Papel Filtro 9521
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I.
TÍTULO: ELABORACION DE PAPEL FILTRO A PARTIR DE BROZA DE QUINUA (Chenopodium quinoa Willd), PAJA DE CEBADA (Hordeum vulgare), ALGODÓN (Gossypium sp.), ALMIDON DE YUCA (Manihotesculenta), Y PAPEL RECICLADO.
II.
INTRODUCCIÓN En la fabricación del papel se utilizan como materia prima: paja, hojas, corteza, trapos, u otros materiales fibrosos, dependiendo del tipo de papel que se desea obtener. El papel, un descubrimiento chino, es de gran utilidad en la actualidad a pesar de los grandes avances de la ciencia y tecnología, no puede ser sustituido aun y su uso es general a nivel mundial para diversas aplicaciones ya sea en oficina, estudios, laboratorios, higiene, etc. Pero dicho producto tiene la desventaja de ser causante de la contaminación ambiental puesto que para su fabricación se requiere la tala de árboles, el uso de químicos en algunos casos, aunque actualmente se está eliminando el uso exagerado de químicos por las distintas normas de producción a nivel mundial que tratan de evitar la contaminación ambiental. Es en este aspecto que tratamos de usar materia prima reciclada a base de distintos productos de la región que ya no son utilizados después de su cosecha o de su producción, en este caso podemos tener en claro ejemplo de la broza de quinua, la paja de la cebada, la paja de avena, etc., adicionando también a estos almidón o algodón para obtener mayor consistencia o flexibilidad dependiendo del tipo de papel que se quiera obtener y las características que este requiera.
III.
OBJETIVOS 3.1.
Objetivo General
Obtener papel filtro a partir de tallos de quinua (Chenopodium quinoa Willd), paja de cebada (Hordeum vulgare), algodón (Gossypium sp.) y papel reciclado. 3.2.
Objetivos Específicos
Elegir el mejor tratamiento para la elaboración de papel filtro. Comparar los resultados obtenidos con el papel testigo. Determinar las características físicas de cada uno de los tratamientos. Elaborar mate filtrante. 1.
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IV.
MARCO TEÓRICO 4.1.
PAPEL: El papel es una estructura obtenida en base a fibras vegetales de celulosa, las cuales se entrecruzan formando una hoja resistente y flexible. Estas fibras provienen del árbol y, según su longitud, se habla de fibras largas de aproximadamente 3 milímetros (generalmente obtenidas de pino insigne u otras coníferas) o de fibras cortas de 1 a 2 milímetros (obtenidas principalmente del eucalipto). Fuente: Instituto Americano de Desarrollo Empresarial – “Proceso productivo del Papel”. Nicaragua. Julio 2007-Pag. 5-6.
4.2.
HISTORIA DEL PAPEL En el Antiguo Egipto se escribía sobre papiro (de donde proviene la palabra papel), el cual se obtenía a partir del tallo de una planta muy abundante en las riberas del río Nilo (Cyperus papyrus). En Europa, durante la Edad Media, se utilizó el pergamino que consistía en pieles de cabra o de carnero curtidas, preparadas para recibir la tinta, que por desgracia era bastante costoso, lo que ocasionó que a partir del siglo VIII se popularizara la infausta costumbre de borrar los textos de los pergaminos para reescribir sobre ellos. EL PAPIRO: Los papiros genuinos se obtienen a partir de la planta del papiro, muy utilizada en el antiguo Egipto, a partir de la cual se obtiene una superficie parecida al papel sobre la cual se pueden realizar dibujos o grabados. El proceso para obtener papiro se puede resumir en los siguientes pasos: 1. Se corta el tronco de la planta del papiro y se mantiene en remojo entre 7 y 14 días (cuantos más días esté en remojo, más marrón quedará el papiro final). 2. Se corta el tronco en láminas finas y se pasa un rodillo sobre cada lámina, con el fin de eliminar parte del azúcar y del agua de la lámina y hacerla, así, menos quebradiza. 3. Se van alternando láminas horizontales y verticales, a modo de malla, para constituir una superficie lisa. 4. Se prensa la lámina durante siete días. Se saca de la prensa y listo para su uso.
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Fuente: Artesanías egipcias http://www.artesanias-egipcias.com.ar/Papiros_egipcios_grandes.htm
Sin embargo, los chinos ya fabricaban papel a partir de los desechos de la seda y el cáñamo, e incluso del algodón, invento que se atribuye a T’Sai Lun, debido a la relación comercial transmitieron este conocimiento a los árabes, quienes a su vez lo llevaron a las que hoy son España y Silicia desde el siglo X. La elaboración de papel se extendió a Francia que lo producía utilizando lino desde el siglo XII. Se cree que el papel fue inventado en China, hacia el año 200 a. C., y ciertamente, existen ejemplos de papel descubiertos junto a tablillas de madera que contienen esa fecha. Los primeros papeles son de seda y lino, pero de pobre calidad para la escritura, y por ello fueron utilizados principalmente para envolver. La invención del papel se atribuye a Ts'ai Lun, en el 105 a. C. En esa época era el jefe de los eunucos del Emperador, y estaba al frente de los suministros de la Casa Real. Ts'ai Lun fue el primero en organizar la producción del papel a gran escala, y se las arregló para conseguir las patentes exclusivas para hacerlo. China en ese tiempo era ya una sociedad burocrática que requería documentos en abundancia para llevar sus registros por escrito. Estaban sentadas las bases para el desarrollo de un material más ligero, fácil de almacenar y transportar que las existentes tablillas de madera o las telas de seda. Debe citarse el importante papel que los caracteres chinos o ideogramas jugaron como forma de unificación, por su capacidad de ser comprendidos
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por gentes que hablaban distintas lenguas, desde la misma China , hasta Corea o Japón , y cuyas culturas fueron influidas por la primera: hablaban lenguas distintas, pero todos comprendían lo que escribían los demás. Es en esa época cuando el papel comenzó a ser usado para registrar la escritura, y ya surgen los métodos tradicionales de fabricación de papel kozo (es probablemente la fibra más fuerte y resistente de de todas las fibras empleadas en la fabricación manual de papel. Sus largas y nervudas fibras no se deforman con el uso, son de unos 10 mm de largo, y se mantienen firmes incluso cuando se arrugan o doblan) y los de corteza de morera (Thai-sa). China en el siglo IX, usa el bambú como fibra, anticipándose a la pulpa de madera empleada por los fabricantes de papel en Europa, ya en el siglo XVIII. Para el siglo X, ya se empleaban las marcas de agua, el uso del papel como dinero y la impresión. La manufactura del papel se extendió de China a Corea. En el año 610, el sacerdote Ramjing de Koryo en Corea, fue a Japón para brindar asesoría en la producción de pinceles, tinta y papel. Ese fue el comienzo de una seria producción de papel en Japón. El papel en América La producción de papel fue introducido por primera vez hacia el interior de las Américas, por los españoles, cerca de la ciudad de México alrededor de 1580. Antes de la llegada de los españoles el papel fue usado como sustancia por los mayas y aztecas. De forma semejante los hawaianos producían papel suave, lo sacaban de la corteza de los árboles de higo o mora. Esta técnica aún es usada por los indígenas del sureste de México. Sin embargo las sustancias puras no se clasificaban como papel. En primer taller de papel en Norte América, se estableció en Pennsylvania, en el Wissahickon Creek cerca de Germantown por William Rittenhause. En poco tiempo otros talleres se establecieron. Como el taller de Ivy, por Thomas Willcox, quien
motivo a otros productores de papel, y fue
distinguido por producir papel para impresos y actividades publicitarias de Benjamín Franklin.
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Posteriormente en el siglo XVIII y XIX, con la tecnología de impresión se desarrolla un incremento en la alfabetización, simultáneamente los fabricantes de papel mejoraron sus mecanismos de producción de papel. La primera máquina para elaborar papel fue inventada por el francés, Nicholas Louis Robert, un empleado del taller Didot en Francia. El cuñado de Roberts, John Gemble, saco una patente británica en 1801, la cual fue desarrollada y financiada en Inglaterra por Hery y Seale Fourdrinier, con la ayuda del joven maquinista llamado Brian Donking, quien construyo self acting y automatizo la maquina en Hertfordshire, en 1803, la efectividad de ésta creo una sensación. El principio básico de de la maquina Fourdrinier, es suspender la pulpa de papel en agua, que es derramada con un movimiento horizontal, las vibraciones de lado a lado causaban que las fibras se intercalaran una con otra. En ese momento esto fue conocido como Dandy, el cual presiona mayormente el agua, al mismo tiempo que imprime las marcas de agua o líneas extendidas, sobre la pulpa del papel. Después, esto es transportado a cilindros calientes y secos para que al final del proceso se devanara en un largo rollo perfectamente seco. La mayor producción mundial del papel, es elaborado al estilo de la maquina Fourdrinier. Otro tipo de máquina para fabricar papel que apareció en este tiempo, fue un maquina con molde cilíndrico. Que comienza con un movimiento lento, este proceso es capaz de producir papel similar en apariencia y sentirse como papel hecho a mano. Sin embargo en Inglaterra, un número de individuos estaban trabajando independientemente. La industrialización del papel en China y Japón (1853) Al final del siglo XIX, la historia de la fabricación del papel se perdió en un círculo total, pero posteriormente en 1853, las maquinas se introdujeron a la semi colonial China y Japón. Rápidamente los americanos demostraron (para el acuerdo de una barco de guerra), la apertura de relaciones diplomáticas y comerciales entre USA y Japón seguida por una apertura de relaciones diplomáticas con, Inglaterra, Prusia y Francia. En se tiempo existió mucho interés por el uso de las fibras vegetales en la fabricación del 1.
