UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA 3

BIOPOLÍMEROSGRUPO # 3

INTEGRANTE:

ANDRADE DIEGO

AYUDANTE DE CATEDRA:

SANTIAGO CEPEDA

FECHA:

2014-01-02

QUITO- ECUADOR

Resumen

En la realización de la práctica de Biopolímeros se utilizó y familiarizó en el empleo de técnicas para la preparación de biopolímeros a partir de un polisacárido mediante la formación de soluciones.

Para lo cual se procedió a preparar la solución de la segunda experiencia, tomando ciertas alícuotas de cada reactivo mencionadas en el procedimiento, llevándolo a calentamiento con agitación constante. Obtuvimos de la experimentación una solución viscosa al cual se le dio forma para luego ser llevado a un secado, para el posterior endurecimiento del producto obtenido en este caso un biopolímero.

Con la práctica se pudo apreciar la importancia que genera el conocer el procedimiento de obtención de estos productos los cuales son ampliamente utilizados en la industria.

DESCRIPTORES: BIOPOLÍMEROS/ SOLUCIÓN / AGITACIÓN / SECADO /

PRÁCTICA N° 10

BIOPOLÍMEROS

INTRODUCCIÓN

Hasta 1960 no se acuñó el término de "Material bioabsorbible". Sin embargo, en la actualidad existen números polímeros empleados en los campos biomédicos. Como su nombre propiamente indica, estos materiales se caracterizan por ser compatibles con los tejidos humanos y de degradarse en unos tiempos establecidos. Existen polímeros biodegradables como los biopolímeros de naturaleza proteica como la albumina, colágeno, caseína; y polisacáridos como la glocosaminoglicanos, carboxicelulosa, quitina, quitosano. Y los sintéticos como los polifosfacenos, policarbonatos, poliésteres, polidioxanona, etc.

1. OBJETIVOS

1.1. Obtener polímeros de caseína y almidón.1.2. Familiarizar al estudiante en el empleo de las técnicas de formación de biopolímeros.

2. TEORÍA

2.1. Biopolímeros

2.1.1. Concepto

“Son polímeros producidos por organismos vivos: almidón, celulosa, quitina, caseína, péptidos, ADN, son ejemplos de biopolímeros conformados por azucares, aminoácidos y nucleótidos respectivamente.Los biopolímeros constituyen un material revolucionario que supone una alternativa al plástico obtenido del petróleo y que como característica principal puede degradarse en el medio ambiente como lo hace la materia orgánica.”(1)

2.1.2. Usos

“El grupo de mayor uso de biomateriales lo forman los materiales polímeros; se usan en aplicaciones como suturas, contenedores para usos externos al cuerpo (oxigenadores de sangre, hemodiálisis), injertos vasculares, válvulas de corazón, tubos, conectores, bolsas.”(2)

2.1.3. Ejemplos

2.1.3.1. “Poliácido Láctico (PLA): Se utiliza para envases de cosméticos y alimentos.2.1.3.2. Almidón termoplástico: Se utiliza para envases y para empacar productos

delicados.2.1.3.3. Polihidroxibutirato (PHB): Termoplástico estable, como PLA y más resistente al

UV e hidrólisis.2.1.3.4. Acetato de Celulosa (AC): Termoplástico poco biodegradable utilizado para

fibras textiles, marcos de gafas, plástico resistente de alto impacto2.1.3.5. Quitosan: Utilizado para absorción de aceites, coagulantes, como abrasivo,

absorción de metales pesados.”(3)

2.2. Fundamento del Método

“Los biopolímeros naturales provienen de cuatro grupos grandes fuentes que son:

Origen animal como el colágeno y la glicerina. Origen marino como la quitina y el quitosano. Origen agrícola como los lípidos y grasa e hidrocoloides, proteínas y

polisacáridos. Origen microbiano como el ácido poli láctico (PLA) y los

polihidroxialcanoatos.

2.2.1. Polisacáridos.

“Conocidos por su estructura compleja y diversidad como la amilosa, celulosa, el quitosan.El quitosan proporciona algunas películas dureza, flexibilidad transparencia y son resistentes a las grasas y aceites. El biopolímero de quitosan es anti fúngico y antimicrobiano, prolongan la vida de los alimentos en los anaqueles.El entrelazamiento del quitosan con aldehídos hace la película más dura, insoluble en agua y de alta resistencia.

