MX2010001159A - Proceso para la obtencion de fibra celulosica y pulpa a partir de la piña del agrave tequilana weber azul. - Google Patents

Abstract

La presente invención trata de un novedoso método para obtener la fibra celulósica y pulpa de la piña del Agave Tequilana Weber Azul caracterizado por constar de todas o de algunas de las siguientes etapas: (1) Extracción de las piñas, (2) reducción de tamaño, (3)cocción, (4) desgarrado, (5) extracción de los líquidos (6) desmedulado, (7) cernido, (8) esponjado, (9) secado, (10) Esponjado, (11) proceso de inmersión, (12) centrifugado, (13) cardado, (14) introducido a Molinos de corte, (15) introducido a Molinos pulverizadores.

Description

PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE FIBRA CELULÓSICA Y PULPA A PARTIR DE LA PINA DEL AGAVE TEQUILANA WEBER AZUL La invención se refiere a un proceso innovador de obtención de fibra celulósica y pulpa a partir de la piña del Agave Tequilana Weber Azul. De este proceso se obtiene una fibra celulósica, desarrollada para ser usada como refuerzo en mezclas poliméricas y cerámicas y otros productos; y pulpa, misma que también es utilizada en diversos áreas que más adelante se mencionan.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, nadie en el mundo se ha dado a la tarea de obtener fibra celulósica y pulpa a partir de la piña del Agave Tequilana Weber Azul.

La piña del Agave Tequilana Weber Azul, y de cualquier otro tipo de Agave, sólo es . usado para la fabricación de bebidas tales como Aguamiel y sus productos derivados como miel, atole de aguamiel, pulque, vinagre, jarabe, o destilados como mezcal, tequila, bacanora, raicilla, sotol (Dasyliron) o licor de henequén, pero no para la obtención de fibra. Otros usos que se le ha dado a la piña es la de producción de azúcar, y hasta tortillas.

También la piña ha sido usada como forraje para animales, encontrándole uso, inclusive, en la medicina tradicional y herbolaria.

Hay registros y patentes que fueron otorgadas de métodos o máquinas para separar la fibra de la penca, tanto del Agave Tequilana Weber Azul, como- de distintos tipos de Agaves, (concesión número 3266, otorgada el 8/10 /1903, concesión 3274, otorgada el 15/10/1903, concesión número 3398, otorgad el 19/12/1903, concesión número 1539, otorgada el 11/07/1899, concesión número 3452, otorgada el 01/10 1903) pero únicamente de la penca o de la hoja, más no de la piña del agave.

El antecedente más próximo que fue encontrado en el tratamiento de la piña del Agave Tequilana Weber Azul es el de la solicitud de patente número MX/ a/2007/014416, en el cual el proceso consiste en moler la fibra celulósica junto con la pulpa, para obtener un polvo compuesto por fibra, azucares, calcio, próteína vegetal, grasa, sodio, zinc, ceniza y otros minerales. También se encontró la solicitud denominada "Proceso de molienda del Bagazo de Agave Azul Tequilana Weber para la obtención de fibra de consumo humano", proceso en el cual tampoco se separa la fibra de la pulpa.

Así mismo, la Universidad de Guadalajara, realizó intentos por producir un papel de forma casera con un proceso de compresión, nada similar al objeto de la presente invención.

Hasta ahora ninguna empresa en el mundo tiene un sistema de obtención de la fibra de agave y pulpa a partir de la piña del Agave Tequilana Weber Azul. Surgido de la necesidad de tener una fibra limpia y pura se desarrolló el procedimiento que por medio de esta solicitud se solicita la patente, para así obtener un producto con las siguientes características: fibra natural de complejo celulósico, con un largo entre 5 y 12 centímetros; calibre entre 0.2 y 0.35 mm., alta resistencia a la tracción. Esta fibra puede ser usada como material de refuerzo en mezclas poliméricas y cerámicas, así como en distintos productos como tableros de aglomerados, tejidos en la industria textil, cordelería/lazos, sogas, jarcería, cestería, cepillos, escobillas, etc.

La pulpa del agave tiene también distintos usos industriales tales como composta, compuesto para producir forraje, dieta de engorda para ganado, extracción de saponinas, también es usado en la industria alimenticia humana y otros usos más.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención radica en el proceso de la obtención de: ¦ Fibra celulósica.