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papel Japonés. También porque los trapos no se usaban en este papel. En esa época un comerciante inglés tuvo la idea acertada de importar trapos hacia Europa, para fabricar papel, a finales de 1861, envio 1300 toneladas de trapos a Inglaterra, sin embargo el cambio de colores no demostro ser una labor sencilla. La primera máquina para fabricar papel en Japón, fue una Fourdrinier, de 78 pulgadas de ancho, importada de Inglaterra por la firma americana, Walsh and Hall company, para el taller de papel Ogi, cerca de Tokio, en 1875. La construcción del taller Ogi, fue dirigida por el joven ingeniero inglés, Frank Cheethmen, quien por un período de tres años y con ayuda de la máquina de Thomas Bottomley, puso en funcionamiento la producción de este taller hasta que ellos tuvieron un sucesor japonés. Ahora Japón produce 10% del papel y pulpa a nivel mundial y el segundo es únicamente USA.
Fuente: Silvie Turner. "Apéndices. Una breve historia de la fabricación de papel." Ed. Diseño de Prensa. Nueva York: 1991. Pag. 114-116. 4.3.
PAPEL FILTRO El "papel filtro" se usa principalmente en laboratorios analíticos para filtrar soluciones homogéneas. Normalmente está constituido por derivados de celulosa y permite el manejo de soluciones con pH entre 0 y 12 y temperaturas de hasta 120°C. Normalmente tienen un área aproximada de 10 cm2 y un peso aproximado desde 80 hasta 130 g/m2.
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El papel de filtro es un papel utilizado como tamiz o filtro que se usa principalmente en el laboratorio, especialmente en algunas experiencias.
Es de forma redonda y se introduce en un embudo, con la finalidad de filtrar impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.
También son utilizados para la exhibición de muestras sobre el.
Existen de distintos tamaños y proporciones.
El papel de filtro es un papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo, con el fin de ser filtro para las impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros. USOS O APLICACIONES DEL PAPEL FILTRO: Industria Alimentaria: Análisis proximal de grasa proteína y fibra. Industria de bebidas: Eliminación de ácido carbónico y turbideces de cervezas, vinos, zumos, etc.; Preparación de muestras para la determinación
de
azúcar
residual,
espectro
acídico,
análisis
refractométricos y HPLC Aplicaciones técnicas: Filtración de zumos (no azucarados), vinos y bebidas alcohólicas, Filtración de contaminantes finos en líquidos industriales, Filtración de líquidos difíciles de clarificar.
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Uso correcto del papel filtro: El papel de filtro se emplea cortado en círculos cuyo diámetro debe escogerse de tal modo que, una vez doblado y colocado en el embudo, el borde superior de este quede más o menos un centímetro por encima del papel. Si trata de filtrar al vació el diámetro debe ser tal que encaje perfecta mente dentro del embudo Bushner, por ningún motivo debe quedar doblado el papel del filtro. La siguiente figura se indica la forma de doblar el papel de filtro:
4.4.
TIPOS DE PAPEL FILTRO
4.4.1. PAPELES FILTRO ANALISIS CUANTITATIVO Para su fabricación de papel filtro análisis cuantitativo se utilizan fibras de celulosa y línters de algodón de elevada pureza, cuyo contenido en alfa-celulosa es de prácticamente el 100%. En cualquier caso, las fibras de celulosa en su estado natural contienen pequeñas cantidades de impurezas orgánicas e inorgánicas, es por ellos que estos papeles filtro requieren un proceso de elaboración especial.
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Una vez fabricado el papel filtro en las condiciones físicas deseadas (gramaje, espesor, velocidad de filtración, etc.) se inicia un proceso de lavado con ácidos (generalmente HCl) que concluye con una limpieza final con agua desmineralizada. Con ello se consiguen dos características importantes
Elevada resistencia al estado húmedo.
Contenido en cenizas inferior al 0,01%
Por todo ello estos filtros son especialmente adecuados para la filtración con embudos Buechner en análisis cuantitativos, ya que cumplen los requisitos exigidos por las normas internacionales en cuanto a contenido en cenizas. Esta gama está formada por seis calidades con distintas velocidades de filtración: Filtración muy rápida: Papel filtro con la velocidad de filtración más rápida de la gama. Es muy adecuado en la filtración de precipitados gruesos como Fe (OH)3, Al (OH)3, Si O2, Cr (OH)3 o gelatinosos, análisis gravimétricos de partículas presentes en el aire, determinación del contenido de sílice en acero y hierro, entre otros. Filtración rápida: Un papel rápido pero con una mayor eficacia en la retención de partículas. Muy adecuado en la filtración de precipitados algo mas finos como sulfuros de plata, arsénico, cio, hierro, plomo y manganeso. Filtración media: Un papel filtro estándar y de uso general. Es muy eficáz con la retención de partículas medias como el oxalato de calcio, algunos sulfatos metálicos y otros, es muy utilizado en los laboratorios 1.
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de control de calidad de la industria de fabricación de cemento, para la determinación del tamaño de grano del cemento. Tambien utilizado en la determinación de Mg en aguas o como calidad standard en gravimetrías y análisis cuantitativos de todo tipo de sustancias, análisis de alimentos y análiss de suelos, entre otras aplicaciónes. Filtración medio-lenta: Papel filtro de mayor retención que el anterior. Utilizado en análisis gravimétricos de diversos componentes en materiales como cementos, lodos, extractos acuosos de suelos, determinaciones de aceites en aguas, determinación de sedimentos en la leche. Al ser un filtro de elevada pureza se puede utilizar en la captación de radionúclidos y trazas de elementos de la atmósfera. Filtración lenta: Papel filtro de filtración lenta, con excelente retención de partículas finas o semicoloidales como sulfato de bario y plomo en frío, precipitados finos de carbonato de calcio, óxido de Cu, asimismo es muy recomendado para el análisis de partículas insolubles en aceites y grasas de origen animal o vegetal. Filtración muy lenta: La calidad con la velocidad de filtración más lenta de la gama. De poros extrafinos y utilizado para la filtración de muestras especialmente difíciles.
4.4.2. PAPELES FILTRO ANALISIS CUANTITATIVO ENDURECIDOS Su principal característica, además del contenido en cenizas inferior al 0,0% es su elevada resistencia al estado húmedo, por ello están especialmente indicados para utilizar en filtraciones a presión o en embudos Buechner en análisis gravimétricos de muestras con suave graduación ácida o alcalina.
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Asimismo, su marcada lisura en la superficie del filtro permite recuperar la mayor parte del precipitado sin que las fibras se adhieran al mismo. Filtración muy rápida: Un papel ideal para su uso con precipitados gruesos: hidróxidos de hierro, aluminio, cobre, sulfuros de cobre, cobalto o hierro. Tiene una textura suave y una elevada densidad aparente, lo cual favorece una buena capacidad de carga. Filtración media: Filtración media para la retención rápida de precipitados finos o medios como las partículas gruesas del sulfato de bario o algunos fosfatos. Filtración lenta: Papel filtro muy denso y cerrado, con una velocidad de filtración lenta. Especialmente indicado en la filtración de muestras difíciles o en aquellas con precipitados finísimos.
4.4.3. PAPELES FILTRO ANALISIS CUALITATIVO El papel filtro análisis cualitativo está especialmente fabricado para conseguir
la
separación
e
identificación de
sustancias cuyas
características conocemos, así como para gran cantidad de filtraciones en análisis de rutina. La gama está formada por dos familias perfectamente diferenciadas según las exigencias del ensayo o la finalidad de la filtración:
Papeles filtro análisis cualitativo corriente
Papeles filtro análisis cualitativo bajos en cenizas
Papel filtro análisis cualitativo corriente: Se trata de papeles filtro que, a pesar de estar fabricados con celulosas nobles de elevada pureza, se utilizan en trabajos de laboratorio de rutina o habituales, donde se necesite una simple separación sólido-líquido con el máximo ahorro de tiempo. Son por tanto, de filtración muy rápida o extra-rápida.
