Influencia de la temperatura y tiempo de termoformado en las propiedades mecánicas de bandejas de almidón y fibras vegetales

Abstract

El objetivo de este trabajo fue evaluar la influencia de la temperatura y tiempo de termoformado en las propiedades mecánicas de bandejas de almidón y fibras vegetales. Para ello, el trabajo fue divido en capítulos que permitan obtener, primero, una bandeja ideal en propiedades físicas como espesor, densidad y capacidad de absorber agua; microestructura, propiedades mecánicas y propiedades térmicas. Fibra de bagazo de caña y peladilla de espárrago se utilizaron para mejorar las deficiencias en propiedades físicas y mecánicas de las bandejas que solo se basan en almidón de camote. La fibra de bagazo de caña proporcionó bandejas con mejores propiedades mecánicas de resistencia a la ruptura y dureza, además de bajas densidades. Además, su incorporación en altas concentraciones (20% – 40%) mostró importantes reducciones en la capacidad de absorber agua de las bandejas de almidón de camote. Ambas fibras mejoraron la estabilidad térmica de las bandejas de almidón de camote, lo que amplía su campo de aplicación. De manera general, este capítulo permitió determinar que la fibra de bagazo de caña es mejor aditivo que la fibra de peladilla de espárrago y definir límites de adición hasta un máximo del 10%. En un segundo capítulo, tomando como base el bagazo de caña y su límite máximo de adición que permite mejorar las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de las bandejas de almidón de camote; se varió la proporción desde 2,5% hasta el 10% y en tamaños de fibra 45 – 75 μm hasta de 180 – 300 μm. La incorporación de fibra con una distribución de tamaño 45 – 75 μm y una proporción del 2,5% permitió obtener bandejas con propiedades mecánicas de resistencia a la ruptura (mayor que la del poliestireno expandido) y elongación y propiedades térmicas mejoradas y una reducción significativa de su densidad. Por lo tanto, la adición de fibra en estas condiciones permite obtener una bandeja con propiedades físicas y mecánicas acorde a lo buscado para su uso como sustituto de los 2 envases tradicionales. Tomando como base las proporciones almidón/fibra y el tamaño y de fibra de obtenidos en estos dos capítulo; un tercer capítulo fue diseñado con el objetivo de evaluar la influencia de la temperatura y tiempo de termoformado y la cantidad de agua en la mezcla sobre la densidad y las propiedades mecánicas de bandejas de almidón e camote y fibra de bagazo de caña. Se logró determinar que las variables independientes tienen influencia significativa en las propiedades mecánicas y la densidad de las bandejas. Además, utilizando el diseño central rotacional (DCCR) se logró encontrar las condiciones óptimas de estos parámetros que permitieron maximizar las propiedades mecánicas y evaluar las variaciones en la densidad. Utilizando las superficies de respuesta para cada variable de resistencia a la ruptura, elongación y densidad; la ecuación de deseabilidad fue utilizada para encontrar las condiciones óptimas del proceso. Un erro residual entre el 1.89% y 9.70% indica que la metodología y el diseño utilizado son idóneos para optimizar el proceso. Finalmente, el trabajo realizado permite generar nueva información para la elaboración de bandejas de almidón de camote, tanto en la elección de las proporciones y/o características de sus ingredientes y/o aditivos como en las características del proceso de termoformado.