Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-17T10:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 230920.pdf: 1143176 bytes, checksum: f1469e6bb10e6701bcb619e69b55ac91 (MD5) / Em indústrias de celulose, o processo dominante é a polpação Kraft. A polpação ou cozimento da madeira representa a operação central na produção de celulose, onde se processam as reações com os componentes da madeira. Propõe-se neste trabalho um modelo matemático de polpação Kraft-antraquinona de pinus taeda. O modelo consiste de um sistema de equações diferenciais parciais que descrevem os efeitos cinéticos e difusivos dos reagentes. O reator é modelado como um reator de mistura perfeita. Foram realizados experimentos, em planta piloto, com várias faixas de temperatura e concentrações de álcali a fim de encontrar os parâmetros cinéticos através de estimativa pertinente. A polpa foi tratada adequadamente para análise dos componentes da madeira discriminados em lignina, celulose, glucomana e xilana, utilizando técnica de cromatografia gasosa. Os resultados experimentais encontrados mostram-se próximos aos dados da literatura para a espécie de madeira utilizada. É proposto o uso de um modelo cinético baseado nos mecanismos de reação dos componentes da madeira. O modelo foi simplificado utilizando-se de análise de sensibilidade do modelo frente a variação dos parâmetros e simplificação do modelo cinético. Os resultados mostraram que a simplificação apresenta-se adequada para descrever o processo de polpação Kraft dentro da faixa de estudo. O modelo fenomenológico considera que o cavaco está impregnado no início da polpação. Leva-se em conta apenas a espessura do cavaco, dimensão perpendicular à direção das fibras, pois esta é a dimensão crítica, sendo em torno de cinco vezes menor que as outras dimensões. Os coeficientes de difusão efetivos foram retirados da literatura e os coeficientes de transferência de massa estimados através do número de Biot adequado a cada condição de processo. O perfil de temperatura durante o processo é conhecido. O modelo é capaz de predizer o comportamento das curvas experimentais, para carbohidratos e lignina, retiradas da literatura, bem como as curvas de consumo de álcali efetivo, para todas as fases de polpação. No entanto, o modelo mostrou um desvio considerável para os dados experimentais do componente xilana. Desenvolveu-se um programa computacional para a estimativa de parâmetros, utilizando um algoritmo genético, bem como para simulação do processo. O programa apresenta-se com metodologia para visualização dos resultados através de ferramenta gráfica.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-08-19T10:14:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 624350 bytes, checksum: cb6d9fed5cd3edf91cee115558b1d8df (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T10:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 624350 bytes, checksum: cb6d9fed5cd3edf91cee115558b1d8df (MD5) Previous issue date: 2016-07-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A proposta desse trabalho foi avaliar a aplicação de polissulfetos na polpação kraft em diferentes proporções de cavacos de Eucalyptus spp. (E) e Pinus spp. (P). Amostras de cavacos dessas espécies foram caracterizadas quanto à composição química, densidade básica e aparente. Utilizou-se misturas de cavacos em três diferentes percentuais em peso, 50E/50P, 70E/30P e 90E/10P, as quais foram processadas tendo como objetivo o número kappa 19±0,5, pelos processos kraft convencional, sem o uso do aditivo, que foram usadas como referência, e kraft-polissulfetos (kraft-Sn), com adição de 1,5 e 3,0% de Sn, base madeira; totalizando nove tratamentos. As polpas marrons foram branqueadas pela sequência OD(EP)D, até alvura de 85% ISO, refinadas em moinho PFI (1.000, 2.000 e 3.000 revoluções) e avaliadas quanto às suas propriedades físico-mecânicas. Os resultados mostram que o uso do aditivo Sn (1,5 ou 3%), preservou hemiceluloses, aumentou o rendimento e a viscosidade das polpas e reduziu o fator H, em todas as proporções de madeiras utilizadas. A eficiência da deslignificação com oxigênio foi mais alta para misturas de madeira contendo maior proporção de Pinus spp e não foi influenciada de maneira clara pelo uso do aditivo Sn. As diferentes misturas de madeira bem como o uso do Sn no cozimento não influenciaram de maneira clara e significativa o consumo de reagentes de branqueamento. A refinabilidade das polpas oriundas de cozimentos com Sn foram superiores às das polpas referências, sendo as misturas de madeiras, contendo maior proporção de eucalipto, mais fáceis de refinar. O índice de arrebentamento e rasgo têm suas propriedades melhoradas à medida que é adicionado Pinus às misturas, e o índice de tração e opacidade são prejudicados com esse aumento. Não houve efeito significativo das misturas na resistência à passagem de ar. O uso do