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PRĂ“LOGO
Para aquellos que ven las oportunidades de los lugares menos comunes, la fuerza estĂĄ en el cambio y las distintas maneras de ver un aspecto particular de los engranajes de la vida.
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AGRADECIMIENTOS
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Al la luzpĂşblica, . (2018) Reciclaje Enerjetico. [Figura]. Recuperado de http://www.alaluzpublica.com/reciclaje-energetico-de-residuos-combustible/
Rumpleteaser, .Campo de arroz en JapĂłn. [Figura]. Recuperado de https://www.lasexta.com/tecnologia-tecnoxplora/sinc/sin-miedo-a-los-genes_2016071257fd0e910cf2fd8cc6b1b2ad.html
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CONTENIDOS 8
INTRODUCCION Envases comunes El problema de los plasticos
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NUEVAS ALTERNATIVAS El ARROZ Y SUS PROPIEDADES Cultivo de arroz Descripcion del Problema
JUSTIFICACIÓN PROCESO DE TRANSFORMACIÓN PROCESO DE PRODUCTIVO
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ABSTRACT
Rumpleteaser, .Campo de arroz en Japรณn. [Figura]. Recuperado de https://www.lasexta.com/tecnologia-tecnoxplora/sinc/sin-miedo-a-los-genes_2016071257fd0e910cf2fd8cc6b1b2ad.html
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ABSTRACT
Palabras clave Cascarilla de arroz, Envase, Recipiente, Biodegradable, Residuos Post Cosecha,
GRUPO DE TRABAJO Somo un grupo de trabajo interdisciplinar compuesto por estudiantes de Ingeniería Química, Ingeniería Industrial, Ingeniería de Sistemas y Diseño Industrial de la Universidad Nacional de Colombia, todos dispuestos a trabajar en pos del mejoramiento y fortalecimiento del conocimiento del país. Por medio de la universidad realizamos este proyecto que busca el mejoramiento y de nuevas alternativas de transformación en el sector agroindustrial. Es así que mediante esta Cartilla de diseño proponemos un modelo de negocio, basado en nuestro estudio e investigación. Propuesta realizada para el ingeniero y empresario Ricardo Montaña Serrano, con el cual se busca transformar y mejorar un sector arrocero en prado Tolima, tomado de precedente esto para facilitar una escalabilidad de optimización para generar más empresas de este tipo en Colombia.
Brightstar, . (2018) World Environment Day. [Figura]. Recuperado de https://www.brightstartv.live/world-environment-day/
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INTRODUCCIÓN El problema de los Envases comunes El plástico como lo conocemos, ha permeado todas las actividades diarias y es el soporte de muchas industrias, suministrando envases para el almacenamiento, transporte y uso de miles de productos en la actualidad. Su durabilidad garantiza que un producto que es almacenado en un envase plástico puede dar la vuelta al mundo, de forma muy práctica y manteniendo sus propiedades en el tiempo, lo cual es muy bueno para la economía de las personas e industrias a nivel global.
Blogspot, . (2018) APLICACIONES DEL PET. [Figura]. Recuperado de http://gomezalondrakrystel.blogspot.com/2018/12/aplicaciones-del-pet.html
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En la actualidad podemos evidenciar como el plástico es uno de los materiales más empleados en actividades de la vida cotidiana; lo encontramos presente en recipientes, bolsas, empaques de alimentos, botellas, pitillos, entre otros. Si bien el plástico ha sido un gran avance en cuanto a desarrollos históricos, su disponibilidad posterior a su uso, es un problema que debería preocupar a toda la sociedad, muchos de estos plásticos tienen una vida útil muy corta (en la mayoría de los casos son empleados solo una vez y son desechados) y una disponibilidad del plástico muy prolongada conduciendo a la afectación del medio ambiente. Sin embargo, esta durabilidad, le está costando a nuestro planeta, pues no es fácil deshacerse de él. La utilización masiva de plásticos de un solo uso, las prácticas globales de manejo de residuos, las políticas incipientes y laxas de muchos países en cuanto al impacto de hecho que mucho del plástico que hemos usado hace ya más de un siglo, termine en las fuentes de agua dulce y el mar.
