El presente proyecto busca elaborar papel para envoltura de alimentos a partir de fibras celulósicas vírgenes de bambú y recicladas, extraídas de diferentes materiales. Para ello, se utiliza como aditivo la nanocelulosa fibrilar (NFC) en diferentes porcentajes (1%, 1.5% y 3%), la cual es elaborada a partir de aserrín de bambú, empleando pretratamientos enzimáticos y químicos. Posteriormente, es homogenizada a altas revoluciones y se incluye en las diferentes formulaciones de papel (DKL, OCC, etc.). Asimismo, se busca una mejora en las propiedades del papel de envoltura, entre las que destacan la reducción de la permeabilidad y el aumento de resistencias físicas y mecánicas.

Incluir aditivos novedosos y de origen natural surge como necesidad de sustituir el plástico en el papel envoltura para alimentos. El plástico, normalmente utilizado en la industria alimentaria, es la parafina, derivada del petróleo, material no renovable y altamente contaminante cuando es ingerido. En el presente caso, se incorpora en la producción del papel un producto natural como la nanocelulosa, obtenida del bambú. El papel envoltura requiere mejorar sus propiedades físicas (gramaje, espesor, volumen másico, Cobb, permeabilidad, opacidad, blancura), mecánicas (tensión, rasgado) y de permeabilidad para lograr la reducción masiva de vapor de agua, aceites, grasas, entre otros. Está documentado que una mejor adhesión microfibrilar puede ser aumentada con la nanocelulosa (dispersión en sus microfibrillas). Ello impacta en la mejora de sus propiedades físicas y mecánicas, por lo que se incrementan dichos valores, haciendo un mejor papel en su caracterización técnica y menos contaminante.

La industria de papel es de la pasta y el papel constituye una de las industrias forestales técnicamente más complejas y que exigen una inversión de capital más grande. En el caso de los papeles de envoltura, Raheem (2012) detalla que los esfuerzos actuales para satisfacer las necesidades de los consumidores son muy grandes, debido a que en este tipo de papeles destaca la calidad con la que mantendrán los alimentos con una vida útil prolongada durante el almacenamiento y la distribución.

Es así que el desarrollo de nanocompuestos es una nueva estrategia para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los papeles, como el de envoltura. Según Arora y Padua (2010), incluyendo resistencia mecánica, estabilidad térmica y propiedades de barrera de gas, se puede lograr la disminución de la permeabilidad al vapor de agua, que representa un tema crítico en el desarrollo de biopolíticas como materiales de embalaje sostenibles para alimentos.

Por ello, se propone aplicar la nanocelulosa proveniente de aserrín de bambú como aditivo del papel de envolutras para alimentos, debido a que, como aditivo, disminuye la permeabilidad, aumenta la resistencia del papel y mejoran algunas propiedades físicas, tales como la densidad y la porosidad. Tales mejoras funcionan como alternativa al refino tradicional. Este método industrial es el más utilizado para mejorar las propiedades del papel. Si bien el refino mecánico está ampliamente establecido, tiene la desventaja de dañar considerablemente la fibra, dependiendo de la intensidad del mismo, lo que puede reducir la vida útil de la misma y su capacidad de reciclaje (Aguilar, 2015).

Asimismo, Kasanto y Kosonen (2012) detallan que la flexibilidad de las fibrillas en la nanocelulosa promueve una mejor conformidad con las superficies de las fibras de la pulpa y, por lo tanto, una mayor área unida. Las regiones amorfas y las hemicelulosas presentes también proporcionan más grupos para enlaces de hidrógeno. La nanocelulosa fibrilar, como aditivo del papel de envoltura, disminuye la permeabilidad, aumenta la resistencia del papel y mejoran algunas propiedades físicas, tales como la densidad y la porosidad. Dichas mejoras sirven como alternativa al refino tradicional. Este método industrial es el más utilizado para mejorar las propiedades del papel. Si bien el refino mecánico está ampliamente establecido, tiene la desventaja de dañar considerablemente la fibra, dependiendo de la intensidad del mismo, lo que puede reducir la vida útil de la misma y su capacidad de reciclaje.

