Desarrollo de un material biobasado a partir del plátano en el departamento de Risaralda

La presente investigación aborda la síntesis y caracterización de un material compuesto biobasado a partir de harina y fibras lignocelulósicas, obtenido de residuos de la pulpa y la cáscara del plátano (Musa paradisiaca), variedad Dominico Hartón, provenientes del departamento de Risaralda. Este est...

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Autores:

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2024

Institución:: Universidad de Caldas

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San Martín Martínez, E., Aguilar Méndez, M. A. y Sánchez Solís, H. (2014). Thermoplastic Biodegradable Material Elaborated From Unripe Banana Flour Reinforced With Metallocene Catalyzed Polyethylene. Polymer Engineering and Science, (4), 866-876. https://doi.org/10.1002/pen.23954 Goheen, S. y Wool, R. (1991). Degradation of Polyethylene–Starch Blends in Soil. Applied Polymer Science, 42, 2691-2701. Sandoval Arreola, M. M., Galeana González, E. J., Roque Barbosa, L. E. y Ortiz Rodríguez, G. (2022). Extracción y caracterización de celulosa a partir de la planta del plátano. Brazilian Journal of Development, 8(12), 78810.78819. https://doi.org/10.34117/bjdv8n12-130 Vieira da Mota, R., Lajolo, F. y Cordenunsi, B. R. (2000). Composition and Functional Properties of Banana Flour from Different Varieties. Starch-Starke, 52, (2-3), 63-68. Mantilla Porras, C. A. (2021). Extracción de almidón de plátano Dominico Hartón y síntesis de biopolímeros para la evaluación de su comportamiento en pruebas de resistencia a la tracción y al agua [Trabajo de grado, Universidad libre]. Dufour, D., Gibert, O., Giraldo, Á. y Sánchez, T. (2009). Differentiation Between Cooking Bananas and Dessert Bananas. 2. Thermal and Functional Characterization of Cultivated Colombian Musaceae (Musa sp.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(17), 7870-7876. Montoya, J., Quintero, V. y Lucas, J. (2014). Evaluación fisicotérmica y reológica de harina y almidón de plátano Dominico Hartón (Musa paradisiaca abb). Temas Agrarios,19(2), 214-233. https://doi.org/10.21897/rta.v19i2.736 Imberty, A., Chanzy, H., Pérez, S., Bulèon, A. y Tran, V. (1988). The Double-Helical Nature of the Crystalline Part of A-Starch. Molecular Biology, 201(2), 365-378. Hoyos Leyva, J. D., Jaramillo Jiménez, P. A., Giraldo-Toro, Á., Dufour, D., Sánchez, T. y Lucas-Aguirre, J. C. (2012). Caracterización física, morfológica y evaluación de las curvas de empastamiento de musáceas (Musa spp.). Acta Agronómica, 61(3). BeMiller, J. y Whistler, R. (Eds.). (2009). Starch Chemistry and Technology. Food Science and Technology. Zhang, P. y Hamaker, B. (2012). Banana Starch Structure and Digestibility. Carbohydrate Polymers, 87(2),1552,1558. Tester, R. y Morrison, W. (1990). Swelling and Gelatinization of Cereal Starches. I. Effects of Amylopectin, Amylose, and Lipids. Cereal Chemistry, 67(6), 551-557. Cooke, D. y Gidley, M. (1992). Loss of Crystalline and Molecular Order During Starch Gelatinisation: Origin of the Enthalpic Transition. Carbohydrate Research, 227, 103-112. Niño Otálora, L. J., García Torres, A. M., Medina Vargas, O. J. y Rojas Morales, C. I. (2018). Biopelículas fotoactivas: material de empaque en alimentos sensibles a la oxidación. Revista U.D.C.A. Actualidad y Divulgación Científica, 21(2), 457-466. https://doi.org/10.31910/rudca.v21.n2.2018.1080 Cajiao, E. S., Bustamante, L. E., Ceron, A. R. y Villada, H. (2016). Efecto de la gelatinización de harina de yuca sobre las propiedades mecánicas, térmicas y microestructurales de una matriz moldeada por compresión. Información tecnológica, 27(4), 53-62. Lawal, O. S., Ogundiran, O. O., Awokoya, K. y Ogunkunle, A. O. (2008). The Low-Substituted Propylene Oxide Etherified Plantain (Musa paradisiaca normalis) Starch: Characterization and Functional Parameters. Carbohydrate Polymers, 74(3), 717-724. Pozo Villota, L. V. (2019). Extracción y caracterización del almidón de plátano verde (Musa paradisiaca) producido