BR112013000544B1

BR112013000544B1 - método de processamento de pasta química

Info

Publication number: BR112013000544B1
Application number: BR112013000544-0A
Authority: BR
Inventors: Olli Joutsimo
Original assignee: Olli Joutsimo
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2021-01-19
Also published as: FI20105799A0; US20130105097A1; EP2593248A1; WO2012007642A1; BR112013000544B8; BR112013000544A2; US9139955B2

Abstract

MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE PASTA QUÍMICA E POLPA OBTIDA. A presente invenção está relacionada com a produção de pasta química. Esta fornece um método pelo qual a desidratação na produção de produtos de papel, as propriedades ópticas, a massa e a suavidade da superfície lisa do produto de papel produzido podem ser aumentadas. O dito método envolve uma etapa de tratamento físico da matéria prima fibrosa vegetal.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método de polpação de matéria prima base madeira ou não madeireira, e produção de papel em que as quantidades de efluentes gerados por estes processos são diminuídas. A presente invenção refere-se a um processo de polpação química e de fabricação de papel especialmente para melhorar o consumo de produtos químicos, eficiência de lavagem, desaguamento de polpa, melhora no rendimento final do papel, nas propriedades finais do papel e maior produtividade.

ANTERIORIDADES DA INVENÇÃO

[0002] A lavagem da polpa e desidratação das fibras em processos de polpação e de fabricação de papel gera uma quantidade substancial de efluentes, consumo de produtos químicos de branqueamento, aumento da quantidade de água e de energia nesses processos.

[0003] Os processos de polpação hoje geralmente incluem processos de polpação de polpas semi químicas, mecânico e químico, os quais são utilizados para polpação de folhosas, coníferas e matérias-primas não-madeireiras. Vários aditivos são utilizados para melhorar a economia e consumo de produtos químicos e de lavagem da pasta de papel, bem como a economia da produção polpa.

[0004] Fibras assim obtidas são geralmente usadas em processos de fabrico de papel, tais como neutros, ácidos e alcalinos. Vários aditivos são utilizados para melhorar a qualidade do papel obtido, bem como a economia da fabricação de papel.

[0005] Existem patentes CA 1066697, US 4869783 e FI 68680 que ensinam alguns efeitos benéficos do desfibramento mecânico das partículas de biomassa no rendimento do cozimento ou tempo de cozimento, enquanto mantém as propriedades técnicas da polpa.

[0006] A publicação CA 1066697 divulga que a ruptura e o dano causados à fibra da célula pelos processos foram ensinadas nas publicações do estado da técnica, podem ser evitadas através da impregnação de cavacos de 2 por 2 mm, primeiro com solução alcalina de atividade química mais fraca, pela inibição da deslignificação das partículas e, em seguida, com solução alcalina de atividade química mais forte. A temperatura deve ser aumentada lentamente, a fim de evitar danos à deslignificação e os danos à parede celular. Este documento ensina explicitamente que a camada de lignina intacta é necessária para a proteção contra o desfibramento mecânico. O tamanho fino dos cavacos também é considerado como essencial.

[0007] Efeito semelhante é ensinado pela patente US 4869783 por pré- aquecimento com vapor dos pedaços de biomaterial antes da separação das fibras por desfibramento e deixando os cavacos parcialmente desfibrados. Esta não ensina a impregnação prévia ao desfibramento. Cavacos parcialmente desfibrados e fibras danificadas antes do cozimento têm lamela média de fibra, que permite na fase de cozimento, que os produtos químicos atuem diretamente sobre a lamela média sem passar através da parede da fibra, como se ilustra na fig. 5. No entanto, o método da presente divulgação também falha pela mesma razão, como CA 1066697, em melhorar o tempo de drenagem ou afetar significativamente a densidade da folha de polpa no mesmo rendimento ou nível do número kappa. Isto é evidente a partir dos exemplos 1 a 5 da publicação US 4869783.

[0010] A publicação FI 68680 ensina como resinas podem ser removidas após o cozimento a partir de polpa marrom lavada e prensagem da polpa em prensa de parafusos giratórios, em solução alcalina.

