ingeniería de papel - Enciclopedia

La ingeniería de papel es una rama de ingeniería que se ocupa del uso de las ciencias físicas (por ejemplo, la química y la física) y las ciencias de la vida (por ejemplo, la biología y la bioquímica), en conjunto con las matemáticas, aplicadas a la conversión de materias primas en productos de papel útiles y co-productos. El campo aplica varios principios en ingeniería de procesos y operaciones unitarias a la fabricación de papel, químicos, energía y materiales relacionados. La siguiente cronología muestra algunos de los pasos clave en el desarrollo de la ciencia de la ingeniería de procesos químicos y biológicos:

Desde una perspectiva heredada, el campo abarca el diseño y análisis de una amplia variedad de operaciones unitarias térmicas, químicas y bioquímicas empleadas en la fabricación de pasta y papel, y aborda la preparación de sus materias primas de árboles u otras fuentes naturales mediante un proceso de molienda, tratamiento previo químico y mecánico de estos biopolímeros recuperados (por ejemplo, principalmente, aunque no únicamente, basados en celulosa) en una suspensión fluida, la formación a alta velocidad y el desecado inicial de una tela no tejida, el desarrollo de las propiedades del panel a través del control de las operaciones de transferencia de energía y masa, así como el tratamiento posterior del panel con recubrimiento, calendarizado y otros procesos químicos y mecánicos.

Aplicaciones
Hoy en día, el campo de la ingeniería de papel y química se aplica a la fabricación de una amplia variedad de productos. La industria forestal y biológica, la ciencia química, la industria (bio)química abarcan la producción de orgánicos y agroquímicos (fertilizantes, insecticidas, herbicidas), oleoquímicos, fragancias y sabores, alimentos, piensos, fármacos, nutracéuticos, productos químicos, polímeros y energía a partir de materiales biológicos.

Los productos resultantes de la ingeniería de papel, que incluyen papel, cartón y varios derivados de papel, se utilizan ampliamente en la vida cotidiana. Además de ser un subconjunto de ingeniería química, el campo de la ingeniería de papel está estrechamente relacionado con la gestión forestal, el reciclaje de productos y la producción en masa de medios basados en papel.

Métodos


= Molienda mecánica =
En el proceso de molienda mecánica, "molienda" y "refinado" son los dos métodos principales utilizados para crear la pulpa. La molienda es el método de presionar troncos y astillas contra una piedra giratoria para producir fibras. El refinado de pulpa es tratar las virutas de madera con productos químicos o calor y luego machacar los objetos entre dos discos, uno o ambos de los cuales giran. Hay cuatro tipos principales de refinado de pulpa, que incluyen refinado mecánico, refinado térmico-mecánico, refinado químico-mecánico y refinado quimiotérmico-mecánico. Descripciones más detalladas de cada proceso se contienen en este enlace:
La molienda mecánica, en comparación con la molienda química, es relativamente económica y tiene un rendimiento de pulpa alto (85-95%). Sin embargo, el papel creado es generalmente débil ya que retiene la lignina.


= Molienda química =
El proceso de molienda química se utiliza para descomponer químicamente la lignina presente en las paredes celulares del material sometido al proceso. Después de que las fibras de celulosa se separen de la lignina, se crea una pulpa que luego se puede tratar para crear papel duradero, cajas y cartón ondulado. La molienda química se puede caracterizar por dos métodos principales: la molienda de sulfato (proceso Kraft) y la molienda de sulfuro, y estos dos métodos tienen diferentes beneficios. La molienda de sulfato se puede realizar en una amplia variedad de especies de árboles y resulta en la creación de un tipo fuerte de papel. Por el contrario, la molienda de sulfuro resulta en una mayor cantidad de pulpa que es más fácil de desengrasar y procesar. Sin embargo, la molienda de sulfato es más ampliamente utilizada ya que el producto es más duradero y los productos químicos utilizados en el proceso se pueden recuperar, lo que resulta en la menor contaminación ambiental.


= Tratamiento adicional de la pulpa =

La pulpa luego se procesa a través de un aparato que convierte la pulpa en una malla de fibras. Esta red de fibras se prensa para eliminar todo el contenido de agua, y el papel se seca posteriormente para eliminar todas las trazas de humedad.


= Terminación =

Después de completarse los procesos anteriores, el papel resultante se recubre con una cantidad mínima de arcilla china o carbonato de calcio para modificar la superficie, y el papel luego se reestructura según su propósito intencionado.


= Reciclaje de productos =

Generalmente, el material a reciclar primero se somete a una molienda mecánica o química para transformarlo en pulpa. La pulpa resultante se procesa de la misma manera que la pulpa normal; sin embargo, a veces se agrega fibras originales para mejorar la calidad y el aspecto del producto.


Campos y temas relacionados

Hoy en día, el campo de la ingeniería de papel y bioprosesos es diverso, cubriendo áreas desde la biotecnología y la nanotecnología hasta la generación de electricidad.


Colegios y universidades

Generalmente ofrecida como una especialización dentro de la ingeniería química:

Estados Unidos
Universidad de Auburn
Instituto Tecnológico de Georgia
Universidad de Miami
Universidad Estatal de Carolina del Norte
SUNY ESF
Universidad de Maine
Universidad de Minnesota
Universidad de Washington
Universidad de Wisconsin - Stevens Point
Universidad de Míchigan Occidental
Canadá
École Polytechnique de Montréal
Universidad de McGill
Universidad de McMaster
Universidad de Columbia Británica
Universidad de Nuevo Brunswick
Universidad del Québec en Trois-Rivières
Universidad de Toronto
Europa
Universitat Politècnica de Catalunya, España
Universidad Técnica de Darmstadt, Alemania
Universidad Técnica de Dresden, Alemania
Grenoble INP, Francia
Universidad de Tecnología de Helsinki, Finlandia
Instituto Técnico de Lund, Suecia
Universidad Técnica de Tampere, Finlandia
Technische Universitat Graz, Austria
Universidad Estatal Técnica de Polímeros Vegetales de San Petersburgo, Rusia
Universidad Técnica de Lodz, Polonia
Universidad de Manchester, Reino Unido
Universidad de Åbo, Finlandia
Asia-Pacífico
Akademi Teknologi Pulp dan Kertas
Universidad de Monash
Instituto de Tecnología de la India, Roorkee
Universidad Técnica del Sur de China


Ver también


Referencias