BR102013026713A2 - Formulação e processo de obtenção de composto a base de dextrina de mandioca para uso na indústria de papel e conversão de papel - Google Patents

Abstract

Formulação e processo de obtenção de composto a base de dextrina de mandioca para uso na indústria de papel e conversão de papel, consiste de uma formulação a base de dextrina de mandioca com viscosidade reduzida, que associada a componentes como o carbonato de cálcio (caco3) que melhora a drenagem da água na mesa de deságue, a bentonita que mantém a suspensão final do produto, e resinas a base de epicloridrina e bórax, guardados os devidos limites e proporções, e conjugadas seguindo uma ordem processual se obtém um composto fluido passível de ser utilizado na indústria de papel e celulose.

Description

“FORMULAÇÃO E PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL” Campo de Aplicação Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de uma formulação a base de dextrina de mandioca com baixa viscosidade, acrescida de outros componentes de baixa toxicidade como o carbonato de cálcio, a bentonita, bórax e resinas, que cumprindo etapas processuais de simples execução origina um composto fluido a ser utilizado na indústria de papel e celulose. Além de melhorar consideravelmente a produtividade na industrialização, também aumenta a qualidade e a resistência a seco do papel e nas chapas de corrugados, sem lançar mão de polímeros catiônicos importados e/ ou super dosagem de amidos catiônicos nacionais a base de milho ou mandioca.

Assim, o composto obtido com a formulação e processo reivindicados pode ser utilizado diretamente na massa (celulose ou aparas) para o aumento da resistência a seco do papel, com excelente desempenho em condições ácidas e alcalinas, bem como nas indústrias de conversão do papel como agente de colagem e/ ou adesividade em chapas de papel e de ondulados (corrugados). Contextualização A indústria nacional fabrica o papel com alto teor de aparas recicladas, ou celulose pura podendo chegar a 100%, ou com 100% de fibras curtas, ou longas, de eucalipto ou mesmo uma combinação destes, que se não acrescidos componentes adequados redunda para uma resistência do papel que não atende as normas e necessidades do segmento.

Portanto, os papéis em geral necessitam de componentes que supram as carências decorrentes da matéria-prima empregada, melhor representados pelos amidos catiônicos a base de milho e/ ou amido a base mandioca e/ ou amidos modificados, que muitas vezes não são suficientes para atingir o patamar mínimo requerido. Daí a necessidade de usar agentes químicos importados identificados como Polímeros Catiônicos em solução aquosa ou Poliamidas e/ ou Poliaminas modificadas.

Basicamente, na industrialização a mistura para obtenção do papel toma lugar em uma mesa desaguadora, onde parte da água utilizada no processo é drenada dando origem à folha celulósica, que segue em linha contínua para etapa de prensagem e secagem, e daí para o processo final de sua conversão.

Neste contexto, um enorme volume de água é utilizado para a formação da folha celulósica que se dá em uma mesa plana onde ocorre o deságue, em uma proporção de 98% a 99% de água para 2% a 1% de fibras e cargas. Apesar de na industrialização ser praxe o reuso da água, parte dessa sobra é direcionada para flotadores ou decantadores, porém um volume considerável deve ser ou tratado e recuperado e/ ou descartado. Após as etapas de drenagem e prensagem, a folha celulósica entra em contato com cilindros aquecidos com vapor, para eliminação, por evaporação, da umidade residual contida na folha. Na Industrialização do papel, quanto mais efetiva a drenagem, maior será a produtividade da máquina. Apesar de os fornecedores de amidos estarem modificando estes produtos, dependendo da qualidade da matéria-prima utilizada, os fabricantes são obrigados a utilizar alguns agentes químicos importados, não só para melhorar a resistência a seco do papel, mas também para obter-se maior drenagem, pois do contrário haverá um consumo excessivo de vapor.

