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Cut orientation and drying temperature effect on drying and rehydration kinetics of yacon (Smallanthus sonchifolius)
(LACCEI Inc., 2021-07) De Los Santos Pazos, Lester Gleyser; Chávez Novoa, Danny; Vega Anticona, Alexander; Linares, Guillermo; Sánchez-González, Jesús; Miano, Alberto Claudio; Rojas, Meliza Lindsay
Yacon (Smallanthus sonchifolius) is commonly consumed fresh and is known for its nutritional and functional properties, however, this raw material still needs an added value that allows greater stability and availability. Against this, drying is a good processing alternative. This study aimed to evaluate for the first time the influence of temperature and the orientation of cut on drying and rehydration behavior of Yacon cylinders with longitudinal (L) and transversal (T) cut. Drying was performed at 50 and 60 °C and rehydration was performed with water at 30 °C. Drying and rehydration kinetics were described by the Page and Peleg models, respectively. As results, the effects of drying temperature are greater than the effects of the type of cut. The Page’s model parameters indicated that the treatment with T cut dried at 60 °C was the treatment that dehydrated fast, while the water transfer during the process followed a super-diffusive mechanism. Regarding rehydration, the kinetics of water gain indicate that there was no difference between the rate of water gain among the treatments. However, the T cut samples dried at 50 °C presented a lower amount of water gained at the end of rehydration. In conclusion, the present work demonstrates the influence of temperature on accelerating water transfer as well as the non-isotropicity of food matrices. In addition, drying is presented as a good alternative for the processing of yacon, either in snacks or for subsequent processes such as making flour.
Hidroxiapatita obtenida de hueso de Trachurus picturatus murphyi usado en biocompuesto de polietileno de alta densidad: Evaluación de propiedades térmicas y mecánicas de tracción
(LACCEI Inc., 2021-07) Cubeñas Pérez, Mariana; Guillena Burga, Michelle; Lindsay Rojas, Meliza; Lescano, Leslie; Sánchez-González, Jesús; Vega Anticona, Alexander; Chávez Novoa, Danny
En el presente trabajo se usó hidroxiapatita (HA) obtenido de hueso de Trachurus picturatus murphyi (jurel) como relleno en biocompuestos a base de polietileno de alta densidad (HDPE: High Density Polyethylene) moldeado por extrusión. El objetivo de la investigación fue evaluar la influencia del porcentaje de HA (0%, 10%, 20%, 30% y 40%) en las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción, módulo elástico y deformación máxima, así como la estabilidad térmica mediante análisis termogravimétrico TGA y la cristalinidad mediante calorimetría diferencial de barrido DSC de los biocompuestos para su posible uso en sustituciones y regeneraciones óseas. La obtención de HA fue llevada a cabo mediante método de síntesis térmica a 800 °C por 4 horas. La caracterización por espectroscopía infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) confirmó la formación de HA por síntesis térmica del polvo de hueso de Trachurus picturatus murphyi al identificar grupos funcionales en picos característicos. Los resultados de prueba mecánica indican que la resistencia a la tracción de los biocompuesto disminuye cuando se incrementa el porcentaje de HA, siendo el biocompuesto a 10%HA que consiguió el valor más alto de la resistencia obtenida en 25.93 MPa. En tanto que el módulo elástico aumentó hasta una rigidez de 376.19 MPa cuando se incrementa el porcentaje de HA con 40% HA. Finalmente la deformación máxima cae conforme aumenta el contenido de HA consiguiendo un valor mínimo de 13,72 % a 40% HA. La caracterización térmica en los biocompuestos HDPE-HA confirmaron un incremento en el grado de cristalinidad de la matriz de HDPE como consecuencia de la presencia de partículas de HA que actúan como agentes de nucleación y una ligera disminución de la Temperatura de fusión como consecuencia de formaciones de laminillas cristalinas más delgada en presencia de partículas de HA.
