polpação

5/14/2018 polpa o - slidepdf.com

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.,,0' '.

..3Po lp a ca o k ra ft

3 .1 In tr od u~ ao

A m ade ira e um a m a te ria -p r im a fo rm ada de

fib ras em m u ltlp la s cam adas ligadas en tre s i

pa r fo rcas in te rfib r ila re s e pe la lign ina que age

com o lig an te . P ara a sepa raca o de ssas fib ras ,

un id as pa r fo rces coes ivas in te rm olecu la res , enece ssa ria d ispende r um a ce rta quan tidade de

e n erg ia (F ig u ra 1 ). A q ua lid ad e , a s c ar ac te ris tic as

e as u ti Ilz acoes da pas ta p rodu zida em fun g80 da

quan tidade de ene rg ia ap licada . D esse m odo ,

pode -se de fin ir a p rocesso de po lpacao com o

sendo a p rocesso de sepa racao das fib ras da

m a de ira m e dia nte a u tiliz ag ao d e e ne rg ia q uim ic a

e / a u m ec an lc a. 0 c oz im en to a lc alin o in ic io u e m

1854 , a traves do p rocesso soda . 0 processo

K ra ft de po lpacso fo i desenvo lv ido em 1879 pa r

D ah l, se ndo pa ten teado em 1884 e to rn o u-s e

a p rin c ipa l p rocesso de p roducao de ce lu lo se

no m undo . F o i u tiliza do com erc ia lm en te , pe la

p rim e ira vez em 1885 na Suec la , tom ando

im pu lso a pa rtir de 1930 e p red om inando no

m e rc ad o a te a s d ia s a tu ais .(1 4) N o e nta nto , d es de

a se u d ese nv olv im en to , d ive rsa s m o dific ag oe s

vem sendo im plem en tadas de fo rm a a m elho ra r

sua e flc lenc la , tan to em te rm os de rend im en to ,

com o nas p rop riedades da po lpa ob tida . A

pa la v ra K ra ft e de o rig em sueca e a le rna q ue

s ig n if ic a r e si st e nt e .( 1 4 )

Figura 1 - Polpacao Kraft

3 .2 C a ra cte rfs tic as d o p ro ce ss o k ra ft

• pH ac im a de 12 ;

• tem pe ra tu ra de coz im en to em tom o de 160 -

179 D C ;

• p ressao de 8 kg f/cm 2 (120 ps i) ;

• po lpacao qu im ica com N aO H e N a2S ;

• tem po de coz im en to ce rca de 0 .5 -3 h .

3.2 .1 V an ta ge ns e in co nv en ie nte s

Van tagens : (13 )

• g ra nd e fle xib ilid ad e co m re la ca o a s e sp ec le s

d e m a de ira u tiliz ad a;

• te mp os d e c oz im en to s cu rto s se c om pa ra rm os

c om a p ro ce ss o s ulfito ;



• na o ha p rob lem a de res in a (p itch );

• p ro du ca o de po lpa de a lta res ls ten c ia :

• p ro du ca o de va lio sos subp ro du tos com o

t al l- oi l e t er eb in ti na ;

• a r e c u p e r a c a o do lico r u tiliz ad o e

re la t ivamente facll

lnconven len tes '? '

• a lto s cus to s d e ca p ita l;

• a lto s cus to s e ne rqe tlco s:

• ne cess id ad e de g ran de s in ve s tim en to s ;

• ne cess id ad e de e s ta r p ro x im o da fon te d e

rnater ia-pr i m a;

• e fe ito s n ega tivo s ao m eio am bien te ;

• po lp as m a is escu ra s e de m a is d ific il

b ranqueamen to .

3 .3 N o m en cla tu ra e d efin i~ oe s (7 )

• lic o r b ra n co : so lu cao con te ndo p ro du to s

q u im icos a tivos de coz im en to , h lo ro x ld o

d e sod lo (N aO H) e su lfe to de so d lo (N a2S ),

u tiliz ad o p ara c oz im e nto d os c av ac os ;

• lic or n eg ro fo rte (re sid ua l) : so lucao con tendo

p ro du tos de rea cao da so lu b lliz a ca o da

lign in a e p rod u tos qu im ico s res idu a is , qu e

sa o con cen trad os e que im ados p a ra sua

r ec up e ra c ao , in co m p le to s ;

• a lc ali to ta l (A T): e sta re pre se nta do p ela s om a

de N aO H + N a2S + N a

2C 0

3+ N a

2S0

4,

e xp resso com o N ap ;

• a lca ll a tiv o (A A ): te rm o re p re sen tad o pe la

som a de N aO H + N a2S , e xp re ssa com o

Nap .

• a lca li e fe tivo (A E): N aO H + 1 /2 N a2S , e xp re ss o

com o N ap

• po lp a q uim ica : p ro du zid a p orv ia s qu im ica s;

ren d im en to em to rn o de 50% , con te udo de

lig nin a d e 3 a 5 % .

• po lp a n ao b ran queada : po lp a to ta lm en te

q u im ica com co l o r a cao ta l q ua l sa i do

d ig es to r, au se ja , m arrom e scu ro te nd en do

a m arrom c la ro .

• po lp a b ra nqueada : po lp a q u im ica que

p as so u p ar e sta qle s d e b ra nq ue am e nto .

3 .4 O b je tiv os d o p ro ce ss o k ra ft

N orm a lm en te num p roce sso de co z im en to

p ro cu ra -s e a tin g ir: (10)

• g rau d e co z im en to ;

• v is co sid ad e;

• ren dim en to ;

• tea r d e re je ito s .

a ) G ra u de C oz im en to (N um ero K appa ) (4 )

In d ica a te q ue pon to se con segue sepa ra r

a lig n in a da s fib ras du ra n te a co z im en to . E

u sua l m e nte m ed ido a fra ve s de te ste s qu im ico s

de lab o ra to r io qu e in d icam a num ero K appa ,

n um e ro d e pe rm angana to a u ou tro s im ila r.

B a s icam en te , esse s d a is p a ram e tres sa o



ca lcu lados a pa rtir d a o xida cao d a lig nina co ntid a e m um a am os tra de p olpa pe lo pe rm an gan ato

d e po ta s s io , em m eio a c ldo . 0 g rau d e co z im en to e a m ais im po rtan te fo rm a de se acom panh a r a

c om p o rta m e nto d es se p ro ce ss o. D e ve s er m a n tid o ta o e sta ve l q u an ta p os siv el, p ar q ue s ua s v aria co es

v ern s em p re a co m pa nh ad as p ar q ue da n o re nd im e nto a u a um e nto n o te ar d e re je ito s, a le rn d e o utro s

in conven ien t e s impo r tan t e s .

