Processo de obtenção de celulose e membrana a partir de fonte de energia vegetal alternativa e respectivos produtos obtidos

  • Número do pedido da patente:
  • PI 1100439-8 A2
  • Data do depósito:
  • 07/02/2011
  • Data da publicação:
  • 14/05/2013
Inventores:
  • Classificação:
  • D21H 11/12
    Polpa ou papel, compreendendo fibras de celulose ou lignocelulose de origem natural apenas; / Polpa de plantas ou cultivos n?o oriundos da madeira, p. ex. algod?o, fibra, palha, baga?o;
    ;

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE CELULOSE E MEMBRANA A PARTIR DE FONTE DE ENERGIA VEGETAL ALTERNATIVA E RESPECTIVOS PRODUTOS OBTIDOS. Empregando matérias-primas vegetais ricas em energia em estado de micro fibras, utilizando o mínimo possível de energia no desenvolvimento de produtos, possibilitando chegar à taxa absoluta de 0% de geração de lixo, assim como o nâo uso de produtos químicos industriais na manufatura, tudo de maneira extensível a outros campos de utilização nos diversos segmentos de indústria, destinando-o da produção de alimento ao revestimento de parede, passando pela confecção de charutos e luminárias, excluindo-se também do processo industrial as matérias primas derivadas do petróleo, dentre outras.

Página de 2

Documento

“PROCESSO DE OBTENÇÃO DE CELULOSE E MEMBRANA A PARTIR DE FONTE DE ENERGIA VEGETAL ALTERNATIVA E RESPECTIVOS PRODUTOS OBTIDOS” - Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um processo de obtenção de celulose e membrana a partir de fonte de energia vegetal alternativa, e respectivos produtos obtidos, pertencente ao campo das indústrias da transformação, idealizado e desenvolvido no sentido de empregar matérias-primas vegetais ricas em energia em estado de micro fibras, despertando para um conceito de indústria do futuro, utilizando o mínimo possível de energia no desenvolvimento de produtos, fazendo observações apuradas quanto à produção de lixo no processo industrial convencional, possibilitando chegar à taxa absoluta de o% de geração de lixo, assim como o não uso de produtos químicos industriais na manufatura.

Neste sentido, cabe a despreocupação no âmbito do descarte deste material quando atingir seu período de utilidade, pois se trata de um produto sem contaminantes em sua fórmula, portanto não agride o meio ambiente, além de propor a substituição de inúmeros materiais que possuem o petróleo como fonte de energia em sua composição.

Dessa forma, um dos objetivos da presente inovação consiste no emprego reduzido de energia e a não utilização de produtos químicos industriais, de maneira extensível a outros campos de utilização destes produtos nos diversos segmentos de indústria, destinando-o da produção de alimento ao revestimento de parede, passando pela confecção de charutos e luminárias.

Outro objetivo do presente pedido vem a ser a possibilidade de excluir do processo industrial as matérias-primas derivadas do petróleo, como o plástico aplicado na confecção de luminárias, por exemplo, além dos demais materiais que empregarão o produto descrito no mesmo.

Também a título de exemplo, na elaboração de uma luminária é necessário o emprego de outros produtos, sendo que neste caso, serão utilizadas matérias primas renováveis e certificadas.

As celuloses e membranas, derivadas de fontes energéticas vegetais alternativas são processadas por meio de técnicas que respeitam as normas ambientais e inovam com conceito de indústria do futuro.

Com densidade que varia de o.oimm e o.07mm, as celuloses tem como objetivo o emprego na indústria e manufatura de luminárias, revestimento ecológico para paredes internas, além da aplicação na confecção de charutos.

Já as membranas, desenvolvidas a partir de nano fibras, serão destinadas à indústria de alimentos, uma vez enriquecida por substâncias naturais. Com as devidas observações do setor, as membranas serão empregadas na indústria farmacêutica, como base para cosmético e material cicatrizante, uma vez enriquecido com produto fármaco natural.

Com atenção especial a este último caso, as membranas propõem a substituição dos métodos convencionais que hoje utilizam a pele de rã como membrana temporária à cicatrização de queimaduras.