Mauritia Flexuosa: Evaluación de agente de acople y porcentaje de refuerzo sobre energía de impacto y composición química en compuestos de matriz poliéster
(LACCEI Inc., 2021-07) Flores Ramos, William; Saavedra Garate, Claudia; Lindsay Rojas, Meliza; Lescano, Leslie; Linares, Guillermo; Chávez Novoa, Danny; Vega Anticona, Alexander
El presente trabajo evaluó el efecto del tratamiento alcalino (NaOH 0.5 M) y posterior tratamiento con agente de acople a diversas concentraciones (1, 2 y 3) % (v/v); además de diferentes porcentajes en peso de fibras en los niveles de (25, 30 y 35)%; esto, sobre la energía de impacto por unidad de área de los compuestos de resina poliéster Anypol 100 y fibras obtenidas de la especie Mauritia Flexuosa; el agente de acople utilizado fue N-(2a-aminoetilo)-3-aminopropilotrimetoxisilano. Las placas de compuestos se obtuvieron por moldeo a compresión (presión constante en todos los casos de 24 MPa). El proceso de moldeo permitió la obtención de placas de 130 mm x 80 mm x 3.4 mm; de estas se obtuvieron las muestras para el ensayo de impacto, las dimensiones de las muestras se tomaron de la norma EN ISO 179–1. Para efectos de comparación se realizó ensayo de impacto en muestras equivalentes a las mencionadas pero sin los tratamientos químicos mencionados además de ensayos del mismo tipo para la matriz poliéster sin refuerzo. El ensayo de impacto realizado en todos los casos fue de tipo Charpy; luego del ensayo se registró y evaluó las zonas de fractura de las muestras ensayadas mediante microscopia óptica, a fin de determinar el efecto tanto de los tratamientos químicos como del porcentaje en peso de las fibras utilizadas, de esta evaluación, se evidencia que el mayor efecto sobre la energía de impacto por unidad de área lo presento la variable porcentaje en peso de fibras, es decir los tratamientos químicos realizados no generaron mayor efecto en los valores de energía de impacto registrados. Los máximos valores de energía de impacto por unidad de área se obtuvo para los porcentajes en peso de 35% con fibras no tratadas (50.78 KJ/m2- FST) y con fibras tratadas al 2% de agente de acople (51.49 KJ/m2- FS2), estos datos ponen de manifiesto que si bien la adherencia fibra matriz mejora por efecto del agente de acople, no necesariamente la energía de impacto también mejora; además, de los ensayos de impacto mencionados, y con fines de comparación para las fibras se realizó la cuantificación de los principales compuestos químicos de estas, tanto en la condición de fibras tratadas y no tratadas, de este análisis químico, se evidencia la disminución del porcentaje de humedad ( se reduce la hidrofilidad inicial de las fibras), porcentaje de lignina, pero el incremento del porcentaje de celulosa de las mismas, también el proceso de caracterización de fibras se incluyó el uso de microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) a fin de evaluar los cambios superficiales de fibras y de la composición química de las mismas, se pudo relacionar la tendencia del análisis químico con las curvas FT-IR obtenidas, esto mediante la identificación de grupos funcionales; las curvas FT-IR permitieron además evaluar la presencia del agente de acople sobre la superficie de las fibras.
Planchas biodegradables a base de almidón de Pituca y cáscara de Cacao: Características físico-mecánicas y degradabilidad
(LACCEI Inc., 2021-07) Tantarico Huaman, Jeferson; Rojas, Meliza Lindsay; Pagador, Sandra; Vega Anticona, Alexander; Lescano Bocanegra, Leslie; Sánchez-González, Jesús A.; Linares Luján, Guillermo Alberto
Resumen- En el presente estudio se elaboró planchas biodegradables a base de almidón de pituca con sustitución parcial por harina de cáscara de cacao. Las planchas se procesaron empleando diferentes formulaciones de cáscara de cacao (0% - 15%, p/p) después se evaluaron sus características físico-mecánicas (humedad, color, densidad, capacidad de absorción de agua y resistencia mecánica) y de degradación. La sustitución de almidón de pituca por cáscara de cacao generó un color marrón con menor luminosidad, y capacidad de absorción de agua, comparados con el control. Se encontró que, al agregar más fibra, disminuye la densidad y humedad. Además, la formulación con 10% de sustitución presentó mayor resistencia mecánica. Finalmente, las planchas presentaron baja tasa de degradación por microorganismos y hongos en un periodo de 40 días, sin embargo, empleando los tratamientos de sustitución se obtuvo un incremento de hasta 9% en el porcentaje de degradación. Se recomienda aplicar las planchas para elaborar bandejas y estudiar su aplicación en el almacenamiento de frutas y/o vegetales.
Polyester composite reinforced with fiber of Mauritia flexuosa treated with alkali: Impact energy, chemical composition and surface topography.
(LACCEI Inc., 2020-07) Vega Anticona, Alexander; Linares, Guillermo; Chávez Novoa, Danny; Sánchez-González, Jesús; Lescano, Leslie; Lindsay Rojas, Meliza; Lavado Lázaro, Katherine; Epiquien Saavedra, Mackinley
Abstract–This work evaluated the influence of the concentration of NaOH (100, 200 and 300 g/L NaOH) in the mercerization process at 25 °C for 1 h, and of the percentage (15, 20 and 25% m/m) of Mauritia flexuosa fibers on impact resistance in a polyester matrix composite. The polyester matrix composite was obtained by the compression molding process, at a constant pressure of 24 MPa. The obtained plates had a dimension of 130 mm long x 80 mm wide x 3.4 mm thick. Specimens for the impact assay were extracted from the obtained plates under the EN ISO 179-1 standard. Likewise, the fiber-reinforced composites without treatment were also evaluated, all the fibers were characterized before and after the NaOH treatment by means of the chemical characterization of the fiber, absorption percentage, scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy ( FT-IR). The results showed that with a higher concentration of NaOH, a decrease in extractives, lignin and hemicellulose was obtained, while the cellulose content increased. Additionally, it was shown that the higher the NaOH concentration, the hydrophilic character of the fiber decreases. On the other hand, by means of FT-IR, it was identified that the functional groups related to the fiber composition vary before and after mercerization. While the scanning electron microscopy (SEM) showed morphological changes of the fiber where impurities, waxes and fats were observed for the untreated fiber and a rougher surface and free of impurities for the treated fibers. The highest impact resistance value was obtained by 25% fiber reinforced composites without treatment with an average value of 39.62 kJ/m2, a value that represents an increase of 298.34% with respect to the impact resistance of the polyester matrix. without reinforcement. The results concluded that the weight percentage of fiber increases impact resistance while chemical treatment increases fiber-matrix adhesion and influences the failure mechanism of polyester matrix compounds, however, decreases impact resistance. Thus, the compounds reinforced with 25% fiber and treated with 100, 200 and 300 g/L of NaOH reported average values of impact resistance of 23.02 kJ/m2, 28.01 kJ/m2 and 20.48 kJ/m2 respectively.
