Proyecto - Soluciones para el Futuro

Dirección General de Educación Secundaria Técnica
Dirección Técnica
Subdirección Tecnológica
ESCUELA SECUNDARIA TECNICA No. 45
“IGNACIO MANUEL ALTAMIRANO”
“EMPAQUES BIODEGRADABLES
(BIOPELÍCULAS)”
RESUMEN
¿Cuál es el empaque de una fruta? por supuesto, es su propia cascara, que en la
mayoría de los casos es totalmente comestible y siempre es biodegradable. Este
empaque está pensado para contener los alimentos de la misma forma que lo hace
la cascara de una fruta. Más que un empaque convencional, es una película
protectora que contiene el producto, lo protege y es biodegrable.
El exceso de basura es un problema que aumenta al mismo
población del planeta, y buscarle soluciones es una prioridad.
tiempo que la
Argueta Bonilla José Gustavo
Argueta Estrada Juan Manuel
Guzman Galicia Andrea Erika
Ojeda Alcantara Ana Luisa
ASESOR:
Ing. Eloy Cabrera Peña
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Por qué hacer empaques biodegradables a base de biopelículas?
Es un gran beneficio para el medio ambiente ya que lo que se planea hacer es un
empaque que sea degradable en un tiempo favorable, con ello ayudar a reducir los
índices de contaminación por la producción y uso de empaques que no se degradan
fácilmente con el paso del tiempo.
ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN
Las cubiertas o recubrimientos involucran la formación de una estructura del polímero,
directamente en la superficie del objeto que se pretende proteger o mejorar de alguna
manera.
De esta manera, las cubiertas llegan a ser parte del producto y permanecen en el mismo
durante su uso y consumo.
¿Cuál es el empaque de una fruta? por supuesto, es su propia cascara, que en la mayoría
de los casos es totalmente comestible y siempre es biodegradable. Con esta inspiración
de la madre naturaleza el profesor de Harvard Edwards creo el empaque comestible
“wikicell”.
Este empaque está pensado para contener los alimentos de la misma forma que lo hace
la cascara de una fruta. Más que un empaque convencional, es una película protectora
que contiene el producto, lo protege y es biodegrable.
La idea de su creador es que esta sea la nueva presentación de los productos que
compramos en el supermercado. El exceso de basura es un problema que aumenta al
mismo tiempo que la población del planeta, y buscarle soluciones es una prioridad tanto
de la comunidad científica como la empresarial.
ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
DELIMITACION DEL TEMA
Crear un empaque biodegradable, cuya base sea de proteína láctea, glicerol como
plastificante, y aceite de romero como agente antimicrobiano.
JUSTIFICACIÓN
En la industria alimentaria esta el objetivo de hacer un alimento inofensivo a las bacterias,
donde las biopelículas deben ser estructuras resistentes.
La prevalencia de estas biopelículas sobre las superficies para manejar y almacenan
alimentos
no
debe
representar
un
riesgo
de
contaminación
latente.
Con esto se evitarán serios problemas ecológicos contribuyendo a la disminución de
contaminación ambiental, provocada por desechos sólidos de baja degradabilidad, lo que
ha impulsado a la búsqueda de recubrimientos naturales, como aprovechar los recursos
naturales como fuente de conservación y reciclaje, esto se convierte en una excelente
opción e innovación en el desarrollo de nuevos productos biodegradables.
OBJETIVO GENERAL
Diseñar una biopelícula que pueda cubrir alimentos y que no contamine el ambiente.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Diseñar una biopelícula biodegradable a base de caseína, glicerol y aceite de romero.
Realizar pruebas antimicrobianas en la biopelícula.
MARCO TEÓRICO
Los envases plásticos utilizados en la actualidad para el envasado de alimentos están
constituidos por materiales poliméricos derivados del petróleo. Su uso se ha extendido
en estas y otras muchas aplicaciones debidas a las numerosas ventajas que ofrecen,
en particular su disponibilidad a gran escala, relativas bajo costo de producción,
ligereza, gran versatilidad y relativamente buenas propiedades de barrera.