Além disso, as membranas serão empregadas no tratamento do câncer de pele. Com a capacidade de substituir a pele temporariamente, as membranas possibilitam a recuperação da área afetada, ao passo que a isolam e atuam como segunda pele, permitindo que o organismo continue a prover do oxigênio, oferecido pelos micros poros das membranas.

Assim, o presente pedido define dois produtos principais: membrana e celulose, sendo que as membranas têm por finalidades o emprego nos setores da indústria farmacêutica e indústria alimentícia, enquanto que as celuloses serão destinadas ao mercado como papel seda, desenvolvimento de charutos, (detalhado mais adiante), aplicação em luminárias e revestimento para paredes internas.

A membrana e celulose são diferenciadas por gramatura das matérias-primas empregadas e substância adicional no processo: o mel de abelha. A membrana é composta por fibras com gramatura fina com dimensão micro e nano. Já as celuloses são compostas por fibras de gramatura média.

Tal como citado, objetiva-se o emprego das membranas tanto na indústria farmacêutica quanto alimentícia e as celuloses serão empregadas em charutos, papel seda, luminárias e revestimentos de paredes internas, sendo que na confecção de charutos e charutilhos, as celuloses com gramatura final de 0.3 mm a 0.7 mm são utilizadas nos mesmos com bitola de I2mm a i8mm de raio.

Convém esclarecer que os produtos de fumo fora dos padrões técnicos dos cigarros convencionais são chamados de cigarrilha. Como diferença conceituai, os produtos que empregam as celuloses descritas neste estudo recebem o nome de charutilhos por constar de composição particular. O termo se deve em especial a origem cultural dos charutos, que por hábito não são tragáveis. No entanto, estes charutos possuem filtro, diferente dos tradicionais, e no caso dos charutilhos é empregado o fumo picado, enquanto que o tradicional é elaborado por folhas enroladas.

Estes produtos terão como conceito e continuidade de toda a cadeia do projeto, a não utilização de produtos químicos em seu desenvolvimento. Isso significa o não emprego de agrotóxico no cultivo do fumo que compõe. A Organização Mundial da Saúde estima que ocorram no mundo cerca de três milhões de intoxicações agudas por agrotóxicos, causando 220 mil mortes por ano. Deste total de mortos, cerca de 70% ocorrem em países do chamado Terceiro Mundo. Além dos consumidores que são afetados pelos agrotóxicos com a ingestão, os agricultores são aqueles cujas saúdes são mais afetadas pelos agrotóxicos (OPAS/OMS, 1996).

No pedido de patente em questão o filtro possuirá uma pequena cavidade na extremidade interior aonde serão alojadas sementes, sendo que em resposta a possíveis danos ao meio ambiente em decorrência do incentivo e proposta de semear com os charutos, com distância de icm do filtro, será distribuído pequenas gotículas de água contidas em bolsinhas de membrana. Esta composição terá como função apagar o fogo do charuto, para que quando a bituca for descartada não gerar nenhum dano ao meio. Seu funcionamento se dará através das membranas que são materiais termofotosensíveis, significa que ele atua de acordo com a presença do calor e luz. Na composição do charuto, as bolsinhas serão eclodidas com a proximidade do calor da brasa do charuto. Desta forma, o objetivo inicial de semear se mantém, com a neutralização dos possíveis riscos.

Em termos gerais, a forma espiralada do filtro, em presença da umidade, se abre e força para fora, rompendo a membrana e expondo o material (papel e algodão) à absorção de água. Por sua vez, a umidade do material favorece a germinação da semente. O benefício do conjunto destas atividades é assegurado com o papel das micro bolsas de água.

O emprego de medidas que possam reduzir, e em outros casos eliminar danos a saúde contribuem para uma sociedade mais saudável. Neste sentido, o conceito que delineia este pedido, além de afirmar a necessidade do emprego de filtros nos charutos e charutilhos, também considera relevante o desenvolvimento de filtros especiais, tal como demonstrado, meramente a título de exemplo, nos desenhos que o integram, onde:

-    a figura 1 exemplifica um modelo de charuto / charutilho, com um filtro em sua extremidade tragável;

-    a figura 2 destaca o referido filtro;

-    a figura 3 demonstra a conformação espiralada do filtro;

-    a figura 4 representa o detalhe da composição do filtro, destacado na figura imediatamente anterior;

-    a figura 3 ilustra o filtro com uma pequena cavidade para ser depositada uma semente.