en el sector Untal, parroquia El Chical, y su potencial uso como aditivo en la elaboración de pan blanco [Trabajo de grado, Universidad Politécnica Estatal del Carchi] Castaño Carvajal, M. F., Correa-Giraldo, D. y Agudelo-Laverde, L. M. (2019). Elaboración de productos tipo tallarín libres de gluten y evaluación de sus propiedades fisicoquímicas. Revista U.D.C.A. Actualidad y Divulgación, 22(1). https://doi.org/10.31910/rudca.v22.n1.2019.1194 Da Róz, A., Zambon, M., Curvelo, A. y Carvalho, A. (2011). Thermoplastic Starch Modified During Melt Processing With Organic Acids: The Effect of Molar Mass on Thermal and Mechanical Properties. Industrial Crops and Products, 33(1), 152-157. Tester, R. F. y Debon, S. J. (2000). Annealing of Starch-A Review. International Journal of Biological Macromolecules, 27(1), 1-12. Godbole, S., Latkar, M. y Chakrabarti, T. (2003). Preparation and Characterization of Biodegradable Poly-3-Hydroxybutyrate-Starch Blend Films. Bioresour Technology, 86(1), 33-37 Mondragón, M., Arroyo, K. y Romero-García, J. (2008). Biocomposites of Thermoplastic Starch with Surfactant. Carbohydrate Polymers, 74(2), 201-208. Navia Porras, D. P. (2015). Desarrollo de un material para empaques de alimentos a partir de harina de yuca y fibra de fique [Tesis de maestría, Universidad del Valle]. https://hdl.handle.net/10893/8845 San Martín Martínez, E., Aguilar Méndez, M. A., Sánchez Solís, A. y Vieyra, H. (2014). Thermoplastic Biodegradable Material Elaborated from Unripe Banana Flour Reinforced with Metallocene Catalyzed Polyethylene. Polymer Engineering and Science, 55(4), 866-876. Kaewtatip, K. y Thongmee, J. (2014). Preparation of Thermoplastic Starch/Treated Bagasse Fiber Composites. Starch – Starke, 66(7-8). Narkchamnan, S. y Sakdaronnarong, C. (2013). Thermo-Molded Biocomposite from Cassava Starch, Natural Fibers and Lignin Associated by Laccase-Mediator System. Carbohydrate Polymers, 96(1), 109-117. Lucas-Aguirre, J. C., Velásquez-Herrera, J. D. y Quintero-Castaño, V. D. (2016). Evaluación de las propiedades térmicas y composicionales de almidones extraídos de 26 variedades de musáceas. Vitae, 23(Spl. 1). Núm. 58 , Año 2024 : Enero-Junio https://revistasojs.ucaldas.edu.co/index.php/lunazul/article/download/10098/7826 https://revistasojs.ucaldas.edu.co/index.php/lunazul/article/download/10098/7835
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Se desarrolló un material biobasado obtenido por técnica de moldeo por compresión, en donde la formulación de los componentes de la mezcla, con los cuales se obtuvo la más alta resistencia mecánica, fue: una matriz base constituida por 34,5 % de harina de plátano, 55 % de agua, 10 % de glicerina y 0.5 % de ácido acético. Fueron evaluadas diferentes concentraciones de fibra (3, 5 y 7 %) con el fin de obtener características mecánicas (tracción y flexión). Los resultados de los ensayos mecánicos revelaron que las concentraciones de fibra afectan significativamente las características mecánicas del material, destacándose el refuerzo del 3 % por sus mejores propiedades en el ensayo a tracción, y por el lado del ensayo a flexión el refuerzo al 5 % presentó las mejores características. Se realizó el análisis fisicoquímico y térmico (espectroscopía IR y TGA/DSC). Se evaluó el comportamiento térmico de las muestras con la técnica de calorimetría de barrido diferencial, resultados de: 84.7°C y 4.62 J/g para gelatinización del almidón, con una humedad de 9.81 % y a 170°C, y una entalpía de 5.352 J/g para la transición vítrea de la matriz reforzada.his research deals with the synthesis and characterization of a bio-based composite material from flour and lignocellulosic fibers obtained from banana (Musa paradisiaca) pulp and peel residues, variety Dominico Hartón, from the department of Risaralda. This study is part of the search for sustainable alternatives to petroleum-derived polymers, whose degradation and recycling problems contribute significantly to environmental pollution. A bio-based material obtained by compression molding technique was