aditivo Sn no cozimento melhorou as resistências à tração e ao rasgo das polpas, mas afetou negativamente as suas opacidades. Não houve efeito significativo do Sn no índice de rasgo e na resistência à passagem de ar. / The purpose of this study was evaluate polysulfides application in the kraft pulping at different proportions of Eucalyptus spp. (E) and Pinus spp. (P) chips. These species were characterized for chemical composition, basic and bulk density. Was used three different mixtures done by weight percentages, 50E/50P, 70E/30P and 90E/10P, which were pulped to kappa number 19 ± 0.5, by conventional kraft processes with no additives , which were used as a standard, and kraft-polysulfides (kraft-Sn), with addition of 1.5 to 3.0% Sn, based on dry wood; totaling nine treatments. Brown pulps were bleached by the sequence OD(EP)D until whiteness of 85% ISO, refined in PFI mill (1,000, 2,000 and 3,000 revolutions) and evaluated for their physical and mechanical properties. The results shown that the Sn addition (1,5 or 3%), preserves hemicelluloses, increasing yields, reducing pulp viscosity and the H Factor, in all chips proportions used. The oxygen delignification efficiency was higher for mixtures with higher pine proportion and the Sn effect of was not clearly established. Bleaching chemicals consumption was not influenced by different chip proportion neither by Sn addition. The polysulfide pulp refining was easier than standard pulp refining, as the higher was the Eucalyptus proportion easier was the pulp refining. . The burst and tear index have their properties improved with pine addition to the mixture, however for tensile index and opacity the effect was the opposite . There was no significant effect of mixtures in the air passage resistance. The Sn additive use in cooking has improved tensile and tear of the pulps, but negatively affected their opacities. There was no significant effect of Sn in tear index and the air passage resistance.

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-28. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:33:18Z : No. of bitstreams: 1 000855548.pdf: 1685828 bytes, checksum: e3301ca45c4c1e600e9478296606f770 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A indústria de polpa de celulose kraft de eucalipto no Brasil possui grande importância para a economia do setor de celulose e papel. Os parâmetros de carga alcalina e de temperatura devem ser controlados durante o processo de polpação e otimizados para que se obtenha polpa de alta qualidade e alto rendimento. A etapa de refino é uma das que mais consome energia nas indústrias e deve ser bem controlada para a economia de custos, podendo-se atrelar as variáveis de cozimento com a necessidade de refino da polpa. Deste modo, o objetivo deste estudo é avaliar a influência da carga alcalina e da temperatura da polpação kraft de eucalipto na branqueabilidade e refino. O material utilizado foi uma amostra de cavacos de Eucalyptus grandis x E. urophylla. Os cavacos foram caracterizados e submetidos a cozimentos com as temperaturas de 155 °C, 160 °C e 165 °C, e para cada um deles, foi aplicada a carga alcalina para que se obtivesse polpas com número kappa de 13, 15 e 17. Posteriormente, parte das amostras foi branqueada pela sequência OAHTD(Ep)D. Ambas polpas, branqueada e nãobranqueada, foram refinadas em moinho PFI para diferentes níveis de refino e realizados testes físico-mecânicos. Este trabalho está dividido em quatro Capítulos, a saber: (1) avaliação do efeito da temperatura e da carga alcalina na classificação de fibras, refino e testes físicomecânicos da polpa marrom; (2) impacto da polpação na branqueabilidade e no refino da polpa celulósica branqueada de eucalipto; (3) potencial da sequência curta de branqueamento AHTDP de polpa kraft de eucalipto para a obtenção de 90% ISO de alvura; (4) composição química da lignina residual de polpas kraft de eucalipto, provenientes de cozimentos realizados em 155, 160 e 165 °C por métodos da oxidação por nitrobenzeno e ressonância magnética nuclear (RMN)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The eucalyptus kraft industry in Brazil has great importance for the sectors economy. The alkali charge and temperature parameters must be controlled during the kraft pulping and optimized in order to obtain high quality and high yield pulp. The refining is the process that consumes most energy in the mill and should be well controlled to the capital reduction. Thus, the aim of this study is to evaluate the influence of alkali load and final temperature of eucalyptus kraft pulping on refining and bleachability. Eucalyptus grandis x E. urophylla chips were characterized and cooked to different temperatures of 155 °C, 160° and 165 °C, and for each of them, the alkali charge that was applied to obtain pulps with a kappa number of 13, 15 and 17. Subsequently, part of the samples