Resumen

En épocas antiguas el papel artesanal se fabricaba de maguey de izote y de ámate pudiéndose usar otras fibras según su abundancia. La elaboración de papel artesanal es muy laboriosa y complicada ya que para su fabricación sólo se cortaban las ramas gruesas de algunos árboles dejando los renuevos se ablandaban las ramas gruesas con agua y se deja remojar durante una noche en los arroyos o corrientes de agua al día siguiente se le arrancaba la corteza y después de limpiar la cutícula superior se extienda A golpes y con una piedra plana, de esta manera el material se volvía flexible. La piña contiene una fibra que al mezclarla con celulosa se forma un material resistente moldeable y flexible. Este recurso se puede aprovechar ya que contiene metamolenas, potasio, titanio, riboflavina, vitamina C y fibras, de la fibra que contiene sale una pulpa y que al mezclarse con la celulosa y dejándose secar se forma el papel artesanal. La celulosa es la biomolécula orgánica más importante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre. Se obtuvo una placa de 29×22cm de largo y de consistencia poco flexible con un color amarillo paja y un rico aroma a Piña. Su costo estimado es de 220 pesos (incluyendo bastidor) y 65 pesos (sin bastidor). Nuestro papel tiene diversos usos, entre ellos están las invitaciones, calendarios, portarretratos y puede ser usado para decorar diversas cosas tales como paredes muebles etc. Se elabora fácilmente, aunque se rompe al desprenderlo del bastidor

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

La cascara de piña casi siempre se desecha ya que no conocemos sus diferentes usos y beneficios.

Este recurso se puede aprovechar ya que contiene betonolena, potasio, magnesio, titanio, riboflavina, vitamina C y fibra, estas propiedades hacen posible la elaboración de papel artesanal a base de este recurso.

De la fibra que contiene sale una pulpa que al mezclarse con la celulosa y dejar se secar se forma papel artesanal. Esta fibra contiene bromelina, uno de los elementos fundamentales para la elaboración de este papel.

La celulosa es primordial para este papel porque lo hace flexible y resistente. Esta es la biomolécula orgánica mas abundante, se obtiene de las plantas y constituye la materia prima de los tejidos de fibra.

Al mezclarse se obtiene el papel artesanal, facilitando su elaboración.

El papel se fabricaba de maguey, algodón, izote y amate, pudiéndose usar otras fibras según su abundancia y presencia. Su fabricación era muy tardada y complicada, el papel era muy costos y después de sus uso se desperdiciaba.

Antecedentes

Existen numerosas especies de árboles que pueden emplearse en la producción de productos de papel. No obstante, esta guía se centrará fundamentalmente en el uso de coníferas y fibra recuperada.

La madera de las coníferas está constituida por fibras largas y resistentes con las que se logra formar una compleja malla entretejida que propicia una adecuada formación de papel en máquina. En Europa y los países nórdicos se utilizan fundamentalmente abetos y pinos, ya que sus fibras ofrecen las características más ventajosas para los procesos de fabricación de papel.

Los troncos de mayor tamaño se destinan a la producción de madera aserrada. La industria de la pasta y el papel utiliza sobrantes de los aserraderos, ramas, copas de árboles y materiales descartados en los procesos de criba. La madera cosechada del bosque incluye dos partes bien diferenciadas: una interna, compuesta por fibra de celulosa de gran utilidad, y una capa externa de corteza. La corteza reduciría la calidad del papel si se mantuviera en el proceso de fabricación de pasta, por lo que se extrae antes de iniciar este proceso. La corteza constituye un importante biocombustible. A partir de aquí, la madera descortezada puede seguir distintas rutas en la producción de pasta papelera. La pasta mecánica puede elaborarse siguiendo diferentes métodos que emplean aproximadamente el 98% del volumen de la madera en la producción de una pasta de alta opacidad. La pasta química se elabora extrayendo la lignina de la madera. La lignina es un material que ejerce de agente aglutinante de las fibras durante el crecimiento del árbol. Al eliminar la lignina, el rendimiento del volumen de madera disminuye al 50%, resultando en fibras de buena resistencia, pero opacidad inferior.

Actualmente algunos artesanos siguen fabricando papeles especiales a mano siguiendo el proceso tradicional, entre los que tenemos que destacar a Javier Biñaras y Juan Barbes (Eskulan) en Zizurkil y José Ramón Alejandre e Hilda Alamo (Paperki) en Hondarribia. En este caso además la investigación y la obra artística, sobre papel, ocupan un lugar importante. Estos papeles se destinan a artes gráficas (ediciones especiales), litografía, serigrafía y gravado calcográfico.

Los actuales fabricantes utilizan como materia prima celulosa cocida y blanqueada, algodón y lino en láminas, que compran en el mercado. Combinando estas materias primas en distintos porcentajes obtienen distintos tipos y calidades de papel.

La operación de deshilachar y reducir las fibras (refinado de floreo) se realiza en frío, en una “pila a la holandesa” de unos 500 litros de capacidad, construida en poliéster y con un cilindro de cuchillas movido por un motor eléctrico. En la misma vierten agua y unos 50 kilos de celulosa de algodón. A la pila añaden cola y el colorante deseado, así como productos bactericidas, que alargan la vida del papel y carbonato cálcico que lo preserva de la lluvia acida.

Tras el refinado las fibras de algodón, que al inicio tienen una longitud de 6/7 milímetros, quedaban a 3 o 4 y con sus extremos deshilachados, lo que permite su posterior entrecruzamiento y unión para formar la lámina. Tras el refinado vierten la pulpa de algodón o pasta así obtenida en otra tina, añadiéndole agua hasta dejarla muy diluida al 0,5% y 1%, y la agitan continuamente.

Los actuales fabricantes de papel a mano obtienen los diferentes espesores de la hoja (granaje) diluyendo en diferentes porcentajes la pulpa en esta tina, proporciones que conocen por experiencia.

