O Brasil ocupa a quarta colocação no ranking mundial de produção de celulose, sendo que quase 90% da matéria prima é madeira de fibra curta, especificamente do gênero Eucalyptus. O processo de produção de celulose mais utilizado pela grande maioria das indústrias do mundo todo é o químico e, entre os processos químicos modificados está o Compact CookingTM, que é reconhecido por gerar polpas de alta resistência físico-mecânica e boa branqueabilidade. Aditivos de cozimento são amplamente utilizados no processo de fabricação da celulose, pois permitem melhores rendimento e qualidade do produto obtido. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de quatro aditivos na polpação kraft de eucalipto através do processo Compact CookingTM, buscando melhorias no rendimento do processo e ganho na qualidade da polpa produzida. Os cozimentos foram conduzidos em digestor laboratorial da marca TSI com bomba dosadora acoplada. O tempo total de cozimento foi de 457 minutos, com temperatura máxima de 165º C, resultando em um perfil de cozimento com fator H de 2100. Os aditivos testados foram antraquinona, aditivo 2, aditivo 3 e xilenossulfonato de sódio. A antraquinona e os aditivos 2 e 3 foram aplicados em carga de 0,05% (base madeira) e o xilenossulfonato de sódio foi testado em três cargas: 2, 4 e 8 kg.ton-1 (base madeira). Os resultados obtidos mostraram que o uso do xilenossulfonato de sódio como aditivo na polpação kraft, levando em consideração as especificidades desta pesquisa, não gerou benefícios ao processo e, por isso, o mesmo não foi utilizado nos passos seguintes deste estudo. A antraquinona possibilitou a redução de um ponto percentual de álcali ativo aplicado e consequente ganho de rendimento de 1,6% em relação ao tratamento sem aditivo. Tanto para o aditivo 2 quanto para o aditivo 3 foi possível alcançar o mesmo grau de deslignificação (número kappa 17 ± 05) com redução de cinco pontos percentuais de álcali ativo aplicado em relação ao tratamento testemunha, gerando ganho de 2,3 e 2,4% em rendimento. A viscosidade das polpas com a antraquinona e com os aditivos 2 e 3 também aumentou de maneira significativa se comparada à polpa sem aditivo, sendo os melhores resultados alcançados nos tratamentos com os aditivos 2 e 3; tais aditivos também possibilitaram a maior queda nos valores de consumo específico de madeira e teor de sólidos gerados. Quando testadas em relação a propriedades físico-mecânicas, as polpas produzidas com a utilização dos aditivos 2 e 3 apresentaram as melhores performances, com benefícios na tração, estouro e resistência à passagem de ar. É possível concluir que, para a madeira e processo de polpação utilizados neste trabalho, os aditivos 2 e 3 se mostraram bastante superiores à antraquinona. Assim, fica a sugestão para que mais trabalhos e estudos sejam desenvolvidos com estes produtos, buscando o melhor conhecimento dos mesmos e a comprovação de tal desempenho para a produção de polpa celulósica. / Brazil occupies the fourth place in global pulp production ranking and almost 90% of the raw material used for the national production is hardwood, specifically Eucalyptus. The most used process for pulp production by industries worldwide is the chemical pulping and among the modified chemical processes, there is Compact CookingTM. This one is recognized for producing pulps with high resistance and good bleachability. Additives are widely used in the pulp production process, as they allow better yield and quality of the final product. This study aimed at evaluating the effectiveness of four additives in Eucalyptus kraft pulping, by using Compact CookingTM process, seeking for improvements in process yield and in the pulp quality. The pulp simulation was conducted in laboratory digester that had a pump coupled in it. The total cooking time was 457 minutes, with maximum temperature of 165º C, resulting in a cooking profile with H factor value equal to 2100. The additives used were anthraquinone, additive 2, additive 3 and sodium