Em relação ao mencionado exemplo, têm-se charuto / charutilho (1), filtro (2) desenvolvido em camadas espiraladas (3) em uma composição (4) formada por uma camada de algodão (5) e de papel (6), sendo que o filtro possuirá uma pequena cavidade (7) na extremidade interior onde serão alojados sementes, e a icm do mesmo serão distribuídas micro-bolhas de água revestidas em membrana (8).

Dessa forma, os filtros (2) são compostos por uma camada de algodão (5) compresso sobre uma base de papel (6) com gramatura de 0,3 mm de espessura, enrolado sobre uma espiral (3). O desenho nos moldes de uma espiral se deve a tendência deste modelo reagir com a umidade do meio, quando descartado, facilitando uma rápida devolução à natureza sem provocar danos ao meio ambiente. Por se tratar de um material biodegradável de fácil atuação na presença de água, a espiral atua sob força mecânica com a celulose, rompendo-a e expondo tanto a face interna quando a externa do filtro às variações climáticas do meio.

Os charutos e charutilhos surgem como resposta à cultura dos cigarros tradicionais, quanto ao fato de tragar a fumaça, e em termos técnicos a constituição do filtro, os quais levam até 25 anos para se decompor.

Os filtros biodegradáveis, associados à cultura dos charutos de não tragar a fumaça produzida com a queima reduzem os danos à saúde dos fumantes, além de oferecer uma cultura diferente tanto dos cigarros quanto dos charutos tradicionais, que passa a contar com 0 filtro. Além disso, os filtros quando descartados na natureza não agridem o meio ambiente.

Os produtos membrana e celulose são derivados de fontes de energéticas vegetais ricas em fibras, as quais variam de micro

a nano em tamanho e densidade. As especificações técnicas desta ordem definem a finalidade deste produto.

Materiais utilizados na fabricação (matéria-prima):

-    casca da semente da araucária (pinhão);

5    - casca da cebola;

-    casca do alho;

-    pétalas de rosas;

-    bagaço de cana-de-açúcar, cuja utilização na produção das celuloses se trata da parte interna da cana, portanto sem a casca.

10    O desenvolvimento das celuloses passa pelas seguintes

etapas:

-    Seleção;

-    Neutralização do PH;

-Trituração;

15    - Preparo da pasta;

-    Secagem; e,

-    Recorte,

de acordo com a descrição abaixo:

-    Seleção - A primeira etapa de desenvolvimento consiste 20 na separação da matéria-prima no estado bruto por níveis de

granulagem, de acordo com as camadas naturais do produto.

A exemplificar, descreve-se a engenharia natural da semente do pinhão, a qual é composta por quatro camadas principais, que são definidas pela função de assegurar vida saudável à próxima 25 geração, evitando riscos à semente. A camada mais externa (A) é responsável pela proteção contra as oscilações da umidade externa.

Uma segunda camada (B), mais porosa protege a semente das variações climáticas e do choque mecânico, amortizando a queda. Uma terceira camada (C), mais elástica, intermedia a segunda (B) e a última (D) que está em contato com a semente. Esta última (D) termina o ciclo de proteções, com a sensibilidade do contato com o material responsável por transportar o DNA da planta.

No processo de seleção, após a extração da semente, a matéria-prima é separada em três camadas: externa (A), média (B) e interna (C + D).

- Neutralização do PH - Todo sabor é oriundo do PH do produto, ou doce, ou salgado, ou azedo ou amargo. De acordo com normas internacionais de química é estabelecido o número sete enquanto valor neutro do PH. As fontes de energia em estado de matéria, empregados no processo de desenvolvimento das celuloses oscilam de acordo em três níveis de acidez: leve, moderado e alto.