2.2.2. Almidón

“Es otra materia prima abundante, tiene propiedades termoplásticas cuando realizan la disrupción estructural a nivel molecular.La copolimerización con monómeros como el acrilonitrilo dan un precursor de fibras alquílicas utilizadas en la preparación de compuestos de almidón-injerto-pan. Las películas fabricadas con almidón presentan sensibilidad a la humedad.”(4)

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Materiales y equipos

3.1.1. Tubo de ensayo3.1.2. Vaso de precipitación R: 250 mL Ap± 50 mL3.1.3. Reverbero3.1.4. Agitadores 3.1.5. Balanza R: 0-600 g Ap± 0,01 g3.1.6. Baño maría3.1.7. Horno3.1.8. Probeta R: 0-10 mL Ap± 0,2 mL

3.2. Sustancias y ReactivosFormula Concentración

3.2.1. Leche3.2.2. Formaldehído H2CO 37%3.2.3. Hidróxido de sodio NaOH 6 N3.2.4. Agua H2O3.2.5. Almidón (C6H10O5)n

3.2.6. Vinagre C2H4O2

3.3. Procedimiento PARTE A: OBTENCIÓN DE BIOPOLÍMERO CASEÍNA

3.3.1. A 250 mL de leche cortada filtrarla con media nylon y recolectar el producto obtenido.

3.3.2. Separar 0,2 g de caseína obtenido y colocarla en un tubo de ensayo.3.3.3. A la demás caseína darle forma que más se desee y sumergirla en una solución de

formaldehido al 37% y se lo deja reacción por varias horas.3.3.4. A los 0,2 g de caseína separados se adiciona 2 mL de NaOH 6 N y 2 mL de agua.3.3.5. Calentar hasta que se haya disuelto todo.3.3.6. Verter la solución en una placa de vidrio, agregar 10 gotas de formaldehido.3.3.7. Mezclar con una varilla y observar lo que ocurre en 5 minutos.

PARTE B: OBTENCIÓN DE BIOPOLÍMERO DE ALMIDÓN

3.3.8. Mezclar 2,5 g de almidón con 2 mL de glicerina y 3 mL de vinagre.3.3.9. Agregar a la mezcla 20 mL de agua.3.3.10. Colocar a baño maría hasta que la mezcla aumente su viscosidad. Mantener con

agitación constante.3.3.11. Colocar 3 mL de solución de NaOH y mezclar bien.3.3.12. Colocar el biopolímero preparado en una placa de vidrio y extenderlo por la

superficie haciendo una placa uniforme, llevarlo a calentamiento en la estufa por una hora y media.

4. PROCESAMIENTO DE DATOS

4.1. Datos Experimentales4.1-1

Resultados

Biopolímeros Color ConsistenciaAlmidón Transparente DuroCaseína Blanco Suave

4.2. Métodos de procesamiento de datosSe utilizó el método cualitativo (observación)

4.2.1. Diagrama de flujo

Fig.4.2.1-1

4.2.2. ObservacionesTabla 4.2.2-1

Observaciones

Procedimiento Nomenclatura Observación

Parte B: OBTENCIÓN DE BIOPOLÍMERO

CASEÍNA

1 Al mezclar el almidón con el vinagre y la glicerina se formó una solución blanquecina.

2 Se añadió agua para luego calentar; al agitar constantemente, la solución se hizo viscosa.

3 A la mezcla se añadió NaOH agitándolo para que la solución complete su reacción.

4 Con la solución ya obtenida se llevó a un secado por una hora y media obteniendo el biopolímero de almidón de consistencia dura.

5. DISCUSIÓN

Mediante la práctica de Biopolímeros se utilizó como método el cualitativo, los resultados obtenidos se los hizo con la observación.Los resultados dados de las observaciones indican que hubo ciertos errores en la preparación del biopolímero de almidón. En esta experiencia se utilizó CH3COONa concentrado dado que no se disponía del vinagre común; por lo que al calentar la solución formada no fue inmediata al cambio en su consistencia. Esto se debió a la utilización del ácido acético concentrado por lo cual se debió colocar menos mL de este reactivo para que la reacción fuese más rápida.Ya obtenida la consistencia deseada que fue altamente viscosa hubo problemas al retirar del recipiente que lo contenía, en este paso se perdió una cierta cantidad del biopolímero obtenido.Después se lo llevo a un secado por un lapso de tiempo, obteniendo el producto deseado que fue el biopolímero de almidón de consistencia dura y de color transparente.Se recomienda tener precaución al momento del calentamiento ya que un descuido en la agitación este polisacárido puede pegarse en las paredes lo cual hace más dificultoso al momento de retirarlo, se pide tener los materiales indicados para la práctica.

6. CONCLUSIONES

6.1. El biopolímero obtenido del almidón se lo puede obtener de forma enzimática el cual se encuentra actualmente en el mercado como envases para cosméticos.