xylenesulphonate. The anthraquinone and additives 2 and 3 were applied in 0.05% wood base and sodium xylenesulphonate was tested in three loads: 2, 4 and 8 kg.ton-1 (wood base). The results showed that the use of sodium xylenesulphonate as an additive in kraft pulping, considering the specific case of this research, didn\'t generated benefits in the process and, because of this, it was eliminated from the next steps of this research project. Anthraquinone allowed the reduction of 1% in alkali applied and consequent 1.6% yield gain compared to treatment without additive. For both additives 2 and 3, it was possible to achieve the same delignification level (kappa number 17 ± 0.5) by reducing 5% of alkali applied in comparison to the control treatment and this allowed yield gain of 2.3 and 2.4%. The viscosity of the pulp produced by using anthraquinone and additives 2 and 3 increased significantly compared to the pulp without the chemicals, and better results were achieved for treatments with additives 2 and 3; with these additives the pulping process reached the lowest values on wood specific consumption and generated solids. When tested for the physical and mechanical properties, the pulps produced with additives 2 and 3 showed better performances, with benefits in tensile index, burst index and resistance to air flow. Therefore, it was possible to conclude that, for the wood and the pulping process used in this study, additives 2 and 3 showed better results than anthraquinone. The suggestion is that more studies must be developed with these two chemical products, with the objective of reaffirming such good performance in the pulp production.

O presente estudo teve por objetivo avaliar a eficiência da extração de lignina de cavacos da madeira de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla a partir de pré-tratamentos com xilenosulfonato de sódio (SXS), bem como determinar as condições ótimas destes, com intuito de aumentar a eficiência dos processos de polpação e branqueamento, através da redução da necessidade de reagentes. Primeiramente procedeu-se a caracterização física, química e morfológica da madeira. Na sequência os cavacos foram submetidos à pré-tratamentos a partir da combinação dos fatores: tempo (1, 3, 6, 9 e 12 h), concentração de SXS (0, 10, 20 e 30 %) e temperatura (110, 120 e 130 ºC). Após os pré-tratamentos determinaram-se os parâmetros de rendimento e teor de lignina remanescente nos cavacos, a partir dos quais obtiveram-se os pontos ótimos referentes a cada fator, para o máximo rendimento e extração de lignina. De posse dos pontos ótimos para cada parâmetro, esses foram replicados para obtenção de cavacos pré-tratados que foram utilizados nas curvas de cozimento pelo processo kraft de polpação com e sem a aplicação de antraquinona e comparados a cavacos normais. A partir das curvas de cozimento determinou-se a carga alcalina necessária para obtenção de polpa com número kappa 15 ± 0,5. Na sequência as polpas obtidas foram branqueadas, refinadas e avaliadas quanto as suas características físico-mecânicas. Os resultados da caracterização física, química e morfológica demonstraram que a madeira em questão apresenta valores consoantes com os citados na literatura. Os pré-tratamentos com SXS foram eficientes na extração da lignina. O pré-tratamento que proporcionou o maior rendimento foi 1 h, 0 %, 117,5 ºC; e a maior extração de lignina foi com 12 h, 30 %, 130 ºC, removendo 39,60 % desta. Com base nas curvas de cozimento observou-se que os valores de rendimento da polpa obtida a partir dos cavacos pré-tratados com SXS são muito inferiores aos cavacos normais, porém em contrapartida apresentaram alto grau de deslignificação, sendo possível obter polpa de mesmo número kappa com cargas de álcali ativo consideravelmente menores que para cavacos normais, desta forma aumentando a eficiência do processo de polpação. Para polpa com mesmo número kappa (15 ± 0,5) a carga alcalina necessária foi 34,8 e 37,6 % menor para os cavacos pré-tratados