PAPEL E CELULOSE 3 (1)

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PAPEL E CELULOSE
Parte 3
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1) Casca: composto por material inativo e tem a função de proteger os tecidos vivos da planta.
		
		a) casca externa (ritidoma): morta coloração escura.
		b) casca interna (floema): é o tecido vivo e responsável pelo crescimento em espessura da árvore. A seiva elaborada desce dos galhos através de vasos condutores (floema) localizado no lenho (liber), e vai originando o crescimento da árvore.
2) Câmbio: parede celulósica localizada entre o floema e o xilema. É o tecido de formação de células. Possibilita o crescimento. 
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3) Lenho, liber ou xilema: é o material inativo. Formado por celulose, hemicelulose e lignina. Pelo lenho a água e os nutrientes sobem através de vasos condutores (xilema) até as folhas, onde se realiza a fotossíntese. O lenho é dividido em:
		
		a) Alburno: tecido de reserva alimentar. Parte mais externa. 
		b) Cerne: parte interna do tronco. Células inativas com cor escura (tanino, gorduras, carboidratos).
No lenho podemos notar que existem camadas concêntricas resultantes do clima temperado. Cada anel representa um período anual de crescimento.
Liber: tecido condutor de seiva elaborada ou orgânica nos vegetais vasculados.
4) Medula: Parte central do caule. A função é armazenar substâncias nutritivas para a planta. Papel nas plantas jovens (condução ascendente de líquidos). Não tem utilidade na indústria da madeira.
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Célula Vegetal
 CO2 + H2O ---- (CH2O)n + O2 + H2O
 Dióxido de carbono + água -------- carboidrato + oxigênio + água
O gás carbônico penetra pelas folhas. A água penetra pela raiz e pelo caule e é conduzida até as folhas. A seiva elaborada que contém os carboidratos desce através do Câmbio e são armazenados nas células porenquimáticas ou consumidas na formação da celulose, lignina e hemicelulose.
Crecimento
a) apical: devido ao meristema apical (tecido vivo)
b) espessura: atividade do câmbio vascular.
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA
1) Celulose: 50%
2) Hemicelulose: 20%
3) Lignina: 15 a 35%
4) Constituintes menores: 10%
		a) ácidos voláteis
		b) óleos voláteis
		c) ácidos resinosos
		d) graxo
		e) esteróides
		f) insaponificáveis
		g) Alcoóis polihidroxilados
		h) Carboidratos solúveis
		i) Composto aromáticos
		j) Taninos
			Responsáveis por: cheiro, cor, resistência, gosto etc.
 
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Propriedades Físicas da madeira
1) Umidade ou teor de água: influi na maioria das propriedades físicas, como: resistência e peso.
	a) capilaridade: (água livre) nos poros da madeira. Maior parte da água está localizado nos lúmens das fibras.
	