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Filtración muy rápida. Liso: Un papel filtro muy conocido por sus excelentes cualidades técnicas; buena retención de partículas medias y gruesas, buena capacidad de carga y excelente resistencia al estado húmedo. Se utiliza en los laboratorios de control de calidad en diversos sectores industriales, hospitales, docencia, investigación, aguas, etc. Filtración extra-rápida. Liso. Grueso: Es el papel con la velocidad de filtración más rápida de toda la gama. Posee una excelente capacidad de carga gracias a sus 160 gr/m2 y a su baja densidad aparente. Usado no tan solo en ensayos de laboratorios, sino también en procesos de producción y en la filtración de líquidos viscosos, esencias, jarabes, grasas, aceites densos. Filtración muy rápida. Rugoso. Grueso: Un papel filtro para análisis cualitativo con la superficie rugosa. Con ello se consigue entre un 10 y un 20% más de superficie, lo que le proporciona dos características añadidas al filtro.
Mayor rapidez en el proceso de filtración
Excelente capacidad de carga
Recomendado en filtraciones y clarificaciones de procesos de producción de líquidos espesos o sucios o en la limpieza de muestras difíciles. Filtración muy rápida. Rugoso: Un papel filtro especial para su uso en laboratorio de la industria azucarera, sobre todo para la clarificación de muestras después de la adición de acetato de plomo para la determinación posterior del contenido de sacarosa.
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4.4.4. PAPELES FILTRO ANALISIS CUALITATIVO, BAJO EN CENIZAS Están fabricados en su mayor parte con fibras de linters de algodón de gran pureza con un contenido muy elevado de alfa-celulosa. Asimismo, estos papeles filtro han pasado un proceso de lavado a los ácidos con la finalidad de reducir al mínimo la presencia de cenizas y otros contaminantes. Por ello, se utilizan en ensayos analíticos cualitativos críticos donde sea preciso un papel filtro de elevada calidad y pureza. La gama está formada por 6 calidades de papel filtro con velocidades de filtración y valores de retención diferentes. Filtración muy rápida: Papel con una velocidad de filtración rápida y una buena retención de precipitados gruesos o gelatinosos, como sulfuros de plata, arsénico, plomo, hierro, etc. Se utiliza en la determinación de siliconas en hiero y acero en bruto. Filtración rápida: Un grado muy utilizado para trabajo analítico con precipitados gruesos como sulfuros de plata, arsénico, antimonio, cio, plomo o carbonatos alcalinotérreos. Filtración media: Las características de este papel hacen que sea un estándar dentro de los papeles de análisis cualitativo. Con velocidad de filtración media y buena retención de partículas medias como oxalato de calcio y algunos sulfuros metálicos. Este papel está recomendado para el análisis de cerveza y malta según los parámetros de filtración y retención. Filtración medio-lenta: Calidad de papel muy adecuada para retención de precipitados finos como el sulfato de bario en caliente, sulfuro de estaño, níquel o zinc. Filtración lenta: Papel filtro muy eficaz, capaz de retener partículas muy finas y semicoloidales. Es muy adecuado para la limpieza de suspensiones turbias. También se utiliza para la determinación de materia insoluble de algunas sustancias. Filtración muy lenta: El más lento de los papeles cualitativos. Extraordinaria eficacia en la retención de partículas finísimas. 1.
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Recomendado en la clarificación de muestras de vino y de otras con suspensiones especialmente difíciles. Filtración medio – lenta. Grueso: Un papel de filtro para análisis cualitativo bajo en cenizas, grueso y liso, con buena resistencia al estado húmedo y excelente capacidad de carga. Adecuado en la retención de partículas de tamaño fino y especialmente indicado en el transporte de muestras o la separación de elementos mediante electroforesis.
4.4.5. RESMAS DE PAPEL FILTRO Se trata de una gama de papeles fabricados especialmente para la absorción de líquidos y salpicaduras y como protector en muebles de laboratorio, mesas de trabajo, bandejas o instrumentos. También utilizado en la manipulación de utensilios estériles, acondicionamiento de productos farmacéuticos, etc. La gama está formada por tres calidades con diferentes gramajes y grosores. Papel grueso: La resma más gruesa de la gama. Recomendada en trabajos con elevado riesgo de salpicaduras o allí donde se requiere una elevada capacidad de absorción. Imprescindiblemente en cualquier laboratorio. Papel medio: Gramaje y espesor intermedio, pero con buenas propiedades de absorción. Papel fino: De menor gramaje y grosor que los anteriores.
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4.4.6. OTROS
PAPEL FILTRO CON DIATOMEAS
PAPEL SEPARADOR DE FASES
FILTROS CON TEJIDO NO TEJIDO
AUXILIARES DE FILTRACIÓN
PLACAS FILTRANTES
Fuente: FILTROS ANOIA, S.A. – Sant Pere de Riudebitlles (Barcelona) – FILTER LAB.
V.
METODOS Y MATERIALES 5.1.
MATERIALES 5.1.1. MATERIA PRIMA
Broza de quinua
Paja de cebada
Algodón
Almidón de yuca
Papel reciclado 5.1.2. MATERIALES
Mesa de Trabajo
Bastidores
Vasos Precipitados
Tijeras
Olla de acero
Cocinaeléctrica
Recipientes
Vidrio
Varilla de vidrio
Tela poliseda 5.1.3. EQUIPOS
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Regla
Licuadora
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Balanza digital
Molino manual
Micrómetro
Plancha
Licuadora
Romana 5.1.4. REACTIVOS
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Hidróxido de sodio
Hipoclorito de sodio al 2.5 y 5%
METODO
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RECEPCION DE MATERIA PRIMA
SELECCION DE LA MATERIA PRIMA
REDUCCION MECANICA
PESADO
DESLIGNIFICADO • NAOH al 8% durante 3 dias y 1 día LAVADO
TRATAMIENTO TERMICO • Llevado a una cocina electrica con tiempos de 30m, 1h y 1/2h. LAVADO
BLANQUEADO • Tratamiento realizado por 1 y 2 días. LAVADO
PESADO
MEZCLADO
REFINADO
MOLDEADO
PRENSADO
SECADO • Aproximadamente 3 días de secado, solo con las telas y prensado
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5.2.1. RECEPCION DE MATERIA PRIMA Se procedió a la recepción de la materia prima como es la broza de quinua, paja de cebada, almidón, papel reciclado y algodón.
Broza de quinua
Cebada
5.2.2. SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA Se realizó la selección, dependiendo del tipo de materia prima que se tenía, a su vez se seleccionó también, por la cantidad de humedad, el color, el tamaño. 5.2.3. REDUCCION MECANICA En esta etapa se usó el molino manual para la broza de quinua y la paja de cebada, para el algodón las tijeras, para el papel reciclado se hizo la ruptura manualmente y se dejó en agua, el almidón no necesito reducción.
5.2.4. PESADO Se realizó el pesado de cada muestra antes de empezar con la deslignificación.
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5.2.5. DESLIGNIFICACION Se preparó una mezcla de agua con hidróxido de sodio (NAOH) al 8%, y se realizó en tiempos de 03 días y 01 día, la broza de quinua y la paja de cebada.
5.2.6. LAVADO Luego de transcurrido el tiempo de deslignificación se procede a lavar la muestra hasta que el producto del lavado de esta sea claro.
5.2.7. TRATAMIENTO TERMICO Se vierte el producto previamente lavado a la olla de acero con una mezcla de agua con hidróxido de sodio al 8%, para su tratamiento térmico en la cocina eléctrica, por el tiempo que viera por conveniente, de preferencia una hora. 5.2.8. LAVADO Nuevamente se repite el mismo lavado anteriormente ejecutado.
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5.2.9. BLANQUEADO Se deja en hipoclorito de sodio preparado al 5 y 2.5%, durante un día o 2 dependiendo como este el blanqueado de la muestra.
5.2.10. LAVADO Se repite el lavado esta vez para tratar d eliminar el olor del cloro.
5.2.11. PESADO Se realiza el pesado de las distintas muestras apropiadamente, teniendo en cuenta los porcentajes que se usara para cada muestra.
5.2.12. MEZCLADO Se realiza el mezclado de las muestras previamente pesadas para su posterior refinamiento.
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5.2.13. REFINADO Se realiza el refinado de la pasta, hasta que se haya homogenizado y este bien fina para su moldeo.
5.2.14. MOLDEADO Se realiza el moldeo en los bastidores previamente adecuados hasta que la pasta tome una forma uniforme, este proceso se lleva a cabo en abundante agua para su mayor uniformidad.
