Evaluation of the effects of different variables over the properties of plantain starch-based films and their potential application in packaging

Abstract

The generation of waste from the single-use plastics industry has motivated the search for biodegradable materials to replace the function of these. Starch-based films may represent a solution to this problem. In this work, we isolated plantain starch (Musa paradisiaca), of the variety Dominican hartón, from the residues of second and third qualities of plantains in a green state in plantations in Casanare. The films were made by the solvent casting technique, using water, glycerin, and citric acid as plasticizers. The properties of starch and gelatinized solutions were characterized, and the effect of the interaction between starch, glycerin, and citric acid on the mechanical and barrier properties of starch films was evaluated. Starch granules presented lenticular shape and gelatinization peak temperature of 78.0±1.0 °C. The addition of citric acid decreased the viscosity of the gelatinized solutions, while the addition of glycerin did not produce significant changes in viscosity. Increases in the concentration of citric acid and glycerin decreased the elastic modulus and tensile strength while increasing the Water Vapour Permeability (WVP). The degradability of the films was evaluated by thermogravimetry. Degradability percentages were found from 71% to 85%.

La generación de residuos de la industria de plásticos de un solo uso ha motivado la búsqueda de materiales biodegradables que suplan la función de estos. Las películas derivadas de almidón pueden representar una solución a este problema. En este trabajo se realizó el aislamiento de almidón de plátano (Musa paradisiaca), de la variedad dominico hartón, a partir de residuos de segundas y terceras calidades de plátanos en estado verde en plantaciones de Casanare. Las películas se realizaron mediante la técnica solvent casting, usando agua, glicerina y ácido cítrico como plastificantes. Se caracterizaron las propiedades del almidón, de las soluciones gelatinizadas, y se evaluó el efecto de la interacción entre el almidón, la glicerina y el ácido cítrico sobre las propiedades mecánicas y de barrera de las películas de almidón. Los gránulos de almidón presentaron forma lenticular y temperatura de gelatinización de 78.0±1.0 °C. La adición de ácido cítrico disminuyó la viscosidad de las soluciones gelatinizadas mientras que la adición de glicerina no produjo cambios significativos en la misma. Incrementos en la concentración de ácido cítrico y glicerina disminuyeron el módulo elástico y la fuerza de tensión, mientras que aumentaron la permeabilidad al vapor de agua. Se evaluó la degradabilidad de las películas mediante termogravimetría, se encontraron porcentajes de degradabilidad desde 71% hasta 85%.