Desarrollo de un aerogel adsorbente de humedad para uso en empaques de alimentos frescos

Abstract

La acumulación de agua líquida en el interior de empaques para alimentos frescos, como vegetales y productos cárnicos, es un problema común que favorece la proliferación de microorganismos, lo que conduce al deterioro del producto, pérdida de nutrientes, aumento de reacciones enzimáticas de degradación y una notable reducción de la vida útil. En este trabajo se desarrollaron diferentes formulaciones de aerogeles adsorbentes de humedad a base de celulosa y carboximetilcelulosa (CMC). Para estas formulaciones se modificaron el tipo de material (celulosa y CMC), la concentración del material (1 a 5 % p/p), el tipo de entrecruzante (CaCO3 y CaCl2) y las velocidades de mezclado (11000,15500 y 25000 rpm). Posteriormente, se seleccionó el aerogel con mayor capacidad de adsorción y estabilidad mecánica (celulosa al 5% con entrecruzante CaCl2 al 5% y velocidad de mezclado 15500 rpm) para su caracterización. Se realizaron análisis de sus propiedades espectroscópicas (FT-IR), calorimétricas (DSC, TGA), morfológicas, y además se determinó su cinética de adsorción empleando un modelo de primer orden + BET, obteniendo un R2 de 0,84. Finalmente, se evaluó el efecto del aerogel en la extensión de la vida útil de melón fresco. Para ello se estudiaron seis casos: bandeja abierta (B.A), bandeja con perforaciones sin aerogel (B.C) y bandeja con perforaciones e inclusión de aerogel (1,15; 2,15; 4,3 y 6,5 g de aerogel). La máxima vida útil de melón fue de 8 días, lograda con la bandeja con perforaciones e inclusión de 6,5 g de aerogel. Esto representó un aumento de la vida útil del melón del 167 % con respecto al tiempo de vida útil de la bandeja abierta y del 33 % respecto al tiempo de vida útil de la bandeja con perforaciones sin aerogel (Texto tomado de la fuente).

The accumulation of liquid water inside packaging for fresh foods, such as vegetables and meat products, is a common problem that leads to microorganism proliferation and product deterioration, loss of nutrients, increased enzymatic degradation reactions and a significant reduction in shelf life. In this work, different formulations of moisture-adsorbing aerogels were developed from cellulose and carboxymethylcellulose (CMC). For the formulations, the type of material (cellulose and CMC), the concentration of the material (1 to 5% w/w), the type of crosslinker (CaCO3 and CaCl2) and the mixing speeds (11000, 15500 and 25000 rpm) were modified. Subsequently, the aerogel with the highest adsorption capacity and mechanical stability (5% cellulose with 5% CaCl2 crosslinker and mixing speed 15500 rpm) was selected for characterization. Its spectroscopic (FT-IR), calorimetric (DSC, TGA) and morphological properties were analyzed, and a model of adsorption kinetics was adjusted using a first-order model + BET, obtaining an R2 of 0.84. Finally, the effect of the aerogel on the extension of the shelf life of fresh melon was evaluated. For this, six cases were studied: open tray (B.A), tray with perforations without aerogel (B.C) and tray with perforations and inclusion of aerogel (1.15; 2.15; 4.3 and 6.5 g of aerogel). The maximum shelf life of melon was 8 days, achieved with the tray with perforations and inclusion of 6.5 g of aerogel. This represented an increase in melon shelf life of 167% over the open tray shelf life and 33% over the perforated tray shelf life without aerogel.