¦ Pulpa.

El proceso de obtención de estos dos materiales a partir de la piña del Agave Tequilana Weber Azul, objeto de la presente invención, consiste en la combinación de las etapas que se describen a continuación. i. Extracción de las piñas. ii. Reducción de tamaño. iü. Cocción. iv. Desgarrado. v. Extracción de los líquidos. vi. Desmedulado. vii. Cernido. viii. Esponjado. ix. Secado. x. Esponjado. . . . * . . xi. Proceso de inmersión. xii. Baño de agua caliente. xiü. Centrifugado. xiv. Cardado. xv. Molinos de corte. xvi. Molinos pulverizadores.

I. Extracción de las piñas: El Agave Tequilana Weber Azul debe tener una maduración de entre 4 y 9 años, la edad más recomendable es de 4 años ya que al final del proceso las fibras logran mayor longitud y rigidez sin perder resistencia interna debido a su juventud. . . . .

II. Reducción de tamaño: Se cortan las pencas dejando la piña sola. Posteriormente se corta la piña, los cortes pueden ser varios y de variadas formas intentando no maltratar el contenido celulósico de la piña.

III. Cocción: Se pueden utilizar diversos procesos de cocción de las piñas de agave, ya sean en horno, autoclave o difusor, son introducidas durante un periodo de entre de entre 24 y 48 horas.

IV. Desgarrado: Las cabezas pueden o no haber sido cocidas, sin embargo la cocción favorece a esta etapa, la cual consta de una banda que transporta el agave desgarrado a un eje con cuchillas afiladas rotando a gran velocidad, sobre la cual se dosifica el agave para que este sea descuartizado por las navajas en rotación, de esta forma los trozos de piña que hayan sido cortados pierden su forma y se convierte en una masa homogénea fibrosa.

V. Extracción de los líquidos: A continuación esta masa debe ser liberada de los líquidos excedentes, para ello se emplea preferentemente un tren de molinos de masas rotativas de 4 ciclos de exprimido y enjuague. El cual retira principalmente la humedad de dicha masa, reduciéndola desde un 200% a un 110% de humedad en peso.

VI. Desmedulado: Proceso de extracción mecánica a través del cual el bagazo - piña del agave después del proceso de extracción de los líquidos- se hace pasar por un sistema único que Consiste en un eje hueco de aproximada mente 4 m de longitud paralelo al piso que rota a 720rpm de 7" diámetro externo y 3/8" de grosor, estas medidas pueden cambiar dependiendo el tamaño de la desmeduladora. Por su interior se hace circular agua limpia o tratada desde las entradas por membranas rotativas a una razón total de 20 1/seg, este valor puede cambiar dependiendo el tamaño de la desmeduladora; encontrando salida por 96 orificios circulares de riego de 3/16" diámetro, que permiten impactar un chorro de agua cada uno sobre las 96 paletas con que cuenta, las medidas pueden variar dependiendo el tamaño de la desmeduladora. Las paletas son unidimensionales y están ensambladas a 80° con respecto a la axial del eje y dispuestas en una trayectoria de 3 cuerdas de hélice cuyo paso es de 1.5m y separadas a 120° cada una, los valores pueden cambiar dependiendo el tamaño de la desmeduladora. Las paletas se encuentran posicionadas en forma consecutiva y alternadamente avanzando una posición cada hélice, de tal forma que al rotar el eje no se forme ningún "claro" entre paleta y paleta. El eje y paletas rotan en el interior de una cámara tubular estática cuyo diámetro interno es de 73 cm, dejando una "luz" de 5mm de grosor entre las paletas y la criba. La cámara tubular está formada por una criba c-12 cuyos agujeros circulares tienen un diámetro de 1/4" dispuestos a 60° y una distancia entre centros de 3/8", todos estos valores pueden variar dependiendo el tamaño de la desmeduladora. La cámara tubular es cerrada en ambos extremos por paredes formadas de la misma criba, sólo permitiendo el paso de salida para los hombros del eje de rotación por el cual se dinamiza y suministra agua al eje hueco a través de membranas rotativas. La cámara tubular, cuenta además con dos accesos o tolvas, una para entrada de Bagazo y otra para la salida de fibra limpia y húmeda, dispuestas cada una en los extremos de la cámara. A la entrada el conducto es perpendicular al piso y posicionada al comienzo de las 3 hélices y la de salida a 60° también con respecto al piso y al final de las 3 hélices. O bien dicho sistema puede ser sustituido con una cámara tubular cuenta además con aletas escalonadas de escurrimiento que facilitan la salida de la pulpa a través de la criba, impidiendo que esta vuelva al interior de la cámara u obstruya la salida de la misma.