Sansevieria Trifasciata: Efecto del NaOH sobre la modificación química, física y mecánica de fibras
(LACCEI Inc., 2021-07) Vega Anticona, Alexander; Arévalo Aranda, Cesar; Lindsay Rojas, Meliza; Sánchez-González, Jesús; Linares, Guillermo; Chávez Novoa, Danny
El presente trabajo evaluó el efecto del incremento del porcentaje de hidróxido de sodio (7.5%; 12.5% y 25%) p/v, sobre la modificación en la composición química, propiedades mecánicas en tracción y temperatura de degradación en fibras individuales obtenidas de las hojas de la especie Sansevieria Trifasciata; de la especie mencionada, se extrajeron fibras mediante proceso manual por inmersión en agua, se determinó la masa de fibras extraídas a partir de una determinada masa de hojas (masa de recuperación); de las fibras obtenidas se seleccionó mediante estereoscopia muestras que se utilizaron tanto en el proceso alcalino (mercerización), en las secuencias de caracterización mecánicas, físicas y químicas, el criterio de selección fue la integridad superficial de las mismas. La caracterización de las fibras obtenidas incluyo la cuantificación de los componentes lignocelulósicos (lignina, celulosa y hemicelulosa); análisis termogravimétrico (TGA); evaluación de la superficies de fibras y medición de sección transversal mediante microscopía electrónica de barrido (SEM); uso de la técnica de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR); ensayo de tracción en fibras únicas (ASTM D 3379-89); para el ensayo de tracción de fibra única se realizó 11 repeticiones por nivel de estudio. De los resultados obtenidos podemos mencionar que el incremento del porcentaje de hidróxido de sodio en el rango evaluado, modificó la composición química inicial de las fibras obtenidas; disminuyó el porcentajes de lignina de 21.52% (FST-NT) a 16.62% (FST-25% NaOH), disminuyó el porcentaje de hemicelulosa de 15.01% (FST-NT) a 11.38% (FST-25% NaOH); incrementó el porcentaje de celulosa de 55.20% (FST-NT) a 59.32% (FST-25% NaOH); en el mismo sentido, incrementó los valores de resistencia a la tracción de fibras individuales, de 344.89 MPa (FST-NT) a 598 MPa (FST-7.5 % NaOH); 569 MPa (FST- 12.5% NaOH) y 432 MPa (FST-25% NaOH), así mismo, se incrementó los valores temperatura de inicio, final y media de degradación de las fibras obtenidas; de 280°C (FST-NT) a 288°C (FST-25% NaOH); de 423°C (FST-NT) a 434°C (FST-25% NaOH); de 350°C (FST-NT) a 356°C (FST-25% NaOH); respectivamente; por otro lado, disminuyó los valores de los porcentaje de humedad de las fibras obtenidas, de 10.20% (FST-NT) hasta 5.54% (FST-25% NaOH); además de que disminuyó el tamaño de la sección transversal e incremento la rugosidad superficial de las fibras obtenidas.
Study of the rehydration kinetics of nixtamalized corn by using two nixtamalization methods
(LACCEI Inc., 2021-07) Sánchez-González, Jesús; Rojas, Meliza Lindsay; Linares, Guillermo; Lescano, Leslie; Vega Anticona, Alexander; Chávez Novoa, Danny
The present work aimed to study the rehydration kinetics of previously nixtamalized and dried corn. Nixtamalization was carried out by two methods: using wood ash (classical method) and using calcium hydroxide (Ca(OH)2) (traditional method), after the samples were sun-dried. The rehydration kinetics was described using six mathematical models (Fick, Peleg, Weibull, Page, Ibarz et al. and first-order model) in which the possible interpretation of its parameters and the goodness of fit was evaluated. As results, it was obtained that the nixtamalization with wood ash obtained better rehydration properties. The kinetic parameters values of all the used models showed that the rehydration in this treatment was the fastest. In addition, this treatment also reached a high moisture content (49.22 ± 2.10% w.b.) compared to other treatments (Control and Ca(OH)2). The evaluation of the models fit suggests that the first-order model is not adequate to describe the rehydration in any treatment here evaluated, while Fick is suitable to describe the rehydration of Control samples (without treatment), and the models such as Page, Peleg or Weibull are suitable for describing rehydration in samples processed by nixtamalization, especially with ash.