5.2.15. PRENSADO Luego del moldeado se procede al prensado esto para obtener una mayor uniformidad y que nuestro papel salga uniforme, esto se realiza poniendo poliseda para tapar la pasta, cubierta por otra tela para que esta absorba la humedad, cambiarla una vez este mojada, y sobre ambas un vidrio. 1.
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5.2.16. SECADO Se deja el molde prensado a temperatura ambiente, alrededor de 03 días, dependiendo de la humedad del papel y del tipo de papel también depende el uso de tratamiento térmico (plancha), algunos papeles son sensibles y terminan arrugándose.
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CUADRO N° 01: FORMULACION DE TRATAMIENTOS Muestra
Tallo de quinua %
Paja de cebada %
Almidón %
Algodón %
Papel reciclado %
TOTAL %
T1
100
T2
90
T3
90
10
100
T4
60
40
100
T5
60
30
10
100
T6 *
60
5
35
100
T7
60
40
100
T8
40
60
100
T9
50
50
100
100
100
100 10
T10
100
FUENTE: Elaboración propia (* se hizo dos muestras de 4 y 4.5 g) Interpretación: En la tabla se muestra como se fue avanzando hacia el objetivo trazado, en este caso el papel filtro, con diferentes porcentajes utilizados en nuestros tratamientos hasta obtener el que más se acerca en las propiedad físicas que requiere el papel filtro.
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CUADRO N° 02: FLUJOGRAMA DE LOS TRATAMIENTOS Operaciones unitarias
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
Materia prima
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1 Cuadro 1
Pesado
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro N 1
Cuadro 1
Cuadro 1 Cuadro 1
Reducción Mecánica
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm
Chip de 4 cm
Pulverizado
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino En molino
Extracción de lignina
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 24h
NaOH 8% * 24 h
NaOH 8% *24 h
NaOH 8% *24 h
Lavado
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Tratamiento térmico (Cocción)
85°C * 35min.
85°C * 35min.
85°C * 65min.
85°C * 65min
85°C * 65min.
85ºC * 110min.
85°C * 110min.
85°C * 110min.
85°C * 110min.
.
Lavado
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua potable
T9
T10
Recepción Selección
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Tijeras
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1er. Refinado
En una licuadora * 5 min
En una licuadora * 5 min
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una En una En una En una licuadora * licuadora * licuadora * licuadora 10 min 10 min 10 min * 20 min
Blanqueado 1
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5.% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24h
Hipoclorito de sodio 5% * 24h
Hipoclorito Hipoclorito Hipoclorito de sodio de sodio de sodio 5% * 24 h 5% * 24 h 5% * 24 h
Moldeado
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En u n bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
Prensado
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Secado
Con plancha
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
textura del Papel filtro
liso
liso
Semi-liso
Liso poroso
Liso poroso
Semi-liso
Lisoporoso
En En sombra En sombra sombra al Medio al Medio al Medio Ambiente Ambiente Ambiente liso
Áspero
Áspero
FUENTE: Elaboración Propia
1.
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VI.
RESULTADOS CUADRO N° 03: CARACTERISTICAS FISICAS DEL PAPEL FILTRO
MUESTRAS
Concentración de NaOH (%)
Espesor (mm)
Área (m2)
Peso (g.)
Gramaje (g/m2)
Absorción (g/m2)
Velocidad de filtración (s)
0.21
0.0025
0.20
80
150
445
Medio rápido; grueso
7.44
0.20
0.0025
0.18
72
75
197
Medio rápido
7.94
0.245
0.0025
0.24
96
175
*
*
pH
Testigo T1 T2
8
T3
8
7.13
0.135
0.0025
0.20
80
150
1195
lento
T4
8
7.13
0.22
0.0025
0.28
112
125
500
Medio/ lento
T5
8
--------
0.25
0.0025
0.18
72
237.5
107
T6 *
8
--------
0.27 0.18
0.0025 0.0025
0.15 0.1
60 40
212.5 200
999 **
Lento, Denso
T7
8
---------
0.17
0.0025
0.22
88
100
1087
Lento
T8
8
---------
0.30
0.0025
0.19
76
300
359
Medio rápido, grueso
T9
8
---------
0.34
0.0025
0.22
88
400
386
Medio rápido, grueso
T10
8
---------
0.15
0.0025
0.11
44
87.5
287
Medio rapido
FUENTE: Elaboración propia
1.
8
Propiedades
* la muestra no resistió el doblez ** la muestra se perdió
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Página 4
Concentración de NaOH : La concentración de NaOH al 8% en frio y después un tratamiento térmico del mismo porcentaje, Según el Dr. Ángel Mujica en su proyecto quinua; menciona con respecto al proceso de transformación en vista del bajo porcentaje de lignina que posee cada fibra, se puede obtener mayor cantidad de pulpa, usando el proceso de sosa al frio a una concentración entre los 8 % y 10%, con el fin de no degradar la celulosa, insumo principal de muchos productos agroindustriales. pH: Se obtuvo pHs ligeramente alcalinos en los tratamientos T1,T2,T3,T4 esto debido que son pulpas químicas que utilizan NaOH e hipoclorito de sodio. Además Libby, 1960 menciona que las soluciones de hipoclorito de sodio por si, generan un pH superior a 11. Y en los demás tratamientos no se aplicó este procedimiento ya que el pHmetro estaba des calibrado y sus datos no eran confiables. Espesor: Con respecto al espesor la muestra que mas se acerca al papel testigo son los tratamiento 1 y 4, los espesores varían de acuerdo a la cantidad de pasta utilizada, en los 4 primeros tratamientos utilizamos porcentajes y no pesamos la cantidad de pasta que entra en el moldeo para después con la experiencia de los demás compañeros pasamos a medir y pesar la cantidad de muestras que entrará en cada moldeo decidiendo entre 4g 4.5 g y 5g. y el mejor es de 4.5 para alcanzar al espesor y gramaje deseados. Gramaje: La muestra que mas se asemeja al testigo es la prueba realizada en el tratamiento 3 nos dio 80 g/m2 que es similar al testigo. Filtración. En los tratamiento 8 y 9 son los que se mas se acercan a nuestro testigo con porcentajes de (40% de quinua y 60 % de algodón) para el primero y 50% de quinua y 50 % de algodón para el segundo, en los tratamientos 6 y7 los papeles se deshicieron y en el tratamiento 2 el papel filtro no resistió al doblez y se rompió.
VII.
CONCLUSIONES -
Es correcto la utilización de broza de quinua, por su bajo contenido de lignina (Mujica, 2006), y asi podemos obtener un papel mas claro.
-
La experiencia nos indica que el contenido de algodón en el papel filtro es esencial para un adecuado filtrado y retención de sustancias.
-
Los tratamientos 8 y 9 con mayor e igual contenido de algodón alto de algodón son los recomendables en la elaboración de papel filtro.
-
El pH de los tratamientos está en relación directa con la concentración de NaOH e hipoclorito de sodio utilizados en el proceso. Un lavado eficiente mejorara el PH de nuestra pasta (PH neutro).
-
1.
A mayor contenido de algodón la drenabilidad es más rápida,
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-
Las características de gramaje, espesor, drenabilidad, color y textura son controlables en el proceso.
-
A mayor contenido de algodón el espesor aumenta y el gramaje se mantiene a no aumenta considerablemente.
VIII.
RECOMENDACIONES -
Hacer un buen refinado del algodón para evitar grumos (copos)en nuestro papel
-
Para evitar el ondeo del papel no aplicar plancha como tratamiento térmico.
-
Para el blanqueo utilizar hipoclorito al 2.5%.
-
No forzar los equipos de laboratorio.
-
Trabajar con fibra totalmente seca
-
Trabajar con otros procedimientos la extracción de lignina que sean amigables con el medio ambiente.
IX.
BIBLIOGRAFÍA -
GARCÍA HORTAL, José A. (2007). Fibras Papeleras. Barcelona. Ediciones UPC
-
Libby, C. Conde. Celulosa y Papel de Ciencia y Tecnología, vol. II. McGraw-Hill, Nueva York, sin fecha (probablemente 1960).
-
CULTIVO MULTIPROPÓSITO PARA LOS PAISES ANDINOS INT/01/K01 PERÚ – BOLIVIA – COLOMBIA. MUJICA A. ORTIZ R. BONIFACIO A. SARAVIA R. CORREDOR G. ROMERO A. JACOBSEN S. 2006 “Agroindustria de la Quinua (Chenopodium quinoa willd) en los países Andinos.” PUNO - PERÚ).
-
FILTROS ANOIA, S.A. – Sant Pere de Riudebitlles (Barcelona)
-
FILTER LAB
-
http://www.artesanias-egipcias.com.ar/Papiros_egipcios_grandes.htm
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TÍTULO: ELABORACION DE PAPEL FILTRO A PARTIR DE BROZA DE QUINUA (Chenopodium quinoa Willd), PAJA DE CEBADA (Hordeum vulgare), ALGODÓN (Gossypium sp.), ALMIDON DE YUCA (Manihotesculenta), Y PAPEL RECICLADO.
