12
1 Zamorano Carrera de Agroindustria Estudio de las resinas Agroindustria No Alimentaria Profesor: Luis Cerna, Dipl.-Ing.(HS) Savia , líquido que circula por el interior de las plantas; no debe confundirse con ciertos productos vegetales líquidos, como la trementina o los aceites esenciales, que se extraen de los tejidos vegetales. La savia sube desde la raíz en forma de savia cruda o bruta, una solución de sustancias absorbidas del suelo. Para ascender, pasa de célula en célula, sobre todo por ósmosis a través de las paredes celulares, y llega hasta las hojas, donde experimenta alteraciones químicas bajo la influencia de la luz. Los cambios más importantes son la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera y la formación de compuestos orgánicos. Cuando desciende, la savia, llamada ahora savia elaborada, distribuye por la planta los compuestos orgánicos, que constituyen el alimento de las células. La savia elaborada contiene azúcares, aminoácidos (los componentes principales de las proteínas) y hormonas vegetales. La velocidad de circulación de la savia es menor durante el invierno de los climas templados; su aumento es uno de los primeros signos de la llegada de la primavera. Las savias más conocidas son las de la caña de azúcar y el arce, utilizadas como edulcorantes y en pastelería. Bálsamo (resina), cualquiera de las sustancias resinosas que se extraen de distintos árboles. El término describe resinas oleosas, como la benzoína o bálsamo de Canadá, pero se aplica en particular al llamado bálsamo de Tolú. Éste se extrae de un árbol que crece cerca de la ciudad colombiana de Tolú, aunque también se da en Ecuador, Venezuela y Brasil. El bálsamo del Perú o negro se • Savia líquido que circula por el interior de las plantas; • Resina (Bálsamo)(Oleoresinas) sustancias resinosas que se extraen de distintos árboles. forman una capa que protege a la planta de organismos patógenos y de una pérdida excesiva de savia a través del corte. solubles en alcohol, éter y otros disolventes orgánicos. Gomas (Látex)(Gomoresinas) son solubles en agua, a diferencia de las resinas que son insolubles; Sustancias contenidas en los árboles

Resinas

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Resinas

1

ZamoranoCarrera de Agroindustria

Estudio de las resinas

Agroindustria No Alimentaria

Profesor: Luis Cerna, Dipl.-Ing.(HS)

Savia, líquido que circula por el interior de las plantas; no debe confundirse con ciertos productos vegetales líquidos, como la trementina o los aceites esenciales, que se extraen de los tejidos vegetales. La savia sube desde la raíz en forma de savia cruda o bruta, una solución de sustancias absorbidas del suelo. Para ascender, pasa de célula en célula, sobre todo por ósmosis a través de las paredes celulares, y llega hasta las hojas, donde experimenta alteraciones químicas bajo la influencia de la luz. Los cambios más importantes son la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera y la formación de compuestos orgánicos. Cuando desciende, la savia, llamada ahora savia elaborada, distribuye por la planta los compuestos orgánicos, que constituyen el alimento de las células. La savia elaborada contiene azúcares, aminoácidos (los componentes principales de las proteínas) y hormonas vegetales. La velocidad de circulación de la savia es menor durante el invierno de los climas templados; su aumento es uno de los primeros signos de la llegada de la primavera. Las savias más conocidas son las de la caña de azúcar y el arce, utilizadas como edulcorantes y en pastelería. Bálsamo (resina), cualquiera de las sustancias resinosas que se extraen de distintos árboles. El término describe resinas oleosas, como la benzoína o bálsamo de Canadá, pero se aplica en particular al llamado bálsamo de Tolú. Éste se extrae de un árbol que crece cerca de la ciudad colombiana de Tolú, aunque también se da en Ecuador, Venezuela y Brasil. El bálsamo del Perú o negro se

• Savia – líquido que circula por el interior de las plantas;

• Resina (Bálsamo)(Oleoresinas)– sustancias resinosas que se extraen de distintos

árboles. – forman una capa que protege a la planta de

organismos patógenos y de una pérdida excesiva de savia a través del corte.

– solubles en alcohol, éter y otros disolventes orgánicos. • Gomas (Látex)(Gomoresinas)

– son solubles en agua, a diferencia de las resinas que son insolubles;

Sustancias contenidas en los árboles

• Savia – líquido que circula por el interior de las plantas;

• Resina (Bálsamo)(Oleoresinas)– sustancias resinosas que se extraen de distintos

árboles. – forman una capa que protege a la planta de

organismos patógenos y de una pérdida excesiva de savia a través del corte.