[0011] A publicação US6458245 apresenta um processo para desfibramento de cavacos de madeira impregnados e pré-aquecidos, a fim de produzir polpa quimiotermomecânica. O objetivo destes processos é o de remover as fibras tão intactas quanto possível a partir da matriz de cavacos e continuar com o cozimento ou processo de branqueamento. Deste modo, tal como descrito nas publicações citadas acima, a parede celular permanecerá intacta ou será parcialmente removida/danificada. A estratégia geral aplicada nestas soluções é expor e posteriormente, remover a lamela média para conduzir e contribuir para a separação de fibras.

[0012] Na arte anterior, existem também várias patentes sobre processos de polpação, melhoria da lavagem e diminuição do consumo de água e uso de produtos químicos em processos de polpação, especialmente no processo de polpação Kraft.

[0013] Da técnica anterior é conhecido um processo para a melhoria da eficiência de lavagem de polpa pelo decréscimo da tendência de lignina em permanecer com a fração de polpa durante a lavagem. Neste método, os agentes tensoativos aniônicos são adicionados dentro da lavagem ou processo de polpação para melhorar a remoção de lignina.

[0014] Também é conhecido por aqueles versados na arte, que o branqueamento da polpa com peróxido de hidrogênio e em particular a um método de tratamento de licores de polpação, evitando ou reduzindo a decomposição de peróxido pela catalase. O consumo de peróxido de hidrogênio pela catalase pode diminuir a eficiência do branqueamento e reduzir os níveis de brancura do papel final, aumentando desse modo o consumo de produto químico.

[0015] Existem diversas patentes referentes à melhora da desidratação na fabricação de papel e redução do uso de água no fabrico de papel. Existem também várias patentes relacionadas com as melhorias da uniformidade superficiais e melhorias nas propriedades de volume. Há também patentes para melhorar a porosidade do papel, por exemplo, especialmente para filtros de papel. Existem também patentes para melhorar as propriedades ópticas de papéis especiais e absorvância como, por exemplo, lanugem ou suavidade (volume) de polpa em tecido.

[0016] Da técnica anterior, é conhecido um método de desidratação de suspensão aquosa pasta celulósica. Neste método compreende a adição à pasta aquosa de pasta celulósica lavada uma quantidade efetiva de desidratação de uma mistura de um ou mais agentes tensoativos não iônicos e um ou mais agentes tensoativos aniônicos.

[0017] Os peritos na arte também estão familiarizados com o campo geral dos produtos que absorvem fluidos e, mais particularmente, a uma folha de pasta muito absorvente e flexível. Mais especificamente, a folha flexível e absorvente compreende material de polpa celulósica de lanugem densificada e mecanicamente trabalhada que tem uma elevada integridade estrutural e provê um material macio, fino e flexível de núcleo absorvente de fluido com características fibrilar boas, bem adequada para utilização em produtos absorventes descartáveis tais como toalhas higiênicas, coberturas para feridas, bandagem, fraldas e fraldas de incontinência, fraldas descartáveis e semelhantes. Também é fornecido um método de preparação dessa folha de celulose absorvente e flexível, e seu método de uso em produtos absorventes descartáveis.

[0018] É também conhecido a partir de trabalhos anteriores que, diminuindo a quantidade de hemiceluloses nas fibras, a lavagem e secagem da pasta de papel pode ser melhorada. Isto pode ser feito por, por exemplo, pelo cozimento da polpa de celulose a números mais baixos de kappa. Contudo, isto irá diminuir o rendimento do cozimento e, portanto, aumentar o consumo de madeira e isto não é economicamente viável. O uso de aditivos químicos para aumentar a desidratação ou lavagem também é conhecido na arte e não levará à substancial aumento da eficiência de desidratação e só adicionará um aditivo para o sistema que permanece nele circulando.

[0019] A utilização de enzimas no branqueamento, normalmente, não diminuirá os custos de branqueamento e a quantidade de efluente gerado que é também conhecida a partir da arte anterior.

[0020] A partir da técnica anterior é também conhecido, que a estrutura da fibra celulósica inibe o processamento de etanol. O pré-tratamento é uma das operações mais importantes para a prática dos processos de conversão de celulose, e é uma importante barreira técnica para o uso de matérias-primas de celulose para a bioconversão. O pré-tratamento é necessário para modificar a estrutura da celulose e para tornar a celulose mais acessível às enzimas que convertem os polímeros de carboidratos em açúcares fermentáveis. Um pré- tratamento efetivo irá romper as barreiras físicas e químicas impostas pelas paredes das células, bem como a cristalinidade da celulose, a fim de que as enzimas hidrolíticas possam acessar a macroestrutura da biomassa. A baixa acessibilidade de enzimas em matrizes lignocelulósicas não tratadas é a chave obstáculo para o sucesso comercial de conversão de biomassa celulósica em bicombustível.