was bleached by the sequence OAHTD(Ep)D. Both bleached and unbleached pulps were refined in PFI mill and physical and mechanical tests were performed. This work is divided into four chapters, namely: (1) evaluation of temperature, alkali charge and its influence on fiber fractionation, refining and physical-mechanical testing; (2) the impact of the pulping parameters on its bleachability and refining; (3) the potential of a short sequence bleaching, AHTDP, of kraft eucalyptus pulp to 90% ISO brightness; (4) analysis of the chemical composition of the residual lignin in kraft eucalyptus pulp by nitrobenzene oxidation and nuclear magnetic resonance (NMR). The main conclusions of these chapters are: Chapter 1: lower cooking temperatures are beneficial to the cooking performance, selectivity, viscosity, and preservation of xylans. The use of low alkalinity in pulping increased the mechanical strength of the paper due to better preservation of carbohydrates; the final cooking temperature did not affect the refining with the same intensity as the alkali charge; Chapter 2: higher ... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:12:06Z No. of bitstreams: 1 OLIVEIRA_Caroline_2016.pdf: 20263298 bytes, checksum: b9231bba4d6cfab2b96f7832a2dca959 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:12:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 OLIVEIRA_Caroline_2016.pdf: 20263298 bytes, checksum: b9231bba4d6cfab2b96f7832a2dca959 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:12:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 OLIVEIRA_Caroline_2016.pdf: 20263298 bytes, checksum: b9231bba4d6cfab2b96f7832a2dca959 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T13:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OLIVEIRA_Caroline_2016.pdf: 20263298 bytes, checksum: b9231bba4d6cfab2b96f7832a2dca959 (MD5) Previous issue date: 2016-04-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The processes of separation and isolation of Kraft lignin obtained have been insufficiently resear ched, since much of the lignin of liqueurs obtained industrially is burned for energy recovery and carbon sources in the industrial processes. Currently, with the technological innovation targeting the pulp and paper industries, it is increasingly importan t to obtain lignin in simple and economically viable way. In addition, it is very important to find conditions under which the proceedings begin minimum degradation into lignin structures. In this work, the concentrated liquor lignin from Kraft pulp proces s was precipitated in acid medium in different conditions of pH and variable times of exposure to acid conditions of precipitation. It was done later, ash analysis, calorific power, Scanning Electron Microscopy with X - ray Spectroscopy (SEM/EDS); Fourier Tr ansform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Ultraviolet - Visible Spectrophotometry precipitated (UV - VIS) for the characterization of the lignins and the filtered, for the characterization of the soluble fractions. A general analysis of the results showed that the best yield has occurred in 15 minutes of precipitation time for the pH of 6.71 (less acidic) among all employees. In the second test, the precipitations were performed at pH 2, 4 and 6 and with a time of 5 and 15 minutes, in which was got better yields and lower salt content in lignin. It has been applied statistical analysis in all the results, which many of them were considered equal. Thus, the best case was considered carried out at pH 6 at the time of 5 minutes , since it uses less hydrochloric acid are to perform precipitation. In parallel, it has been done tests to assess the possibility of separate fragments of lignin and sugars. The preliminary tests were conducted with phenol, simulating the lignin, and glucose, simulating the sugars. In order t o carry out this separation was used cellulose acetate Hydrogel as stationary phase in a preparative scale. In the first test conducted in a time of 30 minutes, it was possible to observe that there was a clear separation of phenol and glucose. In the seco nd test, in which the parameters were refined, like the elution time (55 minutes), it was possible to note a great improvement in the separation. The test of fractionation was carried out in order to simulate future tests to improve the conditions of ferme ntation of residual sugar produced by hydrolysis of cellulose waste involved in the production of second - generation ethanol. / Os processos de separação e isolamento da lignina kraft obtidas são pouco estudadas, uma vez que grande parte da lignina de licores obtidos industrialmente é queimado para recuperação de energia e fontes de carbono nos processos industriais. Atualmente, com a inovação tecnológica voltada para as indústrias de papel e celulose, torna - se cada vez mais importante a obtenção de lignina de forma simples e