com SXS, sem e com antraquinona, respectivamente, quando comparado com os cavacos normais. As polpas obtidas dos cavacos pré-tratados apresentaram maior eficiência na pré-deslignificação com oxigênio e maior branqueabilidade. Em relação aos testes físicos e mecânicos, as polpas obtidas com o pré-tratamento com SXS apresentaram bom desempenho nas propriedades físicas, porém nas mecânicas foram inferiores. De maneira geral, o pré-tratamento dos cavacos da madeira de E. grandis x E. urophylla com SXS foi eficaz na extração de lignina, reduzindo a necessidade de reagentes químicos nas etapas de polpação e branqueamento, aumentando a eficiência de ambas. Assim recomenda-se o pré-tratamento de 12 h, 30 % SXS, 130 ºC para remoção da maior quantidade de lignina dos cavacos, de maneira a otimizar o processo de polpação kraft, reduzindo a necessidade de reagentes. / The present study aimed evaluate the efficiency of lignin extraction from wood chips of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from pretreatments with sodium xylenesulphonate (SXS), and determine the optimum conditions of these, in order to increase the efficiency of the pulping and bleaching processes, by reducing the necessity of reagents. First of all proceeded the physical, chemical and morphological characterization of wood. After the chips were submitted to pretreatments from the combination of factors: time (1, 3, 6, 9 and 12 h), concentration of SXS (0, 10, 20 and 30 %) and temperature (110, 120, and 130 °C). After the pretreatments were determined the yield and the level of remaining lignin in the chips, from which was obtained the optimal points for each factor for maximum yield and lignin extraction. With the optimum points for each parameter, these were replicated to obtain pretreated wood chips that were used in the cooking curves from kraft pulping process, and compared with normal chips, both with and without anthraquinone. From the cooking curves were determined the alkaline charge required to obtain pulp with a kappa number of 15 ± 0.5, which was reproduced for evaluation the characteristics of the pulp obtained from the wood chips with and without pretreatment. Later these pulps were bleached, refined and evaluated for their physical and mechanical characteristics. The results of physical, chemical and morphological characterization showed that the wood in question has consonant with the values reported in the literature. The pretreatments with SXS were efficient to lignin extracting. The pretreatment that provided the highest yield was 1 h, 0 %, 117.5 °C; and the highest extraction of lignin was 12 h, 30 %, 130 °C, removing 39,60 % thereof. Based on the cooking curves was observed that the values obtained for yield of pulp from pretreated wood chips with SXS were much lower than normal chips, but in other hand showed a high delignification degree, being possible obtain pulp with the same kappa number with active alkali charges considerably smaller than for normal chips, thereby increasing the efficiency of the pulping process. For pulp with the same kappa number (15 ± 0.5) the alkaline charge required was 34.8 and 37.6 % lower for pretreated wood chips with SXS, without and with anthraquinone, respectively, when compared with normal chips. The pulps obtained from the pretreated wood chips showed higher efficiency in the pre-delignification with oxygen and higher bleachability. For physical and mechanical tests, the pulps obtained by pretreatment with SXS presented good performance in physical properties, but were lower in mechanical tests. In general way, the pretreatment of the wood chips of E. grandis x E. urophylla with SXS was efficient in the lignin extraction, reducing the necessity of the chemicals in pulping and bleaching stages, increasing the efficiency of both. Thus it is recommended pretreatment of 12 h, 30 % SXS 130 °C to remove as much of the lignin from the chips, in order to optimize the kraft pulping process, reducing the need for reagents.