[0021] Aqueles que são especialistas na arte também sabem que, a celulose é caracterizada pela insolubilidade, em especial em solventes habituais da química orgânica. Em geral, N-óxido de N-metilmorfolina, hidrazina anidra, misturas binárias, tal como a metilamina /sulfóxido de dimetila, ou misturas ternárias, tais como etilenodiamina/SO2/dimetilsulfóxido, são hoje em dia utilizados como solventes. No entanto, é também possível a utilização de sal que compreende os sistemas tais como o LiCl/dimetilacetamida, LiCl/N-metil- pirrolidona, tiocianato de potássio/dimetilsulfóxido, etc. O referido pedido descreve um processo para a degradação da celulose, que compreende a dissolução da celulose em um líquido iônico, e tratamento dessa solução a temperaturas elevadas, se apropriado, na presença de água.

[0022] Apesar de muitas soluções terem sido sugeridas, ainda subsiste uma necessidade de um processo ambientalmente correto de polpação e fabricação de papel aplicável a uma variedade de fábricas e plantas, tanto as planejadas quanto as existentes.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0023] O objetivo da presente invenção é, portanto, o de proporcionar métodos mais ambientalmente amigáveis e aperfeiçoados para polpação e fabricação de papel e método de dissolução e digestão de material celulósico. A presente invenção é especialmente útil para tratar pastas químicas. Outro objetivo é finalmente fornecer produtos de papel melhorados a partir destes processos. De acordo com a presente invenção, esta melhoria é conseguida alterando a estrutura da fibra na polpação. A presente invenção visa à produção de celulose ou papel, utilizando polpação química.

[0024] Contrariamente aos resultados obtidos no estado da técnica, também foi inesperadamente verificado que o rendimento do processo de cozimento Kraft foi o mesmo e sem aumento do consumo de madeira foi observado quando se aplica o método da invenção. Também foi descoberto que a resistência da folha de celulose úmida foi aumentada. Ao aplicar o método da presente invenção, a quantidade de água utilizada para a lavagem da polpa diminui. Consequentemente, empregando a invenção também se diminui o consumo de produtos químicos.

[0025] O tratamento da presente invenção, como uma parte da produção de pasta de papel, é feito por prensagem e/ou cisalhamento das fibras impregnadas e, pelo menos parcialmente deslignificando os aglomerados da parede da fibra, de modo que haja alterações na estrutura da fibra.

[0026] A modificação da estrutura da fibra é de preferência feita em condições de efetiva carga de álcali e temperatura para as hemiceluloses e ligninas atingirem os seus pontos de suavização de material, respectivamente. Estas fases do processo de produção de pasta Kraft estão nos processos contínuos de cozimento Kraft de impregnação, transferência de circulação e cozimento. Nos processos de cozimento em batelada, isto pode ser feito nas mesmas fases de processo, como no processo contínuo ou pode ser incorporada como um processo separado anterior, ou depois do processo de cozimento Kraft.

[0027] Formas de realização da presente invenção proporcionam certos benefícios. Dependendo da forma de realização, uma ou várias das seguintes vantagens são conseguidas: melhorada lavagem das fibras, reduz o consumo de produtos químicos no branqueamento, diminuição do consumo de água e de energia no processo de polpação e de fabricação de papel, e aumento da eficiência de dissolução e de digestão enzimática de material lignocelulósico para processos de bicombustíveis. Formas de realização da presente invenção também melhoram a operabilidade de parte úmida, regularidade da superfície, as propriedades ópticas, e aumento do volume do produto de papel. O processo de polpação e de fabricação de papel ambientalmente amigável diminui significativamente o custo do investimento e os custos de funcionamento destes processos. Foi surpreendentemente encontrado, que, a alteração da estrutura das fibras de celulose melhora a eficiência da lavagem e desidratação da polpa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] A Figura 1 representa esquematicamente um exemplo de um sistema de cozimento contínuo, em que o método da presente invenção é empregado em ou após a impregnação. As posições marcadas com os números 1, 2, 3 e 4 mostram locais, em que o tratamento de acordo com as formas de realização da presente invenção pode ser aplicado.

[0029] A Figura 2 mostra, de acordo com outras formas de realização da invenção, as posições onde os dispositivos modificados de prensagem e cisalhamento podem ser colocados na etapa de cozimento (Posições 5, 6, 7 e 8) no digestor e depois do sistema de cozimento digestor contínuo.

[0030] A Figura 3 mostra como um fluxograma, os passos do processo a partir de cavacos para pasta celulósica de acordo com uma modalidade da invenção.

[0031] A Figura 4 fornece um exemplo do equipamento utilizável para o tratamento da invenção.

[0032] A Fig. 4a mostra um separador de topo de acordo com a patente dos US 6174411, que é equipado com superfícies segmentadas mostradas na fig. 4b. Pela seta marcada na figure 4a, está indicado o fluxo da pasta e o licor negro para o separador de topo (A). A presente invenção é, no entanto, não restritiva a este equipamento (4-B), descrito em pormenor na patente US 5385309, mas qualquer outro equipamento que proporcione efeito similar é igualmente aplicável.

[0033] A Figura 5 é uma apresentação esquemática da técnica anterior dos danos típicos na parede celular dos cavacos de madeira e nos processos de polpação diferentes. Nesta imagem, (RMP refere à Polpa Mecânica Refinada, TMP refere-se à polpação termomecânica, CTMP refere-se à Polpa química termomecânica, P refere-se à parede celular primária, S1 refere-se à parede celular secundária 1, S2 refere-se à parede celular secundária da célula 2, S3 refere-se à parede celular secundária 3, ML refere-se à lamela média).

[0034] A Figura 6 apresenta a comparação de camada S2 não aberta (6a) e abertas (6b) da parede da célula de fibra de eucalipto conforme corte transversal em microscópio de força atômica AFM, B refere-se à estrutura aberta entre os agregados de celulose, mostrada como regiões negras na figura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

[0035] O inventor do presente método descobriu inesperadamente, que alguns ou todos os benefícios discutidos acima pode ser alcançado através da aplicação de um tratamento físico de matéria-prima no processo de produção de pasta química. Mais especificamente, aqui, é fornecido um método de processamento de pasta química, em que desfibramento e / ou mudança na parede da fibra é afetada pelo tratamento físico do material impregnado e pelo menos vegetal fibroso parcialmente deslignificada.

[0036] A matéria-prima aplicável neste método pode conter qualquer tipo de fibras vegetais, incluindo madeira e fibras não madeireira, eventualmente, e suas misturas possíveis . Uma fonte de fibra vegetal preferível compreende cavacos de madeira. As referidas fibras vegetais podem ser tratadas por condições alcalinas, ou branqueadas através de qualquer método de branqueamento. No entanto, as fibras de preferência são branqueadas depois do tratamento da invenção. Com material não madeireira, é referido outras fibras vegetais do que a madeira que são aplicáveis a polpa, e conhecido por um artesão, tal como a juta, cânhamo, bagaço de cana, coco ou palha.

[0037] Como usados no texto, "tratamento" ou "tratamento de acordo com a invenção" refere-se à aplicação ao processo de polpação química, uma etapa de tratamento físico convencionalmente ausente em tal processo. O método da presente invenção compreende o referido tratamento físico. Aqui, por "tratamento físico" entende-se qualquer meio de importação para a polpação química, energia física para afetar os cavacos e / ou fibras. Preferivelmente, o tratamento físico da presente invenção é feito através da indução de forças de pressão, prensagem e/ou cisalhamento das fibras, nas condições acima mencionadas, para alterar a estrutura da fibra. No método da presente invenção, o dito tratamento físico é preferencialmente selecionado de prensagem ou cisalhamento ou uma combinação destas a referida fonte de fibra, material vegetal fibroso impregnado. Um perito na arte pode encontrar outros meios para a introdução de energia física no sistema, mas prensagem ou cisalhamento são prontamente aplicáveis aos equipamentos existentes.

