Caracterización y modelado del comportamiento viscoelástico de películas a base de hidrocoloides utilizando modelos reológicos clásicos y fraccionarios
Autores: Ramirez-Brewer, David; Montoya, Oscar Danilo; Useche Vivero, Jairo; García-Zapateiro, Luis
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Caracterización y modelado del comportamiento viscoelástico de películas a base de hidrocoloides utilizando modelos reológicos clásicos y fraccionarios
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Películas a base de hidrocoloides
Películas biodegradables
Comportamiento reológico
Modelo clásico de Maxwell
Modelos reológicos fraccionarios
Comportamiento reológico dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Las películas a base de hidrocoloides son una buena alternativa en el desarrollo de películas biodegradables debido a sus propiedades, como la no toxicidad, funcionalidad y biodegradabilidad, entre otras. En este trabajo, se formularon películas a base de hidrocoloides (goma gellan, carragenina y goma guar), evaluando su comportamiento reológico dinámico y la fluencia y recuperación. Se implementaron los modelos reológicos clásicos y fraccionarios de Maxwell para describir su comportamiento viscoelástico, utilizando el Algoritmo de Búsqueda Vortex para la estimación de los parámetros. Las películas a base de hidrocoloides mostraron un comportamiento viscoelástico, donde el comportamiento del módulo de almacenamiento (G) y el módulo de pérdida (G) indicaron un mayor comportamiento elástico (G>G). El modelo fraccionario de Maxwell con dos resortes-potes mostró un ajuste óptimo de los datos experimentales del módulo de almacenamiento (G) y el módulo de pérdida (G) y una conformidad de fluencia (J) (Fmin<0.1 y R2>0.98). Esto muestra que los modelos fraccionarios son una excelente alternativa para describir el comportamiento reológico dinámico y la recuperación de fluencia de las películas. Estos resultados muestran la importancia de estimar parámetros que permitan los comportamientos reológicos dinámicos y de fluencia de las películas a base de hidrocoloides para aplicaciones en el diseño de películas activas, ya que nos permiten entender su comportamiento desde un punto de vista reológico, lo que puede contribuir al diseño y mejora de productos como recubrimientos alimentarios, envases de alimentos u otras aplicaciones que contengan biopolímeros.
Descripción
Las películas a base de hidrocoloides son una buena alternativa en el desarrollo de películas biodegradables debido a sus propiedades, como la no toxicidad, funcionalidad y biodegradabilidad, entre otras. En este trabajo, se formularon películas a base de hidrocoloides (goma gellan, carragenina y goma guar), evaluando su comportamiento reológico dinámico y la fluencia y recuperación. Se implementaron los modelos reológicos clásicos y fraccionarios de Maxwell para describir su comportamiento viscoelástico, utilizando el Algoritmo de Búsqueda Vortex para la estimación de los parámetros. Las películas a base de hidrocoloides mostraron un comportamiento viscoelástico, donde el comportamiento del módulo de almacenamiento (G) y el módulo de pérdida (G) indicaron un mayor comportamiento elástico (G>G). El modelo fraccionario de Maxwell con dos resortes-potes mostró un ajuste óptimo de los datos experimentales del módulo de almacenamiento (G) y el módulo de pérdida (G) y una conformidad de fluencia (J) (Fmin<0.1 y R2>0.98). Esto muestra que los modelos fraccionarios son una excelente alternativa para describir el comportamiento reológico dinámico y la recuperación de fluencia de las películas. Estos resultados muestran la importancia de estimar parámetros que permitan los comportamientos reológicos dinámicos y de fluencia de las películas a base de hidrocoloides para aplicaciones en el diseño de películas activas, ya que nos permiten entender su comportamiento desde un punto de vista reológico, lo que puede contribuir al diseño y mejora de productos como recubrimientos alimentarios, envases de alimentos u otras aplicaciones que contengan biopolímeros.