Desarrollo de películas con propiedades prespecificadas para su aplicación en almacenamiento de granos (silo- bolsa)

• Autores: Alonso, Yanela Natalin
• Año de publicación: 2017
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Barbosa, Silvia Elena
• Materia: Ingeniería química; Plásticos; Ingeniería de materiales; Envase activo; Silo bolsa; Repelente; Modificación superficial
• Institución: Universidad Nacional del Sur

El uso de silo bolsa en Argentina es continuo y creciente. En este sistema económico de envasado hermético, basado en películas de polietileno, se almacena la mitad de la producción granaria actual. Además, la exportación de esta tecnología, representa una importante fuente de divisas para Argentina. Su principal problema, es la rotura de la bolsa por la acción de alimañas, perdiéndose la hermeticidad dentro de la misma. El objetivo general de esta tesis es desarrollar un proceso de producción de películas con superficie modificada por inclusión de partículas de talco, basado en el sistema de soplado de películas de polietileno a fin de incorporar propiedades repelentes de alimañas y/o agentes biocidas. En tal sentido, se plantea una solución viable y sostenible al problema: incorporar repelentes a la superficie externa de la bolsa de forma que estos sean retenidos sin dificultar la manipulación para el trabajador rural. Para ello se propuso modificar la superficie inerte del polietileno, de modo tal de favorecer la retención y liberar controladamente un repelente que se adiciona sobre la superficie del silo bolsa en campo (sistema similar al de fumigación). Inicialmente, se estudió la fluidodinámica del sistema de enfriamiento del proceso de soplado, lo que permitió identificar los fenómenos que contribuyen a la adhesión de las partículas si las mismas se suspenden en esa corriente de aire de enfriamiento. Se analizaron todas las variables involucradas en el proceso de soplado básico, para diseñar el dispositivo que permita la modificación in-situ y en continuo, con velocidades de producción reales. Para el diseño se tuvieron en cuenta: el proceso de soplado en sí mismo, la modificación deseada, los aspectos económicos y la inocuidad del proceso propuesto tanto para el operador como para el ambiente. Se diseñó el sistema de modificación, se lo modeló fluidodinámicamente y se lo simuló usando ANSYS FLUENT. Se construyó el sistema propuesto a escala semi industrial que incluye una cámara de confinamiento de partículas y un sistema de dosificación y alimentación de las mismas a la corriente de aire enfriamiento. Se montó el sistema real, se lo puso en marcha y se verificaron los resultados del modelo y simulación. Se verificó que las películas sin modificar obtenidas con el sistema propuesto conservan las propiedades finales de las sopladas con el sistema convencional. El sistema desarrollado permite obtener películas modificadas con partículas en su superficie, sin usar adhesivos. En tal sentido, se soplaron películas con distintas dosificaciones de talco, en condiciones de operación normales y con dos temperaturas de extrusión. Las películas modificadas superficialmente conservan todas sus propiedades mecánicas. Se probó además que la presencia de las partículas de talco en la superficie de las películas favorece la absorción de agentes activos tanto de carácter hidrofílico como hidrofóbico. Se consiguió demostrar que los agentes activos pueden ser incorporados sobre la película modificada incrementando su retención, alcanzándose completamente el objetivo general propuesto. Concluyendo, se consiguió desarrollar un proceso sencillo, económico y sostenible de modificación superficial de películas que permite retener agentes activos con alta viabilidad tecnológica
The use of silo bag in Argentina grows continuously as it is an economic system of hermetic packaging that preserves grain quality for long time. Silo bag is a convenient storage system based on polyethylene films where half of the current grain production is stored. Nowadays, this technology is exported meaning an important source of currencies for Argentina. The main silo bag problem is the breakage of the bag by the action of different animals like rodents, losing the auto-modified atmosphere inside it. The aim of this thesis is to develop a production process for films with modified surfaces by the inclusion of talc particles based on the polyethylene blown film extrusion process. In this sense, a viable and sustainable solution is presented: to incorporate repellents to surface modified bag in a second step in order to increase their retention, to delay release and minimize difficulties for farm worker manipulation. Initially, the fluidodynamic of the blown process cooling system was studied, which allows identifying phenomena that contribute to particles adhesion if they are suspended in the cooling air stream. Every variable involved in the basic blown process was analyzed for the device design, which allows the in situ modification with actual production speed. The following factors were taken into account in device design: blown process itself, desired modification, economical aspects, and safety for operators and environment. The modified system was modeled and simulated employing ANSYS FLUENT. It was built at a semi-industrial scale, including a confinement chamber for particles; and a dosing and feeding device to incorporate talc into cooling air stream. The new system was installed, started up and the results from the modeling and simulation were verified. Also, it could be seen that films without modifications obtained with the proposed system present final properties similar to those blown with conventional system. The system presented in this thesis allows obtaining modified films with particles on their surface without the use of adhesives. Films were blown with different talc dosages using standard operation conditions and two extrusion temperatures. Surface modified films conserve all their mechanical properties and biaxiality. The presence of talc particles in films surface promotes the absorption of both hydrophilic and hydrophobic active agents. It was demonstrated that active agents can be incorporated over the modified film by atomizing in a second step, increasing its retention and successfully reaching the general objective proposed. In conclusion, the development of a simple, economical and sustainable process for polyethylene films surface modification with a high technological feasibility was achieved allowing the retention of active agents
Fil: Alonso, Yanela Natalin. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina