CELULOSE E PAPEL - engmadeira.yolasite.comengmadeira.yolasite.com/resources/celulose parte 01 (1).pdfCENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA CELULOSE E PAPEL PROF.PETERSON JAEGER

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA

CELULOSE E PAPEL

PROF. PETERSON JAEGER

AULA 01CARACTERÍSTICAS DAS INDÚSTRIAS DE CELULOSE E PAPEL

• Requer grande capital. Por exemplo uma planta industrial para 750 toneladas dia de celulose Kraft branqueada custa entre 500 e 700 milhões de dólares.

• Grande consumo de energia, especialmente a indústria que fabrica pasta mecânica

• As fábricas de polpa e papel consomem grandes quantidades de água, gerando com isso grande quantidade de efluentes. Estima-se que nas condições de operação de uma fábrica moderna de celulose branqueada com capacidade de produção de 1.000 ton/dia, produz de 50.000 a 70.000 metros cúbicos de águas residuais, equivalente ao gerado por uma cidade de cerca de 1 milhão de habitantes.

• Para contornar este problema, a tendência atual é reciclar a água dentro do sistema de produção.

• Aumento do consumo de papel nos países em desenvolvimento como consequência do crescimento econômico. A demanda de 306 milhões de toneladas/ano em 2000 deverá se elevar para cerca de 345 milhões em 2005.

• Problemas atuais: a indústria enfrenta escassez de capital, de matérias primas e mais importante de todos o impacto que a indústria tem sobre o meio ambiente. (legislações severas e pressão de grupos ecológicos).

AULA 02MATÉRIASPRIMAS PARA CELULOSE E PAPEL

Desde a invenção do papel, inúmeros materiais foram usados para sua fabricação.

Muitas destas matérias-primas foram abandonadas quer pela exaustão de suas reservas, quer pela impossibilidade de atenderem a demanda e a exigência em qualidade crescente da indústria.

Inicialmente a preferência era por fibras de vegetais arbustivos como o papiro, o linho, a amoreira, etc.

Depois fibras de algodão e palhas de gramíneas foram utilizadas, para finalmente, há pouco mais de um século, adotar-se em definitivo a madeira como a principal matéria-prima para a fabricação do papel.

Pouco antes da descoberta das fibras de madeira, a indústria utilizava fibras de algodão e linho obtidas de trapos de tecidos.


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Os limitados suprimentos destas matérias-primas criavam sérios problemas e impediram o desenvolvimento mais rápido da indústria de papel.

Com a utilização da madeira, grande volume de matéria-prima tornou-se disponível, sendo a razão do ritmo extraordinário do desenvolvimento da indústria papeleira no último século.

Atualmente em escala mundial a madeira representa cerca de 90~95% da matéria-prima fibrosa utilizada pela indústria de celulose.

A celulose e o papel são constituídos principalmente de fibras que são os elementos celulares dos vegetais, traqueóides de coníferas, fibras libriformes e fibrotraqueóides de folhosas. Estes elementos se entrelaçam formando uma rede na folha de papel conferindo a mesma a maioria de suas propriedades.

As fibras encontradas na natureza são quase que totalmente provenientes de vegetais, embora existam também fibras animais, minerais e artificiais. Nos vegetais os elementos celulares fibrosos têm as funções de condução e sustentação, assim como conferir estrutura ao vegetal.

• Fibra Virgem – que se usa pela 1a. vez.

• Fibra Secundária – a fibra que é reutilizada, reciclada após ter sido usada na fabricação de papel.

Fibra Virgem

Características morfológicas

• Comprimento• Diâmetro• Espessura da parede• Diâmetro do lume• Coeficientes: fator Runkel, flexibilidade, rigidez, esbeltez.

Características químicas

• Alfacelulose• Betacelulose• Extrativos• Pentoses• Lignina

Fibra Secundária


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A fibra que é reutilizada, reciclada após ter sido usada na fabricação de papel. as fibras constidas nesse tipo material já não possuem as características originais.

Razões para uso de fibras vegetais

● São relativamente de baixo custo;● São abundantes;● São recursos naturais renováveis; e,● Tem a capacidade de absorver água entre seus componentes,

hidratando, inchando e tornando-se mais flexível.● Também apresentam a propriedade de unirem-se por ligações

eletrostáticas, formando uma rede muito resistente.

Condições para uma boa matéria-prima para celulose e papel

• Ser fibrosa;• Ser disponível em grandes quantidades o ano todo e, quando sazonal,

permitir fácil armazenamento;• Ser de exploração econômica, principalmente no que diz respeito a

acessibilidade;• Ser facilmente renovável;• Ter baixo custo; e,• Fornecer ao produto final as características desejadas, especialmente

com respeito a sua resistência.

Fatores que influem no custo de produção de celulose

O uso de qualquer vegetal fibroso, e em qualquer localidade, depende de sua disponibilidade e do custo de fabricação da celulose. O custo de fabricação de celulose depende de muitos fatores como:

• Teor de fibras;• Rendimento em celulose do material fibroso original;• Custo da matéria-prima em pé;• Custo do trabalho de exploração, transporte e armazenamento;• Custo de reagentes químicos usados no processo de produção de

celulose, e mais importante, disponibilidade de tais reagentes químicos;

• Complexidade e custo dos equipamentos utilizados na produção;• Custo de manutenção e operação • Proximidade de fábricas que utilizarão o produto para diminuição de

despesas de transporte;• Custo e disponibilidade de mão-de-obra especializada;• Custo e depreciação do capital;• Custo e disponibilidade de energia;• Custo e disponibilidade de água tratada; e,


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• Custo do tratamento de efluentes.

AULA 03CLASSIFICAÇÃO DAS FIBRAS

Existem diversas maneiras de se agrupar as fibras utilizadas pela indústria de celulose. A classificação das matérias-primas fibrosas para produção de celulose e papel a seguir tem sido adotada por muitos anos:

FIBRAS VEGETAIS

Fibras de frutos:pelos de sementes - algodãopericarpo - coco.

Fibras das folhas:sisalfórmioabacaxicarnaúba, etc.

Fibras de caules:feixes vasculares de monocotiledôneas - palhas de cereais, bagaço de cana-de-açúcar, bambus, etc.fibras liberianas (floema) -plantas lenhosas - casca interna de coníferas e folhosas.plantas herbáceas e arbustivas - (dicotiledôneas) - linho, crotalária, juta, rami, kenaf, etc. Fibras de madeira - coníferas e folhosas

FIBRAS ANIMAIS

Lã

FIBRAS MINERAIS

AsbestoVidro

FIBRAS ARTIFICIAIS

Celulose regenerada: rayonPoliamida: nylonPoliacrílicos: orlonPoliéster: dracona) Celulose de fibras têxteis (linter de algodão, linho e sisal)São fibras extra-longas e extra-largas;São próprias para papeis especiais (papel moeda, filtros, etc.).

b) Celulose de palhas de cereais


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São fibras curtas e grossas – conferem maior fechamento da folha de papel;Conferem maior opacidade e lisura ao papel;Confere menor porosidade (fabricação de papel vegetal ou manteiga).

c) Celulose de bambuBambu é um termo genérico de certos vegetais classificados pela botânica como gramíneas e conhecido no Brasil como “taquara”. Suas fibras são de médio comprimento (predominância entre 2,2 e 2,6 mm) e largura média de 14 µm.

AULA 04MADEIRA COMO MATÉRIA PRIMA

Do ponto de vista tecnológico, qualquer matéria-prima fibrosa é passível de ser utilizada na produção de celulose. Porém, quando analisada sob o aspecto econômico uma série de fatores devem ser levados em consideração:

a) percentagem de fibras; b) características anatômicas, morfológicas, físicas e químicas;c) quantidade disponível em local de fácil acesso; d) possibilidade de regeneração a prazos curtos ou médios; e) custos relativamente baixos, f) existência de mercado para o tipo de celulose a ser produzida, etc.

Em termos de comprimento de fibra, as madeiras são classificadas em:

a) Madeiras de fibras longas (traqueídeos): proveninetes de coníferas e;b) Madeiras de fibras curtas: provenientes de folhosas.

Casca A quantidade de casca presente na madeira é normalmente expressa como percentagem em volume ou em peso.

A utilização da madeira com casca é um assunto controvertido em nosso meio. Inúmeras tentativas têm sido feitas pelas indústrias que produzem celuloses químicas, principalmente, visando à economia de mão-de-obra no descascamento manual. Algumas empresas já vem produzindo celulose com certa percentagem de madeira com casca (10 a 50%), para contornar, principalmente, problemas decorrentes da escassez de madeira ou condições desfavoráveis para exploração em certas épocas do ano. A par disto, outras indústrias no país foram projetadas e construídas para consumirem, exclusivamente, madeira com casca.

A utilização da madeira com certa percentagem de casca tem mostrado uma série de inconvenientes ou desvantagens, dependendo do equipamento em uso.

Durante a picagem da madeira, a casca tende a formar lascas compridas que dificultam o peneiramento e o transporte dos cavacos. Estes problemas, todavia, podem ser contornados picando-se a madeira recém-cortada, ou com um breve período de estocagem (2 a 4 meses dependendo da época do ano). Isso requer um eficiente esquema de abastecimento e perfeito controle da madeira armazenada no pátio da indústria.


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O uso da madeira com casca aumenta o consumo de reagentes e produz um licor negro mais rico em substâncias orgânicas que podem sobrecarregar o equipamento de recuperação.

Em termos de rendimentos industriais, tem-se observado uma diminuição diretamente relacionada com o aumento da percentagem de casca.

O problema do aumento do teor de rejeitos e sujeira na celulose branqueada tem sido perfeitamente contornado, quando se usa um adequado sistema de depuração. Por outro lado, as alterações da qualidade da celulose, em termos de resistência físico-mecânicos, não tem se mostrado significativas para o caso do eucalipto.

Finalmente, do ponto de vista tecnológico o ideal é trabalhar com a madeira totalmente descascada. Porém, do ponto de vista da economia global da empresa, com indústria e floresta, talvez, a alternativa mais condizente com a realidade seja a utilização da madeira integral, desde que a exportação de nutrientes pela casca não seja fator limitante quanto à fertilidade do solo florestal.

AULA 05ESTRUTURA CELULAR

Introdução

Figura 6 – Esquema das paredes celulares de uma fibra

Camadas da parede celular

Parede primariaParede secundaria

Camada S1Camada S2Camada S3


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Entre as células individuais há uma fina camada a lamela média, a qual une (cola ) as células entre si, formando o tecido. Embora fibrilas simples possam cruzar a lamela média, esta camada é em princípio livre de celulose. A transição da lamela média para a camada adjacente da parede celular não é muito clara, de tal forma, que para a lamela média e a camada adjacente (parede primária) é usado o termo lamela média composta.

FIGURA 6 - Modelo da estrutura celular de traqueóides de coníferas e fibras libriformes de folhosas. LM = lamela média, P = parede primária, S1 = camada 1 da parede secundária, S2 = camada 2 da parede secundária, S3 = camada 3 da parede secundária ou parede terciária segundo alguns autores, W= camada verrugosa (warts).

A lamela média é altamente lignificada, apresentando substâncias pécticas principalmente no estágio inicial de formação. Sua espessura com exceção dos cantos das células é de 0,2 a 1,0 µ m.

Na Parede Primária (P) as fibrilas de celulose são arranjadas em delgadas camadas que se cruzam formando um aspecto de redes. A parede primária é a primeira camada depositada durante o desenvolvimento da célula, este sistema permite uma expansão (crescimento) da célula jovem. Por consequência, a orientação das fibrilas na camada mais externa é mais oblíqua. Ressalta-se que a quantidade de celulose na Parede Primária é muito limitada, contém também polioses (hemiceluloses), pectina e proteínas imersos numa matrix de lignina, sua espessura varia de 0,1 a 0,2 µ m.

A Parede Secundária, é a camada espessante da célula, depositada sobre a parede primária após seu crescimento superficial ter-se completado. Consiste de três camadas:

o externa - S1 o média - S2 o interna - S3

Observação : Morfologicamente as camadas S1 e S3 não são consideradas constituintes da parede secundária, mas unidades morfológicas separadas. Assim, pode-se encontrar a S1 definida como camada de transição e a camada S3 como parede terciária.

O espessamento da parede secundária é considerável, podendo variar de 1 a 10 µ m. A porcentagem de celulose podendo chegar a 90% ou mais, resultando num arranjo denso e paralelo dependendo das fibrilas.


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Na camada S1, com espessura de 0,2 a 0,3 µ m, as fibrilas de celulose se apresentam em orientação helicoidal suave. Existem várias subcamadas extremamente finas que se sobrepõe. Sendo as lamelas muito finas, o arranjo helicoidal (espiral) das fibrilas pode ser visível como um arranjo cruzado em certas espécies. O ângulo formado entre as fibrilas em relação ao eixo da célula considerada pode variar entre 50 e 70º. É mais lignificada, assemelhando-se neste sentido mais à parede primária, sendo também mais resistente ao ataque de fungos que a S2.

