Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Characterization of maintenance industrial alkyd resins prepared with Plukenetia volubilis L. oil.
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-11) Hadzich Girola, Antonella; Flores Merino, Santiago Eleodoro
    In this doctoral thesis, alkyd resins synthesized with high unsaturation renewable plant sources and polyols with different functionalities were characterized. Alkyds are synthetic resins modified with vegetable oils, whose level of unsaturation provides the resin the ability to cure in air without using a catalyst. Oil sources with high content of fatty acids and elevated concentration of double bonds are preferred in the surface coating field as they increase the crosslinking density of alkyd resins, forming a continuous film that acts as a barrier against corrosive species. In the present work, Sacha inchi oil, a Peruvian low cost agricultural feedstock, was used due to its high content of unsaturated fatty acids and its similarity to linseed oil’s composition, a drying oil widely used in the coating industry. This commercial oil was used also for comparative purposes. Glycerol and pentaerythritol, polyols with dissimilar levels of crosslinking, were used for resin manufacturing. The use of a multifunctional polyol such as pentaerythritol sought to increase branching and promote the obtainment of high solid alkyds with better film properties and weathering resistance. This study focuses on comparing the effect of the polyol and oil/fatty acid type on alkyd’s physical properties such as colour, density, viscosity, and thermal stability, and film coating’s performance (drying, hardness, chemical resistance). FT-IR, One- (1D) and two-dimensional (2D) 1H- and 13C-NMR spectroscopy were performed for alkyd structural verification. Curing process was also evaluated by a standard proceeding and Raman spectroscopy. The oxidative crosslinking time tendency was corroborated by the quartz crystal microbalance (QCM) technique. This technique has been recently applied for resin characterization and proves to be a useful tool for monitoring more precisely curing stages. Gel permeation chromatography was also carried out to characterize the molecular weight distribution and dispersity of alkyds. The protective capacity of oil-based resin films on aluminium substrates was studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy. Moreover, the anticorrosive behaviour of primers prepared with the most representative synthesized oil-based resins was verified by accelerated corrosion tests. In general, the performance of the Sacha inchi-based alkyd resins was found to be comparable to an alkyd resin prepared with linseed oil. Accelerated weathering tests showed that the mixture of pentaerythritol and Sacha inchi oil improves properties of alkyd resins and enhances the anticorrosive performance of alkyd primers. From this study, it can be concluded that Sacha inchi oil and fatty acids extracted from it have the necessary characteristics to be used as raw materials for the production of alkyd resins. The exploitation of a Peruvian non-traditional vegetable oil as a raw material in a new sector of the economy could generate direct or indirect income in the production chain collaborating with the development of the Amazon region and improving the competitiveness of the Peruvian market worldwide.
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    Síntesis y caracterización de resinas alquídicas de alto contenido de sólidos a partir del aceite de sacha inchi
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-19) Toledo Rodríguez de Meléndez, Claudia Mercedes; Flores Merino, Santiago Eleodoro
    Las resinas alquídicas son poliésteres insaturados de aceite modificado y su producción actual cubre más del 70% de la demanda para recubrimientos poliméricos destinados a la obtención de pinturas, adhesivos, lacas y otros. En el caso de las pinturas, se viene restringiendo a nivel mundial el contenido de solventes, un ejemplo es el parlamento Europeo que, desde 2004, legisla para disminuir las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COVs) al ambiente. Por ello, la industria de pinturas viene desarrollando tecnología de altos sólidos como en el caso de las resinas alquídicas de baja viscosidad que requieren menor uso de solventes para ser formuladas, manipuladas y aplicadas. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo sintetizar y caracterizar resinas alquídicas con baja viscosidad lo que equivale a decir pinturas con reducido contenido de solventes, menor al 30% p/p. Con este fin, fueron sintetizadas siete tipos de resinas de cadena media por el método de alcohólisis-esterificación, a partir de aceite y ácido grasos de sacha inchi y linaza, empleando como polioles, trimetilolpropano (TMP) y pentaeritritol (PE) y como poliácido, el anhídrido ftálico (AF). Las resinas a base de aceite sacha inchi fueron sintetizadas con distintas proporciones de TMP/PE mientras que las resinas a base de aceite linaza y ácidos grasos, fueron sintetizadas a una sola proporción TMP/PE con fines comparativos. La caracterización fue realizada empleando resinas al 90% en sólidos (10% de solvente (p/p). Se evaluaron las propiedades fisicoquímicas de las resinas en estado líquido y como películas secas y curadas. Así mismo, se estudió la influencia de variación de composición de TMP, y se comparó el uso de ácidos grasos y aceites como materias primas para la síntesis de las resinas alquídicas. El incremento de TMP en resinas alquídicas base aceite de sacha inchi, aumentó su tendencia a bajar viscosidad, oscurecer, mejoró su estabilidad térmica y disminuyó los tiempos de secado. Las resinas sintetizadas con ácidos grasos presentaron baja viscosidad, menores tiempos de secado y mejor estabilidad térmica en comparación con sus respectivos aceites y finalmente, los ensayos de FTIR, RMN 1H y 13C confirmaron la obtención de las resinas alquídicas.