[0038] A energia aplicada ao sistema varia de 1 a 300, preferivelmente de 1 a 100 kWh/t. A aplicação de energia para tratamento físico durante a impregnação, circulação de transferência ou estágios de cozimento ou entre estes, é contrária ao ensino de economia de energia comuns de polpação Kraft. No entanto, foi agora descoberto que o benefício global para o processo na sua totalidade excede o valor obtido pela venda de energia.

[0039] Outras condições para o referido tratamento compreendem carga alcalina de 1 - 60%, de preferência 10 - 25% como álcali efetivo. Esta quantidade demonstrou ter sinergia no desfibramento e alterar a estrutura de fibra com a energia física aplicada, mas não afetou negativamente o comprimento das fibras e a porcentagem dos finos, e assim melhora a qualidades do produto final de papel. As referidas condições compreendem ainda uma temperatura efetiva para aumentar o inchamento das hemiceluloses e / ou o da lignina e para alcançar o ponto de suavização do material.

[0040] Quando se seleciona a temperatura, a referida temperatura de tratamento é preferivelmente de 50 a 200°C, quando o tratamento de acordo com a invenção é realizado em pelo menos uma posição selecionada de entre as posições (1- 4), como mostrado na figura 1. Por outro lado, quando o tratamento de acordo com a invenção é realizado em pelo menos uma posição selecionada de entre as posições (5-8), como mostrado na figura 2, a referida temperatura de tratamento é preferencialmente de 140 a 250°C, de preferência 140-175°C.

[0041] A modificação da estrutura da fibra é de preferência feita em condições de carga de álcali e temperatura suficientes para as hemiceluloses e ligninas atingirem os seus pontos de suavidade de material, respectivamente. Um artesão que esteja familiarizado com estas condições, por exemplo, com base em literatura (Salmen, L., Temperature and water induced softening behavior of Wood fiber based materials. Departamento de Tecnologia de Papel, O Instituto Real de Tecnologia. Estocolmo, Dissertação de 1982, 114p.).

[0042] Contrariamente às observações em documentos da arte anterior, o presente inventor verificou que a deslignificação ótima da parede celular irá inibir a ruptura ou dano da dita parede de célula.

[0043] Os autores das publicações da técnica anterior têm falhado em reconhecer que, quando as fibras são quimicamente desfibradas a partir da matriz do cavaco e quando a parede celular da fibra na matriz do cavaco é pelo menos parcialmente desliginificada sem lavagem intermediária, a parede celular da fibra amolece. Por conseguinte, a parede celular pode ser mecanicamente modificada sem danificar a parede da célula, ou seja, o aumento do espaço vazio entre os agregados de celulose, sem danificar a parede da célula. As propriedades das fibras podem ser modificadas e controladas sem perder rendimento de cozimento ou o aumento do tempo de processo e o objetivo da presente invenção pode ser alcançado. Isto foi agora descoberto estar relacionado com o aumento da área dos poros na parede celular da fibra. O corte transversal da camada de S2 aberta e não aberta da parede celular da fibra de eucalipto em AFM é apresentado na Fig. 6. Esta abertura na estrutura da parede celular da fibra afeta e pode ser visto como um aumento na velocidade de remoção de água, massa, as propriedades ópticas e de suavidade de superfície com o número kappa ou mesmo nível de rendimento de cozimento.

[0044] Geralmente, o método da invenção pode ser aplicado em pelo menos uma fase do processo de produção de pasta Kraft selecionado de impregnação, circulação de transferência e cozimento. O tratamento pode, assim, ser incorporado em etapas normais de processo envolvidas no cozimento kraft. Alternativamente, o referido tratamento pode ser aplicado em pelo menos um passo do processo separado que é construído para ser antes do processo de produção de pasta Kraft, no processo de produção de pasta Kraft ou após o processo de formação de pasta Kraft. No entanto, o efeito desejado é alcançado somente para material bruto impregnado, mas não lavados.

[0045] As características surpreendentes de desidratação são mais bem observadas e beneficiadas quando o método do presente invento compreende ainda a lavagem subsequente.