A camada S2 é a mais espessa da parede celular, forma a porção principal da célula, com espessamento variando de 1 a 9 µ m. Nesta camada as fibrilas estão dispostas num ângulo praticamente reto em relação ao eixo da célula, podendo variar entre 10 e 30º, diminuindo com o aumento do comprimento da célula.

A variação do ângulo formado pelas fibrilas de celulose em relação ao eixo axial das células é o resultado de um número de influências internas e externas, as quais são difíceis de identificar. Porém de maneira geral as variações existem dentro de um anel de crescimento onde o ângulo decresce do início do lenho inicial ao fim do lenho tardio, no sentido radial. Em anéis anuais sucessivos o ângulo decresce continuamente da medula para a casca, até um estado em que permanece constante, ou apenas sujeito a pequenas mudanças.

A camada interna S3, considerada recentemente por alguns autores como parede terciária, por apresentar-se diferente das camadas S3 de células parenquimáticas ( também fibras de monocotiledoneas, como bambus, que podem ter ainda quatro ou mais camadas). As fibrilas de celulose são arranjadas numa inclinação suave, porém não numa forma estritamente paralela. Possui uma concentração maior de substâncias não estruturais, o que confere a superfície do lume uma aparência mais ou menos lisa.

Finalmente, os traqueóides de coníferas e as fibras libriformes de folhosas mais primitivas apresentam quase sempre uma camada ou zona verrugosa (warts), que é uma membrana delgada e amorfa, localizada na superfície interna da camada S3 ou parede terciária. É constituída de material semelhante a lignina em conjunto com pequenas quantidades de hidratos de carbono e substâncias pécticas.

Em conjunto, o sistema de arranjo e disposição das fibrilas de celulose, em combinação com as substâncias solidificantes não estruturais conferem às células da madeira uma sólida mas não inflexível constituição, a qual resiste a uma grande gama de forças que nela atuam.


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Devido a pequena inclinação das fibrilas a S2 é provida de resistência à tração, enquanto que a S1, na qual as fibrilas bem inclinadas conferem resistência à compressão, ambas ao longo do eixo da célula.

4.3 - Fatores que influem na análise da madeira

Espécie de madeira (+ importante);Comportamento do crescimento (em regiões deformadas do tronco, a constituição da madeira é diferenciada);Fatores hereditários da árvore;Ponto de tomada da amostraExemplo: cerne ou camada externa, lenho juvenil ou adulto, idade, altura no tronco (na parte inferior o lenho é mais comprimido), tronco ou ramos, etc.Condições e história do armazenamento da madeira antes da sua análise;Método de preparação da amostra.

4.4 - Tipos de fibras

As moléculas de celulose que constituem as fibras vegetais estão agrupadas na forma de fibrilas, formando as microfibrilas e as macrofibrilas, de acordo com as Figuras 5 e 6, sendo que suas dimensões variam conforme o espécime vegetal analisado, ou seja:

Celulose de coníferas

• Diâmetro: 20 a 50 µm• Espessura da parede primária: 3 a 5 µm• São fibras longas – tem maior valor de mercado e são mais escassas;• Conferem maior resistência mecânica – são próprias para papeis de

embalagens;• Menor rendimento (± 48%). • Comprimento: ± 3 a 5 mm

Celulose de folhosas

• Diâmetro: 20 a 50 µm• espessura da parede primária: 3 a 5 µm• São fibras curtas;• Maior rendimento (> 50%);• Mais macias;• Maior opacidade (filme mais fechado);• Menor resistência mecânica – são próprias para papeis de impressão e

escrita. • Comprimento: ± 0,8 a 1,5 mm


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AULA 06RELAÇÕES DIMENSIONAIS

As relações entre as dimensões dos traqueóides axiais (ou fibras) da madeira são consideradas como importantes indicadores do potencial de uma espécie para a produção de celulose para papel, e podem ser calculadas a partir das medições.

a) Índice de enfeltramento (IE) - relação entre o comprimento e a largura do traqueóide:

IE= ID

b) Coeficiente de flexibilidade (CFL) - relação entre o diâmetro do lume (interno) e a largura do traqueóide (diâmetro externo), expresso em porcentagem:

CFL= dD ×100

c) Fração parede (FP) - relação entre a espessura da parede celular e o raio (externo) do traqueóide, expressa em porcentagem:

FP=e

D2 ×100

d) Relação comprimento do traqueóide e espessura da parede celular (C/E):

C /E= Ie

e) Índice de Runkel ( IR ) - relação entre 2 vezes a espessura da parede celular e o diâmetro do lume (interno) do traqueóide:

IR=2ed

AULA 07COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Componentes químicos


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Em relação a composição química elementar da madeira, pode-se afirmar que não há diferenças consideráveis, levando-se em conta as madeiras de diversas espécies.

Os principais elementos existentes são o Carbono (C), o Hidrogênio (H), o Oxigênio (O) e o Nitrogênio (N), este em pequenas quantidades.

A análise da composição química elementar da madeira de diversas espécies, coníferas e folhosas, demonstram a seguinte composição percentual, em relação ao peso seco da madeira:

Elemento Percentagem

C 49 - 50

H 6

O 44 - 45

N 0,1 - 1

Além destes elementos encontram-se pequenas quantidades de Cálcio (Ca), Potássio (K), Magnésio (Mg) e outros, constituindo as substâncias minerais existentes na madeira.

3.2 Substâncias macromoleculares

Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira, uma distinção precisa ser feita entre os principais componentes macromoleculares constituintes da parede celular:

o Celulose o Polioses (hemiceluloses), e o Lignina,

que estão presentes em todas as madeiras, e os componentes minoritários de baixo peso molecular, extrativos e substâncias minerais, os quais são geralmente mais relacionados a madeira de certas espécies, no tipo e quantidade. As proporções e composição química da lignina e polioses diferem em coníferas e folhosas, enquanto que a celulose é um componente uniforme da madeira.

Exemplo:

Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas

Constituinte Coníferas Folhosas

Celulose 42 ± 2% 45 ± 2%


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Polioses 27 ± 2% 30 ± 5%

Lignina 28 ± 2% 20 ± 4%

Extrativos 5 ± 3% 3 ± 2%

O quadro anterior e o esquema a seguir, apresentam uma curta introdução à composição química da madeira:

MADEIRA

______________________⇓ ____________________

⇓ ⇓

SUBSTÂNCIAS DE BAIXO PESO SUBSTÂNCIAS

PESO MOLECULAR MACROMOLECULARES

MATÉRIA MATÉRIA POLISSACARÍDEOS LIGNINA

ORGÂNICA INORGÂNICA

⇓ ⇓ ⇓ ⇓

EXTRATIVOS CINZAS CELULOSE POLIOSES

Em madeiras oriundas de zonas temperadas, as porções dos constituintes alto poliméricos da parede celular, somam cerca de 97~99% do material madeira. Para madeiras tropicais este valor pode decrescer para um valor médio de 90%. A madeira é constituída de cerca de 65 a 75 % de polissacarídeos.

3.2.1 Celulose

É o componente majoritário, perfazendo aproximadamente a metade das madeiras tanto de coníferas, como de folhosas. Pode ser brevemente caracterizada como um polímero linear de alto peso molecular, constituído exclusivamente de β -D-glucose. Devido a suas propriedades químicas e físicas, bem como à sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o principal componente da parede celular dos vegetais.

3.2.2. Polioses (hemiceluloses)


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Estão em estreita associação com a celulose na parede celular. Cinco açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, são os principais constituintes das polioses. Algumas polioses contém adicionalmente ácidos urônicos. As cadeias moleculares são muito mais curtas que a de celulose, podendo existir grupos laterais e ramificações em alguns casos. As folhosas, de maneira geral, contém maior teor de polioses que as coníferas, e a composição é diferenciada.

3.2.3. Lignina

É a terceira substância macromolecular componente da madeira. As moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos polissacarídeos, pois são constituídas por um sistema aromático composto de unidades de fenil-propano. Há maior teor de lignina em coníferas do que em folhosas, e existem algumas diferenças estruturais entre a lignina encontrada nas coníferas e nas folhosas.

Do ponto de vista morfológico a lignina é uma substância amorfa localizada na lamela média composta, bem como na parede secundária. Durante o desenvolvimento das células, a lignina é incorporada como o último componente na parede, interpenetrando as fibrilas e assim fortalecendo, enrijecendo as paredes celulares.