Seguidamente con el marco o formador obtienen la lámina de papel siguiendo los mismos movimientos y forma de trabajo que se han utilizado tradicionalmente.

El proceso continúa trasladando el montón de hojas de papel y láminas de fieltro intercaladas a una prensa hidráulica, en la que lo comprimen lentamente eliminando, (entre el 40 y el 50%) del agua que contienen, operación que debe realizarse muy lentamente, para evitar la rotura de las fibras vegetales.

Seguidamente las hojas de papel son colgadas de cuerdas en el alto del taller en donde proceso de secado lento, que dura del orden de 48 horas, le permite perder la humedad restante.

La fabricación tradicional del papel se realizaba en un ambiente húmedo debido a la utilización del agua, lo que suponía un inconveniente adicional para los trabajadores.

La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre, se encuentra en las paredes de las células de las plantas. Químicamente se considera como un polímero natural, formado por un gran número de unidades de glucosa (C6H10O5), cuyo peso molecular oscila entre varios cientos de miles.

La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. También se utiliza en la fabricación de explosivos (el más conocido es la nitrocelulosa o “pólvora para armas”), celuloide, seda artificial, barnices y se utiliza como aislamiento térmico y acústico, como producto derivado del papel reciclado triturado.

La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucopiranosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Por hidrólisis de glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H10O5)n, con un valor mínimo de n= 200.

La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, es decir, no es digerible por los animales; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.
En el aparato digestivo de los rumiantes (pre-estómagos), de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulosa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulosas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.

Actualmente se están buscando nuevas alternativas energéticas a partir de biomasa, recursos renovables y desechos agroindustriales, para desarrollar nuevas tecnologías y procesos en la obtención de biocombustibles. El objetivo fue obtener celulosa y bio-etanol del bagazo de piña (desecho agrícola). El aprovechamiento de este bagazo evitará el consumo de cultivos destinados a la alimentación, evitando el uso excesivo de tierras y el empleo de residuos orgánicos agroindustriales. Además, el producto obtenido tiene un valor agregado y podría convertirse en un beneficio para los productores de piña. La finalidad fue estudiar un proceso para extraer celulosa del bagazo de piña, y mediante hidrólisis ácida de celulosa y bagazo se obtuvo glucosa. Esta glucosa se neutralizó a pH de 5 y se realizó la fermentación en un medio anaeróbico, utilizando el microorganismo Saccharomyces cerevisiae, variando tiempos de fermentación (36, 40, 48 y 72 h) y manteniendo la temperatura a 30ºC. La celulosa obtenida presentó una conversión del 60% y mediante FTIR se corroboró que la celulosa fue tipo II. Se obtuvo bio-etanol mediante destilación, presentando un rendimiento del 35% con bagazo y del 57% con celulosa con un tiempo de fermentación de 48 y 72 h, respectivamente.

La obtención de combustibles líquidos a partir de biomasa ha despertado gran interés en los últimos años. Aunque, temporalmente, ha cedido la crisis del petróleo, la necesidad de encontrar carburantes para motores de explosión que no dependan de aquél es evidente (Dien, et. al., 2003, Guademarais et. al., 1986; Hall, 1983). La fermentación de los granos de cereales para producir etanol-carburante, tiene serias oposiciones por razones sociales, en un mundo con déficit de alimentos (Barnard y Hall, 1983; Wilke et. al., 1981; Weizz y Marshall, 1979). Una solución más atractiva es usar biomasa residual de origen agrícola como materia prima. Con esta finalidad se realizó un estudio para aprovechar al máximo un residuo agrícola como el bagazo de piña, para obtener celulosa y bio-etanol. A nivel mundial, el principal productor de piña es Tailandia, seguido de países de Latinoamérica donde Brasil es el principal productor, del total de la producción mundial de piña, México aporta un 4%. Los desechos agrícolas de bagazo de la industrialización de la piña en la región representan un 20% lo cual es un total de 12,900 toneladas de bagazo al año, de los cuales un 30% es utilizado como alimento para ganado y el resto se desecha. El etanol mezclado con gasolina, aumenta el número de octano y promueve una mejor combustión, reduciendo las emisiones contaminantes. La celulosa y hemicelulosa son hidrolizadas por enzimas o ácidos diluidos para obtener sacarosa (glucosa), la cual es fermentada y transformada en etanol. Por referencia se tiene que por cada molécula de glucosa (C6 H12O6 ) se producen dos moléculas de etanol (CH3 -CH2 -OH) y dos de CO2 . Además, los residuos de biomasa contienen mezclas complejas de carbohidratos, llamados celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa (ver Fig. 1) es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa, clasificado como homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. Además, la celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre. Figura 1. Estructura de la celulosa La celulosa obtenida de esta biomasa, es tratada con ácidos o enzimas que facilitan la obtención de azúcares (glucosa). Los principales métodos para extraer estos azú- cares son tres: 1) hidrólisis con ácidos concentrados, 2) hidrólisis con ácidos diluidos y 3) la hidrólisis enzimática (Primo-Yúfera et. al., 1995). Por lo tanto, este trabajo estudió las condiciones ideales para hidrolizar celulosa y bagazo de piña, así como la formulación para realizar la fermentación y obtener bioetanol. Además, se encontró el tipo de celulosa obtenida del bagazo de piña y mediante FTIR se corroboraron los grupos característicos de la celulosa. Por otro, lado se determinó el rendimiento del bio-etanol obtenido a partir tanto de la celulosa como del bagazo de piña.