economicamente viável. Além disso, é muito importante que as condições do processo provoquem mínimas degradações nas estruturas da lignina. Neste trabalho, a lignina a partir da pasta de lixívia concentrada do processo kraft foi precipitada em meio ácido, em diferentes condições de pH e tempos de exposição variáveis a condições ácidas da precipitação. Posteriormente foi realizado análise de cinzas, poder calorífico, microscopia eletrônica de varredura com detector de energia dispersa de raio s - x (MEV/EDS), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectrofotometria no ultravioleta - visível (UV - VIS). Os precipitados foram empregados na caracterização das ligninas e os filtrados, na caracterização das frações solúveis. A análise geral dos resultados mostrou que o melhor rendimento ocorreu em 15 minutos de tempo de precipitação para o pH de 6,71 (menos ácida) entre todos os processos. No segundo teste as precipitações foram realizadas em pH 2, 4 e 6 e com tempo de 5 e 15 minutos, nas quais se obtiveram melhores rendimentos e menores teores de sais na lignina. Foi aplicada análise estatística em todos os resultados. A condição mais eficaz foi obtida em pH 6 no tempo de 5 minutos. Em paralelo, foram realiza dos os testes para avaliar a possibilidade de separação de fragmentos de lignina e açúcares. Os testes preliminares foram realizadas com fenol, simulando a lignina, e glicose, simulando os açúcares. Para realizar esta separação foi usado acetato de celulos e hidrogel como fase estacionária em uma escala preparativa. No primeiro teste realizado em um tempo de 30 minutos, foi possível verificar a separação de fenol e glicose. No segundo teste, em que os parâmetros foram refinados, como o tempo de eluição (55 minutos), foi possível ver uma grande melhoria na separação. O teste de fracionamento foi realizado, a fim de simular ensaios futuros para melhorar as condições de separação dos açúcares residuais produzidos pela hidrólise de resíduos de celulose envolvido na produção de etanol de segunda geração.

Resumo: A produção de polpa celulósica é de grande importância nas indústrias de celulose e papel e na economia brasileira, uma vez que o Brasil se destaca mundialmente por sua elevada produção e exportação de papel. Dentre as várias operações unitárias que constituem o processo de obtenção de celulose, a mais crítica é com certeza a que envolve as reações químicas no reator, pois é principalmente nessa etapa que se define a qualidade da polpa produzida, assim como pode tornar mais fácil as etapas posteriores, ou seja, o branqueamento e a recuperação química dos produtos residuais. A recuperação química é constituída pelos processos de evaporação do licor negro, pela queima de sólidos na caldeira de recuperação e a etapa de caustificação. No Brasil, o método mais utilizado para a produção de celulose é o processo Kraft, o qual apresenta como vantagens a alta qualidade da polpa produzida e o fato de ser possível a recuperação de produtos químicos residuais. Como desvantagem desse processo tem-se o baixo rendimento e o considerável impacto ambiental causado pela utilização do sulfeto de sódio no licor de cozimento, o qual leva à formação de gases a base de enxofre, sendo estes grandes poluentes. Nesse sentido foi desenvolvido um esquema experimental constando de um digestor com câmeras individuais e um analisador de gases. Utilizou-se como aditivo a antraquinona, em substituição parcial ao sulfeto de sódio, no cozimento da madeira de Eucalyptus grandis, com diversos teores de sulfeto de sódio (0%, 14%, 21% e 28%) para verificar o efeito desta adição no grau de deslignificação, e nos rendimentos bruto e depurado do processo. O Fator H mantido constante em todos os cozimentos foi definido para se atingir valores aproximados de número kappa igual a 30. Para o grau de deslignificação observou-se que para o mesmo teor de sulfeto de sódio houve uma redução no número kappa e que conforme se aumentava o teor de sulfeto de sódio essa tendência se tornava menor. Quanto ao rendimento bruto observou-se que ocorreram ganhos com a adição de antraquinona em todos os níveis de sulfeto de sódio. Para o rendimento depurado houve a mesma tendência, ou seja, houve ganhos. O menor teor de sulfeto de sódio aplicado no licor de cozimento mostrou ser uma possibilidade interessante para diminuir o impacto ambiental do processo Kraft, pois se conseguiu uma redução significativa na formação dos gases, SO2 e H2S, que são os principais responsáveis pelo odor característico das indústrias de papel e celulose. Foi verificado ainda que para valores de Fator H constante, a carga de antraquinona aplicada e a respectiva redução no teor de sulfeto de sódio influenciaram os parâmetros avaliados do processo Kraft, podendo dessa forma obter polpas celulósicas no padrão desejado causando um menor impacto ambiental com a redução dos gases derivados do enxofre.