[0046] É essencial, que o material de fibra a ser reciclado, de, por exemplo, cavaco de madeira seja impregnado antes de aplicar o tratamento da presente invenção. Preferivelmente, a referida impregnação é conduzida sob pressão. A aplicação preferida é o processo de formação de pasta Kraft. As fases dos processos de cozimento Kraft contínuo são impregnação, circulação de transferência e de cozimento, ou imediatamente antes ou depois do processo de cozimento Kraft. Nos processos de cozimento em batelada que pode ser feito no mesmo processo ou alternativamente pode ser incorporado como um processo separado no ou após o processo de cozimento. Um artesão compreende que a fonte de fibra vegetal pode ser impregnada com água, a mais simples, contudo, de preferência uma composição típica para cada fase, como mencionado acima, é aplicada, por exemplo respectivo líquido de impregnação, digestão ou cozimento. No entanto, mesmo impregnação ácida é aplicável, desde que as condições sejam selecionadas para serem eficazes em alcançar o ponto de maciez de material de hemiceluloses e/ou ligninas.

[0047] Desfibramento, tal como aqui utilizado, refere-se à separação das fibras de um material fibroso. Deve ser entendido que a desintegração do material de origem vegetal em fibras soltas ou aglomerados de fibras menores em geral. Este não se limita a apenas desfibramento mecânico. Prensagem e/ou cisalhamento como usado no método da presente invenção pode levar ao desfibramento em fibras soltas ou ao desfibramento parcial em aglomerados de fibras; ou sem desfibramento ou desfibramento em aglomerados, para separação de agregados fibrosos na parede celular da fibra. A ligação entre lamela e fibras pode sustentar o tratamento de acordo com a invenção, mesmo quando as próprias fibras experimentam uma alteração na estrutura da fibra. Tal como aqui utilizado, a mudança na fibra refere-se à modificação das fibras individuais ou aglomeradas, o que afeta, pelo menos, uma parte da parede da fibra, alterando suas propriedades. Um exemplo preferível é o aumento da porosidade das fibras. Porosidade se refere à parede celular de porosidade tal como medido com a AFM ou diminuição do WRV (water retention value = valor de retenção de água).

[0048] A "mudança na parede da fibra" pode ser vista como um aumento da distribuição do tamanho do poro medido com a microscopia de força atômica (AFM)/3/ corte transversal das fibras estratificadas em resina ou na diminuição do valor de retenção de água, o valor SR ou aumento de valor CSF das fibras em questão, enquanto a composição química ou número kappa permanece inalterado.

[0049] No produto final, pelo menos uma camada contém fibras, tais como fibras celulósicas. Fibras celulósicas que podem ser utilizadas são fibras de papel, pasta de madeira bruta, e fibras não madeireira de juta, cânhamo, bagaço, coco ou palha.

[0050] Como produto do processo de acordo com a presente invenção, obtém-se polpa de celulose com características atraentes. A polpa obtida pelo processo da presente invenção é utilizável para melhorar a desidratação e a eficiência do produto de papel produzido. Além disso, a referida polpa é utilizável para aumentar as propriedades ópticas do produto de papel produzido. A referida polpa é utilizável para o aumento de massa do produto de papel produzido. Além disso, a referida polpa é utilizada para aumentar a lisura da superfície do produto de papel produzido. Na produção de placa, a dita polpa é utilizável para aumentar volume de desidratação da placa do produto produzido. Se não for aplicado para fabricação de papel, a referida polpa ou biomaterial é utilizável para a produção de derivados da celulose ou de bicombustíveis.

[0051] O invento é discutido em maior detalhe nos exemplos que se seguem, com referência aos desenhos anexos. Ao explicar os processos dos exemplos de realização, os números de referência de patente devem ser entendidos apenas com finalidades de possibilidade, sem limitar o âmbito da presente invenção. Nos desenhos, a fig. 1 mostra um processo em que a presente invenção é aplicada à execução do tratamento de ou após a impregnação. O tratamento aqui significa prensagem e/ou cisalhamento dos cavacos de madeira impregnados a temperaturas elevadas, de modo que a matriz de fibras do cavaco vai ser quebrada. O cisalhamento e prensagem podem ser feitos, por exemplo, com alimentador cônico (US 5570850), modificado de modo que as superfícies do alimentador fornecerão esta ação (por exemplo, de acordo com a Patente dos US 4953795) em uma ou várias das posições numeradas como 1, 2, e 4 na fig. 1. Isto não significa que os outros dispositivos que forneçam ação semelhante não possam ser utilizados. A prensagem e cisalhamento na posição 2 podem ser efetuados com o raspador de fundo modificado (US 5736005), a qual proporciona a ação acima mencionada, proporcionando-o com placas de cisalhamento. Outros dispositivos que podem ser aplicados depois da modificação a estas posições de 1 a 4 são de alimentação em parafuso, bombas ou prensas de acordo com as patentes US 4915830 ou 6036818, patentes US 5622598, ou 20050053496 e patente US 4121967. Todas estas modificações podem ser feitas por quem é perito no campo da invenção.