	b) absorção: (água de ligação) nas paredes das fibras e razão da natureza hidrófila da celulose e hemicelulose.
U(%)= (Peso úmido – Peso seco)x100 / Peso úmido
A madeira cortada tem 50 a 60% de quantidade de água. 
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2) Poder calorífico da madeira: por razões de economia utiliza-se cascas e finos de madeira para geração de energia em caldeiras. O poder calorífico das diversas esp[écies folhosas variam de 18,6 – 23,2 MJ/kg ( 8000 a 10000 btu/lb).
3) Densidade: propriedade mais comumente utilizada para avaliar a qualidade de madeira. Usado para ter uma idéa geral de como a fibra da madeira irá se comportar durante o processo de polpação.
Densidade absoluta = Peso da madeira (Kg) / Volume (M3)
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CELULOSE
Carboídrato pertencente a função química dos glicídios. 
Principal componente da parte celular da fibra.
Polissacarídeo linear constituído de um só tipo de acúcar (D-GLUCOSE) C6H12O6. 
Menos reativas que a hemicelulose
Grau de polimerização: 1000 a 15.000
É insolúvel em água
Ex: Manose, Xilose, Galactose, Arabinose, Ranose, Ácido glucourônico. 
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HEMICELULOSE
Estruturas semelhantes à celulose com propriedades químicas parecidas. Classe de polissacarídeos formada por duas classes de acúcares.
São materiais brancos sólidos
Polímero menos denso
São mais reativas que a celulose
Localiza-se mais na periferia (lamela média)
Grau de polimorização baixo
Solúvel em água
Fórmula: (C5H8O4)n ; (C6H10O5)n , n = grau de polimerização
EX: Hexoses, pentoses, oxihexoses e ácidos urônicos. 
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Pastas muito refinadas e alto teor de hemicelulose:
Melhora a formação de filmes contínuos;
Melhora a produçção de papel tipo: manteiga, vegetal e correlatos.
Papeis de baixa opacidade;elevada resistência ao estouro ou tração.
LIGNINA
Confere a rigidez à parede celular e serve como material ligante entre as fibras, gerando uma estrutura resistente ao impacto, compressão e dobras.
Polímero natural.
Grau de polimerização: 5 a 60
Massa molecular: 1000 a 1200
Fórmula química bastante complexa.
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Presença da Lignina ou não?
a) Pasta química não branqueada (polpação química) e celulose química branqueada (polpação química + branqueamento)
Parcial ou totalmente retirada do processo
b) Pasta de alto rendimento (polpação mecânica)
Lignina está totalmente presente
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1- PÁTIO DA MADEIRA
Local de preparo da madeira para diversos setores produtivos.
Inspeção
Medição
Pesagem
Estocagem
Descascamento
Picagem
Classificação
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Aula 4
A madeira para polpação deve ser descascada.
Não tem valor como material fibroso;
Consome produtos químicos;
Introduz impurezas no sistema;
Diminui as propriedades físicas.
2- DESCASCADOR DE MADEIRA
Tipos de descascador
1- Que usa fricção
	a) Tambor
	b) Bolsa
2- Que cortam a casca
	a) Anel
	b) Faca
3- Que usam jatos de água
	a) Hidráulico
Descascador tipo Tambor
Alimentação contínua;
A casca sai através de ranhuras;
Tambor ligeiramente inclinado girando de 6 a 9 rpm
Picador de Toras
Reduzir as toras em fragmentos chamados cavacos.
O objetivo é facilitar a penetração dos produtos químicos no processo de cozimento. 
CLASSIFICAÇÃO
Antes do processo de polpação os cavacos são:
Peneirados: os finos são rejeitados e os maiores repicados e reclassificados.
ESTOCAGEM
Por silo
Por ar livre
Medidas de toras e cavacos
1m3 = 1 m3 de madeira empilhada
1 St (stereo) = volume ocupado por uma pilha de madeira de 1,0 m x 1,0 m x 1,0m com madeiras dispostas paralelamente.
1 estéreo é igual ao volume de uma pilha de madeira de um metro cúbico e, portanto, compreende a madeira propriamente dita e os espaços vazios entre as toras.
			
1 st de eucalipto = 0,83 m3
1 st de pinus = 0,77 m3				
Stereo: para medir volume
Tonelada: para medir peso
Para transformar um metro estéreo em metro cúbico, deve-se calcular um fator de conversão, denominado Fator de Cubicação ou Fator de Empilhamento (Fe). 
A forma de cálculo do Fe é a seguinte: 
			Fe = Vs/Ve 
Onde: 
Vs é o volume sólido real
Ve é o volume estéreo (ou seja o volume sólido na pilha) 
Volume Aparente
Volume de madeira úmida calculado por meio da determinação das dimensões das pilhas com seus espaços vazios.
V = c.l.h
C: comprimento do caminhão
L: largura do caminhão
H: média da altura de madeira no caminhão (média de pontos)
Exercício
Rotação= 500 rpm
Número de facas = 8 facas
Comprimento do cavaco = 20 mm
Produção em m3/h = ?
Diâmetro da tora = 20 cm
Comprimento = 2,4 m
Resolução
500 rpm x 8 facas = 4000 cortes/min
4000 cortes/min x 20 mm = 80 m/min
 