Orientador: Gustavo Ventorim / Coorientador: José Cláudio Caraschi / Banca: Augusto Batagin Neto / Banca: Claudio Angeli Sansigolo / Banca: Dalton Longue Júnior / Banca: Danielle Goveia / Este trabalho contou com o depósito de Patente no instituto Nacional de Propriedade Industrial sob número de registro BR1020140166920 em 04/jul/2014, através da Agencia Unesp de Inovação / Resumo: A indústria de polpa de celulose kraft de eucalipto no Brasil possui grande importância para a economia do setor de celulose e papel. Os parâmetros de carga alcalina e de temperatura devem ser controlados durante o processo de polpação e otimizados para que se obtenha polpa de alta qualidade e alto rendimento. A etapa de refino é uma das que mais consome energia nas indústrias e deve ser bem controlada para a economia de custos, podendo-se atrelar as variáveis de cozimento com a necessidade de refino da polpa. Deste modo, o objetivo deste estudo é avaliar a influência da carga alcalina e da temperatura da polpação kraft de eucalipto na branqueabilidade e refino. O material utilizado foi uma amostra de cavacos de Eucalyptus grandis x E. urophylla. Os cavacos foram caracterizados e submetidos a cozimentos com as temperaturas de 155 °C, 160 °C e 165 °C, e para cada um deles, foi aplicada a carga alcalina para que se obtivesse polpas com número kappa de 13, 15 e 17. Posteriormente, parte das amostras foi branqueada pela sequência OAHTD(Ep)D. Ambas polpas, branqueada e nãobranqueada, foram refinadas em moinho PFI para diferentes níveis de refino e realizados testes físico-mecânicos. Este trabalho está dividido em quatro Capítulos, a saber: (1) avaliação do efeito da temperatura e da carga alcalina na classificação de fibras, refino e testes físicomecânicos da polpa marrom; (2) impacto da polpação na branqueabilidade e no refino da polpa celulósica branqueada de eucalipto; (3) potencial da sequência curta de branqueamento AHTDP de polpa kraft de eucalipto para a obtenção de 90% ISO de alvura; (4) composição química da lignina residual de polpas kraft de eucalipto, provenientes de cozimentos realizados em 155, 160 e 165 °C por métodos da oxidação por nitrobenzeno e ressonância magnética nuclear (RMN)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The eucalyptus kraft industry in Brazil has great importance for the sectors economy. The alkali charge and temperature parameters must be controlled during the kraft pulping and optimized in order to obtain high quality and high yield pulp. The refining is the process that consumes most energy in the mill and should be well controlled to the capital reduction. Thus, the aim of this study is to evaluate the influence of alkali load and final temperature of eucalyptus kraft pulping on refining and bleachability. Eucalyptus grandis x E. urophylla chips were characterized and cooked to different temperatures of 155 °C, 160° and 165 °C, and for each of them, the alkali charge that was applied to obtain pulps with a kappa number of 13, 15 and 17. Subsequently, part of the samples was bleached by the sequence OAHTD(Ep)D. Both bleached and unbleached pulps were refined in PFI mill and physical and mechanical tests were performed. This work is divided into four chapters, namely: (1) evaluation of temperature, alkali charge and its influence on fiber fractionation, refining and physical-mechanical testing; (2) the impact of the pulping parameters on its bleachability and refining; (3) the potential of a short sequence bleaching, AHTDP, of kraft eucalyptus pulp to 90% ISO brightness; (4) analysis of the chemical composition of the residual lignin in kraft eucalyptus pulp by nitrobenzene oxidation and nuclear magnetic resonance (NMR). The main conclusions of these chapters are: Chapter 1: lower cooking temperatures are beneficial to the cooking performance, selectivity, viscosity, and preservation of xylans. The use of low alkalinity in pulping increased the mechanical strength of the paper due to better preservation of carbohydrates; the final cooking temperature did not affect the refining with the same intensity as the alkali charge; Chapter 2: higher ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Gustavo Ventorim / Coorientador: José Cláudio Caraschi / Banca: Ricardo Marques Barreiros / Banca: Fábio Minoru Yamaji / Resumo: Este trabalho teve como objetivo caracterizar o bambu Guadua tagoara com 1 e 3 anos de idade e o Pinus elliottii de 12 anos quanto às propriedades químicas, físicas e anatômicas; realizar a polpação Kraft e comparar as polpas celulósicas de mesmo número kappa e grau de refino quanto às propriedades físico-mecânicas do papel produzido. Foi utilizado o bambu de 3 anos para polpação Kraft, variando a temperatura e álcali ativo. Para fins de comparação, utilizou-se a polpa de pinus, escolhendo o número kappa próximo de 27 e 23 ºSR de refino para comparar as características das polpas. Para o bambu de 1 e 3 anos de idade, os teores de lignina e cinzas não apresentaram variações expressivas, entretanto, os valores de