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    Determinación de ácidos grasos, compuestos fenólicos y efecto gastroprotector de semillas de uva (Vitis vinífera) variedad Malbec, subproducto de la industria vitivinícola, Ica-Perú
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-04) Gonzales Uscamayta, Miki; Robles Caycho, Juana Rosa María
    La uva (Vitis vinífera) es uno de los cultivos de gran importancia y mayor envergadura a nivel mundial para la industria vitivinícola. Su uso en la elaboración del vino y productos derivados en el Perú es una actividad a gran escala y como consecuencia surgen los subproductos, como la semilla, con altos contenidos de compuestos fenólicos y aceite. En el presente trabajo se determina el perfil y contenido de compuestos fenólicos, mediante las técnicas UHPLC-ESI-MS/MS y UV-Vis; el contenido de aceite, mediante técnicas de extracción tradicional y CO2 supercrítico; la composición de ácidos grasos mediante GC y, la evaluación del efecto gastroprotector in vivo del extracto de semillas de uva, que evidencia que conserva alto contenido de compuestos bioactivos, los cuales son responsables de diferentes actividades farmacológicas, que pueden ser aprovechados de mejor manera y así darle un valor agregado. Entre los resultados se observa un alto contenido de aceite (extraído con soxhlet) en semillas de uva con un valor máximo de 14 % con Soxhlet y un valor máximo de 25 % de ácidos grasos, compuesto principalmente de ácido linoleico (71 %). De la misma forma se identifican 27 compuestos fenólicos, donde los flavan-3-oles y procianidinas son los componentes mayoritarios, el alto contenido de fenólicos se corrobora con el método de Folin Ciocalteu, que alcanza un valor de 40,3 mg de ácido galico por g de semilla. Finalmente, los extractos alcohólicos de semillas de uva presentan efecto gastroprotector frente a la úlcera gástrica inducida por Naproxeno, el análisis estadístico sugiere que el tratamiento Ext. MeOH a una dosis de 600 mg/kg, posee un mayor efecto de entre todos los tratamientos aplicados, con un valor de inhibición de 80 % comparable con la Ranitidina. Estos resultados demuestran que la semilla, residuo de la industria vitinícola, es fuente importante de compuestos bioactivos, moléculas con importantes aplicaciones.
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    Metabolismo de ácidos grasos en Maca (Lepidium meyenii) durante el secado en horno
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-04-16) Ríos Zuñiga, Alma Zuri; Cosio Caravasi, Eric Gabriel
    El estudio de Lepidium meyenii (maca), una planta de uso ancestral en los Andes peruanos, ha revelado moléculas de interés por su actividad biológica y un importante valor nutricional. Desde el descubrimiento del papel del tratamiento post cosecha de maca en la formación de las macamidas (metabolitos bioactivos), se conducen nuevas investigaciones para desarrollar un procesamiento que resulte en un producto más estandarizado. En este estudio se intenta caracterizar el metabolismo de los ácidos grasos asociado al proceso post cosecha de maca como parte de la compleja serie de reacciones involucrada en la formación de amidas, en la búsqueda de estrategias para la obtención de un producto (maca seca) con una composición estandarizada. Con este fin se evalúa los efectos de la temperatura de secado sobre el catabolismo de lípidos de reserva, a través de la cuantificación de ácidos grasos, bencilamina y macamidas, y se encuentra que la liberación de ácidos grasos, a partir de lípidos de reserva, depende primariamente del contenido residual de agua en los tejidos y no de la acción de la temperatura. Las relaciones molares entre ácidos grasos libres y bencilamina no muestran una correlación con la tasa de formación de macamidas. Se observa que los ácidos grasos oxidados generados tienen oxidaciones exclusivamente en el carbono 12 y se evalúa adicionalmente la cinética de oxidación de ácidos grasos encontrándose que las oxidaciones pueden alcanzar mayor proporción a 25°C y menores tasas de velocidad de secado. De los parámetros de secado evaluados se concluye que la temperatura y humedad pueden emplearse para controlar las oxidaciones de ácidos grasos, sin embargo la tasa de formación de macamidas muestra ser independiente de las temperaturas y condiciones de secado evaluadas.