Uno de los elementos de mayor incidencia en la problemática ambiental actual es el uso del plástico debido a las emisiones de CO2 que se envían a la atmósfera durante su fabricación, su uso masivo que se ha incrementado por factores culturales de la sociedad moderna y su destino post consumo, que termina contaminando el suelo, las fuentes hídricas y el mar.
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El problema de los plasticos El plástico que actualmente invade los océanos, mata millones de animales marinos al año, entre ellos algunos que se encuentran en peligro de extinción. Así mismo muchos de estos residuos terminan convirtiéndose en microplásticos que son consumidos por animales de la cadena alimenticia humano, , introduciendo así sustancias potencialmente tóxicas: el plástico que desechamos llega de nuevo a nuestra mesa en forma de micro plástico, con sus respectivas consecuencias para nuestra salud. Otro de los factores que contribuyen al incremento del exceso de CO2, es una práctica implementada en las zonas de cultivo como la manera más económica y fácil de deshacerse de residuos agrícolas: la quema a cielo abierto. De esta forma se eliminan los restos de cosechas anteriores, se despeja la zona de cultivo y se liberan nutrientes para el próximo ciclo productivo.
Brightstar, . (2018) World Environment Day. [Figura]. Recuperado de https://www.brightstartv.live/world-environment-day/
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De l o anterior, se deriva la n ecesidad d e disminuir paulatinamente su uso y porque no, llevar a cero la producción de plásticos no reciclables en el mundo. Por esto la importancia de buscar alternativas para la sustitución de polímeros no degradables y particularmente la propuesta de que estos sean compostables. Se estima que la quema de biomasa (madera, hojas, árboles y pastos), incluídos residuos agrícolas, produce el 40% del dióxido de carbono, 32% del monóxido de carbono, 20% del material particulado (PM) y 50% de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) emitidos al ambiente a escala mundial. Esto representa una gran preocupación por su contribución al cambio climático y afectación directa para las áreas pobladas cercanas a los cultivos pues conlleva a que su población se vea expuesta a contaminantes de forma directa y elevada con su respectivas consecuencias para la salud pública. Toda esta problemática es consecuencia de un modelo económico lineal que no contempla en los modelos de negocio la responsabilidad ética, social y ambiental derivada del aprovechamiento indiscriminados de los recursos naturales, la reducción del tiempo de vida útil de los
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Como una respuesta a esta s ituación, s e ha v enido planteando e l modelo d e economía c ircular, q ue tendrá impactos en uso responsable de los recursos naturales, la reducción de la contaminación ambiental, la calidad de vida y salud de las personas y en la economía de las naciones. En el 2018 Colombia da inicio a la implementación de una estrategia de economía c ircular, l a cual e ntre o tros, contempla dos aspectos muy importantes p ara l a solución d e esta problemática ambiental: de envases y empaques: involucra el 1 Materiales ecodiseño de productos, envases y empaques que permite extender la v ida útil d e los materiales, reducir su uso e incorporar materiales recuperados en nuevos productos Optimización y aprovechamiento de la biomasa: 2Involucra el mejoramiento de la productividad de la tierra y el impacto que la agricultura y sus residuos implican para el medio ambiente, buscando el aprovechamiento de la biomasa residual agrícola.
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Resulta muy congruente el d esarrollo d e envases compostables que aprovechen los residuos agrícolas y reemplacen el plástico con lo cual se está aportando en la solución de varios factores de la problemática ambiental, con un impacto directo en la economía y calidad de vida de los empresarios agrícolas, lo cual por estar m uy ligado a la e strategia del gobierno nacional, dispone de diversos mecanismos de apoyo a través del Ministerio del Medio Ambiente y las entidades regionales ambientales.