Se recolectó el bagazo de piña procedente del estado de Veracruz y se realizó un secado a 50º C durante 24 horas en una estufa de vacío. Para extraer la celulosa del bagazo de piña se utilizó el método de Vieira et. al., 2002. Se tomaron 5 g de bagazo de piña seco y se colocó en el reactor un PARR de vidrio con 400 mL de 1-Octanol (g/ mL relación bagazo seco/1-Octanol, 1/80), se le adicionó 10 ml de NaOH al 40% en peso a 160ºC durante 3 h. con agitación mecánica constante. Transcurrido el tiempo, se extrajo la celulosa del reactor, se lavó con agua destilada, se filtró y posteriormente el filtrado se colocó en un equipo Soxhlet para eliminar el olor de 1-octanol y purificar la celulosa obtenida. Posteriormente, se secó en una estufa de vacío a 45º C durante 24 h., y finalmente se caracterizó por FTIR para identificar los grupos funcionales característicos y determinar el tipo de celulosa.

Actualmente existe una gran demanda de papel y losárboles son todavía los utilizados, principalmente,como materia prima. En un mundo donde todocambia constantemente: ¿por qué no utilizar otraopción? Muchos de los residuos industriales sonconsiderados como desechos. La piña es un frutomuy valorado principalmente por su sabor, perotambién posee otras cualidades, como el hechode que contribuye a eliminar toxinas y grasas, yactiva el metabolismo, entre otros beneficios. Sinembargo, aquello que consideramos importante no es su pulpa sino la corona o comúnmente conocidacomo cogollo. En el proceso de cosecha de la piña sedesecha el cogollo. Este subproducto agroindustrial,es la materia prima que se utilizó en la elaboracióndel ecopapel, a través de un proceso adaptado para laelaboración del mismo. Estas adecuaciones fueronnecesarias, por el hecho de que si se compara lamadera con el cogollo de la piña, estos materialesson muy diferentes. No obstante, el concepto es elmismo: tomar la celulosa presente en la planta parala elaboración del papel. En este trabajo se evaluó eluso de la corona de la piña, obtenida de la cocechade la misma, para la fabricación de pastas celulósicaspara papel, con el fin de disminuir el consumo demaderas y contribuir a disminuir las importacionesde pasta y de papel en el país.

El papiro fue el origen del uso de papel para facilitar la comunicación y la transmisión de conocimiento, este se componía de láminas del tallo, extraídas, desplegadas y aplanadas. En otras culturas, como las asiáticas, se utilizaba la piel seca de ovejas, cerdos, cabras, entre otras (Bacigalup L., Martino, A. y Soca, A. (2010)). La estructura básica del papel es un entramado de fibras de celulosa (un polisacárido con 600 a 1000 unidades de sacarosa) unidas mediante enlaces de hidrógeno. Una vez separadas del resto de componentes no celulósicos mediante el proceso de elaboración de la pasta de papel, estas fibras tienen alta resistencia a la tracción, absorben los aditivos empleados para transformar la pasta en papel y cartón, y son flexibles, químicamente estables y blancas. Esos componentes no celulósicos son, en el caso de la madera, principalmente hemicelulosas (con 15 a 90 unidades iguales de sacarosa), ligninas (altamente polimerizadas y complejas, actúan como aglutinante de las fibras), extractos (grasas, ceras, alcoholes, fenoles, Luna Azul ISSN 1909-2474 No. 43, julio – diciembre 2016 ©Universidad de Caldas revista.luna.azúl. 2016; 43: 499-517 ácidos aromáticos, aceites esenciales, oleorresinas, esteroles, alcaloides) (Keefe & Teschke, 1995). Para la elaboración del papel es determinante conocer las propiedades físicas y químicas de la materia prima a usar, ya que de estas depende directamente la calidad del papel y se establece toda la línea de producción. Dentro de las propiedades físicas que se evalúan comúnmente se encuentran el volumen, tamaño, densidad real y aparente, en el caso de los residuos el grado de madurez, el contenido de humedad y la resistencia, entre otros. Las propiedades químicas son aún más importantes, pues determinan la calidad de las fibras, es decir la resistencia a la tracción, flexibilidad, la estabilidad, la adhesión, el color, absorción de los aditivos empleados para transformar la pasta en papel y cartón (Keefe & Teschke, 1995; Villaseñor, 2000; Revista Ambientum, 2002). Dentro de las propiedades que se evalúan en la pulpa de papel están la celulosa, la hemicelulosa que rodea los filamentos de la celulosa y ayuda en la formación de microfibrillas, es decir funcionan como material de soporte en la pared celular, la holocelulosa que representa la fracción total de polisacáridos, es decir, celulosa + hemicelulosa, la lignina que es una sustancia natural que hace parte de la pared celular de muchas células vegetales, les da dureza y resistencia pero en el caso del papel se busca eliminarla para facilitar la adhesión de las fibras (Revista Ambientum, 2002).

Actualmente existe una gran demanda de papel y los árboles son todavía los utilizados, principalmente, como materia prima. En un mundo donde todo cambia constantemente: ¿por qué no utilizar otra opción? Muchos de los residuos industriales son considerados como desechos. La piña es un fruto muy valorado principalmente por su sabor, pero también posee otras cualidades, como el hecho de que contribuye a eliminar toxinas y grasas, y activa el metabolismo, entre otros beneficios. Sin embargo, aquello que consideramos importante no es su pulpa sino la corona o comúnmente conocida como cogollo. En el proceso de cosecha de la piña se desecha el cogollo. Este subproducto agroindustrial, es la materia prima que se utilizó en la elaboración del ecopapel, a través de un proceso adaptado para la elaboración del mismo. Estas adecuaciones fueron necesarias, por el hecho de que si se compara la madera con el cogollo de la piña, estos materiales son muy diferentes. No obstante, el concepto es el mismo: tomar la celulosa presente en la planta para la elaboración del papel. En este trabajo se evaluó el uso de la corona de la piña, obtenida de la cocecha de la misma, para la fabricación de pastas celulósicas para papel, con el fin de disminuir el consumo de maderas y contribuir a disminuir las importaciones de pasta y de papel en el país.

