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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Bianchi, Maria Lucia
Título: Polpação de Palha de Milho Utilizando-se Diferentes Processos Organosolv
Ano: 1995
Orientador: Prof. Dr. Ulf Friedrich Schuchardt
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: --
Resumo: A disponibilidade de palha de milho e a crescente procura de matérias primas alternativas que substituam a madeira na fabricação de papel, levaram à investigação da possibilidade de polpação da palha de milho, utilizando-se diferentes processos Organosolv. A palha de milho foi analisada, apresentando cerca de 13% de umidade, 1% de cinzas, 7% de extrativos, 24% de lignina Klason, 54% de celulose e 16% de polioses (por diferença), com um total de 71% de holocelulose. A análise elementar mostra 45,8% de C, 4,5% de H, 0,75% de N e 48,9% de O (por diferença). Foram estudados os processos Acetosolv, Formacell, Acetona e Acesolv. O rendimento e o número Kappa das polpas foram otimizados em função do tempo e da temperatura de cozimento, razão solvente/palha e razão entre os solventes. O processo Acetosolv consiste no cozimento da palha de milho sob refluxo com ácido acético 93% e HCI como catalisador, sendo que o melhor resultado obtido forneceu 55% de rendimento, Kappa 18 e viscosidade 14 cP (razão solvente/palha 14/1 v/m, 120 min e 2% de HCI m/m em HOAc em relação à palha de milho). O processo Formacell consiste no cozimento do material lignocelulósico em autoclave, com 85% de uma mistura de ácido acético/ácido fórmico e 15% de água, sendo que o melhor resultado obtido forneceu 43% de rendimento, Kappa 14 e viscosidade 6 cP (razão solvente/palha 7/1 v/m, 150°C e 30 min). O processo Acetona utiliza uma mistura de acetona/ácido fórmico como solvente e cozimento em autoclave, sendo que o melhor resultado obtido forneceu 37% de rendimento, Kappa 22 e viscosidade 10 cP (razão solvente/palha de 10/1 v/m, razão acetona/HCOOH/H2O 45/45/10 v/v/v, 165°C e 30 min). O processo Acesolv utiliza uma mistura ácido acético/acetato de etila/água como solvente e cozimento em autoclave, sendo que o melhor resultado forneceu 43% de rendimento, Kappa 15 e viscosidade 9 cP (razão solvente/palha 7/1 v/m, 150°C e 60 min). Estes resultados mostram que o processo Acetona não é eficiente na polpação de palha de milho. O processo Acetosolv é melhor para obtenção de alto rendimento em polpa e os processos Formacell e Acesolv fornecem polpas mais puras. No estudo dos diferentes tipos de lavagem da polpa (diferentes solventes: a frio e a quente) foi observada uma influência bastante grande sobre os valores de Kappa e viscosidade, sendo que os rendimentos em polpa não sofrem alterações significativas. Os melhores resultados foram obtidos lavando-se a polpa a quente, utilizando-se uma combinação de solventes igual à utilizada no processo de polpação. Neste caso observamos uma diminuição de aproximadamente 45% no número Kappa com diminuição de 20% da viscosidade (em relação à lavagem a frio). Foram determinadas as cristalinidades das melhores polpas por difração de raios-X, obtendo-se uma faixa entre 35% e 52%. Na análise dos espectros de IV verificou-se a acetilação da celulose nas polpas Acetosolv, Formacell e Acesolv. Nas polpas Acetona observou-se a incorporação de acetona. A porcentagem de solvente recuperados ficou entre 84% e 98%. As ligninas isoladas forneceram rendimentos de 47% a 126% em relação ao teor de lignina inicial na palha de milho e apresentaram conteúdo de lignina Klason entre 67% e 97%.Na análise dos espectros de IV verificou-se que a lignina da palha de milho é predominantemente guaiacílica. Foi determinado o fator que correlaciona o número Kappa e o teor de lignina Klason residual na polpa nos processos Formacell (0,26), Acetona (0,30) e Acesolv (0,23).
Abstract: Taking into account the availability of corn husks and the increasing interest for alternative raw materiais that can replace wood in the manufacture of paper, we have investigated the possibility of pulping corn husks using different Organosolv processes. Chemical analysis gave the following results: 13% humidity, 1% ash, 7% extractives, 24% Klason lignin, 54% cellulose and 16% polyoses (by difference), with a total of 71% holocellulose. Microanalysis gave 45.5% C, 4.5% H, 0.75% N and 48.9% O (by difference). The Acetosolv, the Formacell, the Acetona and the Acesolv processes were studied. Optimum values for yield and Kappa number of the pulps were determined by varying the cooking time, cooking temperature, solvent/husk ratio and solvent mixture. The Acetosolv process consists of cooking the corn husks with the 93% acetic acid under reflux and HCI as catalyst. The best result ave a 55% yield, a Kappa number of 18 and a viscosity of 14 cP (solvent/husk ratio 14/1 v/w, 120 min and 2% w/w of HCI, with respect to corn husks). The Formacell process consists of cooking the lignincellulosics in an autoclave, with 85% of a mixture of acetic acid and formic acid and 15% water. The best result gave a 43% yield, a Kappa number of 14 and a viscosity of 6 cP (solvent/husk ratio 7/1 v/w, 150°C and 30 min). The Acetona process uses a solvent mixture of acetone and formic acid and needs cooking in an autoclave. The best result gave a 37% yield, a kappa number of 22 and a viscosity of 10 cP (solvent/husk ratio 10/1 v/w, 165°C, 30 min). The Acesolv process uses a solvent mixture of acetic acid, ethyl acetate and water and needs cooking in an autoclave. The best result gave a 43% yield, a Kappa number of 15 and a viscosity of 9 cP (solvent/husk 7/1 v/w, 150°C and 60 min). These results show that the Acetona process is not efficient for corn husk pulping. The Acetosolv process is the best for high pulp ylelds and the Formacell and Acesolv processes give purer pulps. In the study of different pulp washings (different solvents, cold and hot) we observed that the Kappa number and viscosity are strongly affected but the pulp yields do not change. The best results were found for washing the pulp with hot solvent, using the same solvent with the used in the pulping process. In this case, we observed that the kappa number and the viscosity diminish approximately in 45% and 20%, respectively (related to cold washing). The relative crystallinities were determined for the best pulps by x-ray diffraction and were found to be between 35% and 52%. The IR analysis showed that the cellulose is acetylated in the Acetosolv, Formacell and Acesolv pulps. The Acetona pulps showed acetone incorporation. 84% to 98% of the solvents were recycled. The isolated lignins were obtained in 47% to 126% with respect to the initial lignin content of the corn husks and the Klason lignin content was 67% to 97%. The IR analysis showed that the lignin of the corn husks is predominantly guaiacylic. The correlation factors for the Kappa numbers and residual Klason lignin were determined for the Formacell (0.26), Acetona (0.30) and Acesolv (0.23) processes.
Arquivo (Texto Completo): vtls000093324.pdf ( tamanho: 2,82MB )

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