extrativos totais, holocelulose e densidade básica apresentaram diferenças. Para os extrativos, a variação é de 15,81% a 23,25%, de 1 ano para 3 anos, respectivamente e de 66,55% e 59,46% para os teores de holocelulose. O teor de lignina permaneceu inalterado com a maturidade do bambu. A densidade básica variou de 0,250 g/cm3 para 0,460 g/cm3 com a maturidade do bambu, indicando a idade de 3 anos como mais adequada para polpação. Entre as espécies de madeira e bambu, verificou-se um maior teor de cinzas e extrativos e menores teores de holocelulose e lignina no bambu. As fibras de bambu se apresentaram menores e mais estreitas do que as de pinus. A polpação do bambu obteve rendimentos entre 40,95% a 51,75% e polpas com baixo número kappa, devido ao menor teor de lignina no bambu. Para o mesmo número kappa, o rendimento do bambu foi maior do que o do pinus. A polpa celulósica de pinus apresentou melhores propriedades físico-mecânicas em todos os ensaios realizados em comparação com a polpa de bambu / Abstract: The purposes of this study were to characterize the chemical, physical and anatomical properties of 1- to 3-year-old Guadua tagoara bamboo and 12-year-old Pinus elliottii; perform Kraft pulping and compare cellulosic pulp at same kappa number and refining intensity, regarding physical and mechanical properties of manufactured paper. In order to do that, 3-year-old bamboo samples were used for Kraft pulping, varying temperature and active alkali. Slash pine pulp was used, with kappa number at around 27 and 23 ºSR to compare different pulp features. For 1- to 3-year-old bamboo, ash and lignin contents did not show any significant variation; however, total extractive content, holocellulose and specific gravity differed. Extractive content of 1- to 3-year-old specimens, ranged from 15.81% to 23.25%, respectively; holocellulose contents were 66.55% and 59.46%. Lignin contents did not change and specific gravity ranged from 0.250 g/cm3 to 0.460 g/cm3 for mature bamboo, which shows 3-year-old specimens are best suited for pulping. Bamboo specimens showed higher ash and extractive contents and lower lignin and holocellulose contents when compared with wood specimens. Bamboo fibers were shorter and finer than slash pine fibers. Bamboo pulp yield was between 40.95% and 51.75% with low kappa number due to lower lignin content in bamboo. Bamboo showed higher pulp yield when compared with slash pinus for same kappa number. Slash pine cellulosic pulp showed better physical-mechanical properties in all tests carried out when compared with bamboo pulp / Mestre

Orientador: Cláudio Angeli Sansígolo / Banca: Carlos Frederico Wilcken / Banca: Ricardo Marques Barreiros / Banca: Elias Taylor Durgante Severo / Resumo: presente trabalho teve por objetivo realizar um estudo comparativo das características dendrométricas e da qualidade da madeira entre as espécies de Pinus taeda, Pinus elliottii, Pinus tecunumanii, Pinus maximinoi e o híbrido de Pinus elliottii var. elliottii x Pinus caribaea var. hondurensis (PECH), provenientes de primeiro desbaste com 6,5 anos de idade, destinadas à produção de celulose. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado (DIC) composto por 20 árvores (5 espécies x 4 repetições), portanto, foram coletadas 4 árvores por espécie de DAP médio determinado por inventário piloto. De cada árvore foram retirados 6 discos com espessura de aproximadamente 5cm, nas posições do DAP, 0 % (Base), 25 %, 50 %, 75 % e 100 % da altura comercial. Foram avaliados os parâmetros dendrométricos: DAP, altura total e comercial, volume comercial sem casca e massa seca comercial por árvore; a densidade básica a composição química e a polpação kraft. Os resultados demonstraram que o híbrido PECH apresentou os maiores valores para os parâmetros dendrométricos, sendo estatisticamente superior às demais espécies para o parâmetro DAP (17,7 cm). O Pinus elliottii foi significativamente inferior para o volume comercial sem casca. A densidade básica da madeira não apresentou diferenças significativas, provavelmente devido a pouca idade das árvores. A espécie de PECH apresentou os piores rendimentos de polpação e consumo específico de madeira. Isso pode ter ocorrido devido o maior valor para o teor de lignina (30,25 %) e elevado teor de extrativos (4,71 %) apresentado pela espécie, e também pelo menor valor para a densidade básica da madeira (0,339 g cm-3). Considerando o uso da madeira de primeiro desbaste para produção de celulose ... / Abstract: This study aimed to carry out a comparative study of dendrometric characteristics and quality of wood between species of Pinus taeda, Pinus elliottii, Pinus tecunumanii, Pinus maximinoi and hybrid Pinus elliottii var. elliottii x Pinus caribaea var. hondurensis (PECH), from first thinning with 6.5 years of age for the production of cellulose. The experimental was completely randomized design (CRD) consists of 20 trees (5 species x 4 repetitions) therefore were collected 4 trees per species average DBH determined by