O presente estudo teve por objetivo avaliar a eficiência da extração de lignina de cavacos da madeira de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla a partir de pré-tratamentos com xilenosulfonato de sódio (SXS), bem como determinar as condições ótimas destes, com intuito de aumentar a eficiência dos processos de polpação e branqueamento, através da redução da necessidade de reagentes. Primeiramente procedeu-se a caracterização física, química e morfológica da madeira. Na sequência os cavacos foram submetidos à pré-tratamentos a partir da combinação dos fatores: tempo (1, 3, 6, 9 e 12 h), concentração de SXS (0, 10, 20 e 30 %) e temperatura (110, 120 e 130 ºC). Após os pré-tratamentos determinaram-se os parâmetros de rendimento e teor de lignina remanescente nos cavacos, a partir dos quais obtiveram-se os pontos ótimos referentes a cada fator, para o máximo rendimento e extração de lignina. De posse dos pontos ótimos para cada parâmetro, esses foram replicados para obtenção de cavacos pré-tratados que foram utilizados nas curvas de cozimento pelo processo kraft de polpação com e sem a aplicação de antraquinona e comparados a cavacos normais. A partir das curvas de cozimento determinou-se a carga alcalina necessária para obtenção de polpa com número kappa 15 ± 0,5. Na sequência as polpas obtidas foram branqueadas, refinadas e avaliadas quanto as suas características físico-mecânicas. Os resultados da caracterização física, química e morfológica demonstraram que a madeira em questão apresenta valores consoantes com os citados na literatura. Os pré-tratamentos com SXS foram eficientes na extração da lignina. O pré-tratamento que proporcionou o maior rendimento foi 1 h, 0 %, 117,5 ºC; e a maior extração de lignina foi com 12 h, 30 %, 130 ºC, removendo 39,60 % desta. Com base nas curvas de cozimento observou-se que os valores de rendimento da polpa obtida a partir dos cavacos pré-tratados com SXS são muito inferiores aos cavacos normais, porém em contrapartida apresentaram alto grau de deslignificação, sendo possível obter polpa de mesmo número kappa com cargas de álcali ativo consideravelmente menores que para cavacos normais, desta forma aumentando a eficiência do processo de polpação. Para polpa com mesmo número kappa (15 ± 0,5) a carga alcalina necessária foi 34,8 e 37,6 % menor para os cavacos pré-tratados com SXS, sem e com antraquinona, respectivamente, quando comparado com os cavacos normais. As polpas obtidas dos cavacos pré-tratados apresentaram maior eficiência na pré-deslignificação com oxigênio e maior branqueabilidade. Em relação aos testes físicos e mecânicos, as polpas obtidas com o pré-tratamento com SXS apresentaram bom desempenho nas propriedades físicas, porém nas mecânicas foram inferiores. De maneira geral, o pré-tratamento dos cavacos da madeira de E. grandis x E. urophylla com SXS foi eficaz na extração de lignina, reduzindo a necessidade de reagentes químicos nas etapas de polpação e branqueamento, aumentando a eficiência de ambas. Assim recomenda-se o pré-tratamento de 12 h, 30 % SXS, 130 ºC para remoção da maior quantidade de lignina dos cavacos, de maneira a otimizar o processo de polpação kraft, reduzindo a necessidade de reagentes. / The present study aimed evaluate the efficiency of lignin extraction from wood chips of Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla from pretreatments with sodium xylenesulphonate (SXS), and determine the optimum conditions of these, in order to increase the efficiency of the pulping and bleaching processes, by reducing the necessity of reagents. First of all proceeded the physical, chemical and morphological characterization of wood. After the chips were submitted to pretreatments from the combination of factors: time (1, 3, 6, 9 and 12 h), concentration of SXS (0, 10, 20 and 30 %) and temperature (110, 120, and 130 °C). After the pretreatments were determined the yield and the level of remaining lignin in the chips, from which was obtained the optimal points for each factor for maximum yield and lignin extraction. With the optimum points for each parameter, these