Dos Limitantes dos Amidos Catiõnicos de Milho e Mandioca Não obstante a origem nacional, em síntese os produtos acima apresentam como limitantes mais representativos: ■s Dependência de produtos químicos importados - Conforme a qualidade da matéria-prima (aparas ou fibras curtas de eucalipto) utilizada, os amidos catiõnicos ou modificados por si só não são suficientes para atingir a resistência a seco do papel, sendo necessário o emprego de agentes químicos importados; S Produtividade - para que seja alcançada é comum a utilização de Polímeros Catiõnicos em solução aquosa ou Poliamidas e/ ou Poliaminas modificadas (importados), a fim de tornar a drenagem melhorada, e aumentar a resistência a seco do papel; S Consumo de vapor - no caso de não optar-se pela adição dos agentes químicos importados (Polímeros Catiõnicos em solução aquosa ou Poliamidas e/ ou Poliaminas modificadas) na etapa de drenagem, o consumo de vapor é substancialmente aumentado na etapa de secagem, a fim de compensar a drenagem precária; •S Queima de combustível - ainda no caso de não optar-se pelos agentes químicos importados (Polímeros Catiõnicos em solução aquosa ou Poliamidas e/ ou Poliaminas modificadas), o elevado índice de umidade do papel torna obrigatória uma maior demanda de vapor, e, por conseguinte maior quantidade de lenha, ou óleo ou gás na caldeira, em prejuízo a flora, a fauna e meio ambiente em geral; ■S Segurança - o operador no preparo da batelada aspira amidos catiônicos ou não no estado de pó, o que poderá causar sérios danos à saúde com o decorrer do tempo.

Dos Limitantes dos Agentes Químicos - Polímeros Catiônicos em Solução Aquosa ou Poliamidas e/ ou Poliaminas Modificadas ■s Custo - Por utilizar insumos importados tem o custo aumentado pelo frete e valor atrelado a moeda estrangeira; ■s Ecologicamente incorreto - os insumos a base de Poliamidas ou Poliaminas modificadas não se decompõem facilmente na água, gerando problemas no controle de efluente empobrecendo a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBQ) e a Demanda Química de Oxigênio (DQO); s Logística - corre-se o risco de desabastecimento, devido, por exemplo, a desembaraço alfandegário; S Macro economia - a utilização de insumos importados tem efeito negativo na balança comercial do país, bem como deixa de gerar postos de trabalho. Estado da Técnica O atual estado da técnica antecipa documentos de patentes que versam sobre soluções para melhorar a drenagem na industrialização e/ ou a resistência do papel obtido, para tanto utilizando amidos a base de milho ou mandioca el ou agentes químicos de origem importada, mais nocivos/ agressivos. O PI 0520383-0 - prevê a adição, à polpa de fabricação do papel, de um polímero associativo, amido ou derivado de amido, e opcionalmente um material de silício. Assim, a composição compreende um polímero associativo e amido ou derivado de amido. A invenção acima visa melhorar a retenção e a drenagem na industrialização do papel, no entanto somente com o amido não se atinge o resultado desejado, daí sendo necessário o acréscimo de silício cujo descarte demanda um tratamento mais elaborado. O PI 9812199-5 - trata de um processo de produção de papel no qual é misturado amido aniônico, carboxil-metil celulose ou outro aglutinante polimérico numa matéria-prima fina celulósica, juntamente com um coagulante inorgânico catiônico ou polimérico.

Neste caso, o amido por si só não é suficiente para otimizar a drenagem no processo de industrialização do papel, e tampouco o incremento da resistência do produto final, sendo fundamental o acréscimo de agente inorgânico catiônico ou polimérico, recaindo em insumos importados e nocivos à natureza. Objetivos da Invenção É um objetivo oferecer ao mercado um composto natural fluido a base de mandioca modificada quimicamente e termicamente, para real substituição dos insumos importados, identificados como Polímeros Catiônicos em solução aquosa ou Poliamidas el ou Poliaminas modificadas.

Um segundo objetivo é substituir e/ ou reduzir de forma eficaz e produtiva os amidos catiônicos em pó modificados, que apesar da origem nacional, não atendem as necessidades da industrialização cuja matéria-prima seja essencialmente composta por aparas e fibras curtas ou longas.

Um terceiro objetivo é conseguir ótima drenagem na mesa plana de deságue, bem como o grau de resistência a seco do papel requerido pelo mercado sem o uso excessivo de amidos catiônicos e/ ou dos agentes químicos importados.