Sin embargo, estos materiales, a pesar de sus múltiples ventajas, presentan ciertos
inconvenientes ya que, además de ser sintetizados a partir de una fuente no renovable,
no son biodegradables, lo cual los convierte en una gran fuente de generación y
acumulación de residuos, un problema para el medio ambiente.
En los últimos años se ha desarrollado un creciente interés político y social por la
sostenibilidad de los materiales, considerando que la producción y eliminación de los
polímeros presenta riesgos medioambientales que deben ser limitados. Así, se ha
extendido la investigación en materias primas renovables, biotransformaciones, diseño
estructural y biodegradabilidad. Los biopolímeros son polímeros obtenidos a partir de una
fuente natural como pueden ser los organismos vivos, y que cumplen con los principales
condicionantes medioambientales para su uso: ser obtenidos de fuentes renovables,
como la caña de azúcar, proteínas y almidones, y mostrar una alta capacidad de
biodegradación.
Estos materiales se pueden utilizar para diversas aplicaciones y en ciertos casos se
pueden producir con un menor consumo energético que sus homólogos petroquímicos,
por lo que tienden a ser menos tóxicos para el medio ambiente.
Es conocido que los productos lácteos contienen diversos compuestos con propiedades
funcionales adecuadas e incluso algunos de ellos, como la caseína, se han utilizado en la
fabricación de diferentes productos: adhesivos, encolados, fibras textiles, acabados del
cuero, industria papelera, revestimientos y biopelículas para envasado, entre otras
aplicaciones.
Los envases antimicrobianos son uno de los sistemas de envasado activo más
prometedores y estudiados en la última década y consisten en sistemas capaces de
inhibir la acción de los microorganismos causantes de la contaminación de los alimentos.
En resumen, se estima que los nuevos materiales derivados de los caseinatos pueden
reemplazar potencialmente a algunos polímeros sintéticos utilizados en el envasado de
alimentos, debido a su naturaleza de procedencia renovable y biodegradable. Además,
poseen un elevado potencial comercial ya que pueden servir como soporte de aditivos
activos con características antimicrobianas. Asimismo, los costos de producción de este
tipo de biopolímeros se encuentran en condiciones de entrar en competencia comercial
con los polímeros de uso común, como las poliolefinas o el PVC.
MARCO CONCEPTUAL
La caseína es una fosfoproteína presente en la leche y en algunos de sus derivados
(productos fermentados como el yogur o el queso). Las caseínas es un conjunto
heterogéneo de aminoácidos, también se le suele denominar proteína insoluble de la
leche, las caseínas son las principales proteínas de la leche. Es una proteína que es
buena formadora de películas emulsionadas por su naturaleza anfifílica, su estructura
desordenada y su capacidad para formar puentes de hidrógeno, las películas de caseína
presentan características favorables para uso en alimentos como transparencia y
flexibilidad.
La glicerina es un líquido espeso, neutro, de sabor dulce, que al enfriarse se vuelve
gelatinoso al tacto y a la vista, y que tiene un punto de ebullición de 290°C. Se disuelve en
agua o alcohol. No se disuelve en aceites.Todas las grasas y aceites naturales, tanto
vegetales como animales contienen glicerina o glicerol. Sus moléculas se combinan para
formar triglicéridos. Es un lípido que presenta excelentes propiedades de barrera frente a
la humedad y así conservar al alimento. Además de usarse directamente
como adhesivo en la elaboración de productos alimentarios (derivados lácteos y cárnicos,
panes y productos de repostería, etc.).
La Goma Guar, es un derivado de la planta de guar, también conocida como Cyanopsis
Tetragonoloba, una leguminosa que se cultiva en la india. Es un polvo blanco sin sabor ni
olor con gran fuente de fibra.
Una de las principales propiedades de la goma guar es que se hidrata muy rápidamente,
debido a la fibra que hay en ella, de manera que al contacto con el agua se hincha muy
rápidamente.
El aceite de romero (ácido carnósico y carnosol). se ha usado como aroma y
conservador en los alimentos por sus propiedades antioxidantes.