Otra capa exterior recubre toda la cámara tubular a lo largo del eje, a los 360° del mismo y a las tapas o paredes que cierran el recubrimiento. Formada por lámina calibre c-16, su función es aislar del exterior a la cámara tubular y recolectar los escurrimientos de la criba en todas sus direcciones, una vez recolectada la pulpa es canaliza hacia un conducto de salida para su posterior manejo y control.

Lo que ocurre dentro de esta configuración es lo siguiente: El Bagazo fresco de Agave Tequilana Weber Azul, es dosificado al interior de la cámara tubular, usando una banda transportadora desde el piso y hasta la tolva de entrada. Este al caer sobre el eje en rotación es golpeado, humedecido y transportado hacia la tolva de salida. Durante la trayectoria del recorrido dentro del Desmedulador y gracias a la configuración de proporciones en agua, paletas, dimensiones y velocidad, es que se logra crear fuerzas centrífugas, centrípetas, impactos, colisiones, fricciones, deslizamientos internos, entre las capas de las fibras y la médula del Bagazo, que como resultado de la suma combinada de todas esas fuerzas actuando dentro del Bagazo, desencadena una separación de componentes fibra y pulpa. Al vencer esta fuerza combinada a la de capilaridad que une fibras con pulpa, Se logra que esta se separe por inercia y gravedad la cual sale a través de los orificios de la criba (cámara tubular), separando y alejando ambos componentes a una distancia útil. La pulpa escurre a un depósito (capa exterior) y la fibra queda libre dirigiéndose hacia la tolva de salida, donde finalmente es capturada, para un posterior proceso.

VII. Cernido: Posterior al Desmedulado tanto la fibra como la pula extraída son introducidas en un sistema Consiste en un cilindro rotativo cribado, el cual puede encontrarse con una inclinación de entre 5° y 20°, y gira de entre 8 rpm a 15rpm. En su interior cuenta con aspas que empujan el material hacia a afuera evitando el atascamiento de fluido. Con forme el fluido másico es revuelto en el interior del cernidor, de la fibra desmedulada se desprende pulpa residual que aún contenía la fibra, lo que reduce en un 20% más las pulpas contenidas en la fibra.

VIII. Esponjado: A la salida del Cernidor una Esponjadora abre y separa restos de pulpa que aún no hayan sido separados. Consta de un eje con martillos, el cual la golpea y sacude la fibra para retirar mas humedad y romper trozos que no hayan podido ser limpiados. Dicho eje está contenido en una criba que permite la salida de mas pulpa y trozos o huesillos que aún contenga la fibra. IX. Secado: Este se realiza en patios de asoleadero donde la fibra es extendida en el piso. La fibra se coloca en capas de entre 10 centímetros hasta 100 centímetros de altura y con un promedio de 4 a 12kg/mA2 para optimizar acelerar el proceso, favoreciendo un óptimo desprendimiento de más pulpa residual que se encuentre adherida en delgadas películas impregnadas a la fibra, dichas películas son liberadas por efecto de la gravedad y resequedad de esta misma hacia el piso.

La fibra debe ser removida cada periódicamente, permitiendo así que las fibras ubicadas bajo la capa superior entren en contacto directo con la luz del sol.

Una vez seca la fibra esta es levantada de la superficie, a partir de este momento la fibra ha pasado por el proceso base, de aquí ya se puede ser un producto terminado o bien continuar con procesos adicionales para mejorarla calidad. En la superficie reflejante ahora ha quedado precipitada pulpa excedente que contenía la fibra, esta es recuperada también para canalizarla con un proceso particular.

