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

Abstract

Los bioplásticos, también conocidos como polímeros biopolímeros, son materiales que, a diferencia de los plásticos convencionales, provienen de fuentes naturales y renovables. Entre ellos, el almidón es uno de los candidatos más promisorios para el reemplazo de productos plásticos de un solo uso, ya que es muy abundante en la naturaleza y además es biodegradable y biocompostable. En este proyecto se utiliza almidón de maíz para la fabricación de pitillos y mezcladores de bebidas, como una alternativa para el reemplazo de materiales plásticos de origen petroquímico. Se utilizan tres formulaciones básicas con una relación entre almidón y glicerina del 60/40, 70/30 y 80/20 %p/p, y se procesa en una extrusora de doble tornillo, con cinco zonas de calentamiento, fijando un perfil de temperaturas de 130/135/140/140/140 °C. Es posible operar la máquina extrusora con una frecuencia del motor desde 3,5 hasta 25 Hz, obteniéndose flujos de salida desde 0,7 hasta 40,6 g/min, dependiendo de la formulación usada. Con la boquilla cilíndrica, se obtienen satisfactoriamente mezcladores de almidón termoplástico, de diferentes diámetros desde 5,4 hasta 2,43 mm, variando la frecuencia del halador desde 2,1 hasta 12 Hz, dependiendo de las condiciones de operación. Por otra parte, con la boquilla anular, se obtienen perfiles tubulares con un diámetro promedio de 11 mm, y espesor de pared 1,5mm cuya formulación debe mejorarse y/o las dimensiones de la boquilla ajustarse para poder obtener prototipos con las características de pitillo deseadas. Con el fin de simular un proceso productivo se realizó un flujograma de proceso con la normatividad ASME, además de una hoja de proceso donde se desglosa cada una de las operaciones del proceso productivo para la extrusión del mezclador bioplástico. Dentro de éstas se puede encontrar los núcleos que ocupan dicho proceso y los recorridos que debe realizar la materia prima detallada en el diseño de planta, teniendo en cuenta los tiempos de producción para llegar a un producto final. Por último, se realiza un análisis económico y viabilidad del proyecto, identificando los costos variables y fijos que conlleva la realización y puesta en marcha del proceso productivo. Se realiza un presupuesto detallado de la maquinaria, el personal, materia prima, equipos de oficina, y el retorno de la inversión.