La lignina es un polímero de naturaleza aromática con alto peso molecular que tiene como base estructural fenil-propano. Esta sustancia es la que da dureza y resistencia a las paredes celulares de las plantas; por lo que es necesario extraerla para poder obtener la celulosa.

Para separar la lignina, se cocinan los trozos del cogollo previamente seccionados y cuando la cocción alcanza una temperatura entre 70 a 80°C se le agrega el hidróxido de sodio o potasa en concentración de 250g*Kg-1 de cogollo. La función del hidróxido es el de actuar como disolvente. Esto se deja a fuego lento durante media hora.

Debido al crecimiento de la población así como el surgimiento de un mundo competitivo, la demanda de papel ha ido en aumento. Aunada a esta demanda, también, se ha dado la disminución de las reservas de árboles que se utilizan para la fabricación del papel.

Para evitar que en un futuro no muy lejano se dé la escasez o extinción de ciertas especies de plantas es necesario que se recurra a métodos alternativos que contribuyan a la preservación del equilibrio natural.

Es por ello que los nuevos campos de investigación se basan en la posibilidad de mejorar los procesos ya existentes, descubrir nuevos procesos para utilizar mayor diversidad de materias primas, tanto nuevas especies vegetales accesibles, como desechos forestales o materiales reciclados.

Objetivo

Elaborar papel a base de cáscara de piña

Justificación

La elaboración de papel artesanal es muy laboriosa y complicada ya que para su fabricación solo se cortan las ramas gruesas de algunos árboles dejando las renuevas; se ablandaban las ramas gruesas con agua y se dejaban remojar durante una noche en los arroyos y corrientes de agua, al día siguiente se les arrancaba la corteza y después de limpiarla de la cutícula superior se extendía a golpes con una piedra plana pero surcada de estrías, de esta manera el material se volvía flexible. Investigando nos dimos cuenta que la piña contiene una fibra que mezclándola con celulosa se forma un material resistente, moldeable y flexible al igual que el papel artesanal. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre, se encuentra en las paredes de las plantas. Constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. Al mezclar estos dos elementos se forma el papel a base de cascara de piña rediciendo los materiales y la complicación de la elaboración del papel artesanal. Por esta razón se propone el diseño de un papel que aproveche estos dos elementos naturales.

Hipótesis

Si logramos elaborar papel a base de cáscara de piña entonces podremos presentar una alternativa de papel artesanal.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

• Plástico hule cristal de 30 x 30 cm
• 1 piña completa grande
• 2 coladores
• 1 manta de cielo
• 1 recipiente hondo
• 1 licuadora
• 1 cuchillo
• 3 bastidores de 29 x 22 cm
• 1 rodillo

Procedimiento

1. Pelar la piña por completo,  depositarla en un recipiente hondo y agregar la celulosa junto con unos cogollos
2.  Introducir el contenido del recipiente a la licuadora agregando el agua necesaria para licuar a potencia alta hasta observar que quede una mezcla pastosa.
3.  Vaciar la mezcla al recipiente hondo colándola perfectamente y poner el hule cristal dentro de los bastidores
4. Repartir la masa del colador proporcionalmente sobre el plástico dentro  de los tres bastidores.
5. Colocar la manta de cielo sobre la mezcla y voltear el bastidor.
6. Extender la masa con el rodillo hasta obtener una capa muy fina parecida al papel.
7. Dejar secar la mezcla durante 24 horas o mas hasta observar que esta completamente seca.
8. Cuando la mezcla este totalmente seca retirar de los bastidores el producto.

Galería Método

Resultados

Se obtuvo una placa de 29×22 cm de largo de consistencia poco flexible con un color amarillo paja y un aroma a piña. El papel era grueso y con restos de cascara de piña en su interior.

Al retirarlo del bastidor se rompía fácilmente. Su costo estimado es de 220 pesos (incluyendo bastidor) y 65 pesos (sin bastidor), el precio de la piña depende de la época y lugar donde se adquiera.

Galería Resultados

Discusión

En épocas antiguas la elaboración de papel era muy difícil y laboriosa y tenía diferentes usos según las costumbres o el material con el que se elaborara.

Nuestro papel tiene diversos usos, entre ellos están las invitaciones, calendarios, portarretratos y puede ser usado para decorar diversas cosas tale como paredes muebles etc.

Su elaboración es sencilla, aunque al desprenderlo del bastidor, algunas partes llegaban a romperse y ser mas gruesas que el resto del papel. Su costo el accesible y con materiales fáciles de adquirir.

Conclusiones

En épocas antiguas la elaboración de papel era muy difícil y laboriosa y tenía diferentes usos según las costumbres o el material con el que se elaborara.

Nuestro papel tiene diversos usos, entre ellos están las invitaciones, calendarios, portarretratos y puede ser usado para decorar diversas cosas tale como paredes muebles etc.

Su elaboración es sencilla, aunque al desprenderlo del bastidor, algunas partes llegaban a romperse y ser mas gruesas que el resto del papel. Su costo el accesible y con materiales fáciles de adquirir.