Del punto I al IX se han descrito los procesos base para producir una fibra de Agave Tequilero útil y funcional para diversas aplicaciones, como los son: Tableros de aglomerado, tabiques, fibras abrasivas, rellenos para colchones, rellenos para aislantes acústicos, rellenos para aislantes térmicos. Como material de refuerzo en Papel y cartoncillo, etc.

Adicionalmente se puede procesar esta fibra de la siguiente forma para transformar sus propiedades.

X. Esponjado: Una vez que casi se encuentre seca la materia prima, se le puede aplicar un esponjado muy similar al punto VIII, donde se le hace pasar la misma configuración mecánica a la fibra, pero esta vez en seco y como resultado se obtiene un mejoramiento en el aspecto y apariencia de la fibra que resulta de gran utilidad para la producción de ciertos productos. Por debajo de la criba de este proceso se obtiene a demás de un subproducto de fibras de agave cortas o de menor tamaño a las originales.

XI. Proceso de inmersión: Posterior al Punto X. La fibra puede ser sometida a inmersión dentro de en un aditivo químico que modifique sus propiedades como: Desodorizado, retardante a la flama ó pigmentación. Consta de tinas de acero inoxidable unidas entre si por una tubería y una bomba, con llaves de paso cada una y regadera conectada en la descarga de la bomba, a) En una de las tinas se contiene las solución deseada, b) en la otra se satura de fibra obtenida del punto X. Una vez lista la solución o mezcla deseada c) el líquido es bombeado hacia la tina saturada de fibra, d) mojando la fibra con la regadera, e) así el líquido recorre a toda la columna de fibra de desde arriba y hasta abajo en forma de un "baño normal", con forme se aplica el aditivo a toda la fibra, f) la tina empieza a llenarse, entrado en contacto a los 360e de cada una de las fibras sin formarse burbujas entre ellas y que desfavorezcan al contacto de la aditivo con toda el área superficial de la fibra, ya que de generar burbujas propiciarían no homogeneidad en la aplicación del aditivo.

Una vez que el nivel líquido del aditivo haya llegado a su límite máximo de recubrimiento, es decir toda la fibra por debajo del nivel del aditivo, ahora esta es desaguada por el conducto y hacia la bomba de succión que conecta con otra tina que fue previamente llenada con fibra repitiendo del paso a) al paso b) al f], una vez que la solución ha sido bombeada a su tina original, la fibra debe esperar que ser escurrida de los excedentes de la inmersión, dichos excesos también son recuperados y enviados a la tina original para el continuo aprovechamiento del aditivo. Cuando la fibra ha escurrido lo suficiente es trasladada ahora al siguiente paso. El liquido del aditivo puede ser llegado a emplear hasta por 4 ciclos de bombeo antes de que este sea renovado, esto dependiendo del tipo de tratamiento que se le quiera dar a la fibra.

XII. Baño de agua caliente. La fibra es mojada con agua caliente, a una temperatura de entre 60 0 y 95° centígrados a fin de diluir los azucares que pueden quedar en la fibra.

XIII. Centrifugado: Cundo la fibra fue escurrida ahora se introduce en una canastilla cribada rotativa, la cual al girar a altas revoluciones mayores a (900rpm.) con la fibra húmeda en su interior esta empieza a desprender eficazmente los líquidos que no precipitaron durante el primer escurrido, de esta forma se recupera líquidos que son enviados a las tinas de inmersión para continuar con su aprovechamiento. Mientras que para la fibra comienza el proceso de secado, el cual sigue pasos análogos al punto 9. Pero con la excepción de que en esta ocasión no precipitan polvos a la superficie reflejante.

XIV. Cardado: Para dar un afinamiento muy superior a la fibra, el proceso de cardado es alimentado a partir del punto 9. El cual consiste en hacer pasar a la fibra por un sistema de peines entrecortados que fracturan nudos o huesillos naturales que contenga la fibra, provenientes de las raíces del las pencas. Estos peines raspan longitudinalmente todos y cada uno de las fibras, extrayendo polvos minúsculos residuales de la pulpa, así como polvos celulósicos derivados de la misma fibra.

