistance to touch was evaluated in terms of humidity, density, solubility, thickness, mechanical properties and biodegradability. The bioplastic showed 16,69 % humidity; 0,93 g/mL density; 57,79 % solubility in water; 0,63 mm thick and 31,92 % weight loss in the biodegradability test. The most relevant parameters were: low density, high solubility of the material and the percentage of weight lost in the biodegradability test. As a result, the material obtained, if improved, can be used in the manufacture of light products or, as a coating for materials that need to be quickly solubilized.
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References
V. Vasco, "Determinación de parámetros físico-químicos de zanahoria amarilla (Daucus carota) como base para el establecimiento de la norma de requisitos," Tesis de grado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador, 2008. http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/204/1/56T00176.pdf.
N. A. Kumari, P. Kumari, N.S. Murthy, "A Novel Mathematical Approach for Optimization of Plastic Degradation," International Journal of Engineering Trends and Technology, vol. 4, nº 8, pp. 3539-3543, 2013. http://ijettjournal.org/volume-4/issue-8/IJETT-V4I8P150.pdf
A. V. García Quiñónez, Obtención de un polímero biodegradable a partir del almidón de maíz, - 1ª ed. San Salvador, El Salvador: ITCA Editores, 2015. https://www.itca.edu.sv/wp-content/themes/elaniin-itca/docs/2015-Obtencion-de-un-polimero-biodegradable.pdf.
S. A. Cajas Orellana, "Evaluación de las propiedades fisico-mecánicas de tres resinas biodegradables para la sustitución del polietileno de baja densidad en la fabricación de películas flexibles para empaque automático," Tesis de grado, Universidad San Carlos de Guatemala, Ciudad de Guatemala, Guatemala, 2015. http://biblio.ingenieria.usac.edu.gt/tesis15/T12699.pdf.
A. A. Rosales, "Obtención de biopolímero a partir del almidón de malanga (Colocasía esculenta), por el método de polimerización por condensación en el laboratorio 110 de la UNAN-Managua, Mayo-Abril 2016," Tesis de grado, Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, Managua, Nicaragua, 2016. https://repositoriosiidca.csuca.org/Record/RepoUNANM2687/Details
J. P. Merchán, D. Ballesteros, I. C. Jiménez, J. A. Medina, O. Álvarez. "Biodegradación aerobia de almidón termoplástico (TPS)," Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, vol. 1, nº 1, pp. 39-44, 2009.
J. A. Chariguamán, "Caracterización de bioplástico de almidón elaborado por el método de casting reforzado con albedo de maracuyá (Passiflora edulis spp)," Trabajo de grado, Escuela Agrícola Panamericana, Zamorano, Honduras, 2015. https://bdigital.zamorano.edu/server/api/core/bitstreams/06a5dc04-9bc7-4253-a0ad-30c4c6c160be/content.
J. Zhao, R. L. Whistler, "Spherical aggregates of stach granules as flavor carriers," Food Tecnology, vol. 48, nº 7, pp. 104-105, 1994. https://dialnet.unirioja.es/ejemplar/64405
J. J. Carrasco, C. Aguirre, “Rastrojos del cultivo del Maíz: elementos a considerar para su manejo,” Instituto de Investigaciones Agropecuarias, 2018. https://hdl.handle.net/20.500.14001/6735
J. A. Martillo Aseffe, R. Lesme Jaen, L. O. Oliva Ruiz, "Estimación del potencial energético de la tusa en la provincia de los Ríos y Guayas, Ecuador.", Centro Azúcar, vol. 47, nº 2, pp. 11-21, 2020. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S2223-48612020000200011
H. Hernández Martínez, "Utilización de lignina de olote de maíz como componente en películas base de almidón," Tesis de maestría, Universidad Iberoamericana, México D.F., México, 2013. http://www.bib.uia.mx/tesis/pdf/015718/015718.pdf.