Bibliografía

EcuRed, Celulosa disponible en  https://www.ecured.cu/Celulosa, consultado el 8 de enero del 2018

Cellulose, Celulosa disponible en pslc.ws/spanish/cell.htm, consultado el 8 de enero del 2018

Guía del emprendedor, Elaboración del papel artesanal disponible en

www.guiadelemprendedor.com.ar/Papel_Artesanal.htm  consultado el 8 de enero del 2018

UNCOM, Elaboración del papel artesanal disponible en https://artes.uncomo.com, consultado el 8 de enero del 2018

MEDICINA NATURAL ALTERNATIVA. COM, Propiedades de la cascara de piña, disponible en https://medicinanatural-alternativa.com/para-que-sirve-la-cascara-de-pina/ , consultado el 8 de enero del 2018

Summary

In ancient times the craft paper was made of maguey of izote and amate being able to use other fibers according to their wealth.  The production of handmade paper is very laborious and complicated since making only some thick branches were cut trees leaving the shoots soften thick branches with water and let it soak overnight in Brooks or streams of water the next day is started you bark, and after cleaning the upper cuticle extends to shock and with a flat stone, thus the material became flexible.  Pineapple contains a fiber that forms a resistant moldable and flexible to mix it with cellulose. This resource can be harnessed since it contains metamolenas, potassium,titanium, riboflavin, vitamin C and fiber, the fiber containing leaves a pulp and that when mixed with cellulose and leaving it to dry the handmade paper is formed. Cellulose is the most important organic biomolecule since the greater part of terrestrial biomass.  A plate of 29 × 22 cm long and inflexible consistency with a yellow straw and a rich aroma of pineapple were obtained.  Its estimated cost is 220 pesos (including frame) and 65 pesos (without frame).  Our paper has different applications, these include invitations, calendars, photo frames and can be used to decorate different things such as walls furniture etc. Made Easily, although it breaks to pull it off the rack

Research Question

Problem approach

The shell of pineapple almost always is rejected since we do not know its different uses and benefits. This resource can take advantage since it contains betonline, potassium, magnesium, titanium, riboflavin, vitamin C and fiber, these properties make possible the production of craft paper based on this resource.

The fiber that it contains goes out a pulp that when it gets mixed by the cellulose and puts to dry it forms handcrafted paper. This fiber Lina contains brome, one of the fundamental elements for the production of this paper.

The cellulose is basic for this paper because it makes it flexible and resistant. This one is the most organic molecule abundant, is obtained of the plants and constitutes the raw material of the fabrics of fiber. when it gets mixed the crafted paper is obtained, facilitating his production.

The paper was made of aloe, cotton, izote and amate, and other fibers that can be able to be used according to his abundance and presence. His manufacture was very late and complicated, the paper was very expensive and after his use it was wasted.

Background

Existen numerosas especies de árboles que pueden emplearse en la producción de productos de papel. No obstante, esta guía se centrará fundamentalmente en el uso de coníferas y fibra recuperada.

La madera de las coníferas está constituida por fibras largas y resistentes con las que se logra formar una compleja malla entretejida que propicia una adecuada formación de papel en máquina. En Europa y los países nórdicos se utilizan fundamentalmente abetos y pinos, ya que sus fibras ofrecen las características más ventajosas para los procesos de fabricación de papel.

Los troncos de mayor tamaño se destinan a la producción de madera aserrada. La industria de la pasta y el papel utiliza sobrantes de los aserraderos, ramas, copas de árboles y materiales descartados en los procesos de criba. La madera cosechada del bosque incluye dos partes bien diferenciadas: una interna, compuesta por fibra de celulosa de gran utilidad, y una capa externa de corteza. La corteza reduciría la calidad del papel si se mantuviera en el proceso de fabricación de pasta, por lo que se extrae antes de iniciar este proceso. La corteza constituye un importante biocombustible. A partir de aquí, la madera descortezada puede seguir distintas rutas en la producción de pasta papelera. La pasta mecánica puede elaborarse siguiendo diferentes métodos que emplean aproximadamente el 98% del volumen de la madera en la producción de una pasta de alta opacidad. La pasta química se elabora extrayendo la lignina de la madera. La lignina es un material que ejerce de agente aglutinante de las fibras durante el crecimiento del árbol. Al eliminar la lignina, el rendimiento del volumen de madera disminuye al 50%, resultando en fibras de buena resistencia, pero opacidad inferior.

Actualmente algunos artesanos siguen fabricando papeles especiales a mano siguiendo el proceso tradicional, entre los que tenemos que destacar a Javier Biñaras y Juan Barbes (Eskulan) en Zizurkil y José Ramón Alejandre e Hilda Alamo (Paperki) en Hondarribia. En este caso además la investigación y la obra artística, sobre papel, ocupan un lugar importante. Estos papeles se destinan a artes gráficas (ediciones especiales), litografía, serigrafía y gravado calcográfico.

Los actuales fabricantes utilizan como materia prima celulosa cocida y blanqueada, algodón y lino en láminas, que compran en el mercado. Combinando estas materias primas en distintos porcentajes obtienen distintos tipos y calidades de papel.

La operación de deshilachar y reducir las fibras (refinado de floreo) se realiza en frío, en una “pila a la holandesa” de unos 500 litros de capacidad, construida en poliéster y con un cilindro de cuchillas movido por un motor eléctrico. En la misma vierten agua y unos 50 kilos de celulosa de algodón. A la pila añaden cola y el colorante deseado, así como productos bactericidas, que alargan la vida del papel y carbonato cálcico que lo preserva de la lluvia acida.

Tras el refinado las fibras de algodón, que al inicio tienen una longitud de 6/7 milímetros, quedaban a 3 o 4 y con sus extremos deshilachados, lo que permite su posterior entrecruzamiento y unión para formar la lámina. Tras el refinado vierten la pulpa de algodón o pasta así obtenida en otra tina, añadiéndole agua hasta dejarla muy diluida al 0,5% y 1%, y la agitan continuamente.

Los actuales fabricantes de papel a mano obtienen los diferentes espesores de la hoja (granaje) diluyendo en diferentes porcentajes la pulpa en esta tina, proporciones que conocen por experiencia.

Seguidamente con el marco o formador obtienen la lámina de papel siguiendo los mismos movimientos y forma de trabajo que se han utilizado tradicionalmente.