Um quarto objetivo é utilizar o composto na massa utilizada no fabrico do papel ou então como agente de adesivação nas indústrias de conversão.

Da Invenção Produtos a base de dextrina de mandioca acrescidos de bórax já são utilizados como adesivos para colagem de tubos de papelão el ou fechamento de caixas, no entanto o diferencial da invenção é um composto fluido, a ser acrescido na massa do papel ou na indústria de conversão, que tem como componentes a dextrina de baixa viscosidade da fécula da mandioca associada com o carbonato de cálcio (CaCOs), com a Bentonita, resina a base de bórax e Epicloridrina, nas devidas proporções seguindo etapas processuais de simples execução.

Vantagens da Invenção Em suma, a invenção reivindicada é uma solução sustentável, e apresenta como vantagens mais preponderantes: S Redução do impacto ambiental - por ser derivado da mandioca é de fácil e rápida decomposição, favorecendo o tratamento de efluentes; s Controle de poluição - enriquece a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBQ) e a Demanda Química de Oxigênio (DQO); •S Qualidade - quando da comparação dos papéis obtidos com agentes químicos importados, tanto os testes de resistência a seco quanto aqueles realizados nas indústrias de conversão do papel em chapas de corrugados, evidenciaram o mesmo padrão de qualidade em qualquer situação ambiental/ climática (umidade e temperatura); ■S Custo de aquisição - por não utilizar insumos importados, o custo do composto inventado é cerca de US$1,00/ Kg contra US$2,00/ Kg, e não está suscetível a variação cambial; S Simplicidade de aplicação - como é um composto fluido, a dosagem pode ser feita por bombas dosadoras, não havendo necessidade do manuseio de sacarias contendo amidos catiônicos el ou modificados em pó; •s Logística - as matérias-primas (mandioca, Carbonato de Cálcio, Bentonita, etc.) são consideradas commodities, e de plena disponibilidade; s Macro economia - a utilização de insumos nacionais tem efeito positivo na balança comercial do país com a redução das importações, bem como na geração de postos de trabalho; S Incentivo à cultura da mandioca; •s Segurança de trabalho - por ser fluido, o operador não corre o risco de inalar pó característico dos amidos convencionais.

Relação de Figuras A invenção poderá ser melhor entendida a partir dos desenhos anexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e não limitativa: Figura 1: Fluxograma do processo de obtenção de composto a base de dextrina de mandioca;

Figura 2: Vista esquemática de uma máquina utilizada para a industrialização do papel.

Descrição Detalhada da Invenção A “FORMULAÇÃO E PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL” - objeto desta solicitação de patente de invenção consiste de uma formulação a base de dextrina de mandioca com viscosidade reduzida, que associada a componentes como o Carbonato de Cálcio (CaCOs) que melhora a drenagem da água na mesa (1) de deságue, a Bentonita que mantém a suspensão final do produto, e resinas a base de Epicloridrina e bórax, guardados os devidos limites e proporções, e conjugadas seguindo uma ordem processual se obtém um composto fluido passível de ser utilizado na indústria de papel e celulose.

Mais particularmente, a formulação utilizada no processo de obtenção do composto inventado é constituída pelos seguintes componentes e proporções: a) Dextrina de mandioca modificada de baixa viscosidade - 10% a 60%; b) ç gua (70°C) - 30% a 60%; c) Carbonato de Cálcio (CaCC>3) ou Caulim - 5% a 30%; d) Bentonita - 0,5% a 10%; e) Bórax Deca Hidratado (Na2B4C>7.1C> H20) - 2% a 15%; f) Epicloridrina - 0,5% a 10%.