D. S. Ocegueda Vega, "Bioplástico por biodesarrollo micelial de Pleurotus ostreatus en sustratos de residuos lignocelulósicos de encino (Quercus castanea neé) y olote de maíz (Zea mayz)," Tesis de maestría, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, México, 2021. http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/xmlui/handle/DGB_UMICH/6379.
A. Z. Johannes, R. K. Pingak, H. I. Sutaji, M. Bukit, "A preliminary study of bioplastic composites based on carbon materials from paper waste and corn waste", In 2nd International Conference and Exhibition on Sciences and Technology (ICEST), 2020, pp. 6-7. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2017/1/012004
Y. Y. Pomeranz, C. E. Meloan, Determination of Moisture. Food Analysis: Theory and practice. Maryland, EEUU: Aspen Publishers, 2000.
L. J. Mauer, R. L. Bradley, “Moisture and Total Solids Analysis,” in: Food Analysis. Food Science Text Series, Nielsen, S.S., Eds. Springer, Cham, 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45776-5_15
AOAC, Ash of Flour (Direct Method), Method 923.03. In: Official Methods of Analysis, 18th Edition, AOAC International Publisher, Gaithersburg, 2005.
A. F. Vera Bravo, M. A. Chavarría Chavarría, "Extracción y caracterización del almidón de papa (solanum tuberosum) variedad leona blanca," Revista Ciencia y Tecnología El Higo, vol. 10, nº 2, pp. 26-34, 2020. https://doi.org/10.5377/elhigo.v10i2.10550
P. J. Van Soest, R. H. Wine, "Use of detergentsin the analysis of fibrous feed IV. Determination of plant cell-wall constituents," J. Assoc. Anal. Chem, vol. 50, n.º 1, pp. 50-55, 1967. https://doi.org/10.1093/jaoac/50.1.50
M. R. Fonseca Maldonado, "Determinación de la composición química de la madera de pino candelillo (Pinus maximinoi H. E Moore) procedente de la finca Río Frío, TACTIC, Alta Verapaz," Tesis de grado, Universidad San Carlos de Guatemala, Ciudad de Guatemala, Guatemala, 2006. http://biblio.ingenieria.usac.edu.gt/tesis/T7448.pdf
L. Rodríguez Rodríguez, I. Gallardo Aguilar, C. Nieblas Morfa y W. Ortiz Fernández, "Evaluación de dos variedades de sorgo para la obtención de almidón," Centro Azúcar, vol. 42, nº 1, pp. 88-95, 2015. http://scielo.sld.cu/pdf/caz/v42n1/caz09115.pdf
O. R. García Acosta, M. I. Pinzón Fandiño, L. T. Sánchez Ante, "Extracción y propiedades funcionales del almidón de yuca, manihot esculenta, variedad ICA, como materia prima para la elaboración de películas comestibles," @limentech Ciencia y Tecnología Alimentaria, vol. 11, nº 1, pp. 13-21, 2013. https://revistas.unipamplona.edu.co/ojs_viceinves/index.php/ALIMEN/article/view/382
J. Aristizábal, T. Sánchez, Guía técnica para producción y análisis de almidón de yuca, Roma, Italia: FAO, 2007. https://www.fao.org/3/a1028s/a1028s.pdf.
R. J. Smith, "Characterization and Analysis of Starches,"In: Starch: Chemistry and Technology (Vol. II), R. L. Whistler and E. F. Paschall, Eds. Academic Press, New York and London, 1967, pp. 620-625.
INCOTEC, NTC 3528:2002 Alimentos para animales. Yuca integral seca para consumo animal. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, Colombia, 2002.