El proceso continúa trasladando el montón de hojas de papel y láminas de fieltro intercaladas a una prensa hidráulica, en la que lo comprimen lentamente eliminando, (entre el 40 y el 50%) del agua que contienen, operación que debe realizarse muy lentamente, para evitar la rotura de las fibras vegetales.

Seguidamente las hojas de papel son colgadas de cuerdas en el alto del taller en donde proceso de secado lento, que dura del orden de 48 horas, le permite perder la humedad restante.

La fabricación tradicional del papel se realizaba en un ambiente húmedo debido a la utilización del agua, lo que suponía un inconveniente adicional para los trabajadores.

La celulosa es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa; es pues un homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. La celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre, se encuentra en las paredes de las células de las plantas. Químicamente se considera como un polímero natural, formado por un gran número de unidades de glucosa (C6H10O5), cuyo peso molecular oscila entre varios cientos de miles.

La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales. También se utiliza en la fabricación de explosivos (el más conocido es la nitrocelulosa o “pólvora para armas”), celuloide, seda artificial, barnices y se utiliza como aislamiento térmico y acústico, como producto derivado del papel reciclado triturado.

La celulosa se forma por la unión de moléculas de β-glucopiranosa mediante enlaces β-1,4-O-glucosídico. Por hidrólisis de glucosa. La celulosa es una larga cadena polimérica de peso molecular variable, con fórmula empírica (C6H10O5)n, con un valor mínimo de n= 200.

La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper los enlaces β-1,4-glucosídicos, es decir, no es digerible por los animales; sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las heces, facilita la digestión y defecación, así como previene los malos gases.
En el aparato digestivo de los rumiantes (pre-estómagos), de otros herbívoros y de termitas, existen microorganismos, muchos metanógenos, que poseen una enzima llamada celulosa que rompe el enlace β-1,4-glucosídico y al hidrolizarse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.
Hay microorganismos (bacterias y hongos) que viven libres y también son capaces de hidrolizar la celulosa. Tienen una gran importancia ecológica, pues reciclan materiales celulósicos como papel, cartón y madera. De entre ellos, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulosas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.

Actualmente se están buscando nuevas alternativas energéticas a partir de biomasa, recursos renovables y desechos agroindustriales, para desarrollar nuevas tecnologías y procesos en la obtención de biocombustibles. El objetivo fue obtener celulosa y bio-etanol del bagazo de piña (desecho agrícola). El aprovechamiento de este bagazo evitará el consumo de cultivos destinados a la alimentación, evitando el uso excesivo de tierras y el empleo de residuos orgánicos agroindustriales. Además, el producto obtenido tiene un valor agregado y podría convertirse en un beneficio para los productores de piña. La finalidad fue estudiar un proceso para extraer celulosa del bagazo de piña, y mediante hidrólisis ácida de celulosa y bagazo se obtuvo glucosa. Esta glucosa se neutralizó a pH de 5 y se realizó la fermentación en un medio anaeróbico, utilizando el microorganismo Saccharomyces cerevisiae, variando tiempos de fermentación (36, 40, 48 y 72 h) y manteniendo la temperatura a 30ºC. La celulosa obtenida presentó una conversión del 60% y mediante FTIR se corroboró que la celulosa fue tipo II. Se obtuvo bio-etanol mediante destilación, presentando un rendimiento del 35% con bagazo y del 57% con celulosa con un tiempo de fermentación de 48 y 72 h, respectivamente.

La obtención de combustibles líquidos a partir de biomasa ha despertado gran interés en los últimos años. Aunque, temporalmente, ha cedido la crisis del petróleo, la necesidad de encontrar carburantes para motores de explosión que no dependan de aquél es evidente (Dien, et. al., 2003, Guademarais et. al., 1986; Hall, 1983). La fermentación de los granos de cereales para producir etanol-carburante, tiene serias oposiciones por razones sociales, en un mundo con déficit de alimentos (Barnard y Hall, 1983; Wilke et. al., 1981; Weizz y Marshall, 1979). Una solución más atractiva es usar biomasa residual de origen agrícola como materia prima. Con esta finalidad se realizó un estudio para aprovechar al máximo un residuo agrícola como el bagazo de piña, para obtener celulosa y bio-etanol. A nivel mundial, el principal productor de piña es Tailandia, seguido de países de Latinoamérica donde Brasil es el principal productor, del total de la producción mundial de piña, México aporta un 4%. Los desechos agrícolas de bagazo de la industrialización de la piña en la región representan un 20% lo cual es un total de 12,900 toneladas de bagazo al año, de los cuales un 30% es utilizado como alimento para ganado y el resto se desecha. El etanol mezclado con gasolina, aumenta el número de octano y promueve una mejor combustión, reduciendo las emisiones contaminantes. La celulosa y hemicelulosa son hidrolizadas por enzimas o ácidos diluidos para obtener sacarosa (glucosa), la cual es fermentada y transformada en etanol. Por referencia se tiene que por cada molécula de glucosa (C6 H12O6 ) se producen dos moléculas de etanol (CH3 -CH2 -OH) y dos de CO2 . Además, los residuos de biomasa contienen mezclas complejas de carbohidratos, llamados celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa (ver Fig. 1) es un polisacárido compuesto exclusivamente de moléculas de glucosa, clasificado como homopolisacárido (compuesto por un solo tipo de monosacárido); es rígido, insoluble en agua, y contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de β-glucosa. Además, la celulosa es la biomolécula orgánica más abundante ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre. Figura 1. Estructura de la celulosa La celulosa obtenida de esta biomasa, es tratada con ácidos o enzimas que facilitan la obtención de azúcares (glucosa). Los principales métodos para extraer estos azú- cares son tres: 1) hidrólisis con ácidos concentrados, 2) hidrólisis con ácidos diluidos y 3) la hidrólisis enzimática (Primo-Yúfera et. al., 1995). Por lo tanto, este trabajo estudió las condiciones ideales para hidrolizar celulosa y bagazo de piña, así como la formulación para realizar la fermentación y obtener bioetanol. Además, se encontró el tipo de celulosa obtenida del bagazo de piña y mediante FTIR se corroboraron los grupos característicos de la celulosa. Por otro, lado se determinó el rendimiento del bio-etanol obtenido a partir tanto de la celulosa como del bagazo de piña.

