Aprovechamiento del Endocarpio del Plátano Verde (Musa Paradisiaca) parala
Obtención 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 guisellapincay@tsachila.edu.ec https://orcid.org/0000-0001-8755-8194 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
María del Pilar Quiñonez Alvarado https://orcid.org/0000-0002-1672-0104 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador
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Janena Alexandra Arellano Huerta janenaarellano@tsachila.edu.ec https://orcid.org/0000-0003-2726-0673 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
Wilson Vladimir Chicaiza Morales wilsonchicaiza@tsachila.edu.ec https://orcid.org/0000-0002-3611-4742 Instituto Superior Tecnologico Tsachila Ecuador |
|
El propósito es obtener papel ecológico a
partir del endocarpio del plátano verde (Musa paradisiaca) como una
alternativa para reducir el impacto ambiental. Se aplicó un diseño experimental
A x B (3x3) donde el factor A representó 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 utilizó el endocarpio de plátano verde seleccionada la cuál presentó una humedad de
86,50%, densidad de 0,93 𝑔/ 𝑐𝑚3 y un porcentaje de celulosa de 24,25. Para elaborar la pulpa se utilizó
el método de pulpeo semi químico, esta pulpa se dispuso en 27 bastidores y se
secó al ambiente por 2 días y como resultado se obtuvo 27 láminas de 12 cm por
4 cm. Se analizó experimentalmente las propiedades físicas de las 27 muestras
de papel obtenido, se midió gramaje, humedad y espesor y se comparó con las
normas TAPPI T respectivas (410,411 y 412). Estos datos se evaluaron
estadísticamente mediante una prueba de Tukey con 95% de confianza en InfoStat.
De acuerdo a los resultados presentados en esta investigación se determina que
el endocarpio de verde empleado no es apta para producir papel de calidad de
acuerdo a las normativas internacionales
Palabras clave: Cáscara de plátano verde, gramaje, humedad, espesor, celulosa, papel ecológico.
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.
Artículo recibido 25 de ,marzo 2023
Aceptado para publicación: 25 abril 2023
Factores |
|
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 determinación de lignina se realizará por medio del método de análisis AOAC 973.18.
- Se pesará 1 g de la muestra en un matraz de Erlenmeyer.
- Se agregará 15 ml de 𝐻2𝑆𝑂4 al 72% y agitar durante 2 horas.
- Luego, se transferirá la sustancia a un balón de 250 ml con 125 ml de agua destilada, y colocar a reflujo por un periodo de 4 horas.
- Se filtrará y lavará el residuo con agua caliente.
- Se procederá a secar la muestra a 105 °C por 3 horas.
- Se pesará la muestra final y se determinará la lignina de la siguiente manera:
Donde;
𝑀𝑓 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑑𝑎 (𝑔)
𝑀𝑖 = Masa de la muestra seca (g)
Celulosa: La determinación de celulosa se hará mediante la Norma ANSI/ASTM D1103-60.
- Se pesará 1 g de la muestra en un vaso de precipitación de 100 ml.
- Se adicionará 10 ml de NaOH al 17,5 % p/v, se realizará dos agitaciones, la primera reposará 2 minutos y la segunda 3 minutos.
- Se repetirá el último paso ya que se agregará 5 ml de NaOH al 17,5 %, se agitará y también reposará por 5 minutos,
- Se procederá a realizar un baño maría a temperatura de 20°C por 30 minutos, se agregará con agitación 30 ml de agua destilada asimismo se dejará en reposo 1hora.
- Se filtrará al vacío usando papel filtro que deberá estar pesado, lavado con 33 ml de agua destilada y 25 ml de NaOH al 17,5 %, durante la filtración se realizarán lavados con 30 ml de agua destilada, de ahí se agregará 15 ml de 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 AL 10% por un tiempo de 3 minutos
- Luego, se aplicará al vacío y se agregará 50 ml de agua destilada.
- Para finalizar, la muestra se llevará a una estufa a temperatura de 80°C por 4 horas, después se transferirá a un desecador y se determinará 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 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎í𝑏𝑙𝑒𝑠 (𝑔)
𝑃𝑚.𝑡 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎í𝑏𝑙𝑒𝑠 (𝑔)
a. Análisis de calidad del papel
𝑤1 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝é𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛 (𝑔)
𝑤2 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑔)
Normas |
Características |
Unidades |
Mínimo |
Máximo |
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 realizó a base de cáscara de plátano verde se debe tener mucho cuidado y a su vez hacer el respectivo control, ya que es un producto muy frágil y susceptible a daños, de no tomar en cuentas las recomendaciones necesarias se pueden producir pérdidas de un alto costo económico.