II.
INTRODUCCIÓN En la fabricación del papel se utilizan como materia prima: paja, hojas, corteza, trapos, u otros materiales fibrosos, dependiendo del tipo de papel que se desea obtener. El papel, un descubrimiento chino, es de gran utilidad en la actualidad a pesar de los grandes avances de la ciencia y tecnología, no puede ser sustituido aun y su uso es general a nivel mundial para diversas aplicaciones ya sea en oficina, estudios, laboratorios, higiene, etc. Pero dicho producto tiene la desventaja de ser causante de la contaminación ambiental puesto que para su fabricación se requiere la tala de árboles, el uso de químicos en algunos casos, aunque actualmente se está eliminando el uso exagerado de químicos por las distintas normas de producción a nivel mundial que tratan de evitar la contaminación ambiental. Es en este aspecto que tratamos de usar materia prima reciclada a base de distintos productos de la región que ya no son utilizados después de su cosecha o de su producción, en este caso podemos tener en claro ejemplo de la broza de quinua, la paja de la cebada, la paja de avena, etc., adicionando también a estos almidón o algodón para obtener mayor consistencia o flexibilidad dependiendo del tipo de papel que se quiera obtener y las características que este requiera.
III.
OBJETIVOS 3.1.
Objetivo General
Obtener papel filtro a partir de tallos de quinua (Chenopodium quinoa Willd), paja de cebada (Hordeum vulgare), algodón (Gossypium sp.) y papel reciclado. 3.2.
Objetivos Específicos
Elegir el mejor tratamiento para la elaboración de papel filtro. Comparar los resultados obtenidos con el papel testigo. Determinar las características físicas de cada uno de los tratamientos. Elaborar mate filtrante. 1.
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IV.
MARCO TEÓRICO 4.1.
PAPEL: El papel es una estructura obtenida en base a fibras vegetales de celulosa, las cuales se entrecruzan formando una hoja resistente y flexible. Estas fibras provienen del árbol y, según su longitud, se habla de fibras largas de aproximadamente 3 milímetros (generalmente obtenidas de pino insigne u otras coníferas) o de fibras cortas de 1 a 2 milímetros (obtenidas principalmente del eucalipto). Fuente: Instituto Americano de Desarrollo Empresarial – “Proceso productivo del Papel”. Nicaragua. Julio 2007-Pag. 5-6.
4.2.
HISTORIA DEL PAPEL En el Antiguo Egipto se escribía sobre papiro (de donde proviene la palabra papel), el cual se obtenía a partir del tallo de una planta muy abundante en las riberas del río Nilo (Cyperus papyrus). En Europa, durante la Edad Media, se utilizó el pergamino que consistía en pieles de cabra o de carnero curtidas, preparadas para recibir la tinta, que por desgracia era bastante costoso, lo que ocasionó que a partir del siglo VIII se popularizara la infausta costumbre de borrar los textos de los pergaminos para reescribir sobre ellos. EL PAPIRO: Los papiros genuinos se obtienen a partir de la planta del papiro, muy utilizada en el antiguo Egipto, a partir de la cual se obtiene una superficie parecida al papel sobre la cual se pueden realizar dibujos o grabados. El proceso para obtener papiro se puede resumir en los siguientes pasos: 1. Se corta el tronco de la planta del papiro y se mantiene en remojo entre 7 y 14 días (cuantos más días esté en remojo, más marrón quedará el papiro final). 2. Se corta el tronco en láminas finas y se pasa un rodillo sobre cada lámina, con el fin de eliminar parte del azúcar y del agua de la lámina y hacerla, así, menos quebradiza. 3. Se van alternando láminas horizontales y verticales, a modo de malla, para constituir una superficie lisa. 4. Se prensa la lámina durante siete días. Se saca de la prensa y listo para su uso.
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Fuente: Artesanías egipcias http://www.artesanias-egipcias.com.ar/Papiros_egipcios_grandes.htm
Sin embargo, los chinos ya fabricaban papel a partir de los desechos de la seda y el cáñamo, e incluso del algodón, invento que se atribuye a T’Sai Lun, debido a la relación comercial transmitieron este conocimiento a los árabes, quienes a su vez lo llevaron a las que hoy son España y Silicia desde el siglo X. La elaboración de papel se extendió a Francia que lo producía utilizando lino desde el siglo XII. Se cree que el papel fue inventado en China, hacia el año 200 a. C., y ciertamente, existen ejemplos de papel descubiertos junto a tablillas de madera que contienen esa fecha. Los primeros papeles son de seda y lino, pero de pobre calidad para la escritura, y por ello fueron utilizados principalmente para envolver. La invención del papel se atribuye a Ts'ai Lun, en el 105 a. C. En esa época era el jefe de los eunucos del Emperador, y estaba al frente de los suministros de la Casa Real. Ts'ai Lun fue el primero en organizar la producción del papel a gran escala, y se las arregló para conseguir las patentes exclusivas para hacerlo. China en ese tiempo era ya una sociedad burocrática que requería documentos en abundancia para llevar sus registros por escrito. Estaban sentadas las bases para el desarrollo de un material más ligero, fácil de almacenar y transportar que las existentes tablillas de madera o las telas de seda. Debe citarse el importante papel que los caracteres chinos o ideogramas jugaron como forma de unificación, por su capacidad de ser comprendidos
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por gentes que hablaban distintas lenguas, desde la misma China , hasta Corea o Japón , y cuyas culturas fueron influidas por la primera: hablaban lenguas distintas, pero todos comprendían lo que escribían los demás. Es en esa época cuando el papel comenzó a ser usado para registrar la escritura, y ya surgen los métodos tradicionales de fabricación de papel kozo (es probablemente la fibra más fuerte y resistente de de todas las fibras empleadas en la fabricación manual de papel. Sus largas y nervudas fibras no se deforman con el uso, son de unos 10 mm de largo, y se mantienen firmes incluso cuando se arrugan o doblan) y los de corteza de morera (Thai-sa). China en el siglo IX, usa el bambú como fibra, anticipándose a la pulpa de madera empleada por los fabricantes de papel en Europa, ya en el siglo XVIII. Para el siglo X, ya se empleaban las marcas de agua, el uso del papel como dinero y la impresión. La manufactura del papel se extendió de China a Corea. En el año 610, el sacerdote Ramjing de Koryo en Corea, fue a Japón para brindar asesoría en la producción de pinceles, tinta y papel. Ese fue el comienzo de una seria producción de papel en Japón. El papel en América La producción de papel fue introducido por primera vez hacia el interior de las Américas, por los españoles, cerca de la ciudad de México alrededor de 1580. Antes de la llegada de los españoles el papel fue usado como sustancia por los mayas y aztecas. De forma semejante los hawaianos producían papel suave, lo sacaban de la corteza de los árboles de higo o mora. Esta técnica aún es usada por los indígenas del sureste de México. Sin embargo las sustancias puras no se clasificaban como papel. En primer taller de papel en Norte América, se estableció en Pennsylvania, en el Wissahickon Creek cerca de Germantown por William Rittenhause. En poco tiempo otros talleres se establecieron. Como el taller de Ivy, por Thomas Willcox, quien
motivo a otros productores de papel, y fue
distinguido por producir papel para impresos y actividades publicitarias de Benjamín Franklin.
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Posteriormente en el siglo XVIII y XIX, con la tecnología de impresión se desarrolla un incremento en la alfabetización, simultáneamente los fabricantes de papel mejoraron sus mecanismos de producción de papel. La primera máquina para elaborar papel fue inventada por el francés, Nicholas Louis Robert, un empleado del taller Didot en Francia. El cuñado de Roberts, John Gemble, saco una patente británica en 1801, la cual fue desarrollada y financiada en Inglaterra por Hery y Seale Fourdrinier, con la ayuda del joven maquinista llamado Brian Donking, quien construyo self acting y automatizo la maquina en Hertfordshire, en 1803, la efectividad de ésta creo una sensación. El principio básico de de la maquina Fourdrinier, es suspender la pulpa de papel en agua, que es derramada con un movimiento horizontal, las vibraciones de lado a lado causaban que las fibras se intercalaran una con otra. En ese momento esto fue conocido como Dandy, el cual presiona mayormente el agua, al mismo tiempo que imprime las marcas de agua o líneas extendidas, sobre la pulpa del papel. Después, esto es transportado a cilindros calientes y secos para que al final del proceso se devanara en un largo rollo perfectamente seco. La mayor producción mundial del papel, es elaborado al estilo de la maquina Fourdrinier. Otro tipo de máquina para fabricar papel que apareció en este tiempo, fue un maquina con molde cilíndrico. Que comienza con un movimiento lento, este proceso es capaz de producir papel similar en apariencia y sentirse como papel hecho a mano. Sin embargo en Inglaterra, un número de individuos estaban trabajando independientemente. La industrialización del papel en China y Japón (1853) Al final del siglo XIX, la historia de la fabricación del papel se perdió en un círculo total, pero posteriormente en 1853, las maquinas se introdujeron a la semi colonial China y Japón. Rápidamente los americanos demostraron (para el acuerdo de una barco de guerra), la apertura de relaciones diplomáticas y comerciales entre USA y Japón seguida por una apertura de relaciones diplomáticas con, Inglaterra, Prusia y Francia. En se tiempo existió mucho interés por el uso de las fibras vegetales en la fabricación del 1.