[0052] Fig. 2 mostra, por exemplo, processo no digestor e após digestor do sistema de cozimento contínuo com a prensagem e cisalhamento nas posições modificadas com os dispositivos apresentados de acordo com a Fig.1. Nesta forma de realização, a prensagem e o cisalhamento podem ser feitos com o alimentador cônico (US 5570850), modificado de modo que as superfícies do alimentador proporcionam esta ação (por exemplo, de acordo com a patente US 4953795) nas posições 5 e 8 da Fig. 2. Isto não significa que os outros dispositivos que fornecem ação semelhante não podem ser utilizados. A prensagem e o cisalhamento referidos na posição 6 e 7 podem ser realizados com o raspador de fundo modificado (US 5736005), que proporciona a ação acima mencionada, por exemplo, dotando-o com placas de cisalhamento. Estas posições também podem ser fornecidas com qualquer tipo de misturador ou de parafuso ou pressão proporcionando a ação de cisalhamento e pressão da matriz de fibras. A posição 8 pode ser provida com parafusos de alimentação, bombas ou prensas após modificação. Exemplos executáveis podem ser encontrados nas patentes US 4915830 ou 6036818, patentes US 5622598 e 4121967 ou no pedido de patente US 20050053496. Todas estas modificações podem ser feitas pelos peritos na arte.

[0053] De acordo com outra forma de realização da invenção, a dita posição 8 pode também ser depois do sistema de cozimento em batelada, como apresentado na Fig. 3. Etapas; os cavacos de madeira são alimentados para polpação, carga de cavacos, impregnação de licor negro, pré-tratamento de licor negro quente, carga de licor quente 165°C, aquecimento a 160-170°C e tempo de cozimento são realizados de acordo com os processos da técnica anterior. Esta mostra o sistema de cozimento da patente US 5643410, com a etapa de tratamento da presente invenção, em que a polpa é transferida por meio de tratamento para o vaso de lavagem separado. As etapas são indicadas como [8] prensagem e cisalhamento do processo, e lavagem no vaso de lavagem separado. Depois disso, tal como no processo da arte anterior, as etapas de deslocamento do terminal e descarga resulta na polpa. Por esta disposição, a eficiência de lavagem e a alta economia de calor transferida da polpa podem ser utilizadas.

[0054] Qualquer uma destas posições isoladas ou qualquer combinação destas posições pode ser usada no método da presente invenção. A combinação destas posições no método da presente invenção é dependente das propriedades da polpa que são desejadas após o cozimento. As condições podem ser típicas de cozimento Kraft nas posições atuais ou elas podem ser modificadas para aquelas desejadas. Nos exemplos, os efeitos e os tratamentos são apresentados em pormenor. As medições das propriedades são realizadas com os padrões da indústria, se não indicado o contrário.