developed. The formulation of the components of the mixture with which the highest mechanical resistance was obtained was: A base matrix consisting of 34.5% banana flour, 55% water, 10% glycerin and 0.5% acetic acid. Different fiber concentrations (3, 5 and 7%) were evaluated in order to obtain mechanical characteristics (tensile and flexural). The results of the mechanical tests revealed that the fiber concentrations significantly affect the mechanical characteristics of the material, with the 3% reinforcement standing out for its better properties in the tensile test and in the flexural test, the 5% reinforcement presented the best characteristics. The physicochemical and thermal analysis (IR spectroscopy and TGA/DSC) was carried out. The thermal behavior of the samples was evaluated with the differential scanning calorimetry technique with results of: 84.7°C and 4.62 J/g for starch gelatinization, with a humidity of 9.81% and at 170°C and an enthalpy of 5.352 J/g for the glass transition of the reinforced matrix.Universidad de Caldas2024-01-01T00:00:00Z2025-10-08T21:13:01Z2024-01-01T00:00:00Z2025-10-08T21:13:01Z2024-01-01Artículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1application/pdftext/html0122-5391https://repositorio.ucaldas.edu.co/handle/ucaldas/2362810.17151/luaz.2024.58.81909-2474https://doi.org/10.17151/luaz.2024.58.8https://revistasojs.ucaldas.edu.co/index.php/lunazul/article/view/10098spa13358119Luna AzulPrograma de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. (25 de abril de 2023). Todo lo que necesitas saber sobre la contaminación por plástico. https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/todo-lo-que-necesitas-saber-sobre-la-contaminacion-por-plasticosIbarra Vallejo, M. A. y Márquez Muñoz, L. I. (2022). Identificación de usos potenciales para el aprovechamiento de los residuos generados en el proceso de beneficio del plátano (Musa paradisiaca) var. Hartón. CEI Boletín Informativo, 9(2). https://n9.cl/4kg8agRojas, A. F., Rodríguez-Barona, S. y Montoya, J. (2019). Evaluación de alternativas de aprovechamiento energético y bioactivo de la cáscara de plátano. Información tecnológica, 30(5).Montiel Álvarez, U. (2022). Obtención de recubrimiento a base de almidón de plátano residual para la protección del plátano de exportación de la región de Urabá. [Trabajo de grado, Universidad de Antioquia].San Martín Martínez, E., Aguilar Méndez, M. A. y Sánchez Solís, H. (2014). Thermoplastic Biodegradable Material Elaborated From Unripe Banana Flour Reinforced With Metallocene Catalyzed Polyethylene. Polymer Engineering and Science, (4), 866-876. https://doi.org/10.1002/pen.23954Goheen, S. y Wool, R. (1991). Degradation of Polyethylene–Starch Blends in Soil. Applied Polymer Science, 42, 2691-2701. Sandoval Arreola, M. M., Galeana González, E. J., Roque Barbosa, L. E. y Ortiz Rodríguez, G. (2022). Extracción y caracterización de celulosa a partir de la planta del plátano. Brazilian Journal of Development, 8(12), 78810.78819. https://doi.org/10.34117/bjdv8n12-130Vieira da Mota, R., Lajolo, F. y Cordenunsi, B. R. (2000). Composition and Functional Properties of Banana Flour from Different Varieties. Starch-Starke, 52, (2-3), 63-68.Mantilla Porras, C. A. (2021). Extracción de almidón de plátano Dominico Hartón y síntesis de biopolímeros para la evaluación de su comportamiento en pruebas de resistencia a la tracción y al agua [Trabajo de grado, Universidad libre].Dufour, D., Gibert, O., Giraldo, Á. y Sánchez, T. (2009). Differentiation Between Cooking Bananas and Dessert Bananas. 2. Thermal and Functional Characterization of Cultivated Colombian Musaceae (Musa sp.