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papel Japonés. También porque los trapos no se usaban en este papel. En esa época un comerciante inglés tuvo la idea acertada de importar trapos hacia Europa, para fabricar papel, a finales de 1861, envio 1300 toneladas de trapos a Inglaterra, sin embargo el cambio de colores no demostro ser una labor sencilla. La primera máquina para fabricar papel en Japón, fue una Fourdrinier, de 78 pulgadas de ancho, importada de Inglaterra por la firma americana, Walsh and Hall company, para el taller de papel Ogi, cerca de Tokio, en 1875. La construcción del taller Ogi, fue dirigida por el joven ingeniero inglés, Frank Cheethmen, quien por un período de tres años y con ayuda de la máquina de Thomas Bottomley, puso en funcionamiento la producción de este taller hasta que ellos tuvieron un sucesor japonés. Ahora Japón produce 10% del papel y pulpa a nivel mundial y el segundo es únicamente USA.
Fuente: Silvie Turner. "Apéndices. Una breve historia de la fabricación de papel." Ed. Diseño de Prensa. Nueva York: 1991. Pag. 114-116. 4.3.
PAPEL FILTRO El "papel filtro" se usa principalmente en laboratorios analíticos para filtrar soluciones homogéneas. Normalmente está constituido por derivados de celulosa y permite el manejo de soluciones con pH entre 0 y 12 y temperaturas de hasta 120°C. Normalmente tienen un área aproximada de 10 cm2 y un peso aproximado desde 80 hasta 130 g/m2.
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El papel de filtro es un papel utilizado como tamiz o filtro que se usa principalmente en el laboratorio, especialmente en algunas experiencias.
Es de forma redonda y se introduce en un embudo, con la finalidad de filtrar impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.
También son utilizados para la exhibición de muestras sobre el.
Existen de distintos tamaños y proporciones.
El papel de filtro es un papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo, con el fin de ser filtro para las impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros. USOS O APLICACIONES DEL PAPEL FILTRO: Industria Alimentaria: Análisis proximal de grasa proteína y fibra. Industria de bebidas: Eliminación de ácido carbónico y turbideces de cervezas, vinos, zumos, etc.; Preparación de muestras para la determinación
de
azúcar
residual,
espectro
acídico,
análisis
refractométricos y HPLC Aplicaciones técnicas: Filtración de zumos (no azucarados), vinos y bebidas alcohólicas, Filtración de contaminantes finos en líquidos industriales, Filtración de líquidos difíciles de clarificar.
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Uso correcto del papel filtro: El papel de filtro se emplea cortado en círculos cuyo diámetro debe escogerse de tal modo que, una vez doblado y colocado en el embudo, el borde superior de este quede más o menos un centímetro por encima del papel. Si trata de filtrar al vació el diámetro debe ser tal que encaje perfecta mente dentro del embudo Bushner, por ningún motivo debe quedar doblado el papel del filtro. La siguiente figura se indica la forma de doblar el papel de filtro:
4.4.
TIPOS DE PAPEL FILTRO
4.4.1. PAPELES FILTRO ANALISIS CUANTITATIVO Para su fabricación de papel filtro análisis cuantitativo se utilizan fibras de celulosa y línters de algodón de elevada pureza, cuyo contenido en alfa-celulosa es de prácticamente el 100%. En cualquier caso, las fibras de celulosa en su estado natural contienen pequeñas cantidades de impurezas orgánicas e inorgánicas, es por ellos que estos papeles filtro requieren un proceso de elaboración especial.
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Una vez fabricado el papel filtro en las condiciones físicas deseadas (gramaje, espesor, velocidad de filtración, etc.) se inicia un proceso de lavado con ácidos (generalmente HCl) que concluye con una limpieza final con agua desmineralizada. Con ello se consiguen dos características importantes
Elevada resistencia al estado húmedo.
Contenido en cenizas inferior al 0,01%
Por todo ello estos filtros son especialmente adecuados para la filtración con embudos Buechner en análisis cuantitativos, ya que cumplen los requisitos exigidos por las normas internacionales en cuanto a contenido en cenizas. Esta gama está formada por seis calidades con distintas velocidades de filtración: Filtración muy rápida: Papel filtro con la velocidad de filtración más rápida de la gama. Es muy adecuado en la filtración de precipitados gruesos como Fe (OH)3, Al (OH)3, Si O2, Cr (OH)3 o gelatinosos, análisis gravimétricos de partículas presentes en el aire, determinación del contenido de sílice en acero y hierro, entre otros. Filtración rápida: Un papel rápido pero con una mayor eficacia en la retención de partículas. Muy adecuado en la filtración de precipitados algo mas finos como sulfuros de plata, arsénico, cio, hierro, plomo y manganeso. Filtración media: Un papel filtro estándar y de uso general. Es muy eficáz con la retención de partículas medias como el oxalato de calcio, algunos sulfatos metálicos y otros, es muy utilizado en los laboratorios 1.
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de control de calidad de la industria de fabricación de cemento, para la determinación del tamaño de grano del cemento. Tambien utilizado en la determinación de Mg en aguas o como calidad standard en gravimetrías y análisis cuantitativos de todo tipo de sustancias, análisis de alimentos y análiss de suelos, entre otras aplicaciónes. Filtración medio-lenta: Papel filtro de mayor retención que el anterior. Utilizado en análisis gravimétricos de diversos componentes en materiales como cementos, lodos, extractos acuosos de suelos, determinaciones de aceites en aguas, determinación de sedimentos en la leche. Al ser un filtro de elevada pureza se puede utilizar en la captación de radionúclidos y trazas de elementos de la atmósfera. Filtración lenta: Papel filtro de filtración lenta, con excelente retención de partículas finas o semicoloidales como sulfato de bario y plomo en frío, precipitados finos de carbonato de calcio, óxido de Cu, asimismo es muy recomendado para el análisis de partículas insolubles en aceites y grasas de origen animal o vegetal. Filtración muy lenta: La calidad con la velocidad de filtración más lenta de la gama. De poros extrafinos y utilizado para la filtración de muestras especialmente difíciles.
4.4.2. PAPELES FILTRO ANALISIS CUANTITATIVO ENDURECIDOS Su principal característica, además del contenido en cenizas inferior al 0,0% es su elevada resistencia al estado húmedo, por ello están especialmente indicados para utilizar en filtraciones a presión o en embudos Buechner en análisis gravimétricos de muestras con suave graduación ácida o alcalina.
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Asimismo, su marcada lisura en la superficie del filtro permite recuperar la mayor parte del precipitado sin que las fibras se adhieran al mismo. Filtración muy rápida: Un papel ideal para su uso con precipitados gruesos: hidróxidos de hierro, aluminio, cobre, sulfuros de cobre, cobalto o hierro. Tiene una textura suave y una elevada densidad aparente, lo cual favorece una buena capacidad de carga. Filtración media: Filtración media para la retención rápida de precipitados finos o medios como las partículas gruesas del sulfato de bario o algunos fosfatos. Filtración lenta: Papel filtro muy denso y cerrado, con una velocidad de filtración lenta. Especialmente indicado en la filtración de muestras difíciles o en aquellas con precipitados finísimos.
4.4.3. PAPELES FILTRO ANALISIS CUALITATIVO El papel filtro análisis cualitativo está especialmente fabricado para conseguir
la
separación
e
identificación de
sustancias cuyas
características conocemos, así como para gran cantidad de filtraciones en análisis de rutina. La gama está formada por dos familias perfectamente diferenciadas según las exigencias del ensayo o la finalidad de la filtración:
Papeles filtro análisis cualitativo corriente
Papeles filtro análisis cualitativo bajos en cenizas
Papel filtro análisis cualitativo corriente: Se trata de papeles filtro que, a pesar de estar fabricados con celulosas nobles de elevada pureza, se utilizan en trabajos de laboratorio de rutina o habituales, donde se necesite una simple separación sólido-líquido con el máximo ahorro de tiempo. Son por tanto, de filtración muy rápida o extra-rápida.
