El almidón es un biopolímero que está ganando popularidad en la industria del empaque por ser una materia prima abundante, económica y biodegradable. Sin embargo, en su forma natural, el almidón presenta limitaciones en resistencia mecánica y barrera a gases como el agua y el oxígeno, lo que ha llevado a la necesidad de modificarlo para mejorar estas propiedades.
Modificación química del almidón: Pros y contras
Tradicionalmente, el almidón se ha modificado mediante tratamientos químicos, que si bien mejoran su funcionalidad, también generan residuos químicos que afectan al medio ambiente. Para abordar este desafío, se ha investigado la modificación física del almidón utilizando plasma frío, un proceso que permite mejorar sus propiedades térmicas, moleculares y fisicoquímicas de manera sustentable, sin dejar residuos contaminantes.
Plasma frío: Una alternativa sustentable
El plasma frío puede inducir cambios como entrecruzamiento, despolimerización y erosión del almidón. Sin embargo, la falta de homogeneidad en la modificación es un reto, ya que el mecanismo de agitación en los reactores es limitado. Una solución innovadora es el uso de Agua Activada con Plasma (AAP), que se obtiene al tratar agua convencional (potable, destilada, purificada y desionizada) con plasma frío.
Esta agua contiene especies reactivas que disminuyen su pH (<2) y aumentan su potencial de oxidación-reducción, lo que mejora la oxidación y degradación de la superficie de los gránulos de almidón, dependiendo de la fuente botánica y las condiciones de tratamiento.
Investigaciones en el CIQA: Impacto del AAP en almidones
En el Centro de Investigación Química Aplicada (CIQA), se ha investigado el efecto del AAP en almidones de diferentes fuentes botánicas como papa y arroz. Los resultados muestran que el AAP potencia el efecto de los tratamientos hidrotérmicos sobre las zonas amorfas y cristalinas de los gránulos de almidón, mejorando características como la viscosidad baja, alta fuerza de gel, estabilidad térmica y resistencia al cizallamiento. Estas propiedades son clave para el desarrollo de películas y materiales termoplásticos a base de almidón.
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Aplicaciones futuras: Desarrollo de plásticos sustentables
Además, se ha evaluado el impacto del AAP en otros tipos de almidones, tanto de fuentes convencionales como maíz y amilosa, como de fuentes no convencionales como mango y plátano. La combinación del AAP con tratamientos sustentables como el ultrasonido también ha sido explorada, mostrando mejoras en el desempeño reológico de las soluciones formadoras de películas de almidón.
Estos estudios sentarán las bases para el escalamiento industrial y el diseño de reactores especializados, permitiendo el desarrollo de plásticos sustentables con propiedades mecánicas y de barrera específicas, adecuados para diversas aplicaciones en la industria del empaque.
Autores:
Dra. Pamela C. Flores Silva: pamela.flores@ciqa.edu.mx
Dr. José F. Hernández Gámez: jose.hernandez@ciqa.edu.mx
Dr. Israel Sifuentes Nieves: israel.sifuentes@ciqa.edu.mx
Centro de Investigación en Química Aplicada
Referencias:
- Flores-Silva, P. C., Ramírez-Vargas, E., Palma-Rodriguez, H., Neira-Velazquez, G., Hernandez-Hernandez, E., Mendez-Montealvo, G., & Sifuentes-Nieves, I. (2023). Impact of plasma-activated water on the supramolecular structure and functionality of small and large starch granules. International Journal of Biological Macromolecules, 253. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127083.
- Gupta, R. K., Guha, P., & Srivastav, P. P. (2024a). Effect of cold plasma treatment and plasma-activated water on physicochemical and structural properties of starch: A green and novel approach for environmental sustainability. In Plasma Processes and Polymers. John Wiley and Sons Inc. https://doi.org/10.1002/ppap.202300204