– solubles en alcohol, éter y otros disolventes orgánicos. • Gomas (Látex)(Gomoresinas)

– son solubles en agua, a diferencia de las resinas que son insolubles;

Sustancias contenidas en los árboles

Page 2: Resinas

2

obtiene del tronco de un árbol parecido al anterior, cuya zona de distribución se extiende desde Perú hasta México. Ambos son líquidos viscosos, oscuros y fragantes, utilizados en pastelería y perfumería; tienen también propiedades expectorantes y tónicas aprovechadas en medicina. El bálsamo de Judea se utiliza desde hace mucho en Oriente por su fragancia y sus reputadas virtudes medicinales; la variedad más escogida es el opobálsamo, o bálsamo de La Meca, del color y la consistencia de la miel. El bálsamo o resina de Tacamaca se obtiene de un árbol parecido al chopo.

Tipos de Resinas Hay tres categorías principales, dependiendo de su dureza y constitución: resinas duras, el ámbar, el copal, el lentisco y la sandáraca, son duras, brillantes, inodoras e insípidas, y presentan una fragilidad parecida al vidrio. Se obtienen tanto de fósiles como por destilación de productos derivados de las oleorresinas. La más importante y, posiblemente, la de mayor importancia comercial de todas las resinas es la de trementina, que se usa para encolar o pegar papel, hacer jabón, como ingrediente de barnices y pinturas y para lubricar los arcos de los instrumentos de cuerda. La resina de trementina se obtiene por destilación de la oleorresina trementina. Oleorresinas semisólidos amorfos y pegajosos que contienen aceites esenciales. Entre ellas se encuentran, la sangre de drago y el bálsamo de copaiba; la trementina es probablemente la oleorresina más utilizada. El aceite esencial de trementina (aguarrás) se emplea como disolvente para pinturas y barnices, y se usa en la fabricación de productos abrillantadores del

Sustancias contenidas en los árboles• Savia • Savia bruta y savia elaborada

– Las más conocidas:• Caña de azúcar• Arce

Sustancias contenidas en los árboles• Savia • Savia bruta y savia elaborada

– Las más conocidas:• Caña de azúcar• Arce

Las resinas naturalesResinas duras,

–Se obtienen tanto de fósiles como por destilación de productos derivados de las oleorresinas. son duras, brillantes, inodoras e insípidas, y presentan una fragilidad parecida al vidrio.

•ámbar•Copal•Lentisco•sandáraca

Nematócero atrapado en ámbarLos paleontólogos han investigado la prehistoria estudiando los restos de insectos atrapados vivos en gotas de resina, como este nematócero. El ámbar es resina endurecida y fosilizada. Se conservan organismos completos atrapados en este medio. Encarta ®

Las resinas naturalesResinas duras,

–Se obtienen tanto de fósiles como por destilación de productos derivados de las oleorresinas. son duras, brillantes, inodoras e insípidas, y presentan una fragilidad parecida al vidrio.

•ámbar•Copal•Lentisco•sandáraca

Nematócero atrapado en ámbarLos paleontólogos han investigado la prehistoria estudiando los restos de insectos atrapados vivos en gotas de resina, como este nematócero. El ámbar es resina endurecida y fosilizada. Se conservan organismos completos atrapados en este medio. Encarta ®

Page 3: Resinas

3

calzado y en ceras para sellar. En la época de los barcos a vela, la trementina se utilizaba para calafatear e impermeabilizar; por eso el término en inglés para denominar las resinas y sus productos es “GUM NAVAL STORES”. gomorresinas. Las resinas como el incienso, la mirra, la benzoína y la asafétida, contienen gomas y se denominan gomorresinas.

Las resinas naturalesSon segregadas por muchas plantas.

•Para su obtención comercial, se practica un corte en la corteza del árbol, recogiéndose la resina en pequeños recipientes.

Resinas

•Aunque son químicamente diferentes, todas ellas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. •Las resinas sintéticas son muy parecidas a las resinas naturales.

Gum Naval Stores(término genérico en inglés)

• 'Naval stores' is the inclusive term used todenote the products obtained from theoleoresin or resin* of pine trees (genus Pinus).

• En la época de los barcos a vela, la trementina se utilizaba para calafatear e impermeabilizar los cascos de los barcos.

Gum Naval Stores(término genérico en inglés)

• 'Naval stores' is the inclusive term used todenote the products obtained from theoleoresin or resin* of pine trees (genus Pinus).

• En la época de los barcos a vela, la trementina se utilizaba para calafatear e impermeabilizar los cascos de los barcos.