3.2.4. Substâncias Poliméricas Secundárias

Estas são encontradas na madeira em pequenas quantidades, como amidos e substâncias pécticas. Proteínas somam pelo menos 1% das células parenquimáticas da madeira, mas são principalmente encontradas nas partes não lenhosas do tronco, como o câmbio e casca interna.

3.2.5. Substâncias de Baixo Peso Molecular

Junto com os componentes da parede celular existem numerosas substâncias que são chamadas de materiais acidentais ou estranhos da madeira. Estes materiais são responsáveis muitas vezes por certas propriedades da madeira como: cheiro, gosto, cor, etc. Embora estes componentes contribuem somente com uma pequena porcentagem da massa da madeira, podem apresentar uma grande influência nas propriedades e na qualidade de processamento das madeiras. Alguns componentes, tais como os íons de certos metais são mesmo essenciais para a árvore viva.

As substâncias de baixo peso molecular pertencem a classes muito diferentes em termos de composição química e portanto há dificuldades em se encontrar um sistema claro e compreensivo de classificação.


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Uma classificação simples pode ser feita dividindo-se estas substâncias em material orgânico e inorgânico.

O material orgânico é comumente chamado de extrativos, e a parte inorgânica é sumariamente obtida como cinzas.

No que concerne a análise é mais útil a distinção entre as substâncias na base de suas solubilidades em água e solventes orgânicos.

Os principais grupos químicos que compreendem as substâncias de baixo peso molecular são:

a. Compostos aromáticos (fenólicos) - as substâncias mais importantes deste grupo são os compostos tanínicos que podem ser divididos em : taninos hidrolisaveis e flobafenos condensados, além de outras substâncias como estilbenos, lignanas e flavonóides e seus derivados.

b. Terpenos - englobam um grande grupo de substâncias naturais, quimicamente podem ser derivados do isopreno. Duas ou mais unidades de isopreno constituem os mono - sesqui - di - tri - tetra e politerpenos.

c. Ácidos alifáticos - ácidos graxos saturados e insaturados são encontrados na madeira principalmente na forma dos seus ésteres com glicerol (gordura e óleo) ou com álcoois (ceras). O ácido acético é ligado as polioses como um grupo éster. Ácido di e hidroxi-carboxílico ocorrem principalmente como sais de cálcio.

d. Álcoois - a maioria dos álcoois alifáticos na madeira ocorrem com componentes éster, enquanto que os esteróis aromáticos, pertencentes aos esteróides, são principalmente encontrados como glicosides.

e. Substâncias inorgânicas - os componentes minerais das madeiras são predominantemente Ca, K e Mg.

f. Outros componentes - mono e dissacarídeos são encontrados na madeira somente em pequenas quantidades, mas ocorrem em altas porcentagens no câmbio e na casca interna. Pequenas quantidades de aminas e eteno são também encontrados na madeira.

AULA 08PREPARAÇÃO DA MADEIRA

PÁTIO DE MADEIRAS

• O pátio de madeiras abrange o manuseio e a preparação da madeira, a partir do momento em que esta chega à fábrica, até o momento em


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que é enviada à área de polpação mecânica(em forma de toretes ou cavacos), ou à área de polpação química (em forma de cavacos).

• Pode-se dizer que a qualidade e economia da produção de polpa e papel começa no pátio de madeira. Na produção de polpa, o custo da matéria-prima representa a maior porcentagem no custo total de produção. Desta forma, minimizar a perda da madeira e aumentar a qualidade dos cavacos são fatores vitais para se assegurar o lucro geral do sistema de produção. O fluxograma da figura mostra a sequência de operações executadas.

Operação

• A madeira pode ser recebida em forma de cavacos e de toras (com ou sem casca). O transporte da área de exploração até a fábrica é feito por diversos meios, tais como ferroviário, fluvial e, principalmente, rodoviário.

• Após a chegada à fábrica a madeira pode ser processada imediatamente ou, ser mantida em estoque para utilização futura. Porém, antes de ser enviada ao processo de polpação, é submetida a uma série de operações, com o objetivo de fornecer a madeira na forma e pureza desejadas, em quantidade suficiente e constante.


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SERRAGEM OU TRAÇAMENTO DAS TORAS

• Processo mecanizado, para reduzir o custo de mão-de-obra e eliminar o trabalho pesado.

