Propiedades Mecánicas de Películas Biodegradables de Alginato de Sodio y Gelana de Bajo Ácilo

8/17/2019 Propiedades Mecánicas de Películas Biodegradables de Alginato de Sodio y Gelana de Bajo Ácilo

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OPTIMIZACIÓN DE PELÍCULASBIODEGRADABLES A BASE DE ALGINATO DE

SODIO Y GOMA GELANA DE BAJO ACILOMEDIANTE METODOLOGÍA DE SUPERFICIE

DE RESPUESTA

OSCAR JAVIER BERRIO GUZMÁNCRISTIAN MANUEL CUEVAS MARTÍNEZ

DIRECTOR

RAFAEL EMILIO GONZÁLEZ CUELLOPhD. BIOTECNOLOGÍA Y BIOINGENIERÍA

UNIVERSIDAD DE CARTAGENAFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOSCARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C.

2015


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INTRODUCCIÓN

Policarbona oPoli! il!no

Poli!" ir!noPolia#i$aP%C


3/40

INTRODUCCIÓN


4/40

INTRODUCCIÓN


5/40

ALGINATOS

&ci$o" '(D(#an)r*nico +M, - . (L(/)l)r*nico +G, ,0 )ni$o" #!$ian ! !nlac!" 123

4o#o5ol6#!ro" M o G +(MMM( o 7GGG(, 4! !ro5ol6#!ro" +(MGMG(,8

Figura 1. Configuración "caja de huevo" en geles de alginato. Tomado deTavassoli-Kafrani, Shekarchizadebh, asoud!our- ehabadi, #$%&.


6/40

GELANA

'(D(/l)co"a '(D(9ci$o /l)c)r*nico .(L(ra#no"a

Enlac!" 12: - 123

Figura 2. 'nidad de tetrasac(rido constitu)ente de goma gelana de bajo acilo.Se indican los sitios de unión de los gru!os gliceril ) acilo sustitu)entes en el

!olisac(rido nativo. *da!tado de orris, +ishinari inaudo, #$%#.

S!hingomonas elodea


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INTRODUCCIÓN


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PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓNDEL PROBLEMA

R!")l a ra;onabl! ")5on!r


9/40


?C*#o a@!c a la ariaci*n $! la" conc!n racion!" $! al/ina o "o$io - /!lana $! ba=o acilo la" 5ro5i!$a$!" #!c9nica" $! la" 5!l6c)la" bio$!/ra$abl!" !labora$a" a 5ar ir $! !" o" !l!#!n o"

?C*#o in@l)-!n la" conc!n racion!" $! /lic!rol "obr! la" 5ro5i!$a$!" #!c9nica" $! la" 5!l6c)la"

? ) conc!n raci*n $! ca$a co#5on!n ! $!b! ! i" ir !n la" 5!l6c)la" 5ara


10/40


HIP TESIS

La #!;cla $! #a !rial!" 5oli# rico" co#o al/ina o $! "o$io - /o#a /!lana $! ba=o acilo0 con la a$ici*n $! /lic!rol0 #!=orar9 la" 5ro5i!$a$!" #!c9nica" !n

5!l6c)la" bio$!/ra$abl!" $!" ina$a" al !n a"a$o $! ali#!n o"8


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JUSTIFICACIÓN

TERMOPLÁSTICOS S)r/! la i$!a $! ! al)ar la" 5ro5i!$a$!" #!c9nica" $! 5!l6c)la"

!labora$a" a 5ar ir $! ario" co#5on!n !" 5oli# rico"0 co#o "on !l

al/ina o $! "o$io - la /o#a /!lana $! ba=o acilo8


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OBJETI%O GENERAL

O5 i#i;ar la" conc!n racion!" $! al/ina o $! "o$io/o#a /!lana $! ba=o acilo - /lic!rol !n la ob !nci*n $! 5!l6c)la" bio$!/ra$abl!" a ra " $!l # o$o $")5!r@ici! $! r!"5)!" a8


13/40

OBJETI%OS ESPECÍFICOS


14/40

ALCANCE DE LA IN%ESTIGACIÓN

S! !"5!ra


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ANTECEDENTES


16/40

METODOLOGÍA ELABORACIÓN DELAS PELÍCULAS

A$ici*n $!co#5on!n !" $!a/)a $!" ila$a

S n H #l

A$ici*n $! 013/ $! CaCO:8

M!;cla -cal!n a#i!n o

K #inT C

M!;cla a C 1 #in

En@ria#i!n oT :H C

A=)" ! 54

S n 9ci$o c6 rico1 5

%!r i$oCa=a" $! P! ri

1 ## 1H##

S!ca$oT : 0H C

: $6a"


