Producción de mezcladores y pitillos basados en almidón termoplástico mediante el proceso de extrusión

Abstract

El almidón es un biopolímero, biodegradable, biocompostable y biobasado, excelente candidato para ser usado como reemplazo de los materiales plásticos convencionales, de origen petroquímico. Sin embargo, su producción a nivel industrial presenta varios retos tecnológicos, dado que se debe entender su comportamiento químico para poder realizar una formulación con los demás ingredientes, que le permitan plastificarse adecuadamente. Esto es, que las cadenas de almidón se desorganicen de la compacta estructura en la que las organiza la naturaleza (ej. almidón de yuca en polvo), el cual si se calienta se degrada y quema. Se debe agregar un solvente y/o plastificante para que las moléculas del almidón se solubilicen, y poder así obtener una mezcla termoplástica. Una de las principales técnicas para el procesamiento de polímeros es la extrusión, ya que es la más conocida, estudiada y económica, y ayudaría a acelerar el cambio a materiales más sostenibles, ya que muchas compañías no utilizan biopolímeros en sus productos porque deberían cambiar toda la maquinaria de la línea de producción si aplican otras nuevas técnicas asociadas con los nuevos biopolímeros. Por ejemplo, una correcta plastificación del almidón se logra usualmente al disolverlo y calentarlo en agua (ej. preparación de maizena), y dicha solución puede agregarse en un recipiente (técnica de moldeo por solvente), pero requiriendo altos tiempos de secado (1-2 días). También se puede aplicar la solución, a través de una boquilla, sobre una cinta que se mueve a una velocidad constante en un túnel de calentamiento, buscando la producción y el secado continuo de una película de almidón termoplástico (técnica de tape casting), pero esta técnica está en evaluación y aún no se usa en la industria de polímeros en la actualidad. Así, el reto tecnológico de este proyecto consiste, en una primera etapa, en encontrar una formulación apropiada para la plastificación correcta del TPS, pero utilizando una máquina de extrusión; en cuyo caso se debe reducir al máximo la adición de agua (ya que ésta generaría vapores indeseados en la máquina). Con base en dicha formulación, se busca producir mezcladores de bebidas y pitillos a partir de la extrusión, determinando las bases del proceso productivo, al igual que desarrollando una evaluación económica del proceso para conocer su viabilidad a nivel industrial. Este proyecto se presenta bajo el grupo de investigación GEA de la ETITC, y su nueva línea de investigación en biopolímeros, y busca ser un primer paso en el desarrollo de la línea de transformación de polímeros en la escuela. Además, este proyecto pretende poder servir de apoyo, e igualmente retroalimentarse del semillero Biopolymers, que se espera su apertura en el 2022-II. Y de igual forma, la expectativa de este proyecto es aumentar la capacidad tecnológica y la formación de recurso humano en la escuela, a través de la dirección de una tesis de pregrado en Ingeniería de Procesos Industriales; al igual que ofrecer a los estudiantes opciones de desarrollo que puedan abarcar desde proyectos de aula y proyectos integradores, hasta emprendimientos o proyectos de vida para nuestros profesionales.