Obtención de papel: Digestión de fibras- proceso a la sosa

Obtención de papel: Digestión de fibras- proceso a la sosa

^[1] 1. INTRODUCCIÓN

Obtención de papel: Digestión de fibras- proceso a la sosa

Briones, David1; Chuquisala, Lizbeth2

1Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria, Quito, Ecuador

Resumen: El presente trabajo tuvo como objetivo obtener materia prima para la elaboración de papel a partir de fibras de cabuya y determinar la cantidad de lignina presente en estas, para ello se colocó 100 g de fibras de cabuya de un tamaño aproximado de 2 cm en conjunto con una solución de hidróxido de sodio o también conocido como licor blanco dentro de un digestor a condiciones de temperatura de 140°C por 30 minutos, para la extracción de lignina presente en su estructura ya que que este compuesto es una impureza indeseable en la fabricación de papel, las fibras fueron lavadas hasta que el licor negro que las envolvía desapareciera, posterior a esto fueron secadas y pesadas para ser utilizadas en un posterior proceso. Como resultado se obtuvo que las fibras de cabuya presentaban 23.2% de lignina en base húmeda, este porcentaje de extracción beneficiará en la elaboración del papel pues le otorgará mayor suavidad y menor rigidez, así como también le dotará de un color más claro. El porcentaje de fibra deslignificada fue de 66.8%, esto en su mayoría es celulosa, un compuesto polimérico de glucosa que va a incorporarse en el proceso de fabricación del papel.

Palabras clave: Licor blanco, licor negro, cabuya, fibra

Obtaining paper: Fiber digestion – process to soda

Abstract: These The objective of this work was to obtain raw material for the production of paper from cabuya fibers and to determine the amount of lignin present in them. For this purpose, 100 g of cabuya fibers of approximately 2 cm in size were placed in a digester with a solution of sodium hydroxide, also known as white liquor, at a temperature of 140°C for 30 minutes, to extract the lignin present in their structure, since this compound is an undesirable impurity in paper production, The fibers were washed until the black liquor that enveloped them disappeared, after which they were dried and weighed to be used in a subsequent process. As a result it was obtained that the cabuya fibers had 23.2% of lignin in wet basis, this percentage of extraction will benefit in the elaboration of the paper because it will give it greater softness and less rigidity, as well as it will give it a lighter color. The percentage of delignified fiber was 66.8%, which is mostly cellulose, a polymeric glucose compound that will be incorporated in the paper manufacturing process.

Keywords: White liquor, black liquor, cabuya, fiber.

Los polímeros naturales han tenido un resurgimiento en la cotidianidad, por su capacidad de renovarse y reproducirse sin temor a que se agoten. El polímero natural más abundante es la celulosa pues constituye un tercio de la masa global producida en el reino vegetal, está presente en hojas, semillas, frutos y tallos (Seymour, 1995).

La fibra es dura o blanda dependiendo de la parte de la planta donde se extraiga, la fibra blanda proviene de tallos de dicotiledóneas y las fibras duras de las hojas de monocotiledóneas. (Vidal, 2016). Aunque es más frecuente que las fibras se encuentren en los tejidos vasculares, hay fibras de superficie que se encuentran en los pelos de la epidermis de la semilla, un ejemplo de esta fibra es el algodón. (Macía, 2006)

Las fibras vegetales son conocidas por su uso en la industria textil, papelere y cartonera, la explotación de estas fibras se ha ido incrementando a lo largo de la historia y ha llegado a ser de gran importancia para el desarrollo humano (Chabbert, 2010).

Algo muy importante que cabe aclarar es que las propiedades de las fibras dependen mucho de su peso molecular y estructura química (Uribe, 2010).

Dentro de la fisiología de las plantas se puede denotar que la pared celular está rodea por una red hidrófoba que le otorga mayor rigidez y resistencia mecánica y química; esta red hidrófoba está compuesta por lignina que entrelaza microfibrillas de celulosa, hemicelulosa y pectina unida por enlaces éster (Azcón, 2013).

Resistencia mecánica viene dada por la celulosa y la lignina principalmente porque en la estructura se disponen de tal manera que forman capas sucesivas con diferente orientación entre si otorgando mayor resistencia, y tiene resistencia química ya que las microfibrillas de celulosa están bastante empaquetadas, lo cual imposibilita que enzimas celulosas la degraden. (Azcón, 2013)).

Entre algunas propiedades de las fibras están la tenacidad, que hace referencia a la resistencia a la tracción que estas tienen, la recuperación de humedad del ambiente, la ondulación o rizado en algunas fibras, también poseen propiedades eléctricas en donde lo único que se utiliza es su resistividad, cuando es muy grande su resistividad desarrollan cargas estáticas que hace que la fibra no sea fácil de limpiar, algunas fibras naturales tienen cierta afinidad tintórea, es decir es fácil de teñir. (Billmeyer, 1975).

El proceso de digestión de las fibras es un paso dentro de la fabricación del papel que consiste en cocinar una solución de hidróxido de sodio también llamado licor blanco con las fibras dentro de un digestor a ciertas condiciones de presión y temperatura, la temperatura va incrementando lentamente hasta alcanzar temperaturas de hasta 170°C por durante 3 o hasta 4 horas, dependiendo de la fibra, como resultado de esta cocción se obtiene un licor negro y la fibra que debe ser posteriormente lavada; este licor negro posee principalmente la lignina disuelta (Teschke, 1995).

Prácticamente se puede ocupar cualquier fibra vegetal en la elaboración del papel, sin embargo, su calidad va a variar dependiendo de la materia prima que se ocupe, en un papel una de las características que debe tener es buena porosidad para que se favorezca la absorción de tinta en el momento de la impresión y también para que pueda tener un mejor secado, también debe perder esa rigidez y tener una baja rugosidad. (Jardín Botánico Atlántico, 2009).

La fibra de cabuya (Furcraea andina) es usada desde hace muchos años para obtener textiles, ya que tiene buena resistencia, durabilidad y consistencia (Cardona, 2006), tiene en su estructura fibrillas de 2 a 6 mm que se unen por su propia goma conocida como cemento vegetal y esto les brinda rigidez y aspereza a las hojas. La fibra entera tiene una longitud que varía entre 50 y 300 cm dependiendo de la especie (Hollen, 2004).

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