pilot inventory. Each tree were removed six discs with thickness of approximately 5 cm, the DBH positions, 0 % (basis), 25 %, 50 %, 75 % and 100 % of the commercial height. We evaluated the dendrometric parameters: DBH, total and commercial height, trade without shell and commercial dry mass per tree; basic chemical composition and density of the kraft delignification. The results showed that the hybrid PECH showed the highest values for the dendrometric parameters being statistically superior to the other species for the DBH parameter (17.7 cm). The Pinus elliottii was significantly lower for the commercial volume without bark. The basic wood density showed no significant differences, probably due to the young age of the trees. The kind of PECH showed the worst pulping yields and specific consumption of wood. This may have occurred because the greatest value for the lignin content (30.25%) and high content of extractives (4.71 %) presented by the ... / Mestre

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:18:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_FrancidesGomesda_D.pdf: 5345342 bytes, checksum: c2b2a297f92d0a9e5d851d4342ed62cc (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho avaliou-se o efeito de três aditivos químicos sobre o processo Kraft de polpação de cavacos do híbrido de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla: antraquinona, surfactante e polissulfetos, bem como suas possíveis interações. Os resultados obtidos indicam que a eficiência do surfactante pode estar ligada às características da matéria-prima e dimensões dos cavacos. A eficiência dos polissulfetos está ligada a modificações substanciais nos parâmetros do processo kraft requerendo modificação de instalações industriais. A antraquinona comprovou sua eficiência no processo Kraft independente das características da madeira e parâmetros do processo sendo efetivamente classificada como aditivo ao processo. A cinética de deslignificação dos processos kraft e kraft,.AQ para cavacos do híbrido de E. grandis x E. urophylla apresentaram duas fases típicas para o processo, ou seja, deslignificação principal e deslignificação residual. Os modelos matemáticos desenvolvidos para a deslignificação kraft e kraft-AQ apresentaram ajuste com elevado grau de confiabilidade. A raiz derivada segunda destes modelos mostra que a mudança de fases de deslignificação do processo kraft-AQ ocorre aos 55,55 minutos de cozimento enquanto que para o processo kraft a mudança ocorre aos 58,35 minutos. A intensidade de deslignificação do processo kraft-AQ, medida através do número kappa é superior ao do processo kraft, com números kappa de 16,7 e 18,0 respectivamente. As análises dos espectros de fotoelétrons mostram que as polpas kraft e kraft-AQ não apresentam diferenças químicas entre si significativas que possam justificar dificuldades no processo de branqueamento da polpa / Abstract: In this research the effect of three chemical additives over the kraft pulping process of chips of hybrid Eucalyptus grandís x Eucalyptus urophylla: anthraquinone, surfactant and polissulfide and their possible interactions. The results point to the fact that the efficiency of the surfactant may be related to the wood characteristics and chips dimensions. The efficiency of the polissulfide is related to the significative modifications of the pulping parameters that can lead to modifications of mill installations. The anthraquinone proved its efficiency on the kraft process independently to the wood characteristics and pulping process parameters and can be effectively classified as kraft pulping additive. The kinetic of delignification of the kraft and kraft-AQ process for the chips of hybrid of E. grandís x E. urophylla showed two typical phases for the process, main delignification and residual delignification. The mathematical models developed for the kraft and kraft-AQ delignification showed a high confidence leveI. The root of second derivative of these models shows that the phases change occurs at 55,55 minutes for the kraft-AQ process and at 58,35 minutes for the kraft process. The delignification level for the kraft-AQ process, measured by the kappa number, is superior to the kraft process, with kappa numbers of 16,7 and 18,0 respectively. The analysis of the X-ray photoeletrons spectra shows that the pulps kraft and kraft-AQ are similar in respect to surface composition and should not present differences in the bleaching process / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T01:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gontarski_CarlosAlbertoUbirajara_D.pdf: 12041276 bytes, checksum: 02648e927e60a3863909d625b07bf0b8 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho apresenta alguns aspectos importantes na aplicação de redes neuronais a simulação de processos químicos. As redes são utilizadas em dois processos industriais distintos, fornecendo uma forma de comparar as dificuldades e potencialidades da aplicação desta técnica. Na Ripasa S/A, uma das maiores