Empaques biodegradables.

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El término biodegradación en el campo de los polímeros hace referencia al ataque de microorganismos a estos materiales, proceso a través del cual se obtiene la desintegración del polímero en pequeños fragmentos debido a la ruptura de enlaces en su cadena principal. La biodegradación de plásticos generalmente es un proceso complejo. Debido al tamaño molecular de los polímeros y a su falta de solubilidad en agua, los microorganismos no son capaces de transportar el material polimérico a sus células donde la mayoría de procesos bioquímicos tienen lugar, por lo que inicialmente excretan enzimas extracelulares que despolimerizan el material fuera de las células. Los productos finales de este proceso metabólico son agua, dióxido de carbono, metano (biodegradación anaerobia) y materia orgánica. (Valero-Valdivieso, Ortegon, & Uscategui, 2013)

En el área de los alimentos estos polímeros se aplican en la fabricación de empaques biodegradables (mono y multicapa), empaques activos, Películas Comestibles (PC) y Recubrimientos Comestibles (RC) sobre frutas, carnes, pescados y otros alimentos, como también en el procesado de alimentos para la obtención de estabilizantes y gelificantes. Entre estas aplicaciones se destaca la tecnología de PC y RC ya que cumple con las exigencias de los consumidores actuales: productos saludables, mínimamente procesados, sin agregado de agentes químicos, y de producción sustentable. Siendo por lo tanto una de las alternativas con más futuro en el campo del envasado y conservación de alimentos (Parzanese, 2006).

Los bioplásticos hoy se producen esencialmente a partir de los cultivos o sus deshechos (almidón, celulosa) o a través de procesos de fermentación bacteriana. El mayor foco se ha centrado en el uso del almidón como materia prima, debido a su disponibilidad, sus antecedentes como parte de plásticos compostables, y a que es económicamente competitivo con el petróleo. Se emplea generalmente almidón de maíz, aunque se están investigando otras fuentes, como la papa, cebada y avena. Los bioplásticos hechos de almidón resultan quebradizos, y a menos que el almidón se mezcle con otros materiales, o se lo modifique químicamente, no sirve para fabricar films flexibles y resistentes como los requeridos para envolver y envasar alimentos. Además, la naturaleza higroscópica del almidón hace que estos plásticos no puedan emplearse para alimentos frescos o con un contenido importante de humedad. Sin embargo, resultan interesantes para bandejas rígidas de bombones u otros productos secos, ya que desde el punto de vista de su degradación, prácticamente se disuelven en agua. (“Los plásticos biodegradables en la industria alimentaria,” n.d.)

Otra materia prima que puede usarse para hacer bioplásticos es la celulosa. Este polímero es el principal componente de los tejidos vegetales, y por lo tanto el polímero más abundante en la naturaleza. Como el almidón, está compuesto de moléculas de glucosa, pero en este caso unido de forma diferente, impidiendo la firme compactación de las fibras. Por eso la celulosa rinde bioplásticos quebradizos, poco flexibles y bastante permeables a la humedad. (“Los plásticos biodegradables en la industria alimentaria,” n.d.)

Algunas aplicaciones actuales relacionadas con los alimentos son los films de PLA (poliácido láctico) para envasar frutas, verduras, quesos y productos de panadería, bandejas transparentes termoformadas rígidas de PLA, con tapa, para tortas, pastas frescas, ensaladas, ensaladas de frutas, botellas de PLA para agua y lácteos, Vajillas descartables de PLA, Bandejas de polímero de almidón de maíz para bombones y galletitas, films de polímero de almidón con perforaciones para permitir la respiración de frutas y verduras y Films de celulosa modificada para envases de dulces, chocolates y productos de panadería. (“Los plásticos biodegradables en la industria alimentaria,” n.d.)

Los biopolímeros se pueden clasificar según su fuente, los biopolímeros más importantes del mercado están divididos en tres subgrupos: polímeros basados en recursos renovables (almidón y celulosa), polímeros biodegradables basados en monómeros bioderivados (aceites vegetales y ácido láctico) y biopolímeros sintetizados por microorganismos (polihidroxialcanoatos (PHA)). (Valero-Valdivieso et al., 2013). Figura 1

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Figura 1: Clasificación de los Biopolímeros

Polímeros Obtenidos Desde la Biomasa:

Los polisacáridos son conocidos por su estructura compleja y diversidad funcional. La estructura lineal de algunos de estos polisacáridos como por ejemplo, la celulosa (1,4-b-D– glucano), la amilosa (un componente del almidón 1, 4-aD– glucano) y el quitósan (1, 4-b-D– polímero de glúcidos), le proporcionan a algunas películas dureza, flexibilidad y transparencia; las películas son resistentes a las grasas y aceites. El entrelazamiento, por ejemplo, del quitósan con aldehídos hace la película más dura, insoluble en agua y le proporciona una alta resistencia (Villada, Acosta, & Velasco, 2007)

El almidón es uno de los principales polisacáridos usados para la producción de materiales biodegradables. El almidón está formado por una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula lineal y la amilopectina es una molécula ramificada. Los almidones más comunes contienen alrededor del 25% de amilosa y 75% de amilopectina. El 75% de los polímeros de almidón se utilizan para la fabricación de envases y embalajes. (Valero-Valdivieso et al., 2013). Las proporciones de amilosa y amilopectina dependen de la fuente vegetal. Dentro de las posibles aplicaciones del almidón en la industria alimenticia podemos mencionar los siguientes: ligante, estabilizante de espumas, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante. Para el desarrollo de películas biodegradables, el almidón ha recibido una considerable atención debido a su naturaleza totalmente biodegradable, buena capacidad formadora de películas y bajo costo. (López, 2011). Su uso en la fabricación de films y recubrimientos es muy conveniente ya que son polímeros biodegradables, comestibles y sus fuentes son abundantes (maíz, trigo, papa, arroz, etc.), renovables y de bajo costo. Su funcionalidad es principalmente servir como barrera al O2 y a los lípidos, como también mejorar la textura (Parzanese, 2006).

El almidón es un polímero con alto potencial de utilización en la síntesis de materiales biodegradables. Sin embargo, su uso tiene limitaciones debido a su baja resistencia a la humedad, baja procesabilidad e incompatibilidad