17/40

METODOLOGÍA PRUEBASMEC&NICAS

Mo$!lo "i#ilar al a$o5 a$o 5or G)o0 ZQ!n/0 )0et al 8+K 1 ,8

For#a r!c an/)lar 1H## H ##

M!$i$a $!l !"5!"or !n H 5)n o" $i" in o" $! la" 5!l6c)l+Calibra$or %!rni!r S arr! 0 5r!ci"i*n 01 ##,8


18/40

METODOLOGÍA PRUEBASMEC&NICAS

SQi#a$;) #o$!lo EZ(T!"EZ(S %!loci$a$ : ## #in8

A!"#$ 2. Fo o/ra@6a ! )r*#! rSQi#a$;) #o$!lo EZ(T!" EZ(S8Uni !r"i$a$ $! Car a/!na0 Car a/!na0Colo#bia8 F)!n ! B!rrio C)! a"0K 1H8


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METODOLOGÍA DISE OE PERIMENTAL

Mini ab S a i" ical So@ Var! 8 1 5ara Win$oV" Di"!Xo ! 5!Bo 7 B!Qn !n con : @ac or!" - K ni !l!" 5or @ac or8

Tabla 1. actores ) niveles dise/o e0!erimental

F%&'$(N)*"+ N)*"+ &$,)-)&%,$

B% $ A+'$ B% $ A+'$ALG 0H 5 10 5 (1 1

GBA 0H 5 10 5 (1 1

GLI 0 1H0 (1 1

F)!n ! B!rrio C)! a"0 K 1H8

V%+$( C$,)-)&%,$ V%+$( D"&$,)-)&%,$


20/40

E!/% $

V% $( C$,) )&%,$ V% $( D &$,) )&%,$

ALG GBA GLI ALG

3*

GBA

3*

GLI

*3*

M1 (1 (1 0H 0H 110H

M2 1 (1 10 0H 110H

M4 (1 1 0H 10 110HM 1 1 10 10 110H

M5 (1 (1 0H 0 H 0

M6 1 (1 10 0 H 0

M7 (1 1 0H 0 H 1H0

M8 1 1 10 0 H 1H0

M9 (1 (1 0 H 0H 0M10 1 (1 0 H 10 0

M11 (1 1 0 H 0H 1H0

M12 1 1 0 H 10 1H0

M14 0 H 0 H 110H

M1 0 H 0 H 110H

M15 0 H 0 H 110H

Tabla 2. atriz ddise/o e0!erimental

uente1 errio Cuevas, #$%&.


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METODOLOGÍA DISE OE PERIMENTAL

N>#!ro $! !n"a-o" H8

SPSS 8 1: 5ara Win$oV" ANO%A $! )n @ac or[ in !r alcon@ian;a H

Pr)!ba $! T) !-8


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METODOLOGÍA SUPERFICIE DERESPUESTA

Mo$!lo" 5ara $! !r#inar lo" !@!c o" "i#)l 9n!o" $! lo" @ac"obr! la r!"i" !ncia a la !n"i*n +RT, - !l 5orc!n a=! $!lon/aci*n + E, $! la" 5!l6c)la" !labora$a"8

' In !rc!5 o8' 10 'K - ' : E@!c o" lin!al!"8

' 1K0 'K: - ' 1: E@!c o" 5ro !ni!n !" $! la" in !raccion!"

' 110'KK - ' :: E@!c o" c)a$r9 ico"

\ Error al!a orioFac or!" ALG GBA GLI r!" !c i a#!n !8

No a Solo "! !n$r9n !n c)!n a !n !l #o$!lo a


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AN&LISIS DE RESULTADOS

Tabla 3 2alores de resistencia a la tensión 3 T4 de !el5culas elaboradas a base


24/40

M:"/'(% ALG ; 3 < GBA ; 3 < GLI ; *3*< RTP($= > DE? ;MP%<

M1 0H 0H 110H K10 H ^ 10H1a

M2 10 0H 110H 13 0 ^ :0 Kb

M4 0H 10 110H H 0 3 ^ 30 He

M 10 10 110H K K0 ^ 0 f

M5 0H 0 H 0 :H0H3 ^ :03Ha

M6 10 0 H 0 1 03 ^ :0 c

M7 0H 0 H 1H0 :K033 ^ H0 Hª M8 10 0 H 1H0 1 H0 ^ 1:0 c

M9 0 H 0H 0 01 ^ 01d

M10 0 H 10 013 01 ^:0:

b

M11 0 H 0H 1H0 0K ^ 0: g

M12 0 H 10 1H0 1310: ^ 30K:b

M14 0 H 0 H 110H 1 0 ^ 01d

M1 0 H 0 H 110H 11:03 ^ 0HHd

M15 0 H 0 H 110H 1130 ^ 1:0:d

?L$/ *%+$("/ ," ("/)/'"!&)% % +% '"!/)@! &$! /: "( !,)&"/ ) :%+"/ )!,)&%! :" !$ "#)/'" ,)-"("!&)% "/'%, /')&% /) !)-)&%')*%

Tabla 3. 2alores de resistencia a la tensión 3 T4 de !el5culas elaboradas a basede alginato de sodio ) goma gelana de bajo acilo.