Se recolectó el bagazo de piña procedente del estado de Veracruz y se realizó un secado a 50º C durante 24 horas en una estufa de vacío. Para extraer la celulosa del bagazo de piña se utilizó el método de Vieira et. al., 2002. Se tomaron 5 g de bagazo de piña seco y se colocó en el reactor un PARR de vidrio con 400 mL de 1-Octanol (g/ mL relación bagazo seco/1-Octanol, 1/80), se le adicionó 10 ml de NaOH al 40% en peso a 160ºC durante 3 h. con agitación mecánica constante. Transcurrido el tiempo, se extrajo la celulosa del reactor, se lavó con agua destilada, se filtró y posteriormente el filtrado se colocó en un equipo Soxhlet para eliminar el olor de 1-octanol y purificar la celulosa obtenida. Posteriormente, se secó en una estufa de vacío a 45º C durante 24 h., y finalmente se caracterizó por FTIR para identificar los grupos funcionales característicos y determinar el tipo de celulosa.

Actualmente existe una gran demanda de papel y losárboles son todavía los utilizados, principalmente,como materia prima. En un mundo donde todocambia constantemente: ¿por qué no utilizar otraopción? Muchos de los residuos industriales sonconsiderados como desechos. La piña es un frutomuy valorado principalmente por su sabor, perotambién posee otras cualidades, como el hechode que contribuye a eliminar toxinas y grasas, yactiva el metabolismo, entre otros beneficios. Sinembargo, aquello que consideramos importante no es su pulpa sino la corona o comúnmente conocidacomo cogollo. En el proceso de cosecha de la piña sedesecha el cogollo. Este subproducto agroindustrial,es la materia prima que se utilizó en la elaboracióndel ecopapel, a través de un proceso adaptado para laelaboración del mismo. Estas adecuaciones fueronnecesarias, por el hecho de que si se compara lamadera con el cogollo de la piña, estos materialesson muy diferentes. No obstante, el concepto es elmismo: tomar la celulosa presente en la planta parala elaboración del papel. En este trabajo se evaluó eluso de la corona de la piña, obtenida de la cocechade la misma, para la fabricación de pastas celulósicaspara papel, con el fin de disminuir el consumo demaderas y contribuir a disminuir las importacionesde pasta y de papel en el país.

El papiro fue el origen del uso de papel para facilitar la comunicación y la transmisión de conocimiento, este se componía de láminas del tallo, extraídas, desplegadas y aplanadas. En otras culturas, como las asiáticas, se utilizaba la piel seca de ovejas, cerdos, cabras, entre otras (Bacigalup L., Martino, A. y Soca, A. (2010)). La estructura básica del papel es un entramado de fibras de celulosa (un polisacárido con 600 a 1000 unidades de sacarosa) unidas mediante enlaces de hidrógeno. Una vez separadas del resto de componentes no celulósicos mediante el proceso de elaboración de la pasta de papel, estas fibras tienen alta resistencia a la tracción, absorben los aditivos empleados para transformar la pasta en papel y cartón, y son flexibles, químicamente estables y blancas. Esos componentes no celulósicos son, en el caso de la madera, principalmente hemicelulosas (con 15 a 90 unidades iguales de sacarosa), ligninas (altamente polimerizadas y complejas, actúan como aglutinante de las fibras), extractos (grasas, ceras, alcoholes, fenoles, Luna Azul ISSN 1909-2474 No. 43, julio – diciembre 2016 ©Universidad de Caldas revista.luna.azúl. 2016; 43: 499-517 ácidos aromáticos, aceites esenciales, oleorresinas, esteroles, alcaloides) (Keefe & Teschke, 1995). Para la elaboración del papel es determinante conocer las propiedades físicas y químicas de la materia prima a usar, ya que de estas depende directamente la calidad del papel y se establece toda la línea de producción. Dentro de las propiedades físicas que se evalúan comúnmente se encuentran el volumen, tamaño, densidad real y aparente, en el caso de los residuos el grado de madurez, el contenido de humedad y la resistencia, entre otros. Las propiedades químicas son aún más importantes, pues determinan la calidad de las fibras, es decir la resistencia a la tracción, flexibilidad, la estabilidad, la adhesión, el color, absorción de los aditivos empleados para transformar la pasta en papel y cartón (Keefe & Teschke, 1995; Villaseñor, 2000; Revista Ambientum, 2002). Dentro de las propiedades que se evalúan en la pulpa de papel están la celulosa, la hemicelulosa que rodea los filamentos de la celulosa y ayuda en la formación de microfibrillas, es decir funcionan como material de soporte en la pared celular, la holocelulosa que representa la fracción total de polisacáridos, es decir, celulosa + hemicelulosa, la lignina que es una sustancia natural que hace parte de la pared celular de muchas células vegetales, les da dureza y resistencia pero en el caso del papel se busca eliminarla para facilitar la adhesión de las fibras (Revista Ambientum, 2002).