DESARROLLO DEL PROYECTO
PRUEBA 1
“EMPAQUES BIODEGRADABLES (BIOPELICULAS)”
MATERIALES Y EQUIPO:
Proteína láctea (caseína) 5 gramos.
Glicerina 60 ml.
Aceite de romero 10 ml.
Estufa.
Parrilla.
Balanza granataria.
1 Pipeta de 10 ml.
1 Propipeta.
1 Probeta de 200 ml.
1 Agitador.
2 Vasos de precipitados de 200 ml.
DESARROLLO:
Se realizaron dos mezclas para crear la biopelicula, a una de ellas se le agrego aceite de
romero como agente antimicrobiano.
Se prepararon de la siguiente manera:
MEZCLA 1: Solución con glicerina al 25% con aceite de romero.
5 g de proteína láctea (caseína).
25 ml de glicerina.
10 ml de aceite de romero.
100ml de agua destilada.
Se pesaron 5g de caseína, los cuales se agregaron a un vaso de precipitados con 100 ml
de agua destilada, se calentó, para que se disolviera, a una temperatura que no rebasara
los 65°C, para evitar que esta se desnaturalizara, dejamos enfriar a temperatura
ambiente. Posteriormente agregamos 25ml de glicerina y 10ml de aceite de romero.
Incorporamos la mezcla y vaciamos en dos cajas de petri (25ml en cada una).
MEZCLA 2: Solución con glicerina al 35%.
5g de proteína láctea (caseína).
35 ml de glicerina.
100 ml de agua destilada.
Pesamos 5g de caseína los cuales se disolvieron en 100 ml de agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65° para evitar que esta se desnaturalice, enfriamos a
temperatura ambiente y agregamos 35ml de glicerina. Incorporamos la mezcla y vaciamos
en dos cajas de petri (25ml en cada una).
Estas cajas se pusieron sobre una estufa por dos días.
RESULTADOS
No solidificaron las películas, debido a que se apagó la estufa en la que se encontraban
por Semana Santa.
PRUEBA 2
“EMPAQUES BIODEGRADABLES (BIOPELICULAS)”
MATERIALES Y EQUIPO:
Proteína láctea (caseína) 5 gramos.
Glicerina 60 ml.
Aceite de romero 20 ml.
Goma guar 0.5 gramos.
Estufa.
Parrilla.
Balanza granataria.
1 Pipeta de 10ml.
1 Propipeta.
1 Probeta de 200ml.
1 Agitador.
2 Vasos de precipitados de 200ml.
DESARROLLO
Se realizaron tres mezclas para crear la biopelicula, esta vez utilizamos goma guar en una
de las mezclas.
MEZCLA 1: Solución de glicerina al 25% con aceite de romero.
5g de proteína láctea (caseína).
25 ml de glicerina.
10ml de aceite de romero.
100 ml de agua destilada.
Pesamos 5g de caseína los cuales se disolvieron en 100 ml de agua destilada, a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice, dejamos
enfriar a temperatura ambiente, agregamos 25ml de glicerina y 10ml de aceite de romero.
Incorporamos la mezcla y vaciamos en dos cajas de petri (20ml en cada una).
Mezcla 2: Solución de glicerina al 35%.
5g de proteína láctea (caseína).
35 ml de glicerina.
agua destilada.
100 ml de
Pesamos 5g de caseína, los cuales se disolvieron en 100 ml agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice, enfriamos a
temperatura ambiente y agregamos 35ml de glicerina. Incorporamos la mezcla y vaciamos
en dos cajas de petri (20ml en cada una).
Mezcla 3: Solución de Goma Guar con aceite de romero.
5g de proteína láctea (caseína).
0.5g de goma guar.
10ml de aceite de romero.
de agua destilada.
100 ml
Pesamos 5g de caseína, los cuales se disolvieron en 100 ml agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice y enfriamos
a temperatura ambiente, pesamos 0.5g de Goma guar, los cuales se agregaron a la
mezcla de agua destilada con caseína, por último, agregamos 10ml de aceite de romero y
vaciamos en dos cajas de petri (20ml en cada una).