indústrias de papel e celulose do Brasil, a classificação da matéria-prima para o processo de polpação que tem sido usada é baseada em uma das propriedades da madeira, a sua densidade básica. Na Ripasa se utiliza a. madeira de árvores do gênero Eucalyptus. O capítulo 3 apresenta uma alternativa mais rigorosa para o critério de classificação da matéria-prima do processo, levando em consideração outros dados tais como propriedades físicas, composição química da madeira e informações relativas à origem das árvores. Acredita-se que uma boa classificação deve se basear nas propriedades finais da polpa obtida, que são o rendimento depurado, o número Kappa, a viscosidade e a alcalinidade residual. A predição destas propriedades é um dos objetivos deste trabalho, desde que as suas determinações experimentais demandam custo e tempo de obtenção consideráveis. Utiliza-se uma técnica estatística para estimar os erros de amostragem e medida, para serem comparados com os erros gerados pelas redes neuronais. Redes neuronais foram treinadas a partir dos dados analisados da coleta de 165 amostras de madeira oriundas de oito regiões diferentes. No segundo estudo (capítulo 4) se apresenta uma forma de predizer as propriedades ambientais da corrente de saída da unidade de tratamento de efluentes líquidos na Rhodiaco Ltda, uma das plantas químicas mais importantes no Brasil. A indústria produz o ácido tereftálico e gera águas residuárias que necessitam ser tratadas em um sistema de lodo ativado. Redes neuronais do tipo "backpropagation" são utilizadas para predizer a eliminação do carbono orgânico total (TOC) peia unidade de tratamento, usando o algoritmo delta-bar-delta para ajustar os pesos e a função sigmoidaí como função de transferência nos neurônios. A .influência das variáveis de entrada é analisada e resultados satisfatórios são obtidos na predição de algumas situações analisadas. A principal conclusão destes trabalhos é que o uso de redes neuronais pode auxiliar a estabelecer melhores condições operacionais para processos químicos industriais. As redes neuronais se apresentam como ama possível ferramenta de auxílio a operação, de modo a predizer situações de pico, e propiciando ações preventivas que minimizam as flutuações na produção. No futuro, vários trabalhos deverão surgir para predizer as condições do efluente industrial baseados em dados de operação reais / Abstract: This work presents some important aspects when applying neural networks for chemicai process simulations. Neural networks are used in two different industrial processes providing a way of comparison of difficulties and potentialities for the application of this technique. Currently at Ripasa S/A. one of the largest paper industries in Brazil, the raw material classification for the pulp digester has been done using density as the property of the wood. At Ripasa S/A, the wood comes from trees of the genus Eucalyptus. The chapter 3 presents a more rigorous alternative for the criteria of raw material classification by taking into account other data such as physical properties, chemical composition of the wood and origin of the trees. A good classification should be based on the final properties of the process, which are yield. Kappa number, viscosity and residual alkalinity. Prediction of these properties by neural networks was one of the objectives of this work since experimental measurement is time-consuming and expensive. A statistical technique was used to estimate sampling and measurement errors. These values were compared with the errors generated by the neural network. Different back propagation networks were created to evaluate a suitable set of network parameters, such as number of nodes on the hidden layer, learning parameters and input range, among others. T'he networks were trained by data recorded from the analysis of 165 wood samples from eight different regions. The second work (chapter 4) presents a way to predict the environmental properties of the output stream from the wastewater treatment plant at Rhodiaco Ltda, one of the major chemical plants in Brazil. The industrial plant produces purified teiephtalic acid and generates wastewater that should be treated in an activated sludge system. Back-propagation neural networks are used to predict the elimination of total organic carbon (TOO m the treatment plant, using the delta-bar-delta algorithm for estimation of weights and the sigmoid function as the neuron transfer function. The influence of input variables is analyzed, and satisfactory predicted results are obtained for some situations analyzed. The main conclusion of this work is that the neural networks can be used to establish a better operating condition for industrial chemical processes. Neural networks represent a possible aid to operations in order to predict upsets and proacltvely act to minimize output fluctuations, in the future, some work will be done to predict effluent conditions based on the actual operation data set / Doutorado / Doutor em Engenharia Química