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Recibido: 14/09/2020
Aprobado: 23/03/2021
Granda Morocho Ofelia Alexandra
Guaya Caraguay Diana Elizabeth
La zeolita faujasita tipo X se sintetizó utilizando el método hidrotermal, que se modificó mediante el intercambio iónico usando plata, cuya caracterización mineralógica se realizó mediante la difracción de rayos X. Así, se elaboraron películas con almidón de zanahoria blanca (Arracacia xanthorrhiza), almidón de yuca (Manihot esculenta), glicerol, alcohol polivinílico, zeolita faujasita tipo X a diferentes concentraciones de plata (0,00 %, 0,05 %, 0,10 %, 0,25 % y 0,5 %) y agua destilada, mediante el método casting. En las películas se analizó espesor, densidad, absorción de agua y capacidad biodegradable. Las películas de almidón de zanahoria blanca presentaron valores de espesor comprendidos a 0,254 mm. La densidad en los polímeros va de 1,20 g/ml a 1,35 g/ml, y entran en este rango las películas de almidón de yuca y zanahoria blanca. Las películas biodegradables con mayor porcentaje de plata mostraron mayor capacidad de absorción de agua. También se analizaron las propiedades organolépticas y pérdida de peso en alimentos que contienen un alto porcentaje de humedad, como quesillo fresco y carne de res molida, que se envolvieron con las películas que presentaron mejores resultados.
The type X Faujasite Zeolite was synthesized using the hydrothermal method, modified by ion-exchange using silver, whose mineralogical characterization was made using X-ray Diffraction (XRD). Films were made with white carrot starch (Arracacia xanthorrhiza), cassava starch (Manihot esculenta), glycerol, polyvinyl alcohol (PVA), zeolite faujasite type X at different concentrations of silver (0,00 %, 0,05 %, 0,10 %, 0,25 % and 0,5 %) and distilled water, using the casting method. In the films, thickness, density, water absorption, biodegradable capacity were analyzed. The white carrot starch films had thickness of 0.254 mm. The density in the polymers ranges from 1,20 g / ml to 1,35 g / ml, with cassava and white carrot starch films falling into this range. Biodegradable films with a higher percentage of silver showed greater water absorption capacity. In addition, the organoleptic properties and weight loss were analyzed in food that contains a high percentage of moisture such as fresh cheese and ground beef, which were wrapped with the films that presented the best results.
El uso indiscriminado de los plásticos y su lenta degradación es una gran problemática que ha generado muchas investigaciones para crear películas biodegradables que resistan temperaturas mayores a 200 °C y que se degraden en un tiempo promedio de 6 semanas a 6 meses [
La zeolita se sintetizó con el método hidrotermal descrito por [
La zeolita se modificó con el método descrito por [
La extracción del almidón se realizó según el método descrito por [
Las películas de almidón se desarrollaron mediante el método casting descrito [
Para la determinación de esta variable se tomó como referencia el estudio realizado por [
Tomado del estudio Rosales [
Según el estudio realizado por [
La capacidad biodegradable se analizó tomando como referencia el estudio de [
Donde:
%B: porcentaje de biodegradación.
WBI: peso inicial de la película.
WBF: peso final de la película [
La pérdida de peso se realizó según el estudio mostrado por [
Donde:
Pi: Peso inicial.
Pf: Peso final.
Para el análisis sensorial se usó como referencia el estudio de [
1: muy desagradable.
2: desagradable.
3: ni agradable ni desagradable.
4: agradable.
5: muy agradable.
Las muestras se mantuvieron almacenadas por dos semanas en refrigeración a 4 °C.
Donde:
Pi: Peso inicial.
Pf: Peso final.
Los resultados se obtuvieron usando un diseño factorial (A × B), siendo:
A = tipo de almidón
A1 = yuca
A2 = zanahoria blanca
B = porcentaje de plata en zeolita faujasita tipo X
B1 = 0,00 %
B2 = 0,05 %
B3 = 0,10 %
B4 = 0,25 %
B5 = 0,50 %
Diseño factorial A × B
Ello con un grado de significancia de α = 0,05 y prueba Tukey (son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra). Se aplicó el paquete estadístico Minitab 18.