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Filtración muy rápida. Liso: Un papel filtro muy conocido por sus excelentes cualidades técnicas; buena retención de partículas medias y gruesas, buena capacidad de carga y excelente resistencia al estado húmedo. Se utiliza en los laboratorios de control de calidad en diversos sectores industriales, hospitales, docencia, investigación, aguas, etc. Filtración extra-rápida. Liso. Grueso: Es el papel con la velocidad de filtración más rápida de toda la gama. Posee una excelente capacidad de carga gracias a sus 160 gr/m2 y a su baja densidad aparente. Usado no tan solo en ensayos de laboratorios, sino también en procesos de producción y en la filtración de líquidos viscosos, esencias, jarabes, grasas, aceites densos. Filtración muy rápida. Rugoso. Grueso: Un papel filtro para análisis cualitativo con la superficie rugosa. Con ello se consigue entre un 10 y un 20% más de superficie, lo que le proporciona dos características añadidas al filtro.
Mayor rapidez en el proceso de filtración
Excelente capacidad de carga
Recomendado en filtraciones y clarificaciones de procesos de producción de líquidos espesos o sucios o en la limpieza de muestras difíciles. Filtración muy rápida. Rugoso: Un papel filtro especial para su uso en laboratorio de la industria azucarera, sobre todo para la clarificación de muestras después de la adición de acetato de plomo para la determinación posterior del contenido de sacarosa.
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4.4.4. PAPELES FILTRO ANALISIS CUALITATIVO, BAJO EN CENIZAS Están fabricados en su mayor parte con fibras de linters de algodón de gran pureza con un contenido muy elevado de alfa-celulosa. Asimismo, estos papeles filtro han pasado un proceso de lavado a los ácidos con la finalidad de reducir al mínimo la presencia de cenizas y otros contaminantes. Por ello, se utilizan en ensayos analíticos cualitativos críticos donde sea preciso un papel filtro de elevada calidad y pureza. La gama está formada por 6 calidades de papel filtro con velocidades de filtración y valores de retención diferentes. Filtración muy rápida: Papel con una velocidad de filtración rápida y una buena retención de precipitados gruesos o gelatinosos, como sulfuros de plata, arsénico, plomo, hierro, etc. Se utiliza en la determinación de siliconas en hiero y acero en bruto. Filtración rápida: Un grado muy utilizado para trabajo analítico con precipitados gruesos como sulfuros de plata, arsénico, antimonio, cio, plomo o carbonatos alcalinotérreos. Filtración media: Las características de este papel hacen que sea un estándar dentro de los papeles de análisis cualitativo. Con velocidad de filtración media y buena retención de partículas medias como oxalato de calcio y algunos sulfuros metálicos. Este papel está recomendado para el análisis de cerveza y malta según los parámetros de filtración y retención. Filtración medio-lenta: Calidad de papel muy adecuada para retención de precipitados finos como el sulfato de bario en caliente, sulfuro de estaño, níquel o zinc. Filtración lenta: Papel filtro muy eficaz, capaz de retener partículas muy finas y semicoloidales. Es muy adecuado para la limpieza de suspensiones turbias. También se utiliza para la determinación de materia insoluble de algunas sustancias. Filtración muy lenta: El más lento de los papeles cualitativos. Extraordinaria eficacia en la retención de partículas finísimas. 1.
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Recomendado en la clarificación de muestras de vino y de otras con suspensiones especialmente difíciles. Filtración medio – lenta. Grueso: Un papel de filtro para análisis cualitativo bajo en cenizas, grueso y liso, con buena resistencia al estado húmedo y excelente capacidad de carga. Adecuado en la retención de partículas de tamaño fino y especialmente indicado en el transporte de muestras o la separación de elementos mediante electroforesis.
4.4.5. RESMAS DE PAPEL FILTRO Se trata de una gama de papeles fabricados especialmente para la absorción de líquidos y salpicaduras y como protector en muebles de laboratorio, mesas de trabajo, bandejas o instrumentos. También utilizado en la manipulación de utensilios estériles, acondicionamiento de productos farmacéuticos, etc. La gama está formada por tres calidades con diferentes gramajes y grosores. Papel grueso: La resma más gruesa de la gama. Recomendada en trabajos con elevado riesgo de salpicaduras o allí donde se requiere una elevada capacidad de absorción. Imprescindiblemente en cualquier laboratorio. Papel medio: Gramaje y espesor intermedio, pero con buenas propiedades de absorción. Papel fino: De menor gramaje y grosor que los anteriores.
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4.4.6. OTROS
PAPEL FILTRO CON DIATOMEAS
PAPEL SEPARADOR DE FASES
FILTROS CON TEJIDO NO TEJIDO
AUXILIARES DE FILTRACIÓN
PLACAS FILTRANTES
Fuente: FILTROS ANOIA, S.A. – Sant Pere de Riudebitlles (Barcelona) – FILTER LAB.
V.
METODOS Y MATERIALES 5.1.
MATERIALES 5.1.1. MATERIA PRIMA
Broza de quinua
Paja de cebada
Algodón
Almidón de yuca
Papel reciclado 5.1.2. MATERIALES
Mesa de Trabajo
Bastidores
Vasos Precipitados
Tijeras
Olla de acero
Cocinaeléctrica
Recipientes
Vidrio
Varilla de vidrio
Tela poliseda 5.1.3. EQUIPOS
1.
Regla
Licuadora
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Balanza digital
Molino manual
Micrómetro
Plancha
Licuadora
Romana 5.1.4. REACTIVOS
5.2.
1.
Hidróxido de sodio
Hipoclorito de sodio al 2.5 y 5%
METODO
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RECEPCION DE MATERIA PRIMA
SELECCION DE LA MATERIA PRIMA
REDUCCION MECANICA
PESADO
DESLIGNIFICADO • NAOH al 8% durante 3 dias y 1 día LAVADO
TRATAMIENTO TERMICO • Llevado a una cocina electrica con tiempos de 30m, 1h y 1/2h. LAVADO
BLANQUEADO • Tratamiento realizado por 1 y 2 días. LAVADO
PESADO
MEZCLADO
REFINADO
MOLDEADO
PRENSADO
SECADO • Aproximadamente 3 días de secado, solo con las telas y prensado
1.
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5.2.1. RECEPCION DE MATERIA PRIMA Se procedió a la recepción de la materia prima como es la broza de quinua, paja de cebada, almidón, papel reciclado y algodón.
Broza de quinua
Cebada
5.2.2. SELECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA Se realizó la selección, dependiendo del tipo de materia prima que se tenía, a su vez se seleccionó también, por la cantidad de humedad, el color, el tamaño. 5.2.3. REDUCCION MECANICA En esta etapa se usó el molino manual para la broza de quinua y la paja de cebada, para el algodón las tijeras, para el papel reciclado se hizo la ruptura manualmente y se dejó en agua, el almidón no necesito reducción.
5.2.4. PESADO Se realizó el pesado de cada muestra antes de empezar con la deslignificación.
1.
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5.2.5. DESLIGNIFICACION Se preparó una mezcla de agua con hidróxido de sodio (NAOH) al 8%, y se realizó en tiempos de 03 días y 01 día, la broza de quinua y la paja de cebada.
5.2.6. LAVADO Luego de transcurrido el tiempo de deslignificación se procede a lavar la muestra hasta que el producto del lavado de esta sea claro.
5.2.7. TRATAMIENTO TERMICO Se vierte el producto previamente lavado a la olla de acero con una mezcla de agua con hidróxido de sodio al 8%, para su tratamiento térmico en la cocina eléctrica, por el tiempo que viera por conveniente, de preferencia una hora. 5.2.8. LAVADO Nuevamente se repite el mismo lavado anteriormente ejecutado.
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5.2.9. BLANQUEADO Se deja en hipoclorito de sodio preparado al 5 y 2.5%, durante un día o 2 dependiendo como este el blanqueado de la muestra.
5.2.10. LAVADO Se repite el lavado esta vez para tratar d eliminar el olor del cloro.
5.2.11. PESADO Se realiza el pesado de las distintas muestras apropiadamente, teniendo en cuenta los porcentajes que se usara para cada muestra.
5.2.12. MEZCLADO Se realiza el mezclado de las muestras previamente pesadas para su posterior refinamiento.
1.
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5.2.13. REFINADO Se realiza el refinado de la pasta, hasta que se haya homogenizado y este bien fina para su moldeo.
5.2.14. MOLDEADO Se realiza el moldeo en los bastidores previamente adecuados hasta que la pasta tome una forma uniforme, este proceso se lleva a cabo en abundante agua para su mayor uniformidad.
5.2.15. PRENSADO Luego del moldeado se procede al prensado esto para obtener una mayor uniformidad y que nuestro papel salga uniforme, esto se realiza poniendo poliseda para tapar la pasta, cubierta por otra tela para que esta absorba la humedad, cambiarla una vez este mojada, y sobre ambas un vidrio. 1.
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5.2.16. SECADO Se deja el molde prensado a temperatura ambiente, alrededor de 03 días, dependiendo de la humedad del papel y del tipo de papel también depende el uso de tratamiento térmico (plancha), algunos papeles son sensibles y terminan arrugándose.
1.
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CUADRO N° 01: FORMULACION DE TRATAMIENTOS Muestra
Tallo de quinua %
Paja de cebada %
Almidón %
Algodón %
Papel reciclado %
TOTAL %
T1
100
T2
90
T3
90
10
100
T4
60
40
100
T5
60
30
10
100
T6 *
60
5
35
100
T7
60
40
100
T8
40
60
100
T9
50
50
100
100
100
100 10
T10
100
FUENTE: Elaboración propia (* se hizo dos muestras de 4 y 4.5 g) Interpretación: En la tabla se muestra como se fue avanzando hacia el objetivo trazado, en este caso el papel filtro, con diferentes porcentajes utilizados en nuestros tratamientos hasta obtener el que más se acerca en las propiedad físicas que requiere el papel filtro.
1.
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CUADRO N° 02: FLUJOGRAMA DE LOS TRATAMIENTOS Operaciones unitarias
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
Materia prima
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1 Cuadro 1
Pesado
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro 1
Cuadro N 1
Cuadro 1
Cuadro 1 Cuadro 1
Reducción Mecánica
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm.
Chips de 4 cm
Chip de 4 cm
Pulverizado
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino
En molino En molino
Extracción de lignina
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 72 h
NaOH 8% * 24h
NaOH 8% * 24 h
NaOH 8% *24 h
NaOH 8% *24 h
Lavado
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Tratamiento térmico (Cocción)
85°C * 35min.
85°C * 35min.
85°C * 65min.
85°C * 65min
85°C * 65min.
85ºC * 110min.
85°C * 110min.
85°C * 110min.
85°C * 110min.
.
Lavado
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua Potable
Agua potable
T9
T10
Recepción Selección
1.
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Tijeras
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1er. Refinado
En una licuadora * 5 min
En una licuadora * 5 min
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una licuadora * 5 min.
En una En una En una En una licuadora * licuadora * licuadora * licuadora 10 min 10 min 10 min * 20 min
Blanqueado 1
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5.% * 24 h
Hipoclorito de sodio 5% * 24h
Hipoclorito de sodio 5% * 24h
Hipoclorito Hipoclorito Hipoclorito de sodio de sodio de sodio 5% * 24 h 5% * 24 h 5% * 24 h
Moldeado
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En u n bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
En un bastidor
Prensado
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Vidrio
Secado
Con plancha
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
En sombra al Medio Ambiente
textura del Papel filtro
liso
liso
Semi-liso
Liso poroso
Liso poroso
Semi-liso
Lisoporoso
En En sombra En sombra sombra al Medio al Medio al Medio Ambiente Ambiente Ambiente liso
Áspero
Áspero
FUENTE: Elaboración Propia
1.
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VI.
RESULTADOS CUADRO N° 03: CARACTERISTICAS FISICAS DEL PAPEL FILTRO
MUESTRAS
Concentración de NaOH (%)
Espesor (mm)
Área (m2)
Peso (g.)
Gramaje (g/m2)
Absorción (g/m2)
Velocidad de filtración (s)
0.21
0.0025
0.20
80
150
445
Medio rápido; grueso
7.44
0.20
0.0025
0.18
72
75
197
Medio rápido
7.94
0.245
0.0025
0.24
96
175
*
*
pH
Testigo T1 T2
8
T3
8
7.13
0.135
0.0025
0.20
80
150
1195
lento
T4
8
7.13
0.22
0.0025
0.28
112
125
500
Medio/ lento
T5
8
--------
0.25
0.0025
0.18
72
237.5
107
T6 *
8
--------
0.27 0.18
0.0025 0.0025
0.15 0.1
60 40
212.5 200
999 **
Lento, Denso
T7
8
---------
0.17
0.0025
0.22
88
100
1087
Lento
T8
8
---------
0.30
0.0025
0.19
76
300
359
Medio rápido, grueso
T9
8
---------
0.34
0.0025
0.22
88
400
386
Medio rápido, grueso
T10
8
---------
0.15
0.0025
0.11
44
87.5
287
Medio rapido
FUENTE: Elaboración propia
1.
8
Propiedades
* la muestra no resistió el doblez ** la muestra se perdió
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Concentración de NaOH : La concentración de NaOH al 8% en frio y después un tratamiento térmico del mismo porcentaje, Según el Dr. Ángel Mujica en su proyecto quinua; menciona con respecto al proceso de transformación en vista del bajo porcentaje de lignina que posee cada fibra, se puede obtener mayor cantidad de pulpa, usando el proceso de sosa al frio a una concentración entre los 8 % y 10%, con el fin de no degradar la celulosa, insumo principal de muchos productos agroindustriales. pH: Se obtuvo pHs ligeramente alcalinos en los tratamientos T1,T2,T3,T4 esto debido que son pulpas químicas que utilizan NaOH e hipoclorito de sodio. Además Libby, 1960 menciona que las soluciones de hipoclorito de sodio por si, generan un pH superior a 11. Y en los demás tratamientos no se aplicó este procedimiento ya que el pHmetro estaba des calibrado y sus datos no eran confiables. Espesor: Con respecto al espesor la muestra que mas se acerca al papel testigo son los tratamiento 1 y 4, los espesores varían de acuerdo a la cantidad de pasta utilizada, en los 4 primeros tratamientos utilizamos porcentajes y no pesamos la cantidad de pasta que entra en el moldeo para después con la experiencia de los demás compañeros pasamos a medir y pesar la cantidad de muestras que entrará en cada moldeo decidiendo entre 4g 4.5 g y 5g. y el mejor es de 4.5 para alcanzar al espesor y gramaje deseados. Gramaje: La muestra que mas se asemeja al testigo es la prueba realizada en el tratamiento 3 nos dio 80 g/m2 que es similar al testigo. Filtración. En los tratamiento 8 y 9 son los que se mas se acercan a nuestro testigo con porcentajes de (40% de quinua y 60 % de algodón) para el primero y 50% de quinua y 50 % de algodón para el segundo, en los tratamientos 6 y7 los papeles se deshicieron y en el tratamiento 2 el papel filtro no resistió al doblez y se rompió.
VII.
CONCLUSIONES -
Es correcto la utilización de broza de quinua, por su bajo contenido de lignina (Mujica, 2006), y asi podemos obtener un papel mas claro.
-
La experiencia nos indica que el contenido de algodón en el papel filtro es esencial para un adecuado filtrado y retención de sustancias.
-
Los tratamientos 8 y 9 con mayor e igual contenido de algodón alto de algodón son los recomendables en la elaboración de papel filtro.
-
El pH de los tratamientos está en relación directa con la concentración de NaOH e hipoclorito de sodio utilizados en el proceso. Un lavado eficiente mejorara el PH de nuestra pasta (PH neutro).
-
1.
A mayor contenido de algodón la drenabilidad es más rápida,
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-
Las características de gramaje, espesor, drenabilidad, color y textura son controlables en el proceso.
-
A mayor contenido de algodón el espesor aumenta y el gramaje se mantiene a no aumenta considerablemente.
VIII.
RECOMENDACIONES -
Hacer un buen refinado del algodón para evitar grumos (copos)en nuestro papel
-
Para evitar el ondeo del papel no aplicar plancha como tratamiento térmico.
-
Para el blanqueo utilizar hipoclorito al 2.5%.
-
No forzar los equipos de laboratorio.
-
Trabajar con fibra totalmente seca
-
Trabajar con otros procedimientos la extracción de lignina que sean amigables con el medio ambiente.
IX.
BIBLIOGRAFÍA -
GARCÍA HORTAL, José A. (2007). Fibras Papeleras. Barcelona. Ediciones UPC
-
Libby, C. Conde. Celulosa y Papel de Ciencia y Tecnología, vol. II. McGraw-Hill, Nueva York, sin fecha (probablemente 1960).
-
CULTIVO MULTIPROPÓSITO PARA LOS PAISES ANDINOS INT/01/K01 PERÚ – BOLIVIA – COLOMBIA. MUJICA A. ORTIZ R. BONIFACIO A. SARAVIA R. CORREDOR G. ROMERO A. JACOBSEN S. 2006 “Agroindustria de la Quinua (Chenopodium quinoa willd) en los países Andinos.” PUNO - PERÚ).
-
FILTROS ANOIA, S.A. – Sant Pere de Riudebitlles (Barcelona)
-
FILTER LAB
-
http://www.artesanias-egipcias.com.ar/Papiros_egipcios_grandes.htm
1.
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