Actualmente existe una gran demanda de papel y los árboles son todavía los utilizados, principalmente, como materia prima. En un mundo donde todo cambia constantemente: ¿por qué no utilizar otra opción? Muchos de los residuos industriales son considerados como desechos. La piña es un fruto muy valorado principalmente por su sabor, pero también posee otras cualidades, como el hecho de que contribuye a eliminar toxinas y grasas, y activa el metabolismo, entre otros beneficios. Sin embargo, aquello que consideramos importante no es su pulpa sino la corona o comúnmente conocida como cogollo. En el proceso de cosecha de la piña se desecha el cogollo. Este subproducto agroindustrial, es la materia prima que se utilizó en la elaboración del ecopapel, a través de un proceso adaptado para la elaboración del mismo. Estas adecuaciones fueron necesarias, por el hecho de que si se compara la madera con el cogollo de la piña, estos materiales son muy diferentes. No obstante, el concepto es el mismo: tomar la celulosa presente en la planta para la elaboración del papel. En este trabajo se evaluó el uso de la corona de la piña, obtenida de la cocecha de la misma, para la fabricación de pastas celulósicas para papel, con el fin de disminuir el consumo de maderas y contribuir a disminuir las importaciones de pasta y de papel en el país.

La lignina es un polímero de naturaleza aromática con alto peso molecular que tiene como base estructural fenil-propano. Esta sustancia es la que da dureza y resistencia a las paredes celulares de las plantas; por lo que es necesario extraerla para poder obtener la celulosa.

Para separar la lignina, se cocinan los trozos del cogollo previamente seccionados y cuando la cocción alcanza una temperatura entre 70 a 80°C se le agrega el hidróxido de sodio o potasa en concentración de 250g*Kg-1 de cogollo. La función del hidróxido es el de actuar como disolvente. Esto se deja a fuego lento durante media hora.

Debido al crecimiento de la población así como el surgimiento de un mundo competitivo, la demanda de papel ha ido en aumento. Aunada a esta demanda, también, se ha dado la disminución de las reservas de árboles que se utilizan para la fabricación del papel.

Para evitar que en un futuro no muy lejano se dé la escasez o extinción de ciertas especies de plantas es necesario que se recurra a métodos alternativos que contribuyan a la preservación del equilibrio natural.

Es por ello que los nuevos campos de investigación se basan en la posibilidad de mejorar los procesos ya existentes, descubrir nuevos procesos para utilizar mayor diversidad de materias primas, tanto nuevas especies vegetales accesibles, como desechos forestales o materiales reciclados.

Objective

To elaborate paper based on pineapple shell.

Justification

The making of  craft paper is so elaborate and complicated because of its elaboration, the first thing that they do is to cut the thickest branches of the trees leaving them renewed. The second thing that they do is to put the branches in water like rivers or streams  and leave them for one night. The next day, they through away the bark and then they clean all the superior cuticle. Next, the rest of it is triturated; the branches are extended by a flat but hard rock, in this way the material is flexible, resistant and moldable. When we were searching, we noticed that the pineapple has a fiber that when is mixed with cellulose, it forms a resistant material, flexible and malleable, the same as the craft paper. The cellulose is an organic molecule, it is abundant because it forms a big part on the terrestrial biomass and natural fiber fabrics, we can found it on the plants walls, so mixing this two elements we form paper with pineapple shell, with this we can reduce the materials and we can reduce the complications to do craft paper. For this reason it is  proposed the design of a paper that can take advantages of this two natural materials.

Hypothesis

If we manage to elaborate paper based on shell of pineapple, we will be able to present an alternative of craft paper.

Method (materials and procedure)

Materials:

• 30 x 30 cm glass plastic rubber
• 1 complete big pineapple
• 2 strainers
• 1 blanket of sky
• 1 deep Bowl
• 1 Blender
• 1 knife
• 3 racks of 29 x 22 cm
• 1 roll

Procedure

1. Peel the pineapple completely, put it in a deep Bowl and add the pulp along with buds
2. Insert the contents of the container to the Blender by adding the water required to liquefy at high until that a dough mixture is.
3. Drain the mixture to the deep Bowl putting in on it perfectly and put the rubber glass into frames
4. Distribute strainer mass proportionally over the plastic within the three frames.
5. Place the cheesecloth over the mixture and turn the frame.
6. Spread the dough with a rolling pin until very thin papery.
7. Dry the mixture for 24 hours or more to observe that this completely dry.
8. When this totally dry mix remove frames.

Method Gallery

Results

It was obtained a plate of 29x2cm long, of consistency little flexible, with a color Straw yellow and a scent of pinneaple. The paper was thick and with remains of pinneaple’s shell inside it.

Withdrawn it from the frame it was breaking easily. your estimated cost is of 220 pesos (including the frame) and 65 pesos (without the frame). The cost of the pinneaple depends on the time and place where it is acquired.

Results Gallery

Discussion

The documentary information that we consulted mentions that the pinneaple’s paper dries in 12 hours and it was easy to manipulate been thin and flexible but, in our experience making this paper verifies that it dries in 48 hours and not in 12 and it is not so easy to manipulate, therefore some pieces break easily on having detached it of the frame.

Conclusions

In ancient epochs, the production of the paper was very difficult and laborious and had different uses, according to the habits or the material with the one that was elaborated.

Our paper has many uses, between them it is the invitations, the photograph frames, calendars and can be used for decorating such things as walls, furniture, etc.

Its elaboration is simple though having detached it  some parts were managing to break and be thicker than the rest of the paper. His cost is accessible and with materials easy to acquire.

Bibliography

EcuRed, Celulosa disponible en  https://www.ecured.cu/Celulosa, consultado el 8 de enero del 2018

Cellulose, Celulosa disponible en pslc.ws/spanish/cell.htm, consultado el 8 de enero del 2018

Guía del emprendedor, Elaboración del papel artesanal disponible en

www.guiadelemprendedor.com.ar/Papel_Artesanal.htm  consultado el 8 de enero del 2018

UNCOM, Elaboración del papel artesanal disponible en https://artes.uncomo.com, consultado el 8 de enero del 2018

MEDICINA NATURAL ALTERNATIVA. COM, Propiedades de la cascara de piña, disponible en https://medicinanatural-alternativa.com/para-que-sirve-la-cascara-de-pina/ , consultado el 8 de enero del 2018