M. R. Grace, Elaboración de la yuca, Roma, Italia: FAO, 1977.
R. A. Anderson , H. F. Conway, A. J. Peplinski, "Gelatinisation of corn grits by roll cooking, Extrusion Cooking and Steaming," Cereal Science Today, vol. 22, nº 4, pp. 130-135, 1969. https://doi.org/10.1002/star.19700220408
M. G. Álcivar-Gavilanes, K. L. Carrillo-Anchundia, M. A. Riera, "Development of a bioplastic from banana peel," Ingeniería e Investigación, vol. 43, nº 3, 2022. https://doi.org/10.15446/ing.investig.92768
R. E. Bustamante Limones, M. B. Peralta Avila., "Caracterización de biopolímero obtenido a partir de leche de vaca y almidón de yuca," Trabajo de grado, Universidad de Guayaquil, Ciudad de Guayaquil, Ecuador, 2018. http://repositorio.ug.edu.ec/handle/redug/28021
R. Ortega-Toro, A. Jiménez M, P. Talens O, A. Chiralt B., "Films de almidón termoplástico. Influencia de la incorporación de hidroxipropil-metil-celulosa y ácido cítrico.", Biotecnología en el sector agropecuario y agroindustrial, vol. 12, nº 2, p. 134-141, 2014. https://revistas.unicauca.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/343/536
N. M. Vicentini., "Elaboração e caracterização de filmes comestíveis á base de fécula de mandioca para uso em pós-colheita.," Tesis doctoral, Universidad Estatal Paulista “Julio de Mesquita Filho” Botucatu, Sao Paulo, Brazil, 2003. http://hdl.handle.net/11449/103261
D. M. Zapata Criollo., "Evaluación de biopelículas formuladas a partir de almidón de banano verde (Musa paradisiaca) y yuca (Manihot esculenta) con gel de sábila (Aloe vera)," Trabajo de grado, Universidad Nacional de Piura, Ciudad de Pira, Perú, 2019. http://repositorio.unp.edu.pe/handle/UNP/1586
N. Gontard, S. Guilbert, J-L. Cuq., "Edible wheat gluten films: influence of the main processes variables on films properties using response surface methodology.", Journal of Food Science, vol. 57, nº 1, pp. 190-195, 1992. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1992.tb05453.x
A. F. De la Rosa Martínez, M. M. Charro Espinosa., "Obtención de plástico biodegradable a partir de almidón de patata. Quito, Ecuador," Trabajo de grado, Universidad Central del Ecuador, Quito, Ecuador, 2015. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/3788
C. R. Almache Espinoza, G. C. Torres Rodríguez., "Determinación de las características energéticas de la tusa de maíz con variación del contenido de humedad, densidad y relación aire-combustible," Trabajo de grado maestría, Universidad de las Fuerzas Armadas, Sangolquí, Quito, 2015. http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/10698
S. G. Moreno Ulloa, Y. E. Pizarro Ureta., "Sustitución parcial de la harina de coronta de maíz morado (Zea mays l.) por harina de trigo en las características tecnofuncionales del pan artesanal," Trabajo de grado, Universidad Nacional del Centro de Perú, Tarma, Perú, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.12894/1955
I. F. Espinoza Guerra, B. S. Vinueza Cisneros., "Composición química de residuos agroindustriales del maíz (Zea mays) (cáscara, pelusa, tusa y panca) utilizados en la alimentación de rumienates," Trabajo de grado, Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Mocache-Los Ríos, Ecuador, 2020. https://repositorio.uteq.edu.ec/handle/43000/5324
M. Moya P, M. Durán Ch, M. Sibaja B., "Obtención de lignina y celulosa de residuos de maíz., UNICIENCIAS, vol. 9, nº 1, pp. 45-50, 1992. https://www.revistas.una.ac.cr/index.php/uniciencia/article/view/5452
D. Sultan Syawala, T. Wardiyati, M. Dawam Maghfoer., "Production Of Bioethanol From Corncob And Sugarcane Bagasse With Hydrolysis Process Using Aspergillus niger and Trichoderma viride", Journal of Enviromental Science, Toxicology and food Tecnology, vol. 5, nº 4, pp. 49-56, 2013. https://www.iosrjournals.org/iosr-jestft/papers/vol5-issue4/H0544956.pdf?id=6696