• Toras são traçadas no comprimento desejado para a operação de descascamento.

DESCASCAMENTO • A madeira sofre descascamento porque a casca não tem valor como

material fibroso, consome reagentes no cozimento e no branqueamento, além de trazer impurezas de difícil eliminação para o produto final.

Fatores que influenciam na remoção da casca: • Forma da madeira - tortuosas são mais difíceis de descascar.• Espécie - coníferas descascam mais facilmente• Estação do ano em que a madeira é cortada - a melhor época é a

primavera e início do verão, início do período de crescimento.• Tipo de solo de origem.• Propriedades do processo e a matéria-prima determinam o trabalho

necessário para as operações.Fatores que influenciam na escolha do tipo de descascador:

• Quantidade de madeira a ser descascada.• Espécie de madeira.• Condições climáticas.• Disponibilidade e custo da mão-de-obra e energia.• Custo de equipamentos e de instalações.• Custo de operação.• Eficiência do descascamento.


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Tipos de descascadores: • 1 Que utilizam a fricção e abrasão• - tambor• - bolsa

Tipos de descascadores:• 2 Que cortam a casca• - anel• - faca• - porta fresa ou cortadores

Tipos de descascadores:• 3. Hidráulicos• 4. Químico - tratamento químico• 5. Manual


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Utilização da casca:• É utilizada como combustível em caldeiras, para a geração de vapor.• O poder calorífico da casca é influenciado pelo seu teor de umidade,

que por sua vez, depende da quantidade de água utilizada durante o processo de descascamento.

PICAGEM

A madeira é reduzida a cavacos para se conseguir boa acomodação no interior do refinador e de digestores e, também para se obter uma saturação rápida e completa com os licores de cozimento. A qualidade dos cavacos determina a qualidade da polpa.

Nos processos de polpação, os cavacos idealmente deveriam contribuir para boa resistência, alvura elevada, ausência de pigmentos, baixo consumo de energia e ausência de problemas operacionais. Para contribuir desta forma, os cavacos devem ser de alta qualidade e apresentarem uniformidade nas formas e dimensões.

Desta forma, o formato e o dimensionamento do picador bem como a qualidade das fibras da madeira são os elementos chave para a obtenção de cavacos de alta qualidade.

homogeneidade da forma e dimensão dos cavacos permitem uma impregnação eficiente dos produtos químicos bem como a transferência de calor e por consequência a deslignificação. Na polpação mecânica, dimensões uniformes contribuem para um melhor ajuste da distância entre os discos do desfibrador e a um processo mais rápido.


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Cavacos danificados, farpas e finos causam problemas durante a polpação e refino, bem como no processamento posterior da polpa.

Alta qualidade da polpa requer que os cavacos contenham: • Mínimo teor de finos e farpas.• Mínimo teor de cavacos superdimensionados.• Pequena variação em espessura.• Teor mínimo de cavacos danificados.• Massa específica uniforme.• Umidade homogênea.• Alta limpeza.

Na polpação química, cavacos finos proverão:• Polpa homogênea.• Alto conteúdo de fibras.• Aumenta as propriedades de resistência.• Maior rendimento.• Aumentam a capacidade e velocidade de cozimento.• Reduzem a necessidade de produtos químicos.• Consumo menor de energia

Uma distribuição homogênea nas dimensões: • Contribui para uniformizar o processo de cozimento.• Reduz o teor de rejeitos.• Aumenta o rendimento.• Melhora a resistência da polpa.• Reduz os riscos de mal funcionamento dos equipamentos.• Baixo teor de farpas reduz o entupimento de telas e peneiras, e baixo

teor de finos reduz a perda de fibras e aumenta a capacidade de polpação.

Na Produção de pasta mecânica de refinador, temos: • Efeito da espessura do cavaco no comprimento médio das fibras e na

resistência da pasta.• Uma distribuição uniforme da espessura dos cavacos melhora o ajuste

do equipamento de desfibramento e do processo de refino• Cavacos mais finos produzem pasta mais resistente e diminuem o

consumo de energia.• Baixo teor de finos aumentam o comprimento médio das fibras e a

resistência da pasta.• Dimensão uniforme causa poucos problemas de mal funcionamento

dos equipamentos de desfibramento e refinação.

