Chitosan coating and films: evaluation of surface, permeation, mechanical and thermal propertiess

Abstract

The potentialities of chitosan (from lobster of the cuban coasts) coating to extend the shelf life of vegetables were evaluated. To do so, the surface properties of tomato and carrot were characterized and the wettability properties of chitosan coatings were studied. In such coatings, chitosan concentration and effects of type and concentration of plasticizer or surfactant on wettability of chitosan coatings were evaluated, as well as the respective barrier and mechanical properties. Additionally, a blend of chitosan and clay microparticles was performed and the films obtained were characterized in terms of barrier, mechanical and thermal properties. The values of the polar and dispersive components of the superficial tension for the tomato and the carrot were determined, being the superficial tensions of the tomato and carrot 28.55 and 26.40 mN/m, respectively. The results of wettability determinations allowed the construction of one factorial model. The best values of wettability correspond to the following coating composition: 1.5 % (w/v) of chitosan and 0.1 % (w/w) of Tween 80. Acorrelation has been found between the gas permeability coefficients and chitosan concentration (while keeping Tween concentrations constant). The water vapour barrier property of the chitosan films was significantly improved by incorporation of clay, the tensile strength increased significantly with increasing chitosan and clay concentrations, while the values of elongation decreased slightly for high values of chitosan concentration. The obtained models are meant to predict the properties of chitosan/clay films to be prepared.

Las potencialidades del empleo de coberturas de quitosana (obtenida a partir de langosta) para extender la vida de anaquel de los vegetales fueron evaluadas. En este sentido fueron determinadas las propiedades de superficie del tomate y la zanahoria y el efecto de la concentración de polímero, tipo y concentración de plastificante, así como la concentración de agente surfactante sobre la humectabi-lidad de las coberturas de quitosana. Las coberturas que mostraron mejor humectabilidad fueron ca-racterizadas en relación a sus propiedades de barrera y mecánicas. Adicionalmente fueron obtenidas películas de quitosana/arcilla y caracterizadas sus propiedades de barrera, mecánicas y térmicas Los valores de las componentes polar y dispersiva de la tensión superficial del tomate y la zanahoria fueron determinados, siendo la tensión superficial de los mismos 28.55 y 26.40 mN/m, respectivamente. Los resultados de las determinaciones de humectabilidad se ajustaron a un modelo factorial. Los mejores valores en términos de humectabilidad correspondieron a la cobertura con una composición de: quitosana 1.5% (m/v) y 0.1 % (m/v) de Tween 80. Una incidencia de la concentración de quitosana (concentración de Tween constante) sobre las propiedades mecánicas y de barreras de las coberturas fue encontrada. La permeabilidad al vapor de agua de las películas de quitosana fue significativamente mejorada con la adición de arcilla en su composición. El esfuerzo tensil aumentó significativamente con el aumento de la concentración de quitosana y arcilla, mientras que la elongación disminuyó ligeramente. Los modelos obtenidos permiten predecir las propiedades de las películas de quitosana/arcilla que se quie-ran preparar.