K. Y. Montiel Centeno, L. C. Romero Castro., "Obtención de bioetanol a partir de la coronta (olote) del maíz variedad HS-5, por el método de hidrolisis acida diluida – fermentación separada, laboratorios de química UNAN-MANAGUA, I-II semestre 2015," Trabajo de grado, Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, Managua, Ciudad de Managua, Nicaragua, 2015. https://repositoriosiidca.csuca.org/Record/RepoUNANM1357
A. A. Ledesma-Ugsiña, V. M. Dalgo-Flores, L. M. Flores-Fiallos, G. C. Chango- Lescano., "Bioplásticos de almidón de maíz y quinua para uso como envolturas alimenticias biodegradables," Dominio de las Ciencias, vol. 7, nº 4, pp. 39-56, 2021. https://dx.doi.org/10.23857/dc.v7i4.2080
J. E. Maza-Martínez, L. M. Flores-Fiallos, C. G. Santiana-Espín, M. L. Bonilla-Lucero., "Obtención de almidón de maíz chulpi (Zea Mays Amylosaccharata)," Dominio de las Ciencias, vol. 7, nº 3, pp. 943-958, 2021. https://dx.doi.org/10.23857/dc.v7i3.2032
INEM, Harinas de origen vegetal. Determinación de almidón. Norma Técnica Ecuatorina, Quito, Ecuador, 2013. [En línea]. Available: https://www.normalizacion.gob.ec/buzon/normas/524-1R.pdf
E. L. Mollinedo Paiz., "Elaboración de plástico biodegradable a partir de almidón de maíz; evaluando su degradabilidad con ácido sulfúrico y su expansión polimérica al variar la formulación," Trabajo de grado, Universidad de San Carlos de Guatemala, Ciudad de Guatemala, Guatemala, 2017. http://www.repositorio.usac.edu.gt/8059/
J. C. González García, "Análisis comparativo de los métodos húmedo y alcalino en la extracción de almidón de semillas de Amaranthus quitensis L.", Instituto de Investigación de La Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica., vol. 35, nº 44, pp. 35-44, 2018. https://doi.org/10.15381/iigeo.v21i41.15000
S. Flores Farias, "Obtención de almidón con tamaño de partícula reducido mediante pulverizado mezclado con alta energía," Tesis de maestría, Instituto Politécnico Nacional, México D. F., México, 2004. http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/1316
Y. Salinas Moreno, J. A. Herrera Corredor, J. Castillo Merino, P. Perez Herrera., "Cambios físico-químicos del almidón durante la nixtamalización del maíz en variedades con diferente dureza de grano", ALAN Archivos Latinoamericanos de nutrición, vol. 53, nº 2, pp. 188-193, 2003. https://www.alanrevista.org/ediciones/2003/2/art-11/
A. Montano Aragón., "Modificación física del almidón de maíz a escala nanométrica para su uso en la industria Alimentaria," Tesis de maestría, Universidad Veracruzana, Xalapa de Enríquez, Veracruz, México, 2013. http://cdigital.uv.mx/handle/123456789/46810
A. Alvis, C. A. Vélez, H. S. Villada, M. Rada-Mendoza., "Análisis Físico-Químico y Morfológico de Almidones de Ñame, Yuca y Papa y Determinación de la Viscosidad de las Pastas.", Información Tecnológica, vol. 19, nº 1, pp. 19-28, 2008. https://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642008000100004
L. Baque Mite, Y. J. Mera Intriago, M. Y. Ibarra Ube., "Diseño de una línea de procesamientos de envases biodegradables a partir de subproductos del maíz (Zea mays)," Trabajo de grado, Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Ciudad de Quevedo-Los Ríos, Ecuador, 2021. https://repositorio.uteq.edu.ec/handle/43000/6548
C. T. Trujillo Rivera., "Obtención de películas biodegradables a partir de almidón de yuca (manihot esculente crantz) doblemente modificado para uso en empaque de alimentos," Trabajo de grado, Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios, Puerto Maldonado, Perú, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.14070/65
