Aprovechamiento del Endocarpio del Pl�tano Verde (Musa Paradisiaca) parala Obtenci�n de papel Ecologico.
Jimena Carolina Taco Rivera[1] https://orcid.org/0000-0002-2700-2351 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador
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Pincay Aguirre Guisella Elizabeth https://orcid.org/0000-0001-8755-8194 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
Mar�a del Pilar Qui�onez Alvarado https://orcid.org/0000-0002-1672-0104 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador
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Janena Alexandra Arellano Huerta https://orcid.org/0000-0003-2726-0673 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
Wilson Vladimir Chicaiza Morales https://orcid.org/0000-0002-3611-4742 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
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El prop�sito es obtener papel ecol�gico a partir del endocarpio del pl�tano verde (Musa paradisiaca) como una alternativa para reducir el impacto ambiental. Se aplic� un dise�o experimental A x B (3x3) donde el factor A represent� el porcentaje de celulosa al 10%, 20% y 30% y el factor B la celulosa de papel reciclable al 10%, 20% y 30%, comprendiendo 9 tratamientos con 3 repeticiones y un total de 27 unidades experimentales. Como materia prima se utiliz� el endocarpio de �pl�tano verde seleccionada la cu�l present� una� humedad de� 86,50%, densidad de 0,93 𝑔/ 𝑐𝑚3 y un porcentaje de celulosa de 24,25. Para elaborar la pulpa se utiliz� el m�todo de pulpeo semi qu�mico, esta pulpa se dispuso en 27 bastidores y se sec� al ambiente por 2 d�as y como resultado se obtuvo 27 l�minas de 12 cm por 4 cm. Se analiz� experimentalmente las propiedades f�sicas de las 27 muestras de papel obtenido, se midi� gramaje, humedad y espesor y se compar� con las normas TAPPI T respectivas (410,411 y 412). Estos datos se evaluaron estad�sticamente mediante una prueba de Tukey con 95% de confianza en InfoStat. De acuerdo a los resultados presentados en esta investigaci�n se determina que el �endocarpio de verde empleado no es apta para producir papel de calidad de acuerdo a las normativas internacionales
�Palabras clave: C�scara de pl�tano verde, gramaje, humedad, espesor, celulosa, papel ecol�gico.
The purpose is to obtain ecological paper from the endocarp of the green banana (Musa paradisiaca) as an alternative to reduce the environmental impact. An experimental design A x B (3x3) was applied where factor A represented the percentage of cellulose at 10%, 20% and 30% and factor B the recyclable paper cellulose at 10%, 20% and 30%, comprising 9 treatments with 3 replicates and a total of 27 experimental units. As raw material, the selected green plantain endocarp was used, which presented a humidity of 86.50%, a density of 0.93 𝑔/ 𝑐𝑚3 and a percentage of cellulose of 24.25. To make the pulp, the semi-chemical pulping method was used, this pulp was arranged in 27 racks and dried in the environment for 2 days and as a result, 27 sheets of 12 cm by 4 cm were obtained. The physical properties of the 27 paper samples obtained were experimentally analyzed, grammage, moisture and thickness were measured and compared with the respective TAPPI T standards (410, 411 and 412). These data were statistically evaluated using a Tukey test with 95% confidence in InfoStat. According to the results presented in this investigation, it is determined that the green peel used is not suitable for producing quality paper according to international regulations.
Keywords: Green banana peel, grammage, humidity, thickness, cellulose, ecological paper.
Art�culo recibido 25 de ,marzo 2023
Aceptado para publicaci�n: 25 abril 2023
Factores |
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A |
B |
Porcentaje de celulosa |
Porcentaje de papel reciclado |
Niveles |
|
A1 10% |
B1 10% |
A2 20% |
B2 20% |
A3 30% |
B3 30% |
Elaborado por: Taco J,(2023)
Lignina: La determinaci�n de lignina se realizar� por medio del m�todo de an�lisis AOAC 973.18.
- Se pesar� 1 g de la muestra en un matraz de Erlenmeyer.
- Se agregar� 15 ml de 𝐻2𝑆𝑂4 al 72% y agitar durante 2 horas.
- Luego, se transferir� la sustancia a un bal�n de 250 ml con 125 ml de agua destilada, y colocar a reflujo por un periodo de 4 horas.
- Se filtrar� y lavar� el residuo con agua caliente.
- Se proceder� a secar la muestra a 105 �C por 3 horas.
- Se pesar� la muestra final y se determinar� la lignina de la siguiente manera:
Donde;
𝑀𝑓 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑎 (𝑔)
𝑀𝑖 = Masa de la muestra seca (g)
Celulosa: La determinaci�n de celulosa se har� mediante la Norma ANSI/ASTM D1103-60.
- Se pesar� 1 g de la muestra en un vaso de precipitaci�n de 100 ml.
- Se adicionar� 10 ml de NaOH al 17,5 % p/v, se realizar� dos agitaciones, la primera reposar� 2 minutos y la segunda 3 minutos.