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    Síntesis y caracterización de resinas alquídicas a partir del ácido graso vegetal proveniente del sacha inchi (plukenetia volubilis)
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-01-15) Flores Lima, Artemio; Flores Merino, Santiago Eleodoro
    El presente trabajo de investigación tuvo como finalidad el estudio de la síntesis y caracterización de las resinas alquídicas a partir del ácido graso vegetal, proveniente del sacha inchi (plukenetia volubilis). En la actualidad, el aceite de mayor uso y de gran demanda para aplicaciones industriales es el aceite de linaza, debido a que presenta un elevado grado de ácidos poliinsaturados, brindándole buenas propiedades secantes a las resinas por ello se busca alternativas con alta eficiencia tal como el aceite de sacha inchi, que presenta en su composición un elevado grado de ácidos poliinsaturados, reportando un valor de índice de iodo de 189, considerado como aceite secante y capaz de formar películas secas y duras. Para la formulación de estas resinas alquídicas se determinó el punto gel, mediante el método de funcionalidad del sistema y el cálculo del número ácido. Se sintetizaron dos tipos de resina: una de cadena corta, con un 40% en peso de aceite y otra, de cadena mediana, con un 54% en peso del aceite. Para ambos casos se compararon sus propiedades con resinas alquídicas sintetizadas con aceite de linaza. Las resinas alquídicas en base al aceite de sacha inchi presentaron una mejor retención de color (valores menores a 3 en la escala Gardner), además de tener menor tiempo de secado y una dureza de película similar a las resinas alquídicas sintetizadas con el aceite de linaza. Las resinas de sacha inchi tuvieron modificaciones de un máximo de 4% en peso del anhídrido ftálico por el anhídrido maleico. Esta modificación le dio a la resina una mayor reactividad, debido a los enlaces insaturados, obteniendo mejores tiempos de secado. Los ensayos realizados por espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), mostraron enlaces esteres que demostraron la formación del poliéster tanto para las resinas alquídicas de sacha inchi como para las de linaza. Los ensayos de termogravimetría (TGA) y el análisis térmico diferencial (DTG), determinaron sus propiedades térmicas, sobresaliendo las resinas que contenían en su formulación anhídrido maleico; esto debido a que le brindó un aumento de su densidad de reticulación. Por lo tanto, se demostró que las resinas alquídicas sintetizadas con el aceite de sacha inchi tienen propiedades muy similares a las resinas sintetizadas con el aceite de linaza, incluso mejorando la retención de color, tiempo de secado y estabilidad térmica.
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    Evaluación de la estabilidad del EPA contenido en el aceite extraído de la microalga Nannochloropsis Oceánica
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-04-26) Allca Castillo, Yenny Maribel; Robles Caycho, Juana Rosa María
    El presente trabajo de investigación, se realizó con el fin de estudiar la estabilidad oxidativa del EPA en el tiempo del aceite extraído de la especie Nannochloropsis oceanica. Se comparó la eficiencia de extracción del aceite a partir de la biomasa seca por dos métodos, uno en frio y otro en caliente, para contrastar la importancia del empleo de un método en frio, que permitiría una mejor extracción de carotenoides y la preservación de otros antioxidantes. Se evaluó determinando el rendimiento del método de extracción y el contenido de ácidos grasos presentes, confirmando que el método en frio, es más adecuado para un análisis de estabilidad. Se analizó cualitativamente su capacidad antioxidante total por voltametría estimando la señal característica de los carotenoides para la muestra. Se analizó el efecto del β-caroteno en la muestra, para lo cual se realizó adiciones sucesivas de estándar y se observó su influencia positiva en la capacidad antioxidante total. A la matriz se le realizó un test de almacenamiento a 37°C, por lapsos de tiempo de 0, 3, 6, 9, 12, 15 días, en los cuales se le realizó los análisis respectivos de cuantificación de EPA por GC, evaluación del contenido de β- caroteno por HPLC, un análisis cualitativo de la capacidad antioxidante total por voltametría y determinación del índice de peróxido. Los estudios que se realizaron en los carotenoides por las técnicas de HPLC y voltametría, por presentar contenido muy bajo en la matriz, no mostraron señales significativas. Para el estudio de estabilidad oxidativa del EPA en el tiempo, se analizó como variable de estudio la concentración del EPA respecto al análisis del índice de peróxido, mediante un análisis de correlación observando que existía una alta correlación inversa entre las dos metodologías. Esto indicaría que el análisis de índice de peróxido sería un buen indicador de la estabilidad del EPA en la matriz.