Además, la flexibilidad de las fibrillas en la nanocelulosa promueve una mejor conformidad con las superficies de las fibras de la pulpa y, por lo tanto, una mayor área unida. Las regiones amorfas y las hemicelulosas presentes también proporcionan más grupos para enlaces de hidrógeno.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Forestal maderable

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Lima

Fecha de inicio: 01/12/2018

Fecha de cierre: 01/04/2020

Plazo de ejecución (meses): 16

Objetivo principal

Desarrollar un papel de envolturas, elaborado con fibras vegetales de bambú y fibras recicladas, incorporando nanocelulosa, con el objetivo de mejorar las propiedades para un mejor uso como papel de envolturas para alimentos. Los papeles de envolturas, elaborados con fibras celulósicas, tienen propiedades limitadas, comparadas con otros materiales, tales como los plásticos. Los alimentos y otros productos similares requieren de una envoltura elaborada con un material flexible, resistente a la humedad y que regule el intercambio de fluidos gaseosos. El papel elaborado con fibra larga (3 – 5 mm) kraft ha sido el más utilizado. Se empleaban fibras larga, de coníferas, con buenas propiedades mecánicas. En los últimos años, el plástico (olefinas) han suplido al papel por las siguientes razones: menor costo, buenas propiedades mecánicas y permeabilidad controlada, que impedía la pérdida de humedad en los alimentos, además de guardar sus propiedades organolépticas. Los fabricantes de papel han estado utilizando aditivos químicos con el fin de mejorar sus propiedades. Además, el uso de fibra reciclada es recurrente para reducir el costo del papel. Estas acciones han tenido el inconveniente de no guardar propiedades de resistencia con las de permeabilidad a los fluidos. Una alternativa planteada es utilizar fibras kraft de bambú, que son fibras de tamaño intermedio (2 – 2.5 mm), con buenas propiedades de resistencia (Rubio, 2018), que pueden combinarse con fibras recicladas a fin de mejorar propiedades de resistencia en el papel. Asimismo, como aditivo importante, se ha considerado el uso de la nanocelulosa, que corresponde a partículas de la fracción cristalina, y que por su forma de obtención y dimensiones permiten una mayor disponibilidad de enlaces, mejorando la resistencia mecánica, además de aumentar la densidad del papel, mejorando el comportamiento frente al los fluidos. Otra ventaja de la nanocelulosa es su origen exclusivamente orgánico, no tóxico, ideal para envolturas.

Objetivo específico 1

Elaboración de diferentes tipos de pulpa (fibra virgen de bambú y fibra reciclada) y blanqueamiento de la pulpa.

Objetivo específico 2

Elaboración de la nanocelulosa y evaluación.

Objetivo específico 3

Elaboración del papel de envoltura para alimentos con diferentes porcentajes de nanocelulosa (1%, 1.5% y 3%).

Objetivo específico 4

Evaluación de las propiedades físicas y mecánicas (propiedades de resistencia y superficiales) del papel.

Institución responsable del proyecto

Universidad Nacional Agraria La Molina

RUC: 20147897406

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: La Molina

Dependencias: Laboratorio de Pulpa y Papel del Departamento de Industrias Forestales

Investigador principal

Nombres: Hector Enrique

Apellido paterno: Gonzales

Apellido materno: Mora

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Doctor en Ingeniería Papelera

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Pulpa y Papel del Departamento de Industrias Forestales

Coinvestigador

Nombres: Aldo Joao

Apellido paterno: Cárdenas

Apellido materno: Oscanoa

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Pulpa y Papel del Departamento de Industrias Forestales

Coinvestigador

Nombres: Walter Francisco

Apellido paterno: Salas

Apellido materno: Valerio

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Dependencia: Laboratorio de Pulpa y Papel del Departamento de Industrias Forestales

Tesista

Nombres: Winnifer Brunella

Apellido paterno: Atuncar

Apellido materno: Vilela

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Tesista

Nombres: Juan Carlos

Apellido paterno: Aguilar

Apellido materno: Ruiz

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado

Apellido paterno: Gestor tecnológico no identificado

Apellido materno: Gestor tecnológico no identificado

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Coordinador administrativo

Nombres: Isabel

Apellidos: Saldaña Zavala

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Técnico

Nombres: Deysi Rocío

Apellidos: Guzmán Loayza

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Técnico

Nombres: Cinthia Hisako

Apellidos: Almeida Goshi

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Técnico

Nombres: Paola Licet

Apellidos: Monzón Narciso

Entidad: Universidad Nacional Agraria La Molina

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.