V eja a s e xe mp lo s n a T ab ela 1 :

Tabela 1 - Tipos de pol pas e seus nurneros Kappa

T IPOS DE POLPA N ° KAPPA TEOR DE LlGN INA

20-35 p i con i fe r a s 3 ,0 -5 ,2 %P ol p as b ra nq ue ad as d e k ap pa b aix o

12-18 p i f r ondosas 1 ,8 -2 ,4 %

P ol p as co m kap pa m ed ic (p ara sa co s) 35-50 p i con i fe r a s 5,2-7,5%

P ol p as c om k ap pa a lto (p ara p ro du ca o

d e c ap a d e c arto es d up le x-to p lin er 65-70 p i con i fe r a s 9 ,0 -1 1,0 %

boards )

P ol p as c om k ap pa a lto p ara p ro du ca o

d e fo rro ls up orte d e c arto es d up le x 80-110 p i con i fe r a s 12,0-16,5%

- b o tto m li ne r) .

b ) V i s cos idade

A s p ro prie da de s fis ic as d o p ap el a pre se nta m

um a c orre la ca o m u ito im p o rta n te c om a e sta d o

fis ic o d as fib ra s. E sta s, q ua nd o d an ific ad as ,

s ao deg rada das pa r e xcesso n o coz im en to

a u b ran que am en to , fic and o com m eno res

c im e n s oe s (c a de ia s menores l+ '

Essa cono lcao d e m a io re s a u m e n o re s r n o le c ula s

e v erific ad a a fra ve s d e te ste d e la b ora t6 rio q u e

m ede a v isco s ida de d e um a so lu cao on de fo i

d is so lv id a um a am o s tra d e p o lp a . A v is co s id a d e

e p ro po rc iona l a o peso m ole cu la r m ed ia e

co m pr im en to d as fib ra s. A v isc os id ad e e u m a

p r op rie d a d e q u e e s ta r e la c io n a d a c om a t amanho ,

c om a con f ig u r agaodas mo l e cu la se sob cond il f6 e s

e x pe rim e n ta is a p ro p ria d a s, d ire tam e n te c om a

ma s s a m o le c ula r m e d ia d a am o s tra .

A v isco sid ad e s ofre p re ju izo s q ua nd o o co rre

a lg um d o s s e gu in te s fa to re s :

• c oz im e n to m e n o s q uim ic o e m a is t erm ic o;

• s ulfid ez m u ito b aix a n o lic or b ra nc o;

• a q ue cim e n to m u ito lo ca liz ad o;

• im p re q na ca o d e fic ie nte .

• d es ca rg a a q ue nte (in ex is te nc ia d e z on a d e

l avagem) .



c ) R e n d im e n to

U m a d as v aria ve ls m a is im p orta nte so b a p on to

d e v is ta e co n6 m ic o. R en dim en to e a re la ca o

e n tre a p olp a p ro du zid a e a m a d eira a lim e n ta d a.

C ons ide ra ndo que e x is tem s ltuacoes que a

re nd im e n to p od e c air ( p ar e xem p lo , d e 51 % para

4 5% a u m en os) to rn a-s e im po rta nte o bse rv ar

a s fa to re s in flu e n te s :

• e spe c le de m ade ira ;

• e s tado da m ade ira ;

• co nd lco es de ca vacos ;

• lm p re qn aca o co m va po r d efic ie nte ;

• c oz im e nto d es un ifo rm e ;

• p ro du ca o e xce ss iva d e re je ito s;

• co zim en to e xce ss ivo .

d ) T e ar d e re je ito s

Q ua lque r que se ja a tipo de m ade ira sem pre

e x ls tira o as n6s . D e v ido ao fa to dos n6s

p ossu ire m d en sid ad e m uito a lta e b aix iss im a

poros idade , e p ra tic am e n te im p o s siv e l c o zin h a -

lo s d e um a p rim e ir a v e z. S a o r eje ito s in e vita v eis ,q ue a pa re ce m c om m a io r a u m e no r in te ns id ad e

dependendo da qua lid ade da m ade ira e que

p ro vo cam a s s eg u in te s p ro b le m a s:

• n ec es sid ad e d e re co zim e n to , c om c on sum o s

ad ic iona is d e vapo r, e ne rg ia e le tr lc a ,

q u im i co s , e tc .;

• c is tu rb lo s n a ce pu ra ca o:

• sao d e d ific il m anuse io .

U m tea r de re je ito s (cavaco s m al co z ido s ) e

g era lm e n te p ro vo ca d o p a r:

• c ava c os co m c lm en so es d esu nifo rm e ;

• im pre gn ag ao c om v ap or d efic ie nte ;

• im p re gn ag ao c om lic or d efic ie nte ;

• po lp a pou co coz id a ;

• c oz im e nto d es un ifo rm e ;

• re la cs o lico r/ m ad eira m u ito b aix a.

3 .5 R ea ~o es q ufm ic as d o p ro ce ss o k ra ft

U tiliz a N aO H e N a2S com o rea tiv o de coccao e

e s se s s a o e le tr6 1 ito s fo rte s e em s o lu c ao a q u os a

eslao d is so cia do s c om p le ta m en te e m io ns N a ',

O H - e S -2 . 0 S -2 em aqua reage segundo ase q u ilib rio s c ita d o s abalxo:"

S -2 + H 0 = H S - + OH -2

HS - + H 0 = H S + OH -2 2

A s p rin cip ais re ac oe s s ao :

• h id r6 1is e a cid a:

• h id r6 1 is e a lc alin a;

• suh ona cao :



• m erca pta cao :

• p ollc on de ns ac ao .

3 .6 C oz im e nto k ra ft

Ao in ic ia r a c ic io de coz im en to , a d iges to r e

ca rregado com cavacos e lico r b ranco que

cons is te de h id r6x ido de s6d io e su lfe to de

s6d io . 0 lico r b ranco u tilizado e p roven ien te da

caus t f i cacao d a lic or v er de .(1 4)

o su lfe to de s6d io presen te no lico r duran te a

coz im en to h id ro liza -se pa ra fo rm ar a h id r6x idode s6d io e su lfe to ac ido de s6d io .