M. G. Guamán Cóndor., "Determinación de perfiles de temperatura para el proceso de extrusión de polipropileno reciclado. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Ecuador," Trabajo de grado, Universidad Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador, 2017. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/6942
P. Fairley, F. J. Monahan, J. Bruce alemán, J. M. Krochta., "Mechanical properties and water permeability of edible films from why protein isolte and sodium dodecyl sulfate," Journal of Agricultural and Food Chenistry, vol. 44, nº 2, pp. 438-443, 1996. https://doi.org/10.1021/jf9505234
P. Yamashita, A. Nakagawa, G. Ferrari Veiga, S. Mali, M. V. Eiras Grossmann., "Embalagem ativa para frutos de acerola.", Brasilian Joumal of Food Techology, vol. 9, nº 2, pp. 95-100, 2006. http://bjft.ital.sp.gov.br/arquivos/artigos/v9n2237a.pdf
A. P. Petrikoski, «"Elaboração de biofilmes de fécula de mandioca e avaliação do seu uso na imobilização de caulinita intercalada com ureia," Trabajo de maestría, Universidad Tecnológica Federal Do Paraná, Pato Branco, Brazil, 2013. https://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/649
A, B, Holanda Ferreira, "Novo dicionário da lingua portuguesa. 2ª," Novo Fronteira, Rio de Janeiro, Brazil, p. 583, 1986. https://albericovirtual.albericorodrigues.com.br/product/novo-dicionario-da-lingua-portuguesa-2a-edicao/
E. Ayranci, S. Tunc., "A method for the measurement of the oxygen permeability and the development of edible films to reduce the rate of oxidative reactions in fresh foods," Food Chemistry, vol. 78, nº 11, pp. 423-431, 2003. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00485-5
H. Chen., "Functional properties and applications of edible films made of milk proteins.", Journal of dairy science., vol. 78, nº 11, pp. 2563-2583, 1995. 10.3168/jds.S0022-0302(95)76885-0
M. A. Bertuzzi, E. F. Castro Vidaurre, M. Armada, J. C. Gottifredi., "Water vapor permeability of edible starch based films," Journal of food engineering, vol. 80, nº 3, pp. 972-978, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.07.016
L. C. Bertan, F. M. Fakhouri, A. C. Siani, C. R. Ferreira Grosso., "Influence of the Addition of Lauric Acid to Films Made from Gelatin, Triacetin and a Blend of Stearic and Palmitic Acids.", Macromolecular Symposia, vol. 229, nº 1, pp. 143-149, 2005. https://doi.org/10.1002/masy.200551117
M. Guimarães Farias, F. Matta Fakhouri, C. W. Piler de Carvalho, J. L. Ramírez Ascheri., "Caracterizacão Físico-química de filmes comestíveis de amido adicionado de acerola (Malphigia emarginata D.C.),” Química Nova, vol. 35, nº 3, 2012. https://doi.org/10.1590/S0100-40422012000300020
M. A. Rojas-Graü, R. J. Avena-Bastillo, C. Olsen, M. Friedman, P. R. Henika, O. Martín-Belloso, Z. Pan, T. H. McHugh., "Effects of plant essential oils and oil compounds on mechanical, barrier and antimicrobial properties of alginate–apple puree edible films.", Journal of Food Engineering, vol. 81, nº 3, pp. 634-641, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2007.01.007
E. A. Lema Vera, N. S. Manzano Escobar, “Diseño de una línea de producción de bioplástico a partir de residuos del cacao con aplicación en envasado de alimentos,” Tesis de grado, Universidad Estatal de Quevedo, Ciudad de Quevedo- Los Ríos, Ecuador, 2021. https://repositorio.uteq.edu.ec/handle/43000/6113
C. I. G. L. Sarantópoulos, F. G. Texeira., Embalagens plásticas flexíveis: principais polímeros e avaliação de propriedades, 2ª ed. Sau Paulo, Brazil: ITAL/CETEA, 2017.
UNE-EN 13432 (2001). Envases — Requisitos de los envases valorizables mediante compostaje y biodegradación — Programa de ensayos y criterios de evaluación para la aceptación final del envase. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0024465
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