Se obtuvieron películas biodegradables de aspecto opacas (las que contenían plata) y de apariencia transparente (las que no). El análisis de difracción de rayos X se usó para identificar los posibles cambios estructurales de la zeolita al realizar la síntesis e intercambio iónico. Los patrones de difracción de rayos X se analizaron en el programa High Score Plus, código de referencia 96-900-5388. Los picos mostrados en la
Las características sobre los índices de Miller de la zeolita faujasita X se compararon con la base de datos de Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites y los obtenidos en el programa High Score Plus. La comparación muestra similitud en la mayoría de los valores, como aparece en las tablas 2 y 3 [
Índices de Miller de la zeolita faujasita tipo X con High Score Plus
Índices de Miller de la zeolita faujasita tipo X en la colección y simulador de Treacy y Higgins
〖Si〗_96 〖Al〗_96 O_(384.00 ) 〖Na〗_93,44,con código de referencia 96-900-5388 con un sistema cristalino cúbico, grupo espacial Fd-3 y número de grupo espacial 203. Entre tanto, la fórmula química luego del intercambio iónico con plata mostró 〖Ag〗_74,24 H_17,3 〖Si〗_100,5 〖Al〗_91,5 O_384 〖〖(H〗_2 O)〗_78,72; con código de referencia 96-153-9919 y presenta las mismas características cristalinas de la zeolita inicial. Se denota que existió el intercambio del Na por la Ag. Cabe destacar que existen otras pruebas, como fluorescencia de rayos X, espectroscopia, resonancia magnética nuclear, entre otras, que ayudan a definir exactamente la estructura de la zeolita. En este estudio solamente se empleó la difracción de rayos X. El difractograma se presenta en la
Las películas presentaron valores de 0,77 mm, 0,099 mm y 0,130 mm, correspondientes a los tratamientos T6, T10 y T7, respectivamente, cuyas películas contienen almidón de zanahoria blanca con zeolita faujasita tipo X al 0,00 %, al 0,50 % y al 0,05 % de plata, respectivamente, es decir son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05), así como se observa en la
La densidad de las películas se obtuvo en un rango de 1,25-1,27 g/ml, correspondiente al tratamiento T4 y T6, respectivamente, las cuales son de almidón de yuca (con 0,25 % de zeolita con plata) y almidón de zanahoria blanca (con 0,00 % de zeolita con plata). Son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05). Así, se observa en la
En el estudio realizado por [
La absorción del agua resultante de las películas biodegradables está en el rango del 25,12 % y del 68,06 %, correspondientes a los tratamientos T9 (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y T7 (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), respectivamente, es decir, son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05). Así se observa en la
Según la bibliografía sobre el tema, se menciona que la disminución de la absorción del agua se debe al uso y al incremento de aditivos plastificantes [
Los valores de la capacidad biodegradable presentaron un 83,33 % y un 46,67 %, correspondientes a los T4 (almidón de yuca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y T1 (almidón de yuca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), respectivamente, es decir, son significativamente diferentes las medias que no compartan una letra (p < 0,05), como se observa en la
Para el uso en alimentos se recomiendan bajos porcentajes. Así lo muestra [
Los porcentajes de pérdida de peso obtenidos fueron elevados y solo el tratamiento A1B1 quesillo, correspondiente a almidón de yuca con zeolita faujasita tipo X con un 0,00 % de plata alcanzaron un valor del 34,21 %, y así actúan como barrera a la pérdida de peso. La que tuvo un mayor porcentaje de pérdida de peso, del 63,32 %, corresponde al blanco carne molida de res. Estos tratamientos son significativamente diferentes, ya que las medias no comparten una letra (p < 0,05) (
Los tratamientos que influyeron directamente en las características organolépticas del quesillo fresco y de la carne de res molida envueltas en las películas y con valores de mayor puntuación y menor desviación estándar son: para el color A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B4 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X); para el olor A2B1 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X); para la textura, A1B4 quesillo (almidón de yuca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), A2B1 carne (almidón de zanahoria blanca con un 0,00 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X) y A2B2 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,05 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X), y para el aspecto A2B4 quesillo (almidón de zanahoria blanca con un 0,25 % de plata impregnada en zeolita faujasita tipo X). Las evidencias de lo descrito se muestran en las figuras 9 a 13
Se sintetizó la zeolita aplicando el método hidrotermal a las condiciones de tiempo y temperatura específicas y se logró un envejecimiento propicio para su obtención. A la zeolita obtenida se la caracterizó mediante la difracción de rayos X. De igual manera, se realizó el intercambio iónico, y los difractogramas obtenidos mostraron en su estructura mineralógica ser una zeolita faujasita tipo X, por la relación sí/al igual a 1. Así mismo, ocurrió con un sistema cristalino cúbico, grupo espacial Fd-3 y número de grupo espacial 203, de iguales características la faujasita X con plata. En referencia a las propiedades analizadas de las películas biodegradables, se determinó que el espesor y la densidad valoradas están dentro de las especificaciones para ser películas. En cuanto a la absorción de agua y biodegrabilidad, se evidenciaron valores elevados que les dan la característica de ser poco flexibles y menos resistentes, al menos en el uso de alimentos. Como complemento, se evaluaron las películas como envoltura de alimentos y ello mostró que las películas de almidón de yuca sin impregnación de plata en la zeolita fue la que menor pérdida de agua presentó. Además, al analizar las características organolépticas (color, olor, aspecto y textura) las películas elaboradas con almidón de zanahoria blanca y 0,05 %, 0,025 % y 0,50 % de plata impregnada en la zeolita faujasita tipo X presentaron una valoración de 4 y 5, correspondiente agradable y muy agradable. Como resumen del estudio, la plata tiene grandes ventajas y en porcentajes menores al 0,5 % puede ser aplicada a sistemas de soporte, como zeolitas, arcillas y sistemas poliméricos, cuya acción es importante, ya que inhibe el desarrollo de microrganismos.
Al Programa de Maestría en Química Aplicada de la Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador).