Elaboración de fibra para usos múltiples a partir de la quitina de exoesqueletos de crustáceos

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                                       SEP                    SES                 TNM

Instituto Tecnológico de Aguascalientes

Subdirección Académica

Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica

Taller de investigación I

Título de Proyecto: Elaboración de fibra para usos múltiples a partir de la quitina de exoesqueletos de crustáceos.

Maestro(a) titular: Dr. Rodolfo Trejo Vázquez

Nombre del Asesor: M.C. Cesar Arturo Muñoz Gallegos

Nombre de los Integrantes:

Christian Alba Laris
Luis Abraham Ortega Ortiz
Jonathan Pérez Ramos
Rubén Ángel Vázquez Esquivel

17 de mayo de 2019 Aguascalientes, Ags.

Índice

Lista de Figuras y Tablas.        3

Resumen.        4

Introducción.        4

Marco Teórico y Estado del Arte.        9

Metodología.        17

Resultados y discusiones.        22

Conclusiones.        25

Referencias bibliográficas.        27

Lista de Figuras y Tablas.

Resumen.

En el presente protocolo se muestra la investigación y elaboración de fibras que tuvieron como objetivo la aplicación en diferentes usos a partir del quitosano proveniente de la quitina de exoesqueletos de camarón desechados de restaurantes de comida marina, destacando la obtención del quitosano que se produjo por la desproteinización, la desmineralización, y la desacetilación química de los exoesqueletos en polvo.

Introducción.

El constante desarrollo de la sociedad en el último siglo obligó a la industria a evolucionar de una manera continua, impulsándola para elaborar herramientas o materiales cuya fabricación fuera más rápida, segura y menos costosa.

Uno de estos materiales fueron los polímeros y biopolímeros. El primer polímero fue el polihidroxibutirato (PHB) descubierto en 1925 abriendo a la industria un nuevo campo para explorar. A partir de este polímero la industria desarrollo una infinidad de polímeros tanto naturales como sintéticos.

Uno de los más importantes en la actualidad es la quitina. La quitina se encuentra distribuida ampliamente en la naturaleza; después de la celulosa es el polímero natural más abundante, presenta una tasa de reposición tan alta en la biósfera que se estima duplica a la de la celulosa, por lo que constituye un importante recurso renovable. (Hernández Cocoletzi 2009).  La principal fuente de quitina son exoesqueletos de crustáceos. Particularmente, los exoesqueletos de camarón contienen una alta concentración de quitina, de la cual es posible obtener quitosano a través de un proceso químico de des acetilación.

La quitina y el quitosano que de ella se obtiene son polímeros naturales y constituyen recursos naturales renovables. Se ha podido identificar una enorme cantidad de aplicaciones que abarcan áreas tan variadas como: alimentación, medicina, agricultura, cosmética, y farmacia, entre otras. Se han reportado diversos métodos fisicoquímicos para su obtención y caracterización. (H. Hernández Cocoletzi 2009).   Existe una gran cantidad de posibilidades debido a sus propiedades, como son su biodegradabilidad, biocompatibilidad, fácil modificación química, curación de heridas y una estructura poli catiónica (quitosano), asociada a una excelente capacidad de formación de quelatos.

En el mundo se pescan anualmente miles de toneladas métricas de crustáceos (camarones, langostinos, cangrejos, etc.), de los cuales aproximadamente el 75% del peso vivo del espécimen es desecho. Estos desechos contienen componentes extraordinariamente valiosos que pueden ser utilizados como materia prima en diversas industrias. Se calcula que entre un 20-58% del peso seco de estos desechos es quitina, siendo así un recurso de fácil obtención. (Romero, 2012).

La satisfacción de las necesidades de la sociedad ha desarrollado un sinfín de actividades, y procesos. Siendo la hilatura una de las actividades más antiguas, al igual que la industria del polímero, fue evolucionando al paso del tiempo.

Los primeros hilos fueron confeccionados con la por seda de un gusano En la actualidad la industria de la hilatura busca las maneras más económicas, renovables y de fácil obtención para su producto.

Las fibras de origen vegetal son utilizadas mucho para la fabricación de hilo que son a base de celulosa.

Como principal línea de investigación y debido a la infinidad de variables que pueden existir dentro de un concepto como lo son fibras se ha decidido trabajar con las siguientes variables dependientes e independientes.

Variables independientes:

• Relación Polímero - Quitosano: La materia prima utilizada para desarrollar el quitosano puede tener diferente grado de pureza que a la larga determinara la calidad del producto. A su vez el polímero utilizado como base puede presentar diferentes características si es que se agrega demasiado quitosano en su mezcla (Freier, Montenegro, 2010)
• Relación Polímero - Solvente: Para poder tener la estructura de filamento es necesario disolver el quitosano y un polímero base en alguna sustancia diferente al agua puesto que son insolubles en esta última. Por facilidad se determinar el uso de dimetilforamida, pues ya es conocida su potencia como disolvente de compuestos orgánicos. (Freier, Montenegro, 2010)
• Velocidad de salida de la hilera: Para obtener buenos resultados dentro del proceso de hilatura será necesario experimentar con las velocidades en las que se encontrará el filamento en el baño de coagulación y a través de toda la máquina de hilar obteniendo diferentes respuestas dependientes de la rapidez con que se maneje. (Castellanos León, 2013)

Variables dependientes:

• Tenacidad del Filamento: La resistencia del hilo es una de las variables dependientes que se ha identificado. Se debe medir con pruebas de la industria textil principalmente con controles de resistencia a fuerza aplicada, identificando así la cantidad de masa que soporta el filamento antes de la ruptura del mismo. (Delorme, 2004)
• Denier: La cantidad de fibra que se obtenga tendrá una relación con la masa que pese la misma por lo cual es necesario poder realizar pruebas que puedan caracterizar la calidad del producto. El denier en la industria textil es uno de los parámetros que definen de mejor manera la relación de longitud más con la calidad del producto. (Delorme, 2004)

Planteamiento del Problema.

El desarrollar un material que tenga propiedades de resistencia y degradabilidad resulta interesante para las demandas cada vez más urgentes de desarrollar alternativas amigables con el medio ambiente, es por eso que nos hacemos la pregunta de ¿Será posible desarrollar un filamento con propiedades útiles para la industria médica a partir de exoesqueletos de crustáceos?

Hipótesis.

Mediante manipulación física y química es posible desarrollar un filamento a partir de la estructura orgánica del quitosano que presente las propiedades medicinales, antibacterianas y de biodegradabilidad de este, aplicándolo como alternativa en suturas quirúrgicas o como sustituto de algunos tipos de textiles.

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