6.2. Se debe tener en cuenta la concentración de los reactivos utilizados para así evitar errores al momento de la preparación del biopolímero.

6.3. La utilización de los reactivos implica tener precaución tanto en la preparación como en la realización de la práctica.

6.4. Los biopolímeros se derivan de organismos vivos como el almidón y la caseína, el cual al modificar su estructura forman biopolímeros muy similares a los sintéticos.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7.1. Citas bibliográficas

(1) MACHADO Ana, “Química Macromolecular”; 2012; pág. 34(2) http://www.buhlergroup.com (3) STANIER Rogier ; “Microbiología ; Editorial Reverté; Edición 2da ; 2002 ; pág.135(4) IBID-(3)

7.2. Bibliografía.

7.2.1. MACHADO Ana; “Química Macromolecular” ; 20127.2.2. http://www.buhlergroup.com/europe/es/soluciones_industriales/materiales-

avanzados/otros-polimeros/biopolimeros.htm7.2.3. IBID-(1)

8. ANEXO

8.1. Diagrama del equipo8.2. Biopolimero(almidón)

9. CUESTIONARIO

9.1. Consulte como obtener industrialmente Dextrinas con diagrama de flujo

Fig.9.1-1. Diagrama de pre tratamiento realizado a los residuos de cascaras de naranja, piña y cachaza.

Fuente: Belder, A.N.Dextran, Handbook.Amersham Biosciences, 2006

9.2. Cinco diferencias entre biopolímeros y polímeros

9.2.1. Los biopolímeros se los obtiene utilizando sustancias naturales mientras que los polímeros se los obtiene en el laboratorio sintéticamente.

9.2.2. Los polímeros son mucho más resistentes que los biopolímeros.9.2.3. Los biopolímeros son degradables sin causar contaminación alguna, mientras que

los polímeros demoran en degradarse causando efecto en el ambiente.9.2.4. Los biopolímeros son muy complejos para su obtención; por su parte los polímeros

son más fácil en su obtención dado que no se necesita mucho reactivos.9.2.5. Los polímeros son más económicos que los biopolímeros, esto se debe a la

fabricación de cada uno.

9.3. ¿Qué significa oxo biodegradable?

La tecnología oxo-biodegradable se basa en la introducción de un agente pro degradante en el proceso de fabricación del plástico convencional. Este agente tiene como función la disociación de enlace carbono=carbono de las cadenas moleculares de la materia, permitiendo la creación de radicales libres que se van a oxidar. La oxidación de las cadenas moleculares induce una reducción del peso molecular al punto del material quedarse hidrófilo, permitiendo al material ser colonizado por microorganismos y hongos, que van a tener acceso al carbono como alimento. El proceso sigue hasta que el material se tenga biodegradado en CO2, agua y biomasa celular bajo condiciones aerobias o CH4, agua e condiciones anaerobias.

9.4. ¿Qué dice la Norma ASTM D6954? Escriba en dos párrafos se Alcance, Uso y Significado.

Esta guía proporciona un marco u hoja de ruta comparar y clasificar las tasas controladas de laboratorio de la degradación y el grado de las pérdidas de las propiedades físicas de los polímeros mediante procesos térmicos y foto-oxidación, así como la biodegradación y los impactos ecológicos en las aplicaciones definidas y entornos de eliminación después de la degradación. Entornos eliminación van desde la exposición en el suelo, relleno, y el compost en la que también se puede producir foto-oxidación. En esta guía, las normas de ASTM International establecidos se utilizan en tres niveles para acelerar y la mediación de la perdida de propiedades y el peso molecular de los procesos térmicos y foto-oxidación y otros procesos abióticos, que mide la biodegradación y la evaluación ecológica impacto de los productos de estos procesos.

IMPORTANCIA Y USOEsta guía es un conjunto secuencial de pruebas y prácticas para la oxidación y la biodegradación de los plásticos, que permita la comparación y la clasificación de la tasa global de la degradación del medio ambiente de los plásticos que requieren térmica o foto-oxidación para iniciar la degradación estándar existentes pero sin conectar. Cada etapa de la degradación se evalúa de forma independiente para permitir una evaluación conjunta del impacto medioambiental de un polímero bajo un entorno de laboratorio controlado. Esto permite una evaluación de laboratorio de su rendimiento en la eliminación, el suelo, el compost, relleno y el agua para su uso en productos agrícolas tales como película de mantillo y sin perjuicio de que el medio ambiente en particular.

ANEXO 1

8.1. Diagrama del equipo

Fig. 8.1-1

Calentamiento

Fig.8.1-2

Biopolímero de almidón obtenido