were replicated to obtain pretreated wood chips that were used in the cooking curves from kraft pulping process, and compared with normal chips, both with and without anthraquinone. From the cooking curves were determined the alkaline charge required to obtain pulp with a kappa number of 15 ± 0.5, which was reproduced for evaluation the characteristics of the pulp obtained from the wood chips with and without pretreatment. Later these pulps were bleached, refined and evaluated for their physical and mechanical characteristics. The results of physical, chemical and morphological characterization showed that the wood in question has consonant with the values reported in the literature. The pretreatments with SXS were efficient to lignin extracting. The pretreatment that provided the highest yield was 1 h, 0 %, 117.5 °C; and the highest extraction of lignin was 12 h, 30 %, 130 °C, removing 39,60 % thereof. Based on the cooking curves was observed that the values obtained for yield of pulp from pretreated wood chips with SXS were much lower than normal chips, but in other hand showed a high delignification degree, being possible obtain pulp with the same kappa number with active alkali charges considerably smaller than for normal chips, thereby increasing the efficiency of the pulping process. For pulp with the same kappa number (15 ± 0.5) the alkaline charge required was 34.8 and 37.6 % lower for pretreated wood chips with SXS, without and with anthraquinone, respectively, when compared with normal chips. The pulps obtained from the pretreated wood chips showed higher efficiency in the pre-delignification with oxygen and higher bleachability. For physical and mechanical tests, the pulps obtained by pretreatment with SXS presented good performance in physical properties, but were lower in mechanical tests. In general way, the pretreatment of the wood chips of E. grandis x E. urophylla with SXS was efficient in the lignin extraction, reducing the necessity of the chemicals in pulping and bleaching stages, increasing the efficiency of both. Thus it is recommended pretreatment of 12 h, 30 % SXS 130 °C to remove as much of the lignin from the chips, in order to optimize the kraft pulping process, reducing the need for reagents.

Made available in DSpace on 2015-03-26T14:01:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 921762 bytes, checksum: 405d2c77e7495fe7d7309baeefd9ce35 (MD5) Previous issue date: 2014-02-26 / The project determines the maintenance importance on cellulose pulp quality, in Suzano Pulp and Paper s fiberline 1, Mucuri-BA. It was presented a case study of proper maintenance in washing equipments (diffusers), able to generate positive results on pulp quality. After deviations diagnosis, component maintenance, and compliance with the actions of the comprehensive plan, it was observed an increase in the pulp brightness at the entrance of the bleaching process (3.59%), a reduction in active chlorine consumption (4.15%), and an annual reduction in bleaching costs of approximately U$ 377 thousand. Further, it was found an increase in the equipment availability and efficiency, also a cellulose EP (extra prime) grade improvement of the final product. / O trabalho determina a importância da manutenção para a qualidade da polpa de celulose obtida na Linha de Fibras 1, na empresa Suzano Celulose e Papel, unidade Mucuri-BA. Apresenta um estudo de caso de manutenção adequada, em equipamentos de lavagem (difusores), capaz de gerar resultados positivos na qualidade da polpa celulósica. No trabalho, após diagnóstico dos desvios, manutenção dos componentes de lavagem e contra-lavagem dos difusores, e cumprimento das ações do plano global, foi constatado um aumento na alvura da polpa celulósica na entrada do branqueamento (3,59%), uma redução no consumo específico de cloro ativo no branqueamento (4,15%) e uma redução anual do custo variável do branqueamento em aproximadamente R$ 897 mil. Ainda, foi verificado aumento da disponibilidade e eficiência dos equipamentos e melhoria no índice de qualidade EP (extra prime) do produto final.

