Procedimiento para la obtención de almidón termoplástico y almidón termoplástico obtenible a partir de dicho procedimiento.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de almidón termoplástico a partir de al menos una fuente de almidón procedente de leguminosas así como de al menos un plastificante, caracterizado por comprender, al menos, las siguientes etapas:

a) el mezclado y homogenización del almidón y el plastificante en al menos un mezclador sometido a rotación hasta conseguir la completa absorción del plastificante por parte del almidón, momento en que se para la rotación;

b) el secado y enfriamiento de la mezcla anterior, la cual es sometida a una etapa final de extrusión.

Es asimismo objeto de esta invención un almidón termoplástico obtenible a partir de dicho procedimiento, así como el uso del mismo para la producción, entre otros, de envases, embalajes y films agrícolas.

Procedimiento para la obtención de almidón termoplástico y almidón termoplástico obtenible a partir de dicho procedimiento.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al campo de los polímeros biodegradables. Más concretamente, se refiere a un nuevo procedimiento para la obtención de almidón termoplástico a partir de almidón de leguminosas, así como al propio almidón termoplástico obtenible a partir de dicho procedimiento y al uso del mismo para la producción de todo tipo de envases y embalajes, así como de films o películas agrícolas.

Estado de la técnica anterior a la invención

Es conocido que el almidón puede ser convertido en almidón termoplástico (TPS) mediante el adecuado uso de plastificantes y bajo determinadas condiciones, pudiéndose emplear dicho almidón, entre otras aplicaciones, en la fabricación de envases y embalajes. Asimismo, debido a su baja permeabilidad al oxígeno, puede ser empleado en aplicaciones que requieran buenas propiedades barrera al oxígeno.

No obstante, si bien existen buenas expectativas de desarrollo de este tipo de materiales biodegradables, aún subsisten ciertos problemas de estabilidad estructural referentes a los TPS fabricados a partir de almidones nativos. Estos inconvenientes son debidos, principalmente, tanto a la rigidez como a la fragilidad ocasionadas por factores como la higroscopicidad, la paulatina recristalización de las cadenas poliméricas de amilosa y amilopectina consecuencia del envejecimiento del material o la baja miscibilidad de la amilosa y amilopectina en el plastificante. Dichos factores pueden llegar incluso a provocar la separación de fases entre las cadenas poliméricas y el plastificante, dando lugar a características no deseadas en los productos finales derivados de los mismos.

Es asimismo conocida la alta dependencia de las propiedades mecánicas del almidón destructurizado, principalmente en términos de elongación y fuerza, respecto al contenido en plastificante, así como de las condiciones ambientales relativas tanto a la humedad, como a la temperatura, estando ambos factores altamente relacionados. Este hecho es una limitación importante al desarrollo de los productos basados en almidón, habiéndose descrito distintas estrategias con objeto de dar solución a este problema. Entre estas estrategias cabe mencionar, por ejemplo, la posibilidad de mezclar el almidón con otros biopolímeros con un carácter más hidrofóbico y con mejores propiedades mecánicas.

Por otra parte, diferentes estudios han demostrado que tanto el tipo como la distribución de las estructuras cristalinas en los gránulos de almidón pueden variar en función de la fuente del mismo. En este sentido, se diferencian dos tipos distintos de cristales, el denominado tipo A y el denominado tipo B. Así, los gránulos de almidón pueden contener únicamente cristales tipo A, únicamente cristales tipo B o ambos tipos, dando lugar a almidones A, almidones B o almidones C, respectivamente. En el caso concreto del almidón procedente de leguminosas, preferentemente, en el caso del almidón de guisante, la estructura cristalina corresponde a una compleja estructura tipo C, la cual le dota de singulares características y propiedades. En concreto, se ha descrito que los almidones procedentes de leguminosas muestran un mayor grado de solubilización y requieren un mayor tiempo para que los gránulos tipo C se hinchen que el correspondiente en las estructuras tipo A y B. Esta diferencia en el comportamiento del hinchamiento de los gránulos de almidón se refleja en diferencias en la viscosidad de los productos obtenidos, lo que permite que el almidón procedente de leguminosas sea especialmente adecuado para un número de aplicaciones mayor que en el caso del almidón procedente de otras fuentes.

Por otro lado, los almidones procedentes de leguminosas se caracterizan por tener un mayor contenido en amilosa, mostrando valores superiores de viscosidad del fundido y una mayor resistencia en la preparación de almidón plastificado o almidones modificados mediante extrusión reactiva. Asimismo, los almidones con un alto contenido en amilosa presentan mayores dificultades para su extrusión, como consecuencia de su mayor temperatura de fundido y viscosidad.

Será, por tanto, objeto de esta invención, presentar una nueva alternativa para la fabricación de almidón termoplástico caracterizado por emplear, como materia prima, almidón procedente de leguminosas, preferentemente, almidón de guisante.