[0055] No parágrafo a seguir, a invenção é descrita como reivindicações numeradas. 1. Um método de processamento de pasta química a partir de uma fonte de fibra vegetal, em que a mudança na parede celular da fibra é efetuada por tratamento físico de, pelo menos uma fonte de fibra vegetal parcialmente deslignificada. 2. O método de acordo com a reivindicação 1, em que a dita fonte de fibras vegetais compreende cavacos de madeira. 3. O método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, em que o referido tratamento físico é selecionado de prensagem e cisalhamento da referida fonte de fibra. 4. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a referida alteração na estrutura da fibra compreende o aumento do tamanho dos poros das fibras. 5. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as condições no referido tratamento compreendem água até 700% em peso uma carga alcalina de 1 - 60%, de preferência carga alcalina de 10% - 25%, como álcali efetivo baseado no peso seco da matéria prima fibrosa, ou carga ácida de 1-60%, preferencialmente, carga ácida de 10%-20% como ácido efetivo baseado no peso seco da matéria prima fibrosa. 6. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as condições do dito de tratamento são aplicadas a uma temperatura efetiva para aumentar o inchaço das hemiceluloses e / ou das ligninas e para alcançar o ponto de suavidade do material. 7. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o tratamento é efetuado em pelo menos uma posição selecionada entre as posições (1), (2), (3) e (4). 8. O método de acordo com a reivindicação 7, onde a dita temperatura de tratamento varia de 50 a 250°C e preferencialmente entre 50-200°C 9. O método de acordo com as reivindicações 1-6, em que o tratamento é efetuado em pelo menos uma posição selecionada entre as posições (5), (6), (7) e (8). 10. O método de acordo com a reivindicação 9, em que o referido tratamento compreende uma temperatura de 50°C a 250°C e preferencialmente de 50 a 175°C. 11. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido tratamento compreende aplicar energia física de 1 a 300, de preferência, de 1 a 100 kWh / t. 12. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido tratamento é aplicado em pelo menos uma fase do processo de produção de pasta Kraft selecionado de impregnação, circulação de transferência e cozimento. 13. O método de acordo com a reivindicação 12, em que o referido tratamento é aplicado em pelo menos uma etapa separada do processo selecionada antes do processo de produção de pasta Kraft, durante o processo de produção de pasta Kraft ou após o processo de formação de pasta Kraft. 14. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o referido tratamento compreende ainda de uma etapa de lavagem. 15. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a consistência da polpa submetida ao dito tratamento físico é menor do que 70%, de preferência 10-30%, e mais preferencialmente menor que10%. 16. Polpa obtida pelo método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-15. 17. A utilização de polpa obtida pelo método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-15, para aumentar a remoção de água na produção de produtos de papel. 18. Utilização de acordo com a reivindicação 17, em que a polpa é usada para aumentar a desidratação e eficiência do produto de papel produzido. 19. Utilização de acordo com a reivindicação 17, em que a polpa é usada para aumentar as propriedades ópticas do produto de papel produzido. 20. Utilização de acordo com a reivindicação 17, em que a polpa é utilizada para aumentar a massa do produto do papel produzido. 21. Utilização de acordo com a reivindicação 17, em que a polpa é utilizada para aumentar a lisura da superfície do produto de papel produzido. 22. Utilização de acordo com a reivindicação 12, em que a polpa é utilizada para aumentar a massa de remoção de água da placa de produto produzido. 23. Utilização de acordo com a reivindicação 12, em que o biomaterial ou polpa são utilizados para produção de derivados da celulose ou de bicombustíveis.

PARTE EXPERIMENTAL

[0056] Os efeitos que podem ser obtidos pelos modos de realização do método da invenção são evidenciados pelas experiências seguintes, que não devem ser consideradas como limitativas do âmbito da invenção. Exemplo 1 Neste exemplo a polpa de madeira de eucalipto foi produzida de acordo com uma modalidade da invenção, em que o separador de topo do digestor contínuo na posição 5 foi aplicado. As superfícies do parafuso foram equipadas com placas segmentadas para a ação de cisalhamento (tal como apresentado na Fig. 4.). Este dimensionamento do equipamento pode ser realizado por qualquer pessoa que seja especialista na matéria. Mesmo efeito pode ser alcançado nas posições 6, 7 e 8 da figura 2 e, na posição 8 da Fig. 3, com o mesmo equipamento, tal como apresentado acima. As condições típicas nestas posições são: temperatura 140 °C-200 °C e carga alcalina como álcali efetivo de cerca de 20%. A energia aplicada é 10-100 kWh / t. Os resultados de cozimento são apresentados na Tabela 1.

5 Os resultados acima confirmam que o método da presente invenção produz o mesmo rendimento de cozimento e viscosidade da polpa cozida a partir da mesma matéria-prima. Exemplo 2 Neste exemplo foram demonstradas as propriedades de pasta 10 produzida a partir de fibras curtas (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado na posição 5. Os resultados são mostrados na Tabela 2 em comparação com a polpa produzida a partir da mesma matéria-prima sem o método da presente invenção (amostra de controle anotada como REF). A porosidade é determinada como AFM. Os resultados são apresentados como a 15 área do poro [nm2], o valor de retenção de água, WRV [g / g] e número de Schopper-Riegler (SR). Tabela 2.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção aumenta a área dos poros e diminui o valor de retenção de água e o número de SR. Exemplo 