XV. Molinos de corte: Este proceso es alimentado a partir del punto 9. El cual consta de molinos con cuchillas de alta resistencia que cortan en pequeños trozos a la fibra el cual dependiendo de la criba que le sea colocada reduce de tamaño a la fibra de 15 hasta lcm.

XVI. Molino pulverizador: Este proceso es alimentado a partir del punto 14. Consta de una torre de 3 molinos en torre conectados uno sobre el otro en cascada, con múltiples navajas cada uno y otra serie de navajas más en todo el perímetro de rotación de las primeras que fungen como contras en cada uno. Al estar en cascada el superior alimenta al molino intermedio y este a su vez alimenta al inferior, durante la trayectoria de recorrido de la fibra desde el molino superior hasta el inferior es cortada por las cuchillas en cientos de secciones cada filamento de fibra, de cada uno de dichos cortes surge un polvo aéreo que al final de la cascada, es succionado y capturado por una aspiradora de polvos. El resto que no logra ser convertido en polvo aéreo cae por su propio peso hacia un compartimento especial, llamado polvos de gravedad: de ambas terminaciones de polvos son empleados para generar compósitos plásticos bajo diferentes configuraciones, moldes de inyección, termoformados, rotomoldeos y películas plásticas, así como reforzamiento en cerámicos como pisos de concreto, columnas vaciadas o tabiques, en la industria cosmética como exfoliantes en jabones y cremas.

Claims (25)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención como antecede, considero una novedad y reclamo de mi propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. - Un proceso para la obtención de fibra celulósica y de pulpa a partir de la piña del Agave Azul Tequilana Weber, caracterizado por los siguientes pasos en forma ordenada: i. Extracción de las piñas del Agave de la tierra. ii. Reducción de tamaño, cortando las pencas y dejando únicamente la piña. iii. Cocción o primera extracción. iv. Desgarrado de la piña del agave. v. Extracción de los líquidos. vi. Desmedulado. vii. Cernido. viii. Esponjado. ix. Secado.

2. - El método de la reivindicación "1.-", en donde el paso x se repiten una vez más. Es decir, al terminar el secado se repite el esponjado.

3. - El método de la reivindicación "2.-" más un proceso de inmersión.

4. - El método de la reivindicación "3.-" más un baño a la fibra con agua caliente.

5. - El método de la reivindicación "4.-" más un centrifugado.

6.- El método de la reivindicación "5.-" más la introducción a cardado.

7. - El método de la reivindicación "6.-" más la introducción a los molinos de corte.

8. - El método de la reivindicación "7.-" más la introducción a los molinos pulverizadores.

9. - Un proceso para la obtención de fibra celulósica y de pulpa a partir de la piña del Agave Azul Tequilana Weber, caracterizado por los siguientes pasos: Desmedulado del bagazo, cernido, esponjado y secado.

10. - El método de la reivindicación 8.- más el esponjado.

11. - El método de la reivindicación 9.- más el proceso de inmersión.

12.- El método de la reivindicación 10.- más mojar la fibra con agua caliente.

13. - El método de la reivindicación 11.- mas el centrifugado.

14. - El método de la reivindicación 12.- más el cardado.

15. - El método de la reivindicación 13.- más la introducción a los molinos de corte.

16. - El método de la reivindicación 14.- más la introducción a los molinos de pulverizadores.

17. - El método de la reivindicación 1.-, más un tratamiento con retardante de flama por inmersión.

18. - El método de todas las reivindicaciones anteriores , con excepción del paso iii, es decir, sin la cocción de las piñas ya que también pueden entrar a la desgarradora sin ser cocidas.

19. - Un proceso para la obtención de fibra celulósica y de pulpa a partir de la piña del Agave Azul Tequilana Weber, caracterizado por los siguientes pasos en forma ordenada: i. Desmedulado. ii. Cernido. iii. Esponjado. iv. Secado

20. - El método de la reivindicación 19.-, más un esponjado.

21. - El método de la reivindicación 20.- más un proceso de inmersión.

22. - El método de la reivindicación 21.- más agua caliente.

23. - El método de la reivindicación 22.- más un centrifugado.

24. - El método de la reivindicación 23, más el cardado.

25. - El método de la reivindicación 24, más la introducción de molinos de corte. 25.- El método de la reivindicación, 25.- más la introducción de molinos pulverizadores.