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NUEVAS � ALTERNATIVAS
Actualmente el mercado favorece nuevas alternativas de consumo de productos compuestos de materiales mucho más amigables que reducen este riesgo contaminante presente en otros productos y materiales que tardan en degradarse un porcentaje mayor. Estos productos cada vez se están implementando de manera más efectiva en varios artículos distintos del mercado. Estos materiales denominados ‘’biodegradables’’ se constituyen de materias primas que mayoritariamente deben su origen un compuesto natural, suelen ser orgánicos y fabricados a base de productos orgánicos, Esto facilita su degradación la cual comprende un tiempo mucho menor a la que tendría un material derivado de un petroquímico o plástico. Estos materiales denominados ‘’biodegradables’’ se constituyen de materias primas que mayoritariamente deben su origen un compuesto natural, suelen ser orgánicos y fabricados a base de productos orgánicos, Esto facilita su degradación la cual comprende un tiempo mucho menor a la que tendría un material derivado de un petroquímico o plástico.
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Innaturale, .STOVIGLIE COMPOSTABILI: DAL BIOLOGICO UNA SOLUZIONE PER LA BIOPLASTICA . [Figura]. Recuperado de:https://www.innaturale.com/stoviglie-compostabili-dal-bio-
Así mismo, y no menos importante, el uso de internet ha permitido que los investigadores puedan disponer de artículos académicos e información que han sido realizados en cualquier latitud del planeta, para ser utilizados como base de innovación local.dación la cual comprende un tiempo mucho menor a la que tendría un material derivado de un petroquímico o plástico.
DorsetECHO, (2019) 5 ways to make your garden a plastic-free zone. [Figura]. Recuperado de:https://www.dorsetecho.co.uk/leisure/sevendays/homesandgarCICLO, (2019) Biofase- from avocado seed to plastic?. [Figura]. Recuperado de:https://ciclo.jp/global/2019/04/05/biofase-the-solution-to-our-plastic-problem/ AdobeStock, Biofase- fEco, green technology, organic, bio design concept. Vector cartoon thin line illustration for infographic or web app. [Figura]. Recuperado de:https://stock.adobe.com/co/images/eco-green-technology-or-
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El ARROZ Y SUS� PROPIEDADES
Cultivo de Arroz
El grano de arroz recién cosechado recibe el nombre de arroz paddy o arroz cáscara. Está compuesto por: el fruto o cariópside y la cáscara formada por dos estructuras llamadas lema y palea. En la cariópside se encuentra se encuentra las las capas relacionadas con el valor alimenticio y rendimiento industrial del arroz.
Istock, .Getty Images. [Figura]. Recuperado de:https://www.istockphoto.com/hk/photo/%E6%B0%B4%E7%A8%B-
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Arista
Lema
Palea
Cascarilla Capa de aleurona Endosperma
Eje Embrionario Glumas estérelis Ráquis
arrow, .huskyrush. [Figura]. Recuperado de:https://www.google.com/search?tbs=sbi:AMhZZivCS_1ik2UTxuQbkt3t7mU1W-53nn4k_1t_100hpliA8Ma7jQgZlFKlIUoftv9LD540vZ7nPhPJgPiWtoEScvMsGZxo5c5ZPvN-0zjNslJ7eCxOk1UvnJu
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la línea de “Optimización y aprovechamiento de la biomasa”, representa una gran oportunidad para Colombia, por ser un país de naturaleza agrícola y cuyos altos volúmenes de biomasa residual sin uso, tienen un gran potencial para su aprovechamiento como insumo de otras industrias. Toda esta estrategia, de hecho aún necesita la actualización de la normativa existente en materia ambiental, así como de la creación de incentivos que la promuevan Este aspecto el gobierno nacional se ha propuesto unas metas a cumplir hasta el 2030, entre ellas:
1 Incrementar el 20% del aprovechamiento de biomasa residual con respecto a la línea base de los sectores priorizados de 2020. 4 proyectos de aprovechamiento 2 Implementar de biomasa al 2022.