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(17), 7870-7876.Montoya, J., Quintero, V. y Lucas, J. (2014). Evaluación fisicotérmica y reológica de harina y almidón de plátano Dominico Hartón (Musa paradisiaca abb). Temas Agrarios,19(2), 214-233. https://doi.org/10.21897/rta.v19i2.736Imberty, A., Chanzy, H., Pérez, S., Bulèon, A. y Tran, V. (1988). The Double-Helical Nature of the Crystalline Part of A-Starch. Molecular Biology, 201(2), 365-378.Hoyos Leyva, J. D., Jaramillo Jiménez, P. A., Giraldo-Toro, Á., Dufour, D., Sánchez, T. y Lucas-Aguirre, J. C. (2012). Caracterización física, morfológica y evaluación de las curvas de empastamiento de musáceas (Musa spp.). Acta Agronómica, 61(3).BeMiller, J. y Whistler, R. (Eds.). (2009). Starch Chemistry and Technology. Food Science and Technology.Zhang, P. y Hamaker, B. (2012). Banana Starch Structure and Digestibility. Carbohydrate Polymers, 87(2),1552,1558. Tester, R. y Morrison, W. (1990). Swelling and Gelatinization of Cereal Starches. I. Effects of Amylopectin, Amylose, and Lipids. Cereal Chemistry, 67(6), 551-557.Cooke, D. y Gidley, M. (1992). Loss of Crystalline and Molecular Order During Starch Gelatinisation: Origin of the Enthalpic Transition. Carbohydrate Research, 227, 103-112.Niño Otálora, L. J., García Torres, A. M., Medina Vargas, O. J. y Rojas Morales, C. I. (2018). Biopelículas fotoactivas: material de empaque en alimentos sensibles a la oxidación. Revista U.D.C.A. Actualidad y Divulgación Científica, 21(2), 457-466. https://doi.org/10.31910/rudca.v21.n2.2018.1080Cajiao, E. S., Bustamante, L. E., Ceron, A. R. y Villada, H. (2016). Efecto de la gelatinización de harina de yuca sobre las propiedades mecánicas, térmicas y microestructurales de una matriz moldeada por compresión. Información tecnológica, 27(4), 53-62.Lawal, O. S., Ogundiran, O. O., Awokoya, K. y Ogunkunle, A. O. (2008). The Low-Substituted Propylene Oxide Etherified Plantain (Musa paradisiaca normalis) Starch: Characterization and Functional Parameters. Carbohydrate Polymers, 74(3), 717-724.Pozo Villota, L. V. (2019). Extracción y caracterización del almidón de plátano verde (Musa paradisiaca) producido en el sector Untal, parroquia El Chical, y su potencial uso como aditivo en la elaboración de pan blanco [Trabajo de grado, Universidad Politécnica Estatal del Carchi]Castaño Carvajal, M. F., Correa-Giraldo, D. y Agudelo-Laverde, L. M. (2019). Elaboración de productos tipo tallarín libres de gluten y evaluación de sus propiedades fisicoquímicas. Revista U.D.C.A. Actualidad y Divulgación, 22(1). https://doi.org/10.31910/rudca.v22.n1.2019.1194Da Róz, A., Zambon, M., Curvelo, A. y Carvalho, A. (2011). Thermoplastic Starch Modified During Melt Processing With Organic Acids: The Effect of Molar Mass on Thermal and Mechanical Properties. Industrial Crops and Products, 33(1), 152-157.Tester, R. F. y Debon, S. J. (2000). Annealing of Starch-A Review. International Journal of Biological Macromolecules, 27(1), 1-12.Godbole, S., Latkar, M. y Chakrabarti, T. (2003). Preparation and Characterization of Biodegradable Poly-3-Hydroxybutyrate-Starch Blend Films. Bioresour Technology, 86(1), 33-37Mondragón, M., Arroyo, K. y Romero-García, J. (2008). Biocomposites of Thermoplastic Starch with Surfactant. Carbohydrate Polymers, 74(2), 201-208.Navia Porras, D. P. (2015). Desarrollo de un material para empaques de alimentos a partir de harina de yuca y fibra de fique [Tesis de maestría, Universidad del Valle]. https://hdl.handle.net/10893/8845San Martín Martínez, E., Aguilar Méndez, M. A., Sánchez Solís, A. y Vieyra, H. (2014). Thermoplastic Biodegradable Material Elaborated from Unripe Banana Flour Reinforced with Metallocene Catalyzed Polyethylene. Polymer Engineering and Science, 55(4), 866-876.Kaewtatip, K. y Thongmee, J. (2014). Preparation of Thermoplastic Starch/Treated Bagasse Fiber Composites. Starch – Starke, 66(7-8).Narkchamnan, S. y Sakdaronnarong, C. (2013). Thermo-Molded Biocomposite from Cassava Starch, Natural Fibers and Lignin Associated by Laccase-Mediator System. Carbohydrate Polymers, 96(1), 109-117.Lucas-Aguirre, J. C., Velásquez-Herrera, J. D. y Quintero-Castaño, V. D. (2016). Evaluación de las propiedades térmicas y composicionales de almidones extraídos de 26 variedades de musáceas. 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Desarrollo de un material biobasado a partir del plátano en el departamento de Risaralda

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