Tabla 4 2alores de !orcentaje de elongación 3674 de !el5culas elaboradas a base


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M:"/'(% ALG ; 3 < GBA ; 3 < GLI ; *3*< E P($= > DE?

M1 0H 0H 110H K 0H ^ 0 H f

M2 10 0H 110H 130H ^ 0 Ka

M4 0H 10 110H KK03 ^ 0 g

M 10 10 110H 01 ^ 0Hh

M5 0H 0 H 0 K30 ^ 0:b

M6 10 0 H 0 0: ^ 01i

M7 0H 0 H 1H0 KH01 ^ 01:b

M8 10 0 H 1H0 110K ^ 0HK j

M9 0 H 0H 0 1 0 ^ 0K1c

M10 0 H 10 0 1H01 ^ 0Ka d

M11 0 H 0H 1H0 K 01 ^ 0K:c

M12 0 H 10 1H0 1 0 ^ 0KKd

M14 0 H 0 H 110H 1 0 ^ 01e

M1 0 H 0 H 110H 1 0 ^ 0:e

M15 0 H 0 H 110H 1 0 ^ 0e

?L$/ *%+$("/ ," ("/)/'"!&)% % +% '"!/)@! &$! /: "( !,)&"/ ) :%+"/ )!,)&%! :" !$ "#)/'" ,)-"("!&)% "/'%, /')&% /) !)-)&%')*%.

Tabla 4. 2alores de !orcentaje de elongación 3674 de !el5culas elaboradas a basede alginato de sodio ) goma gelana de bajo acilo.



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Figura 3. Su!erficie deres!uesta T vs *89 vs 9 *

Figura 4. Contorno su!erficiede res!uesta T vs *89 vs 9 *

50

100

150

0,500,75%

200

1,00%

1,00%

0,75%

RT

GBA

ALG

G B A

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

1,00%

0,90%

0,80%

0,70%

0,60%

0,50%

Valor

50100150

F)!n ! B!rrio C)! a"0 K 1H8 F)!n ! B!rrio C)! a"0 K 1H


27/40

Figura 5. Su!erficie deres!uesta T vs *89 vs 98:

Figura 6. Contorno su!erficiede res!uesta T vs *89 vs 98:

50

100

150

0,500,75%

200

14,00%12,00%

10,00%8,00%

1,00%

RT

GLI

ALG

G L I

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

15,00%

14,00%

13,00%

12,00%

11,00%

10,00%

9,00%

8,00%

Valor

5075

100125150



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Figura 7. Su!erficie deres!uesta T vs 9 * vs 98:

Figura 8. Contorno su!erficiede res!uesta T vs 9 * vs 98:

F)!n ! B!rrio C)! a"0 K 1H8F)!n ! B!rrio C)! a"0 K 1H8

100

120

0,500,75%

140

14,00%12,00%

10,00%8,00%

1,00%

RT

GLI

GBA

G L I

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

15,00%

14,00%

13,00%

12,00%

11,00%

10,00%

9,00%

8,00%

Valor

90100110120130


29/40

Tabla 6. Coeficientes de regresión estimados T

V%()% +"3I!'"(%&&)@! C$"-)&)"!'" PC$!/'%!'" ' (K1 0 1_

ALG ' 1 3 3 0 _

GBA ' K 33 1 01 K

GLI ' : 0 K

ALG ALG ' 11 (13 3 : 0 _

ALG GBA ' 1K H 1 01 :

ALG GLI ' 1: (K 0::?P 0 05.