Page 4: Resinas

4

La trementina (Rosin)

• Es el principal producto obtenido de la resina de pino

• Es el remanente no volátil después de la separación del aguarrás o esencia de trementina por medio de la destilación

• Se clasifica y comercializa en base a su color, siendo la de mejor calidad la de sombras café-amarillentas más pálidas

Usos de la trementina (Rosin)

• Its mostimportantuses are in themanufacture ofadhesives, paper sizingagents, printinginks,

• Hoy en día, la mayoría de la resina se usa modificada en un amplio rango de productos: – para encolar o impregnar papel – fabricación de tinta de imprenta– en la composición de muchos plásticos y pinturas.

Page 5: Resinas

5

Usos de la trementina (Rosin)

• para lubricar los arcos de los instrumentos de cuerda.

• solders andfluxes, varioussurfacecoatings, insulatingmaterials for theelectronicsindustry,

Usos de la trementina (Rosin)• Jabón

(espumante)• synthetic rubber,

chewing gumsand soaps anddetergents.

Page 6: Resinas

6

El aguarrás (turpentine)

• The composition of turpentine can vary considerably according to thespecies of pine exploited, and this greatly influences its value and enduse.

• There are methods of tapping which do not adversely affect the quality of the trunkwood, these enable plantation pines to be felled and utilized in the normal manner when tapping is stopped.

El aguarrás (turpentine)• Turpentine, like rosin, is a very

versatile material • Nowadays, it is used mainly as a

feed stock by the world's chemicalindustries.

• The alpha- and beta-pineneconstituents of turpentine, in particular, are the starting materialsfor the synthesis of a wide range offragrances, flavours, vitamins andpolyterpene resins, and form thebasis of a substantial and growingchemical industry.

• The biggest single turpentinederivative, synthetic pine oil, is usedin disinfectants, cleaning agents andother products with a 'pine' odour.

• Many derivatives, including isobornyl acetate, camphor, linalool, citral, citronellol, citronellal and menthol are used either on their own or in theelaboration of other fragrance and flavour compounds.

Page 7: Resinas

7

Sources of naval stores

• Gum naval stores are obtained by the tapping of living pine trees. – Collection of the 'gum' or resin is a labour-

intensive operation (similar to rubber tapping).

– Distillation of the resin, which can be undertaken in fairly simple equipment, produces gum rosin and gum turpentine in varying ratios, usually between 4:1 and 6:1.

Sources of naval stores

• Sulphate naval stores are by-products recovered during the conversion of pine wood chips to pulp by the sulphate (kraft) pulping process.– Sulphate turpentine is condensed from the

cooking vapours. – Crude tall oil, obtained from the alkaline

liquors, is fractionated into various products including tall oil rosin and tall oil fatty acids.

Page 8: Resinas

8

Sources of naval stores

• Wood naval stores are obtained from resin-saturated pine stumps long after the tree has been felled. – The stumps are solvent extracted using

capital intensive technology to give wood turpentine, wood rosin, dipentene and natural pine oil.

Producción mundial de trementina y aguarrás• Trementina

– +/- 1.2 millones de toneladas– De éstas, el 60 % viene de la resinación de árboles vivos

• Aguarrás– 330 000 toneladas

• China domina la producción y el comercio mundial– Le siguen Indonesia, Portugal, Brasil

• Los prospectos para entrar en el mercadointernacional dependen principalmente de lastendencias de producción y consumo que ocurran en China.

Page 9: Resinas

9

Producción y comercialización de la resina

• The naval stores industry is complex and ever-changing

• Wood naval stores production developed in thosecountries with large areas of raw materials, suchas the United States and the former Soviet Union;

• Production in the United States peaked during the1950s and has since declined to a low level

• The recovery of tall oil rosin and sulphateturpentine as by-products of chemical pulping ofpine chips also began during the 1950s.

Producción y comercialización de la resina

• As labour in the more industrializedcountries has become more expensiveand less willing to undertake the task oftapping, gum naval stores productionhas declined and the centre of itsproduction has shifted.

• The United States and many formerproducing countries of Europe are either no longer producers, or are nowonly able to sustain production at verylow levels.

Page 10: Resinas

10

Major markets• The biggest markets for imported gum rosin

are – Japan, – Western European countries, particularly Germany,

the Netherlands and France, – the Republic of Korea,– the United States– India.

• France and Spain are the biggest importers ofgum turpentine in the EC; they fractionate itand manufacture downstream derivatives fordomestic consumption and re-export.

Olustee process for the production ofturpentine and rosin

•Barrels of resin arriving at the plant are immediately weighed and upturned over aniron grill covering a large concrete or mild steel dump vat. •The barrels are placed over steam outlets to remove the last of the adheringsemisolid resin.•'Scrape', the solidified resin which is taken off the face of the tree at the end of theseason and which yields a poorer quality rosin, is emptied into a separatecompartment for separate processing.