Renolab, (2016). Glyphosate: green light with restrictions. [Figura]. Recuperado de:http://www.renolab-glp.com/glyphosate-green-light-with-restrictions/
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Descripcion del Problema
Ecovative Design. [Figura]. Recuperado de:https://ecovativedesign.com
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JUSTIFICACION
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DESCRIPCION DE PROCESOS DE TRANSFORMACION Recepcion Las materias primas que se usan para este proceso son: Cascarilla de arroz semi molida 0,8 – 2,2 mm: densidad 100kg/m3, es la materia prima principal 70%. Ácido acético glacial al 99,5 % en barriles de 30kg. Se requiere una pureza alta para que el transporte sea ecocomo desinfectante para evitar el crecimiento de bacterias no deseadas. Rollos de PLA para termoformado por 200 kg de 0.2mm de espesor: se usan para crear la capa que recubre internamente el recipiente, es la que está en contacto con el producto. Goma Guar bolsas de 25 kg: Es la sustancia utilizada como aglutinante para que el material conserve la forma.
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Almacenamiento El almacenamiento se realiza en silos de 80 m3 para la cascarilla de arroz lavada y pulverizada, la reducción de tamaño debe ser <0.3 mm 90%.El resto de las materias primas se almacena en bodega en los recipientes en los que se reciben.tanques o bolsas segùn sea el caso y cumpliendo las normas de NFPA,el agua se almacena en un tanque de 20mil litros para evitar que haya cuellos de botella por falta de agua, serìa ideal tener una planta de recurso.
Norma NFPA
Silo Silo de grano de 20 toneladas, material de láminas de acero galvanizado por inmersión en caliente con recubrimiento de 275 g/m2, 350 g/m2, 400 g/m2, etc. Los silos también se pueden hacer de acero al carbono Q235 para el silo en polvo con masa de pintura. Los silos de almacenamiento de grano HKB se fabrican según la norma nacional china o la norma austriaca, estándar estadounidense, tiene que tenerse en cuenta el ángulo del silo para permitir el movimiento del material almacenado.
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Lavado En este proceso se pretende eliminar posibles residuos de los fertilizantes que utilizan en el proceso del arroz, ya que un posible uso del material es en el sector alimenticio. el equipo que podrìa utilizarse es una la lavadora de arroz con las siguientes características. serve la forma. *Capacidad de lavado:. 500 kg/h * Eliminar la tasa de piedra: 95 95% * Bomba de tubería:. 25SG6 5-30 Q = 6.5m3/h bomba de elevación = 30 m N = 1.5Kw * Voltaje nominal: 380 V * Presión de funcionamiento: 0,23-0,28 MPa * Consumo de agua: 0.0065M3/kg * Peso: 88 kg * Dimensiones: 1100*1000*820mm Ese a este proceso se adiciona ácido acético 5% en peso de agua evitar el crecimiento bacteriano.
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Empacado por sacos a granel El almacenamiento se realiza en silos de 80 m3 para la cascarilla de arroz lavada y pulverizada, la reducción de tamaño debe ser <0.3 mm 90%.El resto de las materias primas se almacena en bodega en los recipientes en los que se reciben.tanques o bolsas segùn sea el caso y cumpliendo las normas de NFPA,el agua se almacena en un tanque de 20mil litros para evitar que haya cuellos de botella por falta de agua, serìa ideal tener una planta de recurso.
Molienda alcance la condiciones de tamaño de partìcula, para que tenga un mezclado apropiado con la goma guar. Este debe ser menor a 0.3 mm, según la literatura. En el proceso de molienda, hay una operación de limpieza y separación, de materiales no deseados que han llegado hasta se puede controlar por una válvula reguladora. Las condiciones del equipo se describen a continuación. Capacidad de Producción: 180 kg/h Voltaje: 220 V 50Hz Energía (W): 11kw Peso: 86 kg Dimensión (L*W*H): 1270*440*1250mm Velocidad del husillo: 1200 r/min. Productividad:180 kg/h
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Tamizaje
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Mezclado
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Troquelado El molde del troquelado tendrá la forma de media botella o recipiente que se unirà en un proceso posterior, el agua del material es para lograr pasta para el troquelado. El moldeo se realiza por compresión colocando en la cavidad del molde abierto. El molde se cierra, se aplica calor y pre sión para forzar al material a entrar en contacto con todas las áreas del molde, mientras que el calor y la presión se mantiene hasta que el material de moldeo se ha curado. la capacidad requerida de este equipo se muestra a continuación. Capacidad (KN) -400. Cerradura 400 mm Max. apertura y cierre: 600. Garganta: 250 mm. Tabla tamaño: 1000 x 1000. Dimensiones: 2200 x 1200 x 2555.
