Perfil de extratáveis no processo de produção de pasta ao sulfito ácido

Mestrado em Engenharia Química Os extratáveis são compostos de baixo peso molecular que representam 2 a 5% do peso da madeira, mas que podem afetar significativamente o processo de produção e a qualidade da pasta e papel. As pastas ao sulfito ácido caraterizam-se por serem particularmente sensíveis à presença de extratáveis. Este trabalho pretende caraterizar o perfil de extratáveis no processo de produção de pasta, ao sulfito ácido, na Caima-Indústria de Celulose S.A., com o objetivo de identificar pontos críticos e definir estratégias de mitigação e controlo destes. Foram alvo de análise amostras de madeira (“M”), pastas de estágios de branqueamento EOP - extração alcalina (“E”); deslenhificação com oxigénio (“O”); branqueamento com peróxido (“P”) - e pastas à saída da máquina de tiragem (“S”). Verificou-se que quantificação de extratáveis é afetada pelo tipo de solvente usado na extração. Confirmou-se que o diclorometano (“DCM”) carateriza mais detalhadamente a componente lipofílica, os extratos de acetona são representativos da componente polar e apolar, enquanto a mistura etanol-tolueno (1:2,V/V) permite um valor mais elevado de extratáveis. Assim, o método de extração com acetona, apesar de ter alguns inconvenientes, é uma opção válida, aceite pela comunidade industrial. Observou-se que o cozimento remove cerca de dos extratáveis da madeira em acetona. O estágio “E” remove ; o estágio “O” ; o estágio” P” e a depuração do teor de extratáveis restantes na pasta. Da análise de GC-MS, verificou-se que as famílias de compostos extratáveis são removidas de forma diferente ao longo do processo. Compostos polifenólicos são removidos quase por completo durante os estágios “E” e “O”. Por seu lado, os ésteres de ácidos gordos sofrem hidrólise durante a extração alcalina, destes, álcoois e ácidos gordos saturados são estáveis durante o processo de branqueamento, sendo gradualmente removidos por processos de lavagem. No entanto, observou-se o aumento de álcoois alifáticos e outros compostos (como ácidos carboxílicos) nas fase finais do processo – este aumento provou-se estar associado à adição de antiespumas. Ácidos, álcoois e outros compostos insaturados são oxidados durante o branqueamento. Os esteróis são degradados durante os estágios com oxigénio e peróxido, sendo o estágio de peróxido particularmente seletivo. Na pasta solúvel, a contribuição de álcoois, ácidos gordos (associados ao antiespuma) e triterpenóides, é muito próxima (; e respetivamente). Da análise de amostras de madeira (madeiras de Eucalyptus globulus, Eucalyptus nitens e madeiras representativas de cozimentos realizados), verificou-se que a componente extratável sofre influência da presença de casca no cozimento (maioritariamente na contribuição de ácidos gordos). Apesar de não ter sido possível identificar de forma categórica a presença de madeira de E. nitens na amostra de madeira de cozimento, a sua eventual presença contribuirá de forma significativa para o teor de extratáveis na pasta. Como conclusão destaca-se que a estratégia de redução do teor de extratáveis deverá compreender três pontos: redução da presença de casca no cozimento, melhoria do processo de lavagem (nos estágios de branqueamento) e a otimização da adição de antiespumas (ou alteração da formulação em uso). The extractives are wood compounds with low molecular weigth wich comprise from 2 to 5% of total wood weight, but with the hability to significantly affect pulp and paper production as well as its quality. Acid sulfit pulps are particulary sensitive to extractives compounds. This work aims to characterize the extractives profile on, acid sulphite, pulp production process, stablished at Caima-Indústria de Celulose S.A., in order to identify the critical phases and to define strategies for mitigation and control of this component. In this work the samples analysed were: wood (“M”), pulps form EOP bleaching stages - alkaline extraction (“E”), oxygen delignification “O”, peroxide bleaching(“P”) and final dissolving pulp (“S”). The results show diferents extractives content for different extraction solvents. The Dichloromethane (“DCM”) was confirmed as good solvent for lipophilic component, acetone extracts are representative of hydrophilic e lipophilic components and ethanol-toluene (1:2, V/V) solution allows a greater quantification value for extractives compounds. Therefore, extraction with acetone is a valid option in industrial content, although it has some limitations. The data allows to see that sulfite cooking remove about of wood acetone extractives, the stage “E” removes ; the stage “O” ; the stage “P” and the centricleaners of remaining extractives in the pulp. It was found from GC-MS analysis that different extractives compounds are disctively removed over the process stages. Polyphenolic compounds are almost completely removed in stages “E” and “O”. On the other hand, fatty acids esters are hydrolyzed in “E” stage, from which satured fatty acids and alcohols are stable during the bleaching stages, being removed by washing stages. It was verified a rising of alcohols (and fatty acids) in late stages of the process – this increasing was proven to be associated whith the anti-foam usage. Fatty acids, alcohols and others insaturade compounds suffer oxidation during the bleaching stages. Sterols (and other terpenic compounds) suffer degradation during oxygen and peroxide stages, being the peroxide stage particularly selective. The final dissolving pulp sample seems to be a similar contribution of fatty acids and alcohols (from de-foamer) and triterpenoids (; and respectively). It was seen from wood samples (E. globulus E. nitens and wood from performed cookings) that pulp extractives are correlated with bark extractives compounds (mainly fatty acids) present in the sulfite cooking. Despite no evidation of presence of E. nitens contribution in cooking wood has been found, the presence of such wood would significantly increase the extractives in pulp. Its was concluded that the strategy to reduce the extent of extractives content in pulp should comprise three matters: the reduction of bark in wood feeding to cooking digester; the improvement of washing stages (during the bleaching) and optimization of de-foamer usage (or consider the change of formulation).