- Se repetir� el �ltimo paso ya que se agregar� 5 ml de NaOH al 17,5 %, se agitar� y tambi�n reposar� por 5 minutos,
- Se proceder� a realizar un ba�o mar�a a temperatura de 20�C por 30 minutos, se agregar� con agitaci�n 30 ml de agua destilada asimismo se dejar� en reposo 1hora.
- Se filtrar� al vac�o usando papel filtro que deber� estar pesado, lavado con 33 ml de agua destilada y 25 ml de NaOH al 17,5 %, durante la filtraci�n se realizar�n lavados con 30 ml de agua destilada, de ah� se agregar� 15 ml de 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 AL 10% por un tiempo de 3 minutos
- Luego, se aplicar� al vac�o y se agregar� 50 ml de agua destilada.
- Para finalizar, la muestra se llevar� a una estufa a temperatura de 80�C por 4 horas, despu�s se transferir� a un desecador y se determinar� con la siguiente formula:
Donde:
𝑃𝑚 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑔)
𝑃𝑙 = peso de lignina obtenida (g)
𝑃𝐿.𝑒 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎�𝑏𝑙𝑒𝑠 (𝑔)
𝑃𝑚.𝑡 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖�𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎�𝑏𝑙𝑒𝑠 (𝑔)
a. An�lisis de calidad del papel
𝑤1 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝�𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛 (𝑔)
𝑤2 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑔)
Normas |
Caracter�sticas |
Unidades |
M�nimo |
M�ximo |
TAPPI T 410 |
Gramaje |
g/m2 |
70 |
119 |
TAPPI T 411 |
Espesor |
Mm |
0,75 |
0.99 |
TAPPI T 412 |
Humedad |
% |
6 |
10 |
En el manejo de la calidad de la hoja que se realiz� a base de c�scara de pl�tano verde se debe tener mucho cuidado y a su vez hacer el respectivo control, ya que es un producto muy fr�gil y susceptible a da�os, de no tomar en cuentas las recomendaciones necesarias se pueden producir p�rdidas de un alto costo econ�mico.
A continuaci�n, se presentan los resultados obtenidos de las variables dependientes de estudio en la presente investigaci�n:
Tabla 3 An�lisis f�sicos qu�micos de las c�scaras de pl�tano verde
Humedad |
Densidad |
Celulosa |
% |
g/cm3 |
% |
86,50 |
0,930 |
24,25 |
Elaborado por: Agrolab (2023)
En la tabla 3 se muestra los an�lisis f�sico qu�micos del endocarpio del pl�tano verde (Musa paradisiaca), se obtiene los siguientes resultados, en base a humedad es 86,50%, densidad de 0,930 g/cm3 y celulosa de 24,25%. De acuerdo con Alvarado & Palmiro (2020) , los datos son aceptables a la investigaci�n debido que el pl�tano macho o pl�tano verde (Musa paradisiaca) contiene el 25 % de celulosa en su composici�n.
En la tabla de comparaciones de media de la varianza, es f�cil observar que existe unas �diferencias estad�sticas en el modelo. De los papeles elaborados artesanalmente.
Tabla 4 Comparaciones de medias seg�n Tukey del Espesor
% celulosa |
% papel |
Medias |
N |
E.E. |
Categor�a |
|
10 |
30 |
0,33 |
3 |
0,01 |
A |
|
10 |
20 |
0,2 |
3 |
0,01 |
B |
|
10 |
10 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
30 |
10 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
30 |
20 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
30 |
30 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
20 |
20 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
20 |
30 |
0,1 |
3 |
0,01 |
C |
|
20 |
10 |
0,01 |
3 |
0,01 |
D |
|
Elaborado por: InfoStat, Taco, (2023)
De acuerdo a los resultados que se observan en la tabla 4, se puede concluir que, si existe una relaci�n la cual es indirectamente proporcional en el espesor, pues al momento ���del proceso no se tuvo un molde id�neo al elaborar los productos con distintos tratamientos, adem�s esto indica que al tener un porcentaje superior de celulosa de almid�n se obtiene mejor espesor, observ�ndose diferencias significativas entre tratamientos.
Discusi�n:
En funci�n al an�lisis de espesor del papel ecol�gico, indica la Norma TAPPI T 411 que el espesor permitido o id�neo deben estar entre los rangos de 0,75 a 0,99mm de espesor, y de acuerdo a nuestros resultados el tratamiento con mayor espesor es el T1: (30% de celulosa y 20% de papel) con el 0,33mm, resumiendo que no existe comparaci�n debido a su resultado bajo, lo cual se dispone que ning�n tratamiento logro �llegar a los par�metros establecidos por la norma. Andy (2020) en su investigaci�n nos muestra que el espesor no var�o en los diferentes m�todos utilizados con la c�scara de pl�tano y tallo de ma�z. Sin embargo, el papel elaborado se asemeja a las caracter�sticas de un papel kraft forro regular cuyo espesor es de 0,05 a 0,2 mm (Norma INEN 1428, 1987).
En la tabla 5, de an�lisis de la varianza, se puede observar diferencias estad�sticas desde significativas a altamente significativa p<0,05, esto se debe a la variacion de gramaje emdocarpio de pl�tano verde.