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Termoformado En el proceso de manera paralela se realiza la operación de termoformado del recubrimiento interno de los envases el cual s e hace c on las láminas d e PLA para poder envasar s u contenido s in n inguna alteración f ísica o química. Es importante destacar que el recubrimiento de PLA es s umamente i mportante ya que l a composición química del producto a envasar, necesita estar aislada de cascarilla de arroz; ya que al tratarse de un material compostable y d e fácil permeabilidad, a l estar e n contacto con una s ustancia líquida puede a lterar la c onsistencia del empaque degradando en cortos periodos de tiempo las propiedades del material y de la sustancia respectivamente. Este material es 100% biodegradable, con lo cual se e stán c umpliendo las polìticas d e la c ompañía. una termoformadora automática t iene las s iguientes caracterìsticas. Voltaje: 220 V Dimensión (L*W*H): 5200*1800*2300mm Plástico: PLA Grosor hoja de máquina: 0.2 mm Energía (W): 16kw Peso: 3500 kg/3800 kg
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Horno El siguiente proceso es el del horno, la capacidad de este con las características m ostradas p ara m oldes de e nvases de 270 m l son de h asta 120 moldes cada 20 minutos, con 10 bandejas. los tiempos de secado son rápidos, el cargamento es rápido del horno y el descargar asegura calor mínimo se p ierde del horno entre l otes d e producción. E l material debe ser d e acero inoxidable para reducir la corrosión y reducir al mínimo la contaminación de la muestra, ya que su uso según el sector debe cumplir con pruebas microbiológicas que dicte la ley, INVIMA para este país. La sequedad optimizada es proporcionado por un acero inoxidable que recircula el ventilador y que humedece las válvulas, esto es ideal para que en este punto el material no se quiebre, generando una pérdida de humedad del >90%. Potencia: 28 kW / 31920 kcal/h Energía: 220V / 0.37 kW Medidas (mm): 1020x1370x1800 (frente x fondo x alto) Peso: 252 Kg Bandejas: 10B 58x68(cm) Producción por bandeja: 2.5 a 3 kg.
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Ensamble Las dos piezas troqueladas y secadas en el horno interiormente se unen al P LA; la a ctividad s e unen las piezas previamente diseñado. Esta máquina debe ser diseñada bajo pedido ya que al ensamblar las dos piezas, cuyo proceso s e hace i nyectando a ire caliente a 7 0 ºC y 1 .5 b ar para que el recubrimiento interno no pierda la forma y se acople a las secciones de la cascarilla de arroz, la temperatura es ideal para lograr que el PLA se una a la cascarilla por interacción con la g oma guar, e l material se va troquelando hasta que el envase se compacta completamente.
Etiquetado Se requiere una etiquetadora para que el envase pueda ser vendido a d iferentes c ompañías cambiando s olo la presentaciòn por medio de etiqueta, una máquina de este tipo debe cumplir con las siguientes características. Voltaje: 220V Dimensión (L*W*H): 1200*650*560mm Peso: 70 KG Etiquetado de velocidad: 20-100bottle /min Etiquetado de precisión: 0,5mm Motores monofásicos (220 V 50 Hz Monofásico). Extensión de la mesa de rodillos (500 mm). Tamaño máximo de caja de 650 x 650 mm.
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Embalaje
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Empacado por sacos a ďż˝ granel
Molienda
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DESCRIPCION DEL � PROCESO PRODUCTIVO
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Conclusiones
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