Estas cajas se pusieron sobre una estufa por cuatro días.
RESULTADOS
No solidificaron las películas, debido a que no hubo revisión constante y el tiempo fue
mucho.
PRUEBA 3
“EMPAQUES BIODEGRADABLES (BIOPELICULAS)”
MATERIALES Y EQUIPO:
Proteína láctea (caseína) 5 gramos.
Glicerina 60 ml.
Aceite de romero 20ml.
Goma guar 0.5 gramos.
Incubadora.
Parrilla.
Balanza granataria.
1 Pipeta de 10ml.
1 Propipeta.
1 Probeta de 200ml.
1 Agitador.
2 Vasos de precipitados de 200ml.
DESARROLLO
Esta prueba se realizó idéntica a la anterior debido a que no conseguimos el glicerol
anhídrido continuamos utilizando glicerina.
Mezcla 1: Solución de glicerina al 25% con aceite de romero.
5g de proteína láctea (caseína).
25 ml de glicerina.
10ml de aceite de romero.
Pesamos 5g de caseína los cuales se disolvieron en 100 ml de agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice, dejamos
enfriar a temperatura ambiente, agregamos 25ml de glicerina y 10ml de aceite de romero.
Incorporamos la mezcla y vaciamos en dos cajas de petri (20ml en cada una).
Mezcla 2: Solución de glicerina al 35%.
5g de proteína láctea (caseína).
35 ml de glicerina.
Pesamos 5g de caseína los cuales se disolvieron en 100 ml de agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice, dejamos
enfriar a temperatura ambiente y agregamos 35ml de glicerina. Incorporamos la mezcla y
vaciamos 20ml en una caja de petri.
Mezcla 3: Solución de Goma Guar con aceite de Romero.
5g de proteína láctea (caseína).
0.5g de Goma guar.
10ml de aceite de romero.
100 ml de agua destilada.
Pesamos 5g de caseína los cuales se disolvieron en 100 ml de agua destilada a una
temperatura que no rebasara los 65°C, para evitar que esta se desnaturalice y enfriamos
a temperatura ambiente, pesamos 0.5g de Goma guar, los cuales se agregaron a la
mezcla de agua destilada con caseína, por último, agregamos 10ml de aceite de romero y
vaciamos en dos cajas de petri (20ml en cada una).
Se guardaron en la incubadora durante 2 días.
RESULTADOS
Obtuvimos cinco biopelículas, ya que se mantuvieron a condiciones de temperatura y
humedad relativa controladas.
RESULTADOS
Prueba 3: Obtuvimos tres biopeliculas de las cinco que se incubaron, las que se realizaron
con goma guar no tuvieron la consistencia que se requiere para que sea una biopelicula.
De las tres, dos pasaron las pruebas microbiológicas.
EVALUACIÓN DE RESULTADOS
La goma guar es un carbohidrato polimerizado que al entrar en contacto con el agua la
absorbe, cuando nosotros metimos la mezcla de goma guar en la incubadora se solidifico
por esta razón quedo una tostada. Una de las películas que obtuvimos no paso las
pruebas microbiológicas ya que no contenía aceite de romero como agente
antimicrobiano.
COMUNICACIÓN
A partir de los resultados obtenidos se puede concluir en que aún no debemos aplicar el
empaque en algún alimento ya que hacen falta pruebas para verificar la calidad, hasta
ahora solo sabemos que inhibe el crecimiento bacteriano en mayor parte del cultivo.
FUENTES DE CONSULTA
 Biología de la conservación: conceptos y practicas autor Randall García V.
Editorial INBio, 2002
 Luque, J. Y Herraez, A. Texto ilustrado de Biologia Manual. ED Harcount,
2001.
 http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=94403003
 http://www.link.springer.com
 http://www.unicauca.edu.com
 http://www.mapfre.com/fundacion/html/revistas/seguridad/n121/articulo4.htm
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