During the distillation process, in order to facilitate the flow from one unit to another, the resin has to be diluted with turpentine and heated. As well as making the resin more fluid, dilution lowers its specific gravity, so that in the later washing stage it will form a two-phase system water more readily. The resin is transferred first from the dump vat to a blow-case, and then from the blow-case to a melter, by the use of steam pressure. Filter aid (diatomaceous

Page 11: Resinas

11

earth, 0.5-0.6 kg/tonne of resin) and oxalic acid (0.6-1.2 kg/tonne) are added at either of the two units. Turpentine (from a previous distillation) is added to bring the turpentine content of the resin to between 30% and 40% the precise amount added depends on whether good quality resin or 'scrape' is being processed. The temperature inside the melter is raised to 85-100°C by steam, the exact temperature again being dependent on the quality of the resin. Steam pressure is then used to force the hot resin first through a metal screen at the bottom of the melter to remove the larger sized solid matter, and then through a filter to remove all remaining solids. The filter is of the horizontal or vertical plate type and consists of about 12 plates backed with filter paper or cloth; filtration is assisted by the filter aid added previously. The resin passes directly from the filter to the bottom of a wash tank containing hot water. Each tank holds 1500-2000 litres of water which is sufficient for washing up to 20000 litres of resin (about seven charges from the melter). After washing, the mixture is allowed to settle for at least 4 hours and preferably overnight. The bottom aqueous layer is then run off to waste, an intermediate layer of unbroken emulsion ('muck') is run off to be returned to the low grade dump vat for reprocessing, and the top layer, which consists of washed resin, is drained and pumped to a charge tank in preparation for distillation.* * Simple batch, rather than continuous or vacuum distillation, is most commonly used and is described here, although the other methods offer some advantages in terms of product quality and steam consumption if there is sufficient throughput of resin to justify their use. The still is filled with resin from the charge tank. The temperature is then raised by means of steam coils to about 110°C at which point live steam is gradually introduced through sparger valves. As the temperature continues to rise, distillation proceeds and the sparger steam inflow is increased until, at the end of the distillation, the temperature has reached 160-170°C. The rate of increase in temperature, and therefore the time taken for the distillation, is dependent on the steam pressure used; the higher the pressure within the range 8.8-10.5 kg/cm2 (125-150 psi), the faster the distillation. For still capacities of about 4-5 tonnes, distillation times vary between 90 and 150 minutes. If the steam pressure is too low, it will be more difficult to remove the last of the turpentine (particularly if there are appreciable amounts of high-boiling components) and there will be an inordinately long residence time for the hot rosin in the still; both these factors have an adverse effect on the quality of the rosin. The turpentine and steam vapours pass through an entrainment trap to remove any entrained resin and then condense in a water-cooled condenser. Completion of distillation is indicated by a minimal level of turpentine in the distillate (which, by experience, is found to correspond to a particular temperature). A small proportion of the turpentine coming over at the beginning and end of the distillation may be collected separately as slightly lower-quality turpentine, and used for diluting the next batch of resin at the melter. Otherwise, there is no fractionation. The water-turpentine distillate is led immediately to a separating tank; the upper turpentine layer overflows and passes first down to the base of the dehydrator and then upwards through a bed of rock salt to remove all traces of water. The dry turpentine is then fed to holding tanks for subsequent storage in bulk or in galvanized steel drums. The hot rosin from the body of the still is discharged

Page 12: Resinas

12

from the bottom into suitable containers which are set aside for the rosin to cool and solidify. Yields of rosin and turpentine obtained by US producers were about 700 kg and 160 litres (140 kg), respectively, from one tonne of resin. 'Scrape' yields less turpentine than normal resin. Specifications for both products are given in Appendix 2. The general appearance of the rosin should be hard, clear and bright, pale yellow-brown in colour, and with no visible sign of foreign matter or turbidity due to the presence of moisture. Packaging options for turpentine and rosin are described below, but more detailed packaging and labelling requirements are given in Appendix 4. The materials used for the construction of the plant are important. The dump vat is concrete or mild steel and the blow-case is mild steel. In order to avoid corrosion by the acidic material, any area where hot resin is handled should be stainless steel; the melter, filter (where it comes into contact with the resin), charge tank, still and all pipework are all therefore made of stainless steel. The wash tank may be aluminium or stainless steel. The condenser, separator and dehydrator are also usually of stainless steel. In the United States, melter capacity varied between 2.5 and 5 tonnes of resin when there were a number of independent processors. There were usually two or more wash tanks, each capable of holding up to 22 tonnes of resin and each providing material for four distillations. Operation of two stills, or double shifts, allowed up to 10000 tonnes of resin to be processed in a year.