A continuación, se presentan los resultados obtenidos de las variables dependientes de estudio en la presente investigación:
Tabla 3 Análisis físicos químicos de las cáscaras de plátano verde
Humedad |
Densidad |
Celulosa |
% |
g/cm3 |
% |
86,50 |
0,930 |
24,25 |
Elaborado por: Agrolab (2023)
En la tabla 3 se muestra los análisis físico químicos del endocarpio del plátano 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 investigación debido que el plátano macho o plátano verde (Musa paradisiaca) contiene el 25 % de celulosa en su composición.
En la tabla de comparaciones de media de la varianza, es fácil observar que existe unas diferencias estadísticas en el modelo. De los papeles elaborados artesanalmente.
Tabla 4 Comparaciones de medias según Tukey del Espesor
% celulosa |
% papel |
Medias |
N |
E.E. |
Categoría |
|
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 relación la cual es indirectamente proporcional en el espesor, pues al momento del proceso no se tuvo un molde idóneo al elaborar los productos con distintos tratamientos, además esto indica que al tener un porcentaje superior de celulosa de almidón se obtiene mejor espesor, observándose diferencias significativas entre tratamientos.
Discusión:
En función al análisis de espesor del papel ecológico, indica la Norma TAPPI T 411 que el espesor permitido o idóneo 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 comparación debido a su resultado bajo, lo cual se dispone que ningún tratamiento logro llegar a los parámetros establecidos por la norma. Andy (2020) en su investigación nos muestra que el espesor no varío en los diferentes métodos utilizados con la cáscara de plátano y tallo de maíz. Sin embargo, el papel elaborado se asemeja a las características 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 análisis de la varianza, se puede observar diferencias estadísticas desde significativas a altamente significativa p<0,05, esto se debe a la variacion de gramaje emdocarpio de plátano verde.
Tabla 5. Comparaciones de medias según Tukey del Gramaje
Porcentaje de celulosa |
Porcentaje de papel |
Medias |
N |
E.E. |
Categoría |
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 Características del Gramaje
Elaborado: InfoStat, Taco (2023)
De acuerdo a las Normas TAPPI T 410 de gramaje, indica que un papel debe tener mínimo de 70 a 119 g/m2, según se puede observar en la tabla 5 el único 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 parámetros establecidos, lo que al contrario el T1 con 131, 91 g/m2, el cual se pasa de lo máximo 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 análisis de la varianza, se puede observar diferencias estadísticas desde significativas a altamente significativa p<0,05, de acuerdo a su contenido de humedad que varía.
Tabla 6. Comparaciones de medias según Tukey del Gramaje
Porcentaje de celulosa |
Porcentaje de papel |
Medias |
n |
E.E. |
Categoría |
|
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 razón por el cual se analiza este parámetro es para determinar cuál fue el mejor tratamiento en el proceso de elaboración de papel ecológico.
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Figura 3 Características de Humedad
Elaborado: InfoStat, Taco, (2023)
En el figura 3, se puede observar el porcentaje de humedad de los diferentes tratamientos obtenidos, encontrándose en un rango desde 7,46 como el tratamiento T9; (20% celulosa y 30% de papel) con menor humedad, así 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 está dentro de la norma (Norma INEN 1428, 1987).
La producción de plátano verde en la provincia de Santo Domingo de los Tsáchilas es de 62 toneladas, lo cual las 7,5 toneladas se producen de desperdicio, además, se determinó las propiedades físicas y químicas de las cáscaras de plátano 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 cáscara de plátano verde según la Norma TAPPI T.
Se seleccionó la mezcla adecuada de celulosa, agua, papel reciclado para la elaboración de papel ecológico a base de cáscaras de plátano verde (Musa paradisiaca) debido a que existen variaciones de los tratamientos realizados debido que a mayor porcentaje de celulosa mayor humedad.
A través del análisis estadístico se evaluó las propiedades de calidad del papel ecológico, lo cual se consideró que ningún tratamiento cumple con los 3 parámetros 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 según 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) según la Norma INEN 1428.
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