V = 3,14 x (0,2x 0,2) x 2,4 m
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V = 0,0753 m3 ( volume de uma tora)
80 m/min = 33,33 toras/min = 2000 toras/h
Produção = 2000 toras/h x 0,0753m3 
Produção = 150,6 m3/h 
PROCESSO DE OBTENÇÃO DA POLPA
Processo de separação das fibras que compõe a matéria prima (madeira) obtendo-se a pasta ou polpa celulósica.
Basicamente em dois processos:
Processo mecânico: polpação ou alto rendimento
Processos químicos 
1-Processos de Alto Rendimento
Processos de extração de polpa por meio do uso de energia mecânica. Rendimento superior a 80%.
Ex: mecânico convencional, termomecânico, quimitermomecânico.
 a) Mecânico Convencional
Com pedra de mó.
As toras são descascadas e cortadas em torretese, a seguir, encaminhadas ao desfibrador de pedras. No desfibrador as toras são forçadas transversalmente contra as pedras (rebolo) sendo molhadas com água por meio de chuveiros. O produto é a pasta mecânica composta de: fibras intactas, danificadas, feixes de fibras e palitos.
b) Processo Termomecânico
TMP
A madeira passa por todos os estágios do pátio da madeira, sendo os cavacos transportados, impregnados e tratados com vapor saturado a temperatura entre 120 a 140
c) Processo Termomecânico (TMP)
A madeira passa por todos os estágios do pátio da madeira, sendo os cavacos transportados, impregnados e tratados com vapor saturado a temperatura entre 120 a 140 graus por dois minutos e posteriormente desfibrados por meio de desfibradores de disco. Em seguida é depurado, engrossado e armazenado na forma de suspensão fibrosa ou de folhas não branqueadas.
c) Processo quimitermomecânico (CTMP)
A madeira passa pelas etapas do pátio. Os cavacos já classificados e lavados são submetidos a uma impregnação com vapor, aquecidos e tratados com produtos químicos. Sofrem desfibramento por pressão e posterior limpeza por peneiras. Em seguida são lavados, engrossados e armazenados na forma de suspensão podendo ser comercializado: branqueado ou não branqueado, seco ou úmido.
d) Processo Kraft Semiquímico
A separação das fibras ocorrem em dois estágios:
O cavaco é tratado com produtos químicos visando amolecer ou remover parcialmente a lignina
As fibras são separadas por meio de desfibrador de disco e lavadas.
O material é lavado para remover produtos químicos e lignina. Pode ser comercializado: como se apresenta, em suspensão, não branqueado, branqueado, seco ou úmido. 
2 - Processo Químico
Neste processo a separação das fibras se dá pela ação química, ou seja, pela remoção da grande quantidade do ligante (lignina) contido no cavaco. A polpação química é o principal processo empregado para a obtenção de pasta celulósica. 
Principais Processos Químicos
Sulfito: utiliza-se os sulfitos ou bissulfitos
Processo soda: utiliza-se o hidróxido se sódio
Kraft: hidróxido de sódio e o sulfeto de sódio
O processo kraft é o mais utilizado por apresentar características de fibras menos degradadas que resultam em papeis mais resistentes. Também cozimentos mais curtos, as polpas podem alcanças altos níveis de alvura, menor degradação das fibras, melhor recuperação do licor de cozimento. Alto custo, odor, baixo rendimento no processo de cozimento.
Cozimento para produção de polpa KRAFT
Os cavacos são aquecidos em um vaso de pressão (digestor), tipo batelada (batch) ou contínuo. Os cavacos são submetidos ao processo de solubilização (remoção) da lignina por meio de produtos químicos ( licor de cozimento) (água + NaOH + Na2S).
Quantidade de licor, concentração, umidade do cavaco, temperatura e pressão de trabalho muito bem calculado.