2.3.1CONDIÇÕES DE COZIMENTO E MADEIRAS UTILIZADAS
Os ensaios de cozimento kraft de E. globulus, E. urograndis e B. pendula foram realizados na Universidade de Aveiro utilizando para o efeito dois digestores descontínuos iguais, com capacidade para 1 kg de aparas de madeira. Estes digestores são equipados com bombas para recirculação do licor de cozimento com um caudal de 2,5 l/min. Antes da realização dos ensaios de cozimento kraft foram realizados ensaios preliminares simulando as condições requeridas com vista a testar o comportamento dos digestores, fazer uma avaliação da evolução da temperatura com o tempo e corrigir/optimizar as condições.
Verificou-se que, para ambos os digestores, a velocidade média de aquecimento foi cerca de 1,4oC/min, tendo sido esta a velocidade de aquecimento utilizada em todos os cozimentos.
Para a realização dos cozimentos kraft foi seleccionado um lote de estilhas de tamanho o mais uniforme possível e sem nós, que foram secas à temperatura ambiente até um teor de humidade entre 10 a 12%. Antes de cada ensaio foi determinada a humidade das estilhas, sendo o peso seco de madeira usado em todos os ensaios de 1 kg. A composição do licor de cozimento, preparado por dissolução de quantidades previamente calculadas de NaOH e Na2S para os respectivos ensaios, foi confirmada de acordo com a norma SCAN-N 2-88, método vulgarmente designado como «teste ABC». Este teste é realizado por três titulações sucessivas com uma solução de ácido clorídrico, obtendo-se as concentrações reais do licor de cozimento, permitindo assim que sejam realizadas atempadamente correcções ao licor de cozimento.
Foram realizadas duas séries de cozimentos:
1) A primeira série de cozimentos foi realizada com o objectivo de obter pastas das cinco madeiras com índices kappa no intervalo de 16 a 19 (pastas de referência). Para isso, foram realizados vários cozimentos kraft, em diferentes condições de alcalinidade activa e diferentes tempos de cozimento tendo sido atingido o objectivo para as condições apresentadas na TABELA 2.2.
TABELA 2.2 - Condições operacionais utilizadas nos ensaios de cozimento kraft da primeira série das
madeiras
CONDIÇÕES COMUNS: Hidromódulo 4:1 l/kg Temperatura inicial 30oC
Índice de sulfureto 28% Temperatura máxima 160oC Condições E. globulus E. urograndis B. pendula E. grandis A. mangium Alcalinidade activa, %Na2O 15 18 18 19 24 Tempo total de cozimento/ min. 160 190 210 190 195 Tempo à temperatura máxima/min. 70 100 120 60 65
Rampa de aquecimento: E. globulus, E. urograndis e B. pemdula - 1,4 oC/min.; E. grandis e A. mangium - 1,0oC/min.
cozimento kraft para as madeiras de E. globulus, E. urograndis e B. pendula e, para isso, foram realizados seis cozimentos kraft de cada madeira mantendo-se constantes as condições de cozimento e variando apenas o tempo de 30 a 180 minutos conforme é apresentado na TABELA 2.3.
TABELA 2.3 - Condições operacionais utilizadas nos ensaios de cozimento kraft da segunda série das madeiras de E. globulus, E. urograndis e B. pendula (variação igual do tempo de cozimento para as três madeiras)
Hidromódulo 4:1 l/kg Temperatura inicial 30oC
Alcalinidade activa 150 g Na2O Rampa de aquecimento 1,4oC/min.
Índice de sulfureto 28%
Ensaio Tempo total de cozimento/ min.
Temperatura máxima
atingida/oC Tempo à temperatura máxima/min.
1 30 75 0 2 70 135 0 3 100 160 10 4 120 160 30 5 160 160 70 6 180 160 90
As pastas e as estilhas parcialmente cozidas (designadas doravante também como
pastas) foram colocadas num saco de malha estreita previamente pesado, centrifugadas e
lavadas com água destilada até a condutividade das águas de lavagem ser inferior a 220 µS/m. Após a última centrifugação, as pastas contidas nos sacos foram pesadas e determinada a sua humidade para o cálculo do rendimento do cozimento. Uma vez que dos cozimentos se obtiveram pastas com diferentes quantidades de incozidos (estilha que não sofreu deslenhificação suficiente para separação das fibras) optou-se por desfibrar o material proveniente de todos os cozimentos num refinador de pastas termo-mecânicas. O material final obtido em cada caso foi pesado e a sua humidade foi determinada para calcular a quantidade perdida durante este processo que, em todos os casos, foi idêntica (cerca de 5% em relação ao peso inicial).
2.3.2CARACTERIZAÇÃO BÁSICA DAS PASTAS CRUAS
Para a caracterização básica de todas as pastas obtidas, além do rendimento dos cozimentos, foi determinada a lenhina total de cada material. O índice kappa foi
determinado no caso das pastas com tempo de cozimento igual ou superior a 120 minutos. A composição em monossacarídeos neutros foi determinada em todas as pastas. A metodologia utilizada foi a mesma que a descrita para as madeiras na secção 2.2.2. Antes da análise de lenhina e monossacarídeos, todas as pastas foram previamente extraídas em soxhlet com diclorometano durante 6 horas.
O índice kappa é um parâmetro amplamente utilizado para estimar a quantidade de lenhina residual nas pastas permitindo avaliar o grau de deslenhificação atingido em cada cozimento. Uma vez que a proporcionalidade entre o índice kappa e a lenhina total que é (dada tipicamente pela relação LT,%=0,15*índice kappa) pode ser influenciada pela espécie de madeira e o tipo de cozimento bem como pelo teor de ácido hexenurónico, optou-se por determinar, além do índice kappa, a lenhina total nas pastas.
Determinação do índice kappa - O consumo de permanganato na oxidação de
uma pasta, em condições especificadas, permite obter uma indicação do seu grau de deslenhificação, bem como a maior ou menor facilidade do seu branqueamento. A determinação do índice kappa nas pastas foi realizada segundo a Norma Portuguesa NP 3168/95. Este método aplica-se a todos os tipos de pasta não branqueadas obtidas com rendimento inferior a cerca de 60% (massa/massa). Desintegrou-se 3 a 5 g (peso seco) de cada pasta em água destilada (500 mL) até desaparecimento de feixes e aglomerados de fibras, à temperatura de 25,0±0,2oC; adicionou-se água destilada até perfazer 790 mL e, simultaneamente, lavou-se o desintegrador. À suspensão de pasta foi adicionada a mistura composta por 100 mL de solução padronizada de KMnO4 0,02 M e 100 mL de H2SO4 2 M à temperatura de 25,0oC. Perfez-se o volume até 1000 mL com água destilada. Após 10 minutos exactos, a reacção foi interrompida por adição de 20 mL KI 2 M e o iodo livre foi titulado com solução padronizada Na2S2O3 0,2 M.