Para se chegar a uma boa qualidade do produto em questão, busca-se a neutralização da matéria-prima de modo a eliminar as impurezas mais finas, expressas em níveis de acidez presentes na composição da matéria. Para isso, a matéria-prima passa por dois processos principais: neutralização do PH por osmose (movimento da água entre meios com concentrações diferentes de solutos por uma membrana semipermeável, tratando-se de um processo físico-químico importante na sobrevivência das células) - (PH I), com imersão na água em estado ambiente por um período de cinco dias - com substituição da água por três vezes, e neutralização do PH por evaporação (PH II), quando o processo de desenvolvimento já se encontra na terceira parte da segunda etapa de desenvolvimento, como descrito no item trituração. Nesta fase, o material perde os níveis de ácidos restantes com a ebulição da água, que chega aos ioo°C.

-    Trituração - Após o material se encontrar em estado de 5 pureza, tanto de resíduos sólidos quanto de componentes químicos,

passa para a segunda etapa, na qual será triturado.

O tempo de imersão na água é determinante para que na presente etapa o material, ainda que seja triturado mantenha as características naturais das fibras. Portanto, o tempo de imersão em 10 meio líquido é que determina a atuação sobre três fatores: (1) nível de impureza química, (ex. o material da cebola contém alto nível de ácidos, portanto terá que ficar imerso por mais tempo, a observar qual nível de impureza se encontra), (2) resistência do material, o quanto a matéria-prima é rígida, (ex. a casca do pinhão varia de muito rígida e 15 impermeável, quando se trata da camada mais externa (A), à flácida e permeável, como se caracteriza a camada (B). Já as camadas C e D, ainda que sejam sensíveis são impermeáveis e com pouco índice de impurezas químicas). Estes detalhes demonstram a importância da separação, para que cada uma das camadas reaja no seu tempo químico 20 natural, e as fibras sejam conservadas no processo de trituração.

-    Preparo da pasta de fibras - Com as etapas anteriores cumpridas, dar-se início a manipulação do produto para chegar à condição de pasta, sendo que os produtos que compõem a fórmula são os seguintes:

25    - 200g de matéria prima triturada - casca de pinhão

(camadas B, C e D), casca de cebola ou alho. Obs.: O peso é definido em estado seco e a trituração é realizada após período de imersão em água pelo tempo de cada matéria-prima (especificado no relatório);

-    2 litros de água;

-    40g de amido de mandioca;

-    40g de mel de abelha (para o desenvolvimento da

membrana).

As fibras trituradas são depositadas em uma vasilha com água e aquecida por cinco minutos. Neste processo inicial trabalha-se a segunda etapa do índice de PH, de acordo com o que foi abordado no tópico neutralização do PH, quesito PH II, de modo que os produtos químicos responsáveis pelo sabor e odor sejam eliminados com a fervura da água.

Decorrido cinco minutos, acrescenta-se uma porção (40g) de amido de mandioca, mexendo por mais cinco minutos, ou o tempo necessário para que o líquido de cor branca que acompanha as fibras passe para a cor semitransparente e aquosa. Mantém-se no fogo baixo por mais dois minutos. Desliga-se o fogo e espera-se a pasta gelatinosa baixar a temperatura naturalmente para os 6o°C / Ô5°C, antes de ir à próxima etapa, sendo que para se obter membranas com o material previamente selecionado, - composto por fibras micro e nano - no decorrer do preparo da pasta de fibras acrescenta-se a porção (40g) de mel de abelha. O mel deixará e permitirá com que o produto final apresente maior flacidez e resultado às finalidades desejadas.

-    Secagem - Uma vez desempenhadas as etapas antecedentes e já com a pasta pronta, inicia-se a secagem do material, que por sua vez deverá ser depositado sobre uma superfície rígida,

preferencialmente de metal, devidamente preparada para que o mesmo não adira sobre dita superfície, o que podería vir a danificar o produto final. Para que isso não ocorra, deposita-se uniformemente uma fina camada de óleo vegetal sobre esta superfície e posteriormente retira-se 5 o excesso, para que ente não interfira na composição do produto final.