EMPAQUES EN MATERIALESCELULOSICOS

Universidad de NariñoFacultad de Ingeniería Agroindustrial

Ing. AgroindustrialProfundización II: AgroIndustria Alimentaria

II

Jozsue Buchelli - Camila Dueñas – Cristina Fuertes

ELABORACIÓN DE UNA FUNDA PARA CHORIZO A PARTIR DE CELULOSA

BACTERIAL

CASING OF BACTERIAL CELLULOSE FOR SAUSAGE MEAT

• Catalina Álvarez L.b, Diana P. Gallego P.a, Carolina Córdoba C.a, Cristina Castro H.c

• _______________________________________________________

• a Estudiante Ing. Agroindustrial, Universidad Pontificia Bolivariana.• b Ph.D. Docente investigador, Universidad Pontificia Bolivariana.• C Docente investigador, Estudiante de doctorado, Universidad Pontificia

Bolivariana.

ResumenBasados en las propiedades que presentan la celulosa de origen bacterial como su buena estabilidad térmica, su permeabilidad al vapor de agua, además es utilizada como fibra dietaría, el presente trabajo espera evaluar el comportamiento de una funda obtenida a partir de este material en la elaboración de un producto embutido (chorizo).

Para la investigación se utiliza un molde en forma tubular de silicona, un medio de cultivo elaborado con cáscaras de piña y la bacteria Gluconacetobacter. El medio de cultivo es inoculado y dejado en reposo a temperatura ambiente durante 15 días. La capa de celulosa formada (funda) al interior del molde es retirada, lavada con KOH al 5%, enjuagada con abundante agua hasta alcanzar pH neutro y secada. La funda obtenida es caracterizada para conocer las propiedades del producto y evaluar su comportamiento al ser embutido y procesado. Estas mismas pruebas son realizadas sobre una funda de colágeno comercial de bajo calibre. Los resultados obtenidos muestran que se puede elaborar un chorizo en una funda de celulosa bacterial, no obstante el producto final presenta dos inconvenientes: baja adherencia entre la funda y el alimento y; la palatabilidad de la funda se siente como papel, factores que están pendientes de ser mejorados.

Introducción

Fundas para Embutidos

Fabricadas a partir de polímeros de origen

animal

Baja biodegradabilidad y generan altos niveles

de contaminación.

Materiales sintéticos Mayores desarrollos

tecnológicos e innovadores

Celulosa y el colágeno natural

Introducción

Celulosa Origen vegetal o Bacterial

Polímero biodegradable

Membrana semipermeable

Aprovechamientos de residuos

Agroindustriales

Cintas

Celulosa producida por el Gluconacetobacter swingsiis

Película en la interface aire-liquido

Mecanismo de protección contra agentes mecánicos y químicos y que le permite

además obtener el O2 necesario para su desarrollo.

Materiales y MétodosProducción de las fundas de celulosa bacterial

ELABORACIÓN DE MOLDES

TUBULARES DE SILICONA

1

pintado con silicona catalizada tubos de PVC

de ½ pulgada y entre 20 y 30 cm de largo

PREPARACION DEL MEDIO DE CULTIVO: Jugo a partir de

cascara de piña

Lavado y secado de tubos

2

Diluido al 50%, y pH = 3,6

Filtrado, diluido y estandarizado

inoculación en moldes de silicona

Con 10% (v/v) de un cultivo madre preparado con cepas aisladas de G. swingsiis.

Materiales y Métodos

RETIRO DE LA CELULOSA FORMADA

3

Lavado de fundas

KOH al 5% t= 14 h

Enjuague con agua destilada

pH neutro

SECADO DE FUNDAS4

Evaluación mediante pruebas de embutido

Mezcla embutida en fundas secas y

selladas

Horno de convección forzada T°= 40°C t= 24 h antes

análisis termogravimétrico, contenido de fibra dietaría y ensayos bromatológicos y microbiológicos.

Embutidora Manual EM-30 Formulación de chorizo (Tabla 1).

Materiales y MétodosTabla 1. Formulación para chorizo

Resultados y DiscusiónLuego de 15 días de la inoculación se obtuvieron membranas de color crema.

Figura 1: Chorizo embutido Figura 2: TGA muestras de celulosa y colágeno comercial

Resultados y Discusión

Análisis microbiológico: fundas de celulosa bacterial no se evidencia el desarrollo de M.O. Para todas las pruebas, el recuento fue <10.

ConclusiónSe puede concluir que gracias a las propiedades que presenta la

celulosa obtenida a partir del G. swingsiis en cultivo estático, esta podría ser utilizada como material para el desarrollo de fundas para embutidos. Sin embargo se debe buscar disminuir la pérdida de humedad del producto.

Buscar la manera de eliminar o disminuir la percepción que se siente al masticar la funda (como papel), o utilizarla en la elaboración de productos que requieran la remoción del empaque.

BibliografíaMeneses, J., Corrales, C.M., Valencia, M. (2007). Síntesis y caracterización de un polímero biodegradable a partir del almidón de yuca. Revista EIA, 8, 57-67.

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Castro, C., Zuluaga, R., Putaux, J-L., Caro, G., Mondragon, I., Gañán, P. (2011).Structural characterization of bacterial cellulose produced by Gluconacetobacter swingsii sp. from Colombian agroindustrial wastes. Carbohydrate Polymer, 84, 96-102.

N.-S. Hon, D., Shiraishi, N. (2000). Wood and cellulosic chemistry. 2 editions. CRC Press.

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DESARROLLO DE PELÍCULAS BIONANOESTRUCTURADAS PARA EMPAQUES DE

ALIMENTOS

• (1) Escuela de Ingenierías, Facultad de Ingeniería Química, Grupo de Investigación sobre Nuevos Materiales, Universidad Pontificia Bolivariana, COLOMBIA.