Na formulação, a dextrina com menor viscosidade possibilitou a aplicação e quantificação do produto por meio de bombas dosadoras. Já a Bentonita é utilizada para manter o produto, que é fluido, em suspensão no difusor. Por sua vez, o Carbonato de Cálcio (CaCC>3) tem a função de melhorar a drenagem na tela da mesa (1) de deságue, e facilitar a secagem do papel. Ao contrário das fibras celulósicas que são higroscópicas, ou seja, recebem e retém água, o Carbonato de Cálcio é um mineral não higroscópico, que substitui as fibras da folha de papel, que não gera resistência à passagem / drenagem da água. Com a folha com menor teor de umidade a demanda de energia calorífica para evaporar a água na etapa de secagem (2) é bem menor, uma vez que, como já comentado, grande parte da água foi removida na referida mesa (1) e nos rolos (3) prensas. Na prática, a cada 1% a mais no teor seco na saída da mesa (1) de deságue, consegue-se uma economia de pelo menos 3% do consumo de vapor para secar o mesmo volume de papel. O

Carbonato de Cálcio pode ser substituído por Caulim sem prejuízo ao composto inventado.

Conforme ilustrado na figura 1, o processo de obtenção do composto tem início em uma primeira etapa (E1) num dispersor contendo de 20% a 50% de água e 50% a 80% e carbonato de cálcio preferivelmente na malha 325. Em uma segunda etapa (E2) a solução dispersa é direcionada para um moinho e daí numa terceira etapa (E3) para um tanque de estocagem a 70% de sólidos com granulometria de 60% < 2pm. Assim, a solução de carbonato de cálcio estocada no tanque acima está pronta para seguir, em uma quarta etapa (E4) para um segundo dispersor contendo 30% a 60% de água com temperatura entre 60° e 80°, 2% a 15% de bórax, 10% a 60% de dextrina de mandioca de baixa viscosidade, e 0,5% a 10% de Bentonita. Na quarta etapa (E4) também é acrescido 0,5% a 10% de Epicloridrina (A). A solução dispersa na quarta etapa (E4) segue numa quinta etapa (E5) para um tanque de estabilização onde permanece por um período de 2h a 48h e daí numa sexta etapa (E6) o composto segue para um tanque de estocagem e envasamento na sétima etapa (E7).

Claims (5)

1) “FORMULAÇÃO E PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL”, caracterizada por ser a base de dextrina de mandioca em baixa viscosidade, a qual é acrescida uma solução de carbonato de cálcio previamente preparada em dispersor e moinho, a qual é acrescida em um segundo dispersor contendo a dextrina de mandioca, o bórax e a bentonita; ao difusor também é adicionada a epicloridrina; após a dispersão a solução é estabilizada em um tanque originando o composto.

2) “FORMULAÇÃO DO COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela formulação apresentar os seguintes componentes e proporções: dextrina de mandioca modificada de baixa viscosidade - 10% a 60%; água (70°C) - 30% a 60%; carbonato de Cálcio (CaCOs) - 5% a 30%; bentonita - 0,5% a 10%; bórax Deca Hidratado (Na2B4O7.10 H20) - 2% a 15%; epicloridrina - 0,5% a 10%.

3) “FORMULAÇÃO DO COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo carbonato de cálcio poder ser substituído por caulim.

4) “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ter início com a preparação da solução de carbonato de cálcio em uma primeira etapa (E1) num dispersor contendo de 20% a 50% de água e 50% a 80% e carbonato de cálcio preferivelmente na malha 325; na segunda etapa (E2) a solução dispersa é direcionada para um moinho e daí numa terceira etapa (E3) para um tanque de estocagem da solução de carbonato de cálcio a 70% de sólidos com granulometria de 60% < 2pm; na quarta etapa (E4) em um segundo dispersor são colocados 30% a 60% de água com temperatura entre 60° e 80°, 2% a 15% de bórax, 10% a 60% de dextrina de mandioca de baixa viscosidade, e 0,5% a 10% de Bentonita; na quarta etapa (E4) também é acrescido separadamente 0,5% a 10% de epicloridrina (A); a solução dispersa na quarta etapa (E4) segue numa quinta etapa (E5) para um tanque de estabilização onde permanece por um período de 2h a 48h e daí numa sexta etapa (E6) o composto segue para um tanque de estocagem e envasamento na sétima etapa (E7).

5) “COMPOSTO A BASE DE DEXTRINA DE MANDIOCA PARA USO NA INDÚSTRIA DE PAPEL E CONVERSÃO DE PAPEL” de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo composto obtido poder ser adicionado a massa do papel ou utilizado como adesivo na indústria de conversão de papel.