[ N a ,S + H ,O --> N aOH + N aHS J

Essa reacso e revers ive l e ex is te um equ ilib ria

en tre as qua tro cons titu in tes da equacao . P ode -

se observar que a su lfe to aum en ta a NaOH

d is po niv el d o lic or.(3 )

A med ida que a NaOH orig ina l se consom e

d ura nte a coz im en to , a re aca o a nte rio r d es loca -

se para a d ire ita pa ra m ante r a equ ilib ria .

S ulfe to d e s6 dio au me nta a rap id ez d e sep araca o

da lign ina in troduz indo a g rupo (S Na ) que tende

a faze r m ais so leve l a lign ina .

Q uando a d i ges to r es ta ca rregado com cavacos

e ja fo i ad ic ionada a quan tidade ap ropriada de

lico r de coz im ento , in ic ia -se a aquec im en to a te

a tin gir a te m pe ra tu ra d e c oz im e nto (n orm a l m e nte

170 °C) .

o p rocesso de des lign ificag80 cons titu i-se

bas icam en te de 3 fases : (10 )

E ta pa in ic ia l (h old in g tim e ):

• e tapa in tensa e rap ida :

• consum o de 60 % de a lca li (em reacoes de

n eu tra llz ac ao , d ls so lu ca o d e c ar bo id ra to s);

• d isso lugao da lign ina e pequena (20 - 25 % );

• 8 0 % da m ade ira pe rm anece crua ;

• T = 140 D C ;

• a a r e e lim inado pa r des locam en to com

vapor ;

• a lico r de coz im en to pene tra no cavaco ;

• as com postos vo la tes da m ade ira com ecam

a d es pre nd er-s e p ar d es tila g8 0;

• a p ressao de 3 ,5 a 4 ,5 kg f/cm 2 in ic ia -se

a f o rmacao de m e rcap tanas e su lfe to s

e a ve loc idade de r e a cao aumen ta

rap idamente ;

• se a p ressao e tem pe ra tu ra con tinuarem

aum en tando , a des locam ento de gases n80

conoensaves co r re ca a d im i nu ir g ra d ua l m e n te

e a lig nin a se d isso lve co m rap id ez .

100%

.. Temp. DC

AEnOlic~r')_T~m~ - - - - -

i70

I .

I , 150

Lignlna 130. . .

aQ)u

am

. ~ i CQjU

Q ; g 50=mmeU._

' « g , . . . .

Temp. horas

Figura 2 - Etapas do cozimento (Fonte:

Bonomi, 1985)



E tapa p ri nc ip a l:

• o n de o corre a d es lig nifica ga o d a m ad eira ;

• o lsso lucao da lign ina e g rande (60% );

• T= 140 -170 D C (pa rte do tem po em

tem p e ra tu ra m a x im a );

• e ss a e ta pa s ofre in flu en cia s d a c on ce ntra ca o

d e a lc ali e s ulfid ez ;

• a tem pera tu ra de 170 D C a c elu lo se

se ria a tacada severam ente pe lo N aO H,

con tudo nesse pon to a consum o de lico r

de coz im en to ja fo i su fic ien te pa ra que aco nce ntra cao se ja ta o b aixa q ue n ao a fe te

s ig nific ativ am e nte a c elu lo se , p ais a N aOH

fo i c on su m id o n a s olu blllz ac ao d a lig nin a e

o u tr os m a te ria is s o lu ve is :

• a m ax im a p ressao de coz im ento , que e de 7

a 10 ,5 k g f/ cm2a l c a nc a -s e ap ro x imadamen te

e m 1 a 4 h ora s. N esse te mp o ta da s a s g ases

v ola te is d es pre nd eram -s e e a v elo cid ad e d e

d e slig n ific a ga o c or ne c a a d im i nu ir.

E ta pa re sid ua l a u fin al:

• d lsso lucao de 10 a 13 % d a lig nin a

or ig inal ;

• d im in ui c on te ud o d e c arb oid ra to s;

• e ta pa le nta , p ou co se le tiva ;

• a s r ea r;6 e st omam - s e ma i s impo r ta n te squando

ba ix a a concertracao de a lc a li n o l ic o r;

• a pas ta sa i com 4 a 5% de lign ina , a que

co rresp on de d e 45 a 5 0% d e re nd im en to ;

• a um e nta a c on sum o d e a lc ali (a c cn ce rtra ca o

baixa) ;

• d im i nu ig a o d e v is co s id a de ;

• as p rinc ipa is reacoes que oco rrem sao de

Hidr6 l ise.

A eta pa fin al d o c ic io d e c oz im e nto e a d es ca rg a.

O s c av ac os c oz id os q ue s e d es do bram em fib ra s

in div id ua is e a lic or d e c oz im e nto , p as sa m p ara

a ta nq ue d e d esca rg a (B lo w T an k).

3 .7 V ariave is do p ro ce sso

A s va ria ve ls de um p rocesso de coz im en to

e s ta o a s s oc ia d a s a ma te ria -p rim a e a o p ro ce s so

p ro p ri amen te d it o.

3 .7 .1 A ssoc iadas com a m ade ira 1 1 4 1

T ip o e espec l e d e ma d eir a 1 1 4 1

A m ade ira e no rm a l m ente a m a io r cus to

ind iv idua l de cada fab rica e responsave l

pa r g randes d ite rencas na qua lidade e nas

p ro prie da de s d a p as ta .



Id a d e d a a rv o re

E d e te rm i n ad a a fr av e s d a c u rv a d e c re s c im e n t o

d a a rv o re e s ta b e le c e nd o a id a d e id e a l p a ra c o rte ,

d e um a d e te rm i na d a e s pe cie .

Un i f o rm i d ade

E im p orta nte q ue a lg um a s c ara cte ris t ic as

da m ade ira ta is com o dens id ade ba s ica

e ca ra c te ris t ic a s da s fib ra s pe rm ane r;am

p r a tic amen t e c on s ta n t es .

D im e n so e s d o s c a va co s

C avaco s m aio re s te rn im preqna cao m ais

d if ic il, s en do , p orta nto , m e no s fa vo ra ve is a o

coz imen to .

C a v a c os me n o r es c o z in h am mu i to r ap id ame n te

p rom o ve n do a d e gra d ar;a o d a c elu lo se .

P o rtan to a s ca va co s de vem ap re sen ta r

g ra nu lom etria un ifo rm e com d lm ensoe s da

o rd em de 22 m m de com prim en to e 5 m m de

espessu ra .

A s p r in c ip a is d e svan ta gens de d lm ensoe sm e n o s a p ro p ria d as d o s c av a co s s ao :

• po lp acso n ao un ifo rm e ;

• a um en to d o te ar de re je ito s;

• d im in uir ;a o d o re nd im e n to d ep ura do ;

• p as ta d e b aixa q ua lid ad e;

• a um en to d o cus to d e p ro du ca o.

3 .7 .2 A ssoc iadas com 0 p rocesso de

coz imen to

Im p r eg n a ~a o d o s c a va c o s

A im p re gn ar;a o co m lic or c on stitu i-s e d e d ua s

e ta pa s p rin cip ais a p en efra ca o e a d ifu sa o (v er

T a be la 2 e F ig ura 3 ).(3 )

Tabela 2 - Caracterfsticas da penetracao e difusao

P E N E T R A C A OI

D I F U S A O

Oeor re alraves d os e le m en to s d e v as o, c elu la ra dia is , lu m en s d as O e orre o nd e a a gu a e ste ja p re se ntefi br as v ia p o n te a d ur as

O tim a p a ra ma de ira s eea O tim a em m ade ira s a tu rada de a gua

E fe tiv a em longa s d is ta n c ia s em d ire ~ao lo ng itu d in a l E fe tiv a s om en te em e u rta s d is ta n ce s

N ao e a fe ta da pe la dens id ade d a m ade ira A fe ta da pe la den s id ad e da m ad e ira

P oue o sens ive l a com po s ica o do l ie o r M u ito a fe ta da pe la com pos icao do lie o r

D ife re n~ as de ve lo e id ad e en tre e spec ie s m ade ire ira s P equ enas d ite re n ca s e n tre a s e spec ie s m ade ire ira s

(Fonte: Assump~ao, 1988, p.183)



Penetracac

~ Dlfusao

. . . . . . .

%

C o ns um o d e

~ - reagentes

100

50

%

D i s so l uc a o d ecarbohidratos

30

10

%

100

50

c

Tempo

Figura 3 - Aspectos da penetracao e

difusao(Fonte: Smook, 1990,p.75)

A lm preqn acao do s ca vacos com lico r b ranco

em v as a d e im p re gn a r;a o e um a p ra tlc a d e lo n go

te mp o, ja a im pre qn ac ao d os ca va co s co m lic or

neg r o e um no vo s is tem a de m elh ora men to d o

p ro ce ss o d e co zim e nto . 0 lico r n eg ro e xtra id o

e ad ic ion ado jun tam en te com a lico r b ranco

de im p reqna cao com tem po de re tencao

ap rox im ado de 40 m inu tos . 0 lico r neg ro

p ro ve nie nte d o ta nq ue d e fla sh e u tiliz ad o n a

im p re gn a r;a o c on co rre nte e n a e xtra r;a o d o lic or

d e im p r eg n a r;a o p o rflu x o c o ntra c orr en te n o v a sa

d e im p re g n ar ;a o . 0 lic o r n e g r o u tiliz a do e ext ra ido

a ira ve s d as p en eira s n o v as a d e lm p re qn ac ao e

e nv ia do a o e va po ra do r ju nta me nte c om a lico r

e x tra id o d o d ig e sto r. (3 )

Du ra n te a im p r eg n a r;a o a c a va c o e s a tu r ado c om

h id ro ss ulfe to p ara p ro d uz ir p o lp a re sis te n te a o

a ta qu e d o io n h id ro xila (O H ') p re se nte n o a lc all

a nte s d a te m pe ra tu ra s er e le va da , fa cilita nd o

a re rn ocao da lign ina . 0 ca lo r con tid o no lic o r

neg r o e tra ns fe rid o p ara a ca va co a nte s d e se r

env ia do pa ra a tapa d o d ig es to r. Isso pe rm ite

um a m elho ria n o ap rove itam en to do ca lo r no

s is te m a d e c oz im e n to .

o ma is im p o rta n te re s ulta d o o b tid o e a m e l h a ria

n a re sls te nc la a o ra sg o e re su lta do p os itivo a o

q ue se re fe re a s o utra s p ro prie da de s d a p olp a.

C arg a d e a l ca l l

E a quan tida de de p rodu tos qu im ico s N aO H

e N a2S p ro p orc io na l a q ua ntid ad e d e m a de ira

q ue in qre ss ara n o I ico r d e co zim en to . A ta xa d e

a dir ;a o v aria b as ta nte d e fa bric a p ara fa bn ca .

U sua l m en te , essa taxa e exp ressa com o

p orce nta ge m d e a lc ali a tivo (A A) e m re la ce o a

m a de ira s ec a a u p orc en ta ge m d e a lc ali e fe tiv o

(AE ). R e la c ao lic o r- m a de ira e a q ua ntid ad e d e

liqu id o p re sen te no d ige sto r (H P na m ade ira ,

lic or b ra nc o, lic or n eg ro , c on de ns ad o d o v ap or,

e tc .). O s v alo re s d eA A e re la r;a o L I M gera lmente

u tiliz ad os s ao m o stra do s n a T ab ela 3 . (3 )

Obs :Eim p o rta n te q u e to d a a m a d e ir a ( ca v ac o s),

e ste ja e m co nta to c om a ca rg a d e a lc ali co ntid a

no lic o r, p ore rn , sem m uita d ilu ir ;ao (vo lum e

excess ivo ) .



Tabela 3 - Carga de alca!l e relacao LIM

AA (N A2O )1 REL ACAO

MAD . S ECA L IM

F o lh osa s 1 3 ,5 3 :1 a 4 :1

C on ife ra s 1 8 3 :1 a 4 :1

AA- alcali ativo (Ofo )

L/M - rela~ao licor/madeira

Concen t r a ~ao

A c on c en t r a c ao do lico r b ran co e a re la ca o

rna ss lca e n tre a quan tida de de AA e a vo lum e

de lico r b ra nco . A s co ncen tra co es p odem

so fre r va rla co es , m an ten do -se a ca rg a d e a lca ll

con stan te , m ed ia nte m a is au m eno s d ilu ig ao . (7 )

C oncen tra coe s ba ixa s a u a lta s d evem se r

e v it ad a s , p a is p ro lo n g am o temp o d e co z im e n t oo u

in te rfe re m n a u nifo rm id ad e, re sp ec tiv am e nte .

Um a concen tra cao m in im a e necessa ria p a ra

m an te r a s com pos to s d is so lv ido s em so lu cao .

E xe mp lo de con ce ntracoe s tip ica s: (10 )

C = 1 00 - 11 0 g /I (ba se N ap )

C = 130 - 140 g /I (b ase N aO H)

Su l f i dez

A p re se nc e d e su lfe to a ce le ra a d es lig nif ic ag ao ,

pe rm itind o ob te r p o l pa s com fib ra s m a is

res is ten tes p a ra um m esm o g rau de

des l ign i f icagao .(14)

A su lfide z e exp re ssa pe rce n tua lm en te em

re la cs o a o a lc all a tiv o e u tiliz a-s e n orm a lm e nte

um a su lfid ez de a te 30% pa ra con ife ras e 20%

p a ra f ol ho s a s.

T em p o e te m p e ra tu ra

o tem po e a tem pe ra tu ra sa o va ria ve ls

in te rde penden te s , a u se ja , qu an ta m a io r a

tem pe ra tu ra , m eno r a tem po de c o zmen t o . v '

o coz im en to p roce de no rm a l m en te na fa ixa d e

te m pe ra tu ra e ntre 165 a 170 D C, des ta fo rm a a

tem po de co z im en to nao e ta o p ro lo ng ado e a

deg rad agao da ce lu lo se e m in im a.

F ato r H

E um a va ria ve l qu e re la c io na a tem pe ra tu ra e a

te m po d e c oz im e nto , u tiliz ad o fre qu en le m en te

com o va ria ve l d e co n tro le . C oz im en tos com

di fe ren tes co rnb lnacoes d e te m po e te m pe ra tu ra

pa ra um m esm o fa to r H e com as dem a is

con d icces con s ta n te s , d evem p ro du z ir pa s tas

c om te ar d e lig nin a e re nd im e nto s em e lh an te s. 0

fa to r H no rm a l m en te es ta e m to rn o d e 700 p ara a s

fo lho sas e de 1500 a 2000 p a ra a s c on ife ra s. (3)

3 .8 U so d e a ditivo s n a p olp a~ ao

Um a das de svan tag en s do p ro ce sso K ra ft e

a ba ixo re nd im en to , qu ando com pa ra do com

a p ro cesso su lfito , de v id o a deg rad agao de

ca rb o id ra to s da m ade ira p e la ag ao do a lca li.



Um a v ez q ue a s g ru po s re du to re s te rm in ais d os

po lim eros possu em um p ape l im po rtan te nas

p erd as d e ca rb oid ra to s - a re ac ao d e "p ee lin g"

a lc alin o d eg ra d a c erc a d e 3 5% d o s c arb oid ra to s

da m ade ira , pa ra tan to tem se p ropos to um a

se rle de a ditivo s p ara m od ifica r esse g rup os ,

d e ta l fo rm a a m in im iza r a deg ra dag80 au

in cre m en ta r a re nd im e nto e m p olp a.

A u tllizacao em esca la indu s tria l desses

a d itiv os n a p o lp a ca o tem e n fre n ta do o bs ta cu lo s

d ev id o a c on ta m ln ac ao , re cu pe ra ca o, c us to s e

d ific u ld a d es te c no l6 g ic a s. S a lv o a p o lis s ulfe to e

a s a ntra qu in on as n en hu m d es se s a ditiv os te m

s id o u s ad o s c om e rc ia lm e n te .

3 .B .l A ntra qu in on a (A D)

Expe rie nc la s com a u tillz acao de AQ com o

a ditiv o da ta m d a de cad a de 70 , na ind us tr ia d e

ce lu lose e pape l. A pa rtir d os ano s 80 a FDA

(F oo d a nd D ru f A d m in is tra tio n d o D e pa rta m en t

o f H ea lth , E duca tio n an d W e lfa re o f the U SA ),

lib e rou a em prego da AQ pa ra a p rodu cao de

c elu lo se d es tin ad a a m a te ria is d e e m ba la ge ns

d e g en ero s a lim en tic io s. D esd e q ue te nh a u ma

p ure za m in im a d e 9 8% e se ja u sa da n um a c arg a

m ax im a d e 0 ,0 1% c om o b as e m a de ira s ec a.(3 )

A u tlliza ca o d e a ntra qu in on a e s eu s d eriv ad os

com o ad itiv os nos p rocessos de po lpacao

a lc alin a n a p ro po rca o d e a te 0 ,2 7% e m re la cso

a m ade ira se ca , ve r ific ou -se que a p rin c ipa l

v an ta ge m d a a dig 80 d a a ntra qu in on a, d ura nte

a coz im en to e a aum en to da p rodu tiv id ade

d as p la nta s e m o pe ra ca o, a q ue in dire ta m en te

redu z ira a consum o de vapo r. E n tre tan to , a

p rin c ip al va ntage m do usa de an traq uinon a

re sid e n a p os sib ilid a de d e o p era r, p ro d uz in d o a

m e sm a q ua ntid ad e d e p olp a co m u ma s ulfid ez

m a is b aix a a u m e sm o n ula , re d uz in d o, a u m e sm o

e lim inando as e rn lssoes de ga s su lfid rico e

consec t eme r r en t e a m au o do r e a co rrosa o do s

e qu ip am en to s. Em u nid a de s in du stria is a n tig a s

a u s a d e ss e a d itiv o ju s tif ic a -s e e c on om ic am e nte

em r ela c ao a q u a lq u e r a lte rn a tiv a p a ra a c o ntr ole

d a e rn is sa o d e g as s ulfid ric o.

S is te m a d e p re p ara ca o e d o sa g em d a o ls pe rs ao

de A Q ao d iges to r re que r a tencao e spe c ia l,

p a is , d e vid o a e le va da ta xa d e s ed im e nta ca o

d a AQ , a p o ss ib ilid a de d e o co rre r e n tu p im e n to s

n a tub ulaca o a u sua ce can ta ca o no fu ndo d os

ta nq ue s e u m a a m ea ca p ara a b am d es em p en ho

d o p ro c es so , p rin c ip a lm e n te n o c a so d e u n id a d es

c om d ig e sto re s c o ntin u o s.

3 .9 T ip os d e c oz im e nto

Ex is tem na a tua lidade de fo rm a ge ra l da is

tip os d e p ro ce ss os d e c oz im en to u tiliza do s, a

c on tin u o e a d e sc on tin uo . Q u a nd o c om p a ra d os ,

a p rin c ipa l d ite renca e que num d iges to r de

p ro cesso con tinu o n 80 se te m tem pos m orto s

resu lta ntes , tan to d a ca rg a de cava c os com o

da desca rga da po lp a . M as e im po rtan te

le m bra r q ue c om um a s erle d e d ig es to re s b atc h

(p roce sso d escon tinuo ) a p ro ducao p ode -se

to r n ar c o n ti nu o .

N a u ltim a d ec ad a a s p rin cip ais m o dific ag oe s d o

p ro ce ss o K ra ft te m s id o d ire cio n ad a s n o s en tid o

de aum en ta r a rend im en to e a in te ns ida de da

d es lig n ific ag 80 p a ra v ia b iliz ar a lm p la nta ca o d e



s eq ue nc ia s d e b ra nq ue am e nto E C F e T CF c om o

fo rm a d e re du zir a im p ac to a m bie nta l.

o a um e nto d a in te ns id ad e d e d es lig nific ar;a o e

d e re n dim e n to s a o g e ra lm e n te a n ta g on ic os , um a

vez que as reagen tes u tilizados na po lpacaoK ra ft n ao s ao e sp ec ific os n a re rn oc ao d a lig nin a,

r emovendo ta rn be rn c a rb o id ra to s , a que co la bo ra

p ara a re du r;a o d e re nd im e nto .

A s m od ifica r;oes do p rocesso K ra ft tem com o

base um a m elho r d is tribu ir;ao de ene rg ia e de

c arg a a lc alin a b em c om o a u tlliz ac ao d e a ditiv os

q ue a tu em s ab re a c in eflc a d a d es lig nific ar;a o.

3 .9 .1 C oz im en to b atch

O s d iges to res ba tch cons tam de vasos de

p ressao onde as cavacos sao coz idos em

p resence de reagen te qu im ico que cons titu i a

lic or d e c oz im e nto , a u lic or b ra nc o. A o pe ra ca o

de coz im en to separa a lign ina das fib ras dec e lu lo se , c o nv e rte n do -a em c ompo n en te s o lu v el

n o l ic o r.

O s pa ram etres , que gove rnam a ope racao ,

b a s ic amen te s ao :( 10 )

• te ar d e lign in a a re mo ve r: m ax im o p ossive l;

• u nifo rm id ade d as fib ra s: m elho r pa ss i ve I

• consum o de vapo r: m en or poss ive l;

• tem po de ope racao : m eno r poss ive l.

P ara a lc an ca r e ss es o bje tiv os , e necessar ia

que a processo se ja dev idam ente con tro lado

q ua nta a s s ua s v aria ve ls fu nd am e nta is :

• con tra le da tem pe ra tu ra , con fo rm e a

p ro gram a e sta be le cid o p ara a p ro ce ss o;

• con tro le do a liv io de gases nao

condensave is :

• con tro le do consum o de vapo r.

Descri~aod o p ro ce ss o

o p ro ce sso d es co ntin uo p od e s er d iv id id o n as

s egu in te s e ta p a s : (9 )

1 . a lim e nta r;a o c om c av ac o p ela p arte s up erio r

do d iges to r: deve se r espa lhado de fo rm a

u nifo rm e n o in te rio r d o d ig es to r p ara m e lh or

c a rg a e man te r a r egu la rid a dena qua lid a de da

ce lu l ose p r oduz ido .

2 . a llrnen tacao com lico r: a lico r neg ra e

b ra nc o p od e s er a lim e nta do ju nto s a u a p6 s

a a llm e nta ca o d o c av ac o.

3 . aquec im en to : pode oco rre r com in je r;ao

d ire ta d e v ap or a u in dire ta m en te a fra ve s d a

u tlliz ac ao d e u m tro ca do r d e c alo r.

4 . a liv io d e g as es : p arte e ss en cia l d a o pe ra ca o

d e c oz im e nto p ara :

• d es ca rre ga r g as es n ao c on de ns av eis :

• c lrc ula ca o:

• co ntro le d e co zim en to ;

• re du r;a o de p re ss ao a nte s d a d es ca rg a.

5 . descarga em b low -tank (sob p r e s s a o ) :

pe rm itindo a des ln teq racao do cavaco

coz ido .



De se n vo lv im e n to d o p ro c es so

A c arg a d e c av ac o e lic or b ra nc o e in tro du zid a n o

d ig es to r, c uja ta m pa e fe ch ad a. 0 v ap or e e nta o

adm i ti do pe lo f un do do d ig e s to r, p a ra aque cimen to

da m assa e coz im ento , con fo rm e a p rog ram a

dete rm inado .0 condensadom is tu r a -seao l ico r ,que

se d i lu ip rogress ivamente . p ressaodo s is temacresce

de f orma pa ra le la ,a c re s dda do e fe it o d o s ga s es nao

condensave is ,desprend idosduran tea processo .

o t eo rde l ign inaa seperare funQ 8o,s imu l taneamente ,d o tem po e d a tem pe ra tu ra d e c oz im e nto . L o ng os

temp osde cozim ento,com temp eraturasre lat ivam ente

r edu z id a s , s a o u ti li za d o s na p re pa raQ80de po lp a s

fin as , d es tin ad as a p os te rio r b ra nq ue am e nto .

Tem pe ra tu ras m ais e levadas , com tem pos de

c oz im e nto p ro po rc io na lm e nte m a is c urto s, s ao

em p re g ad a s p a ra p o lp a s m e d ia s . G a d a in s ta laQ8 0

o b ed e ce a o s e u p rOp rio c rite ria q u an ta a re laQ80

tem po -te m pe ra tu ra -p re ss ao d e c oz im e nto , q ue

depende das ca r act e ri s ti c asdese jadas na po lpa_ (3 )

N o s d ig es to re s k ra ft tip ic os , a p ro ce ss o a lc an ca

a pressao m ax im a de ope racao em pe riod as

no rm ais de 45 a 90 m inu tos , a te a m ax im o de

120 m inu tos , e as tem pe ra tu ras m ax lrnas de

c oz im e nto s ao m a ntid as e ntre 1 66 e 17rC, que

co rresp on de m a pre sso es de va por d e 6 a 8 a tm .

Os tempos de co z imen to ( re te n c so na t empe r atu ra

m a xim a ) v aria m d e 1 5-2 0 a te 1 20 -1 50 m in uto s.

C om ple ta nd o a c ic io , a m assa e de sca rreg ad a

p ela v alv ula d e d es ca rg a n o f un do d o d ig es to r. O s

d igest o res su lf it o u t il iz am c i cl o s subs tanc ia lmen te

m a is lo ng os , fa se d e a qu ec im e nto d e 2 -3 h ora s,

c oz im e nto d e 2 -9 h ora s, te m pe ra tu ra m a xim a em

to rn o d e 1 60 °C .

A lte rna tivam en te a aquec im en to pode se r

p rocessado pa r v ia ind ire ta , caso em que a

lico r e a qu ec id o e m tro ca do r d e ca lo r e xte rn o e

re circ ula do d e fo rm a c on tin ua p ara a d ig es to r,

d ura nte to do a c ic io d e o pe ra ca o.

S is tem a d e a q ue cim e n to

a ) D ig es to r c om a qu ec im e nto d ire to

o c oz im e nto em d ig es to re s e sta clo na rio s p od e

s er re aliz ad o d e d ua s fo rm a s p rin cip ais : (3 )

• coz im en to em que se a lim en ta a vapo r pe lo

fu nd o d o d ig es to r;

• co zim en to com c ircu la cao fo rcad a e xte rno

do lico r e in jegao de vapo r pe lo tuba de

reclrculacao.

O s c av a c os e a lico r s ao in tro du zid os p ela p arte

s up erio r, p ar o n de ta rn be rn s ae m a a r, a s g as es

e a vapo r de a liv io . 0 v ap or e in tro du zid o p elo

fundo do d iges to r. E sse arran jo assegura a

co zim e nto d os c ava co s n a p arte c 6n ic a e a ju da

a e sta be le ce r a c lrc ula ca o p ar c on ve cc ao , u m a

ve z q ue a ca lo r e a plica do p ela p arte in fe rio r d o

d ig es to r. A lg um a s v ez es , a va po r e /o u lic or s ao

i ntr od u z id o s pe la s l ate ra is .

o ma te ria l n a b as e d o d ig es to r, a u s eja , n a p arte

p o ro n de s e a lim e n ta a v a po r, e a q ue c id o p rim e iro ,

ficando , ass im , su je ito a um aquec im en to

e xce ss iv o, c om o c on se qu en cla , a p as ta d es sa

pa rte do d iges to r e m ais deq radada .? ' A lem

d isso , a va po r p od e fo rm ar ca na is n o d ig es to r,

to rnando d ific il a con tra le , aum en tando a

seu consum o e d im inu indo a rend im en to a



un ifo rm idade e a qua lid ade da pas ta . Um

d iges to r com aquec im en to d ire to pode se r

o bs erv ad o n a F ig ura 4 .

V a lv u la d e c o ntr al e

-~~r"""1

Ent rada

d e v ap or

Figura 4 - Digestor com aquecimento

direto(Fonte: Bonomi, 1985)

A i ns t a laQB ode c ir cu l aQBoorQadapara c i rcu l aQBo

d o lic or co ns titu i u m a e vo lu ca o te cn ol6 gic a.

A c lrcu la cao d o lico r co nfe re a p a sta , o b tid a

em d iges to r descon tin uo es ta c lona rio coma qu ec im e n to d ire to , u nifo rm id ad e e q ua lid ad e

m e lh or. A de sv an ta gem o bs erv ad a em to do s a s

c o zim en t os c om aque cim en to d ir eto e a d ilu ig 80

d o lic or d e c oz im e nto .

b ) D ig e sto r c om a q ue c im e n to in d ire to

E sse p ra cesso cons is te em re tira r a lico r do

d ig es to r, p ar m e io d e um a b om b a d e c lrc ula ca o,

a qu ec e-lo e m u m tro ca do r d e c alo r e d ev olve r a

lic or a o d ig es to r. E ss e p ra ce dim e nto a ss eg ura

um a me lh o r c irc u la g 80 e um a p a sta d e q u alid a de

m ais un ifo rm e, po re rn ex ige um a re la cao

a de qu ad a e ntre a s va zo es d e e ntra da d e lico r

pe lo tapa e pe lo fundo . A F igu ra 5 m os tra um

d ig es to r c om a qu ec im e nto in dire to e a F ig ura 6

sua ln s tr u rnen t a cao .? '

V an ta ge ns d o c oz im e nto c om a qu ec im e nto

in dire to e m c om p a r a c a o a o a qu e cim e n to

d i re to : (3 )

• qua lid ade un ifo rm e da pas ta tan to num

de te rm inado coz im en to , com o en tre

coz imen t o s ind iv id ua is ;

• rend im en to m aio r de m ade ira ;

• p ro d uQBoma io r p a r d ig e s to r em c on se q u e n cia

d e um me n o r te a r d e re je ito s ;

• m e no r q ua ntid ad e n ec es sa ria d e re ag en te s

n o b ra n q u eamen to ;

• con tra le m a is fa cll d o co zim en to ;

• e conom ia de vapo r na evapo ra cao do lico r

n eg ra , p ais n 80 h a d ilu ig 80 d o I icor ;

• e con om ia d e va po r e de p ra du to s q uim ico s

n o tra ta m en to d e a qu a, p ais a c on de ns ad o

d o s a q ue ce d ore s p o de re g re s sa r a a qu a d e

a llm e n ta c a o d a s c a ld e ir as ;

• flu xo de vapo r m a is un ifo rm e e m eno r

q ua ntid ad e p ar to ne la da d e p as ta .



Desvant agens do co zimen to com aquecimen to

in dire to em c cm p a r a c a c a o a qu ec im e n to

direto

• m a io r cu sto d e m a n u te nQB o os e q uip am e nto s;

• m aio r consum o de ene rg ia pa ra ope ra r a s

bombas .

Distribuidor de lieor no

topo

Trocador de calor

Figura 5 - Digestor com aquecimento

indireto (Fonte: Smook, 1990,p.81)

__j

Valvula de descarga

Figura 6 - Instrurnentacao de um digestor

comaquecimento indireto (Fonte: Ingruber,

1983,p.143)

Pa r ame t r e s d o p ro ce ss o

a ) C o ntro le d e P re ss ao

o a liv io d e p re s sa o e im p o rta n te , ta n to n a fa s e

in ic ia l d a im preqnacao com o no es taq lo de

coz im en to . D eve se r a m ax im o poss ive l, q ue

n ao c he gu e a p ro vo ca r a rra ste d o lic or. D u ra nte

a fa se in ic ia l, a a liv io to rna -se necessa ria

na re rnocao dos gases nao condensave ls

d es en vo lv id os n o p ro ce ss o. C om d ig es to re s d e

a qu ec im e nto d ire to , a a liv io e xig e c uid ad o p ara

que a p re ssao in te rna nao ca ia a ze ro , a que

p ro voca ria consum o excess iva de vapo r. D a

m esm a fo rm a , co m a a drn lssa o d e va po r fe ita

p elo fu ndo do d ig es to r, a lta s va zoe s d e va po r

im p lic am e m m a io re s ta xa s d e a rra ste d e lic or.

o s is tem a d e c o ntro le d e ve p e rm itir a re g ula g em

a uto rn af c a d o fl ux o d e v ap or d e fo rm a a a q u ec er

a b atc h n o te m po m a is c urto p as s iv e I e , a tin gid a

a te m p era tu ra d e c oz im e nto , rn an te -la e sta ve l

d u ra n te a tempo p re -o e te rm l n ad o .v '

A o pe ra ca o e p ro ce ss ad a in ic ia lm e nte c om

a va lvu la de a liv io to ta lm en te abe rta , pa ra

e llm in aca o d o a r e g as es n ao c on de ns ave is . 0

flu xo d e v ap or, se e xc es sivo , p od e a tra ve ss ar

a m assa do ba tch , a cum ulando -se no tapa do

d ig e s to r s em con de n s a r, p ro v o ca n d o s o b re c a rg a

d e p re s sa o e e x ig in d o a liv io c o rre s po n de n te . A o

c on tra rio , a v a po r p o de n a o a tra ve s sa r a m a s sa ,

fo rm a n d o b o lh a s n o fu n do d o d ig e sto re fo rg a nd o

a a rra ste d a m a ss a a fra ve s d a v alv ula d e a liv io ,

com a seu consequen ts en tup im en to pe lo

c av a co n a o d is so lv id o . N a o p era c ao n o rm a l um a

p a rc ela d o flu x o d e v a po r d e ve s e r e l im in a da p e lo



a liv io , fo rg a nd o c lrc ula c ao a fra v es d o d ig e st~ r,

o que con tr ib u i pa ra m aio r un ifo rm idade da

tem p e ra tu ra d a m a s sa .> '

b ) C o n tra le d e re s so p ra

A necess idade de desobs tru ir a g rade da

tom ada de a liv io , obs tru id a pe lo acum ulo de

fib ra s o u p elo e ntu pim e nto c om c av ac o, o brig a

a in je gao de vapo r pe lo topo do d iges t~ r, em

c on tra co rre n te . D a m e sm a fo rm a , 0 re s so p ra e

u tiliz ad o p a ra fo rg a r a d e sc id a d a m a s sa , n o c as o

da fo rm ag ao de bo lh as de va po r, p ra mo ve nd o

o seu co lap so e d lspe rsao adequada a t ra ves

da m assa . 0 con tra le e com an dado de fo rm a

d is cre ta , o pe ra do m a nu al m e nte o u p or m e io d e

um re le tem p o riz a do r, s o b a g ao d o d ife re n cia l d e

p re ss ce s a fra ve s d a g ra d e d e a liv io .(5 )

c ) C o n tra le d a D ig e sta o

o con tra le au tom atico da d iges tao tem po r

ob je tivo a lcanca r a s tre s m eta s bas lcas do

p ra cesso : ob te r m ax im o rend im en to (m aio r

e x tra cao da lig n ina com consum o m in im a de

v a po r), o b te r m a x im a u n ifo rm id a de d o p ra d uto ,

e m a nte r q ua lid ad e c on sis te nte e m c ad a c ic io

d e o pe ra ca o. D ife re nte s m e to co s d e co ntra le

podem se r p ra je tados e sao no rm al m en te

u tiliz a d os , is o la d amen te o u d e fo rma c omb in a d a ,

na ope ra cao dos d iges to res ba tch , os tres

p ra c es so s u s ua is s a o:

• c o ntra le tem p o -tem p e ra tu ra ;

• con tra le t e rnpo-p ressao :

• co ntra le te m po -ta xa d e re ac ao .

o c on tra le te m po -te m pe ra tu ra e e m pre ga don o s d ig e sto re s d e a q ue c im e n to in d ire to , o n de a

m e dig ao d a te m pe ra tu ra d o lic or p od e se r fe ita

de fo rm a e fic ie n te , na lin ha de desca rga do

tra ca do r d e c alo r, e e u tiliz ad a c om o p ara m efro

b a s lc o d e c o n tr ale .

N o s d ig e s to re s d e a q u e cim en to d ire to 0 cont ra le

tem p o -p re s sa o p e rm ite m a io r e flc le n cla , c om a

o re ss ao in te rn a em pre ga da p ara re pre se nta r a

tem p e ra tu ra m e d ia n o d ig e sto r.

o co ntra le te mpo -ta xa d e re aca o e u tiliza do

p a ra c o rr ig ir a s d e flc le n c la s d o s o u tr as s is tema s

de con tro le , pe rm itin do ob te r re su lta dos

c on sis te nte s, d e fo rm a a m a nte r u nifo rm id ad e

da qua lid ade da po lpa e do g rau de ex tra cao

d a lig n in a .

Modifica~6es no d ig es to r ba tch (p a ra

a um e nta r a produ~ao e re du zir 0 c on sumo

d e vap or e co nsu mo d e a l ca l l ]

a ) C om pa cta ca o d os c av ac os c om v ap or (S team

Pa c kin g s y stem ) .

E um m etodo de c is tr ib u icao de cava c os no

d ig es t~ r b atc h, a um e nta nd o a c orn pa cta ca o d a

c arg a, e d es ta fo rm a a um e nta nd o a p ro du ca o. 0

F ato r d e C o rn pa cta ca o (C F ) e u sa do p ara m e dir

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