Tabla 5. Comparaciones de medias seg�n Tukey del Gramaje
Porcentaje de celulosa |
Porcentaje de papel |
Medias |
N |
E.E. |
Categor�a |
10 |
30 |
131,91 |
3 |
5,78 |
A |
10 |
20 |
66,09 |
3 |
5,78 |
B |
30 |
30 |
63,54 |
3 |
5,78 |
B |
20 |
30 |
62,07 |
3 |
5,78 |
B |
20 |
20 |
57,64 |
3 |
5,78 |
B |
30 |
10 |
55,27 |
3 |
5,78 |
B |
20 |
10 |
47,65 |
3 |
5,78 |
B |
30 |
20 |
43,62 |
3 |
5,78 |
B |
10 |
10 |
37,80 |
3 |
5,78 |
B |
Elaborado por: InfoStat, Taco, (2023)
Figura 2 Caracter�sticas del Gramaje
Elaborado: InfoStat, Taco (2023)
De acuerdo a las Normas TAPPI T 410 de gramaje, indica que un papel debe tener �m�nimo de 70 a 119 g/m2, seg�n se puede observar en la tabla 5� el �nico tratamiento que se acerca a la norma es el tratamiento T2 (10% celulosa y 20% papel) con 66,09 g/m2, es decir que el resto de tratamiento se encuentran por debajo de los par�metros establecidos, lo que al contrario el T1 con 131, 91 g/m2, el cual se pasa de lo m�ximo permitido en la norma. Al contrario, en la Norma INEN 1428 (1987), se puede considerar que es un papel Kraft forro regular debido que los requisitos de gramaje son de 40 a 337 g/m2
En la tabla 11, de an�lisis de la varianza, se puede observar diferencias estad�sticas desde significativas a altamente significativa p<0,05, de acuerdo a su contenido de humedad que var�a.
Tabla 6. Comparaciones de medias seg�n Tukey del Gramaje
Porcentaje de celulosa |
Porcentaje de papel |
Medias |
n |
E.E. |
Categor�a |
|
30 |
10 |
14,68 |
3 |
0,94 |
a |
|
10 |
30 |
11,57 |
3 |
0,94 |
a |
B |
20 |
20 |
10,37 |
3 |
0,94 |
a |
b |
30 |
20 |
9,5 |
3 |
0,94 |
|
b |
20 |
10 |
9,47 |
3 |
0,94 |
|
b |
10 |
20 |
9,18 |
3 |
0,94 |
|
b |
30 |
30 |
8,15 |
3 |
0,94 |
|
b |
10 |
10 |
7,57 |
3 |
0,94 |
|
b |
20 |
30 |
7,46 |
3 |
0,94 |
|
b |
Elaborado por: InfoStat, Taco, (2020)
En la tabla 6, se puede observar la humedad que presentaron cada uno de los tratamientos, la raz�n por el cual se analiza este par�metro es para determinar cu�l fue el �mejor tratamiento en el proceso de elaboraci�n de papel ecol�gico.
Figura 3 Caracter�sticas de Humedad
Elaborado: InfoStat, Taco, (2023)
En el figura 3, se puede observar el porcentaje de humedad de los diferentes tratamientos obtenidos, encontr�ndose en un rango desde 7,46 como el tratamiento T9; (20% celulosa y 30% de papel) con menor humedad, as� mismo se puede visualizar que existen variaciones de los tratamientos reflejando que el porcentaje de celulosa al ser mayor que el porcentaje de papel, representa mayor humedad por tanto el �tratamiento T1; (30% celulosa y 10% de papel) con el 14,68, pero, la Norma INEN 1428 describe que la humedad permitida va de 5 hasta 8,5 %, dando como resultado que desde el T7 al T9 est� dentro de la norma (Norma INEN 1428, 1987).
La producci�n de pl�tano verde en la provincia de Santo Domingo de los Ts�chilas es de 62 toneladas, lo cual las 7,5 toneladas se producen de desperdicio, adem�s, se determin� las propiedades f�sicas y qu�micas de las c�scaras de pl�tano verde, como celulosa al 24%, humedad de 86,50% y densidad de 0,930 g/m3, dando como resultado que no ese puede utilizar como materia prima la c�scara de pl�tano verde seg�n la Norma TAPPI T.
Se seleccion� la mezcla adecuada de celulosa, agua, papel reciclado para la elaboraci�n de papel ecol�gico a base de c�scaras de pl�tano verde (Musa paradisiaca) debido a que existen variaciones de los tratamientos realizados debido que a mayor porcentaje de celulosa mayor humedad.
A trav�s del an�lisis estad�stico se evalu� las propiedades de calidad del papel ecol�gico, lo cual se consider� que ning�n tratamiento cumple con los 3 par�metros establecidos por la Norma TAPPI T, algunos tratamientos como T9 (30% celulosa y 30% papel) que se encuentra dentro del rango de 7,46 humedad seg�n la norma TAPPI T lo cual no cumple con el resto de propiedades de espesor y gramaje. Sin embargo, podemos considerar que los mejores tratamientos son el T7 (30% celulosa y 10% papel) y T8 (30% celulosa y 20% papel) seg�n la Norma INEN 1428.
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