Descripción detallada de la invención

Es objeto de esta invención presentar un nuevo procedimiento para la obtención de almidón termoplástico caracterizado por emplear como materia prima al menos una fuente de almidón procedente de leguminosas, preferentemente, almidón de guisantes, así como al menos un plastificante. Si bien son conocidas las buenas propiedades del agua como plastificante para el almidón, probablemente debido a su interacción favorable con los grupos hidroxilo de dicho polímero, se ha comprobado que los productos obtenidos a partir de la extrusión del almidón con agua como único plastificante se vuelven frágiles con el tiempo a temperatura ambiente, lo cual no siempre es deseable. Por tanto, con objeto de dotar de flexibilidad a los materiales obtenidos a partir de almidón, en el procedimiento de la presente invención se van a emplear otro tipo de plastificantes como, por ejemplo, los polioles y, preferentemente, la glicerina o el sorbitol. Otros plastificantes que también pueden ser empleados son, por ejemplo, el etilenglicol, dietilenglicol o prolietilenglicol. Dependiendo de la polaridad del plastificante, el grado de interacción alcanzado con las moléculas de almidón puede variar considerablemente, dando lugar a diferencias en el proceso de destructurización. De manera preferida, el plastificante utilizado será la glicerina.

Por otra parte, en el caso del almidón, se ha comprobado que sus propiedades estructurales, de las cuales depende su posterior aplicación, son dependientes de la estructura granular del almidón, en especial, de la distribución de las regiones amorfas y cristalinas en el mismo.

En el caso de la presente invención, la fuente de almidón consiste en almidón de leguminosas. Este tipo de almidón presenta propiedades estructurales únicas. Asimismo, se caracteriza por comprender un contenido de amilosa ligeramente más elevado que el presente en almidones de otras fuentes, lo que hace que el almidón obtenido a partir de leguminosas y, preferentemente, el almidón obtenido a partir de guisante, sea especialmente ventajoso y útil para un amplio campo de aplicaciones. De manera particular, en el caso del almidón de guisantes lisos, el contenido de amilosa se encuentra generalmente comprendido entre un 30 y un 40% en peso, frente a un 23% y un 28% en peso que presenta, por ejemplo, el maíz.

Es, por tanto, un aspecto de esta invención presentar un nuevo procedimiento para la obtención de almidón termoplástico, el cual se caracteriza por comprender, al menos, las siguientes etapas:

a) el mezclado y homogenización del almidón y el plastificante en al menos un mezclador sometido, preferiblemente, a una velocidad de rotación de entre 100 y 750 rpm, más preferiblemente, entre 150 y 400 rpm. Asimismo, de manera preferida, esta primera etapa de mezcla se lleva a cabo a una temperatura de entre 20 y 80ºC, preferiblemente, entre 60 y 75ºC, durante un tiempo comprendido entre 5 y 30 min, preferiblemente, entre 10 y 20 min, hasta conseguir la completa absorción del plastificante por parte del almidón, momento en que se para la rotación;

b) el secado de la mezcla anterior durante un tiempo comprendido preferentemente entre 20 y 60 minutos, más preferentemente, entre 20 y 40 min, a una temperatura preferente de entre 100 y 180ºC, más preferentemente, de entre 140 y 160ºC, hasta que el almidón alcanza un grado de humedad comprendido entre 3 y 4%, medida en balanza de infrarrojos a 80ºC durante 1 hora;

c) el enfriamiento de la mezcla anterior hasta una temperatura preferente de entre 20 y 30ºC; y

d) el paso de la mezcla enfriada por al menos un extrusor a una temperatura preferente de entre 100ºC y 160ºC, más preferentemente, de entre 120 y 140ºC.

El procedimiento anterior comienza con la introducción del almidón en el interior de al menos un mezclador, preferentemente, un turbomezclador de gran velocidad, capaz de alcanzar velocidades comprendidas entre 100 y 800 rpm. En el momento de la introducción del almidón en el mezclador, la rotación en el mismo se encontrará,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la obtención de almidón termoplástico a partir de al menos una fuente de almidón procedente de leguminosas así como de al menos un plastificante, caracterizado por comprender, al menos, las siguientes etapas:

a) el mezclado y homogenización del almidón y el plastificante en al menos un mezclador sometido a rotación hasta conseguir la completa absorción del plastificante por parte del almidón, momento en que se para la rotación;

b) el secado y enfriamiento de la mezcla anterior, la cual es sometida a una etapa final de extrusión.

2. Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 1, donde la fuente de almidón procedente de leguminosas se trata de almidón de guisante.

3. Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, donde el plastificante se trata de al menos un poliol seleccionado de un grupo que consiste en glicerol, sorbitol, etilenglicol, dietilenglicol y polietilenglicol, así como cualquiera de sus combinaciones.

4. Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera etapa de mezcla se lleva a cabo durante un tiempo comprendido entre 5 y 30 minutos a una temperatura de entre 20 y 80ºC.

5. Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el porcentaje en peso de plastificante respecto al peso total de la mezcla se encuentra comprendido entre un 15 y un 45%.

6. Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de secado se lleva a cabo durante un tiempo comprendido entre 20 y 60 minutos a una temperatura de entre 100 y 180ºC.

7. Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la etapa de extrusión se lleva a cabo a una temperatura de entre 100ºC y 160ºC.

8. Almidón termoplástico obtenible a partir de un procedimiento de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

9. Uso de un almidón termoplástico de acuerdo a la reivindicación 8 para la producción de envases y/o embalajes.

10. Uso de un almidón termoplástico de acuerdo a la reivindicación 8 para la producción de films agrícolas.