• (2) Escuela de Ingenierías, Facultad de Ingeniería Agroindustrial, Grupo de Investigación sobre Nuevos Materiales,

• Universidad Pontificia Bolivariana, COLOMBIA.• (3) Escuela de Ingenierías, Facultad de Ingeniería Agroindustrial, Grupo de Investigaciones Agroindustriales,

Universidad Pontificia Bolivariana, COLOMBIA.• e-mail: cristina.castro@correo.upb.edu.co piedad.ganan@correo.upb.edu.co

C. Castro (1), C. Alvarez (2,3), C. Córdoba (2), D. Gallego (2), D. Restrepo (1), L. Rodríguez (1), S. Echeverri (1), L. Vélez (3), R.

Zuluaga (2,3), P. Gañán (1)

RESUMEN• Membranas de celulosa bacterial fueron producidas en

forma tubular a partir de desechos de la agroindustria.

• Fueron evaluadas propiedades morfológicas, mecánicas y térmicas, además de análisis bromatológicos.

• En los resultados se observaron buenas propiedades mecánicas y estabilidad térmica, este tipo de membranas pueden ser utilizados como films edibles para embutidos.

1. INTRODUCCIÓNLa celulosa es el polímero natural, químicamente es una cadena lineal formada de unidades de celobiosa unidas por enlaces β-(1,4) glucosídicos.

En la actualidad, la producción de celulosa bacteriana es limitada por su

alto costo, debido a que para su crecimiento se emplean medios de

cultivo preparados a partir de azúcares comerciales como glucosa, sacarosa,

fructuosa y manitol.

Para la producción de celulosa por los microorganismos se dispone residuos de la agroindustria ricos en carbohidratos, nitrógeno y vitaminas.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se aisló la cepa de Gluconacetobacter previamente del

vinagre casero.

El microorganismo se inoculo en un medio de cultivo rico en fuente de carbono y nitrógeno preparado a partir de

cáscaras de piña y acidificado con ácido cítrico, en un molde tubular.

8 días de incubación, la membrana se retiro y lavo con 5 % KOH para eliminar residuos del microorganismo y

del medio de cultivo

Los films obtenidos fueron secados a 50°C.

Las películas de celulosa fueron caracterizadas por absorción de humedad, microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico en TGA-

SDTA, pruebas de tracción en una máquina Universal de ensayos Instron 5582 con una celda de carga de

1kN y a una velocidad de 5 mm/min.

Estas pruebas se realizaron con el fin de evaluar su morfología, determinar el rango de temperatura en

que se produce la degradación del material y las propiedades mecánicas respectivamente.

.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Figura 1. Film de celulosa bacterial obtenido desde la interfase del medio de cultivo (a), SEM imagen de la nanoestructura

producida por acetobacter xylinum a partir de desechos agroindustriales (b)

La Figura 1a presenta la película formada en la superficie del vinagre casero. La micrografía de SEM en la Figura 1b revela la forma bacilar de las células gram negativas del género Gluconacetobacter. Las microfibrillas de celulosa de entre 20-70 nm de longitud fueron observados sujetos a la superficie de la célula, formando una red tridimensional estructurada.

Figura 2. Film tubular de celulosa bacterial producido a partir de residuos de la cáscara de piña.

Figura 2 representa la moldeabilidad de la celulosa bacterial desde el medio de cultivo, indicando un tubo generado durante la biosíntesis. Las Medidas de diámetros y espesores fueron contantes a lo largo de toda su extensión, lo que garantiza que este efecto no alterará otras propiedades que dependan de la homogeneidad del material.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La celulosa es considerada en su mayoría fibra dietaria, lo cual se corrobora en el porcentaje de carbohidratos obtenido. Adicionalmente, se observa que la muestra presenta bajas calorías lo que la hace interesante para su aplicación como films edibles para material de empaque de alimentos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Tabla 2. Propiedades mecánicas obtenidas para el film de celulosa producido desde el medio de cultivo.

Los valores del módulo y el esfuerzo máximo fueron similares a los reportados por otros autores. Comparado con fundas edibles de colágeno, el esfuerzo máximo del tubo de celulosa es mayor.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Figura 3. Termográma de celulosa bacterial obtenida a partir de residuos de la cáscara de piña.

Los resultados de análisis termogravimétrico presentados, muestran un rango de temperatura de degradación entre 250-380 °C. Estas características permitirían que este material pueda ser utilizado como empaque para embutidos cárnicos, los cuales debido a las temperaturas de degradación térmica presentadas, pueden ser sometidos a procesos de cocción y fritura.

4. CONCLUSIONES

Membranas de celulosa bacterial fueron producidas en forma tubular a partir de desechos de la agroindustria.

De acuerdo a la caracterización realizada, las películas obtenidas presentaron buenas propiedades mecánicas y estabilidad térmica, factores que favorecen su aplicación en la industria de embutidos cárnicos. No obstante, debido a la capacidad de absorción de humedad que presentan las membranas obtenidas, se hace necesario evaluar cual es el embutido más adecuado para este tipo de fundas.

Referencias• 1. S. Bielecki, A. Krystynowicz, M. Turkiewicz, H. Kalinowska, “Bacterial cellulose”; 2005 In: Alexander

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• 6. A. Okiyama, M. Motoki, S. Yamanaka, “Bacterial cellulose II. Processing of the gelatinous cellulose for food materials”. Food Hydrocolloids, Vol 6 (1992), p. 479-487.

• 7. E.J. Vandamme, S. De Baets, A. Vanbaelen, K. Joris, P. De Wulf, “Improved production of bacterial cellulose and its application potential”. Polymer Degradation and Stability, Vol 59 (1998), p. 93 99.