Classificação dos picadores para fábricas de celulose

a) Quanto a alimentação- por gravidade - calha de alimentação não paralela ao eixo;- horizontal - calha de alimentação horizontal ao eixo picador.

b) Quanto ao tipo de descarga


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- por gravidade - o picador é montado sobre um transportador;- por sopragem - o cavaco cai para o fundo do picador e é

expulso através de placas no disco ou tambor

c) Quanto ao tipo de madeira- especial - indicado para um tipo específico de madeira;- convencional - indicado para diversos tipos de madeira

d) Quanto ao tipo de construção- tambor - peça suporte das placas tem forma cilíndrica;- disco - peça suporte das placas tem forma de disco; e,- martelo - repicagem.

e) Quanto ao tipo de facas

- planas;- côncavas.

CLASSIFICAÇÃO DOS CAVACOS

Após a descarga dos cavacos, antes de seguirem para o processo de polpação, há necessidade de uma classificação, pois os cavacos são de tamanhos irregulares:alguns são super dimensionados, enquanto outros não passam de finos.

Quando a descarga do picador é feita por sopragem a classificação pode ser feita por:a) Ação de ciclone

b) Ação de peneiras- vibratórias- agitadoras- cônicas

Geralmente com dois ou mais estágios:

1º estágio - separa cavacos menores que 1 1/8" ~ 2,8 cm2º estágio - separa cavacos menores que 3/16" ~ 0,5 cm

Cavacos super dimensionados◊ repicagem para redução do tamanho ◊ classificação.

Os cavacos aceitos nas peneiras e os repicados estão prontos para a polpação. Sua qualidade será determinada em função da celulose obtida como produto destes cavacos.

A qualidade dos cavacos pode ser afetada por certos fatores, como: Comprimento do cavaco ~ 2.5 ~ 2.8 cm.Espessura do cavaco - 3 a 4 mm; tem maior importância que o comprimento . Deve ter aproximadamente 15% do comprimento. Umidade - quanto maior melhor a qualidade do cavacoÂngulo de corte - ideal 36 a 42º.Estado de afiação da faca.Estado de afiação da contra-faca.


CELULOSE E PAPEL


Relação entre o ângulo da calha de alimentação e o ângulo da faca.Velocidade do disco - quanto maior, menores os cavacos.

Na polpação química, os cavacos de coníferas devem apresentar em média, as seguintes dimensões : 25+3 mm de comprimento por 4mm de espessura. Para pastas mecânicas os cavacos devem ser em média 5 mm mais curtos. Para as folhosas, os cavacos devem ser de 20+2 mm de comprimento por 3 mm de espessura, em média.

EstocagemNa forma de cavacos:Silos;Ao ar livre.

a) Silos - podem estar localizados sobre os digestores ou no chão, o formato e capacidade dos silos pode variar bastante (normalmente de 200 a 1.500 m3), está em função da produção da fábrica.

b) Ao ar livre - comparando-se com a estocagem em toras, tem-se as seguintes vantagens:mais eficiente e flexível quanto ao manuseio,exige menor área de estocagem por volume,exige equipamentos mais leves, simples e baratos,melhor homogeneização do fornecimento de cavacos.

Procedimentos: Pátio deve ser preferencialmente concretado, com boas condições de drenagem;consumo de cavacos deve obedecer a um rodízio evitando-se longos períodos de estocagem;deve-se limpar o local antes de iniciar novo monte, para evitar contaminação;as espécies sensíveis a deterioração devem ser estocadas em montes menores, possibilitando menores períodos de revezamento; e,os cavacos devem ser protegidos dos ventos, pois estes são portadores de poeiras e propagadores de fogo para o interior dos montes. Normalmente a manipulação, estocagem e classificação são completamente automatizados, sem necessidade de operários.

A estocagem ao ar livre apresenta algumas desvantagens que são:

tempo menor de estocagem - devido a tendência dos cavacos ao apodrecimento (degradação);perda em rendimento e em propriedades físicas da polpa resultante; queda em qualidade da celulose; ocorre escurecimento das fibras pelo sol; e,perdas de resinas valiosas (tall oil e terebentina).

Ainda assim, é o preferido, as vantagens são maiores que as desvantagens.


CELULOSE E PAPEL



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CELULOSE E PAPEL - engmadeira.yolasite.comengmadeira.yolasite.com/resources/celulose parte 01 (1).pdfCENTRO UNIVERSITÁRIO DE UNIÃO DA VITÓRIA CELULOSE E PAPEL PROF.PETERSON JAEGER