In the production of paper, the quality of the pulp is an important factor both for the productivity and for the final quality. Reliable real-time measurements of pulp quality are therefore needed. One way is to use acoustic or vibration sensors that give information-rich signals and place the sensors at suitable locations in a pulp production line. However, these sensors are not selective for the pulp properties of interest. Therefore, advanced signal processing and multivariate calibration are essential tools. The current work has been focused on the development of calibration routes for extraction of information from acoustic sensors and on signal processing algorithms for enhancing the information-selectivity for a specific pulp property or class of properties. Multivariate analysis methods like Principal Components Analysis (PCA), Partial Least Squares (PLS) and Orthogonal Signal Correction (OSC) have been used for visualization and calibration. Signal processing methods like Fast Fourier Transform (FFT), Fast Wavelet Transform (FWT) and Continuous Wavelet Transform (CWT) have been used in the development of novel signal processing algorithms for extraction of information from vibrationacoustic sensors. It is shown that use of OSC combined with PLS for prediction of Canadian Standard Freeness (CSF) using FFT-spectra produced from vibration data on a Thermo Mechanical Pulping (TMP) process gives lower prediction errors and a more parsimonious model than PLS alone. The combination of FFT and PLS was also used for monitoring of beating of kraft pulp and for screen monitoring. When using regular FFT-spectra on process acoustic data the obtained information tend to overlap. To circumvent this two new signal processing methods were developed: Wavelet Transform Multi Resolution Spectra (WT-MRS) and Continuous Wavelet Transform Fibre Length Extraction (CWT-FLE). Applying WT-MRS gave PLS-models that were more parsimonious with lower prediction error for CSF than using regular FFT-Spectra. For a Medium Consistency (MC) pulp stream WT-MRS gave predictions errors comparable to the reference methods for CSF and Brightness. The CWT-FLE method was validated against a commercial fibre length analyzer and good agreement was obtained. The CWT-FLE-curves could therefore be used instead of other fibre distribution curves for process control. Further, the CWT-FLE curves were used for PLS modelling of tensile strength and optical parameters with good results. In addition to the mentioned results a comprehensive overview of technologies used with acoustic sensors and related applications has been performed. / Vid framställning av pappersprodukter är kvaliteten på massan en viktig faktor för produktiviteten och kvalitén på slutresultatet. Det är därför viktigt att ha tillgång till tillförlitliga mätningar av massakvalitet i realtid. En möjlighet är att använda akustik- eller vibrationssensorer i lämpliga positioner vid enhetsoperationer i massaprocessen. Selektiviteten hos dessa mätningar är emellertid relativt låg i synnerhet om mätningarna är passiva. Därför krävs avancerad signalbehandling och multivariat kalibrering. Det nu presenterade arbetet har varit fokuserat på kalibreringsmetoder för extraktion av information ur akustiska mätningar samt på algoritmer för signalbehandling som kan ge förbättrad informationsselektivitet. Multivariata metoder som Principal Component Analysis (PCA), Partial Least Squares (PLS) and Orthogonal Signal Correction (OSC) har använts för visualisering och kalibrering. Signalbehandlingsmetoderna Fast Fourier Transform (FFT), Fast Wavelet Transform (FWT) och Continuous Wavelet Transform (CWT) har använts i utvecklingen av nydanande metoder för signalbehandling anpassade till att extrahera information ur signaler från vibrations/akustiska sensorer. En kombination av OSC och PLS applicerade på FFT-spektra från raffineringen i en Termo Mechnaical Pulping (TMP) process ger lägre prediktionsfel för Canadian Standard Freeness (CSF) än enbart PLS. Kombinationen av FFT och PLS har vidare använts för monitorering av malning av sulfatmassa och monitorering av silning. Ordinära FFT-spektra av t.ex. vibrationssignaler är delvis överlappande. För att komma runt detta har två signalbehandlingsmetoder utvecklats, Wavelet Transform Multi Resolution Spectra (WT-MRS) baserat på kombinationen av FWT och FFT samt Continuous Wavelet Transform Fibre Length Extraction (CWT-FLE) baserat på CWT. Tillämpning av WT-MRS gav enklare PLS-modeller med lägre prediktionsfel för CSF jämfört med att använda normala FFT-spektra. I en annan tillämpning på en massaström med relativt hög koncentration (Medium Consistency, MC) kunde prediktioner för CSF samt ljushet erhållas med prediktionsfel jämförbart med referensmetodernas fel. Metoden CWT-FLE validerades mot en kommersiell fiberlängdsmätare med god överensstämmelse. CWT-FLE-kurvorna skulle därför kunna användas i stället för andra fiberdistributionskurvor för processtyrning. Vidare användes CWT-FLE kurvor för PLS modellering av dragstyrka samt optiska egenskaper med goda resultat. Utöver de nämnda resultaten har en omfattande litteratursammanställning gjorts över området och relaterade applikationer. / QC 20100629