R K 0H1 Conc!n raci*n $! al/ina o $! "o$io8

K Conc!n raci*n $! /o#a /!lana8

: Conc!n raci*n $! /lic!rol8

RT R!"i" !ncia a la !n"i*n !" i#a$a8

R K 0


30/40

Figura 9. Su!erficie deres!uesta 67 vs *89 vs 9 *

Figura 10. Contorno su!erficiede res!uesta 67 vs *89 vs 9 *


10

15

20

0,50,75%

25

1,00%

1,00%

0,75%

% E

GBA

ALG

G B A

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

1,00%

0,90%

0,80%

0,70%

0,60%

0,50%

Valo

112


31/40

Figura 11. Su!erficie deres!uesta 67 vs *89 vs 98:

Figura 12. Contorno su!erficiede res!uesta 67 vs *89 vs 98:


10

15

20

0,500,75%

25

8,1,00%

14,00%

12,00%10,00%

% E

GLI

ALG

G L I

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

15,00%

14,00%

13,00%

12,00%

11,00%

10,00%

9,00%

8,00%

Valo

111122


32/40

Figura 13. Su!erficie deres!uesta 67 vs 9 * vs 98:

Figura 14. Contorno su!erficiede res!uesta 67 vs 9 * vs 98:


14

16

18

0,500,75% 8,

1,00%

14,00%

12,00%10,00%

% E

GLI

GBA

G L I

1,00%0,90%0,80%0,70%0,60%0,50%

15,00%

14,00%

13,00%

12,00%

11,00%

10,00%

9,00%

8,00%

Valo

11111


33/40

Tabla 7. Coeficientes de regresión estimados 67

V%()% +"3I!'"(%&&)@! C$"-)&)"!'" PC$!/'%!'" ' : 0 _

ALG ' 1 (1 3H 0 K_

GBA ' K (13 0 HH

GLI ' : 1K 01K

ALG GBA ' 1K (1K K 0 HK?P 0 05.


R K 0 1

1 Conc!n raci*n $! al/ina o $! "o$io8

K Conc!n raci*n $! /o#a /!lana8

: Conc!n raci*n $! /lic!rol8

E Porc!n a=! $! !lon/aci*n !" i#a$o8

R K 0


34/40

OPTIMIZACIÓN

"l#

Baj1,0000$'(o

) * 1,0000

+ -'(oRT

. * 211,868

1,0000$esea/'l')a

o(& es#o

0,08000,150

0,00500,010

0,00500,010 GB GLILG0,010 0,010 0,0800

Figura 15. ;!timización T


RT= # E/')=%,$

A+ )!%'$ ," /$,)$10 5

G$=% "+%!%10 5

G+)&"($+0


35/40

OPTIMIZACIÓN

Figura 16. ;!timización 67


"l#Ba0,99650

$'(o

) * 0,9965

+ -'(o%!

. * 27,4037

0,99650$esea/'l')a

o(& es#o

0,08000,150

0,00500,010

0,00500,010

GB GLILG0,0050 0,0050 0,150

E = # E/')=%,$

A+ )!%'$ ," /$,)$0H 5

G$=% "+%!%0H 5

G+)&"($+1H0


36/40


37/40

CONCLUSIONES

La" 5!l6c)la" !labora$a" a 5ar ir $! al/ina o $! "o$io0 /o#a /!lana $! ba=oacilo - /lic!rol0 5r!"!n aron ariacion!" !n la" 5ro5i!$a$!" #!c9nica"!" )$ia$a" con@or#! a)#!n aba o $i"#in)6a ca$a co#5on!n !8

Un incr!#!n o !n la conc!n raci*n $! al/ina o - o /o#a /!lana in@l)-! $!#an!ra 5o"i i a "obr! la r!"i" !ncia a la !n"i*n0 5!ro $i"#in)-! lo" alor!" $

E8

Un incr!#!n o !n la conc!n raci*n $! /lic!rol in@l)-! $! #an!ra 5o"i i a"obr! !l 5orc!n a=! $! !lon/aci*n0 5!ro $i"#in)-! lo" alor!" $! RT8


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CONCLUSIONES

Lo" $a o" ob !ni$o" 5!r#i i!ron con" r)ir #o$!lo" a ra " $! la #! o$olo$! ")5!r@ici! $! r!"5)!" a 5ara ! 5licar !l co#5or a#i!n o $! RT - E @r!na lo" @ac or!" !" )$ia$o"8

A 5ar ir $! lo" #o$!lo" $!"arrolla$o" "! ob ) i!ron lo" alor!" *5 i#o" !n lconc!n raci*n $! al/ina o $! "o$io0 /o#a /!lana $! ba=o acilo - /lic!rol0 5ara!laborar 5!l6c)la" con la" #!=or!" 5ro5i!$a$!" #!c9nica"8

Conc!n racion!" #9 i#a" $! al/ina o $! "o$io - /o#a /!lana $! ba=o acilo0 -#6ni#a" $! /lic!rol0 5ro !!n la" 5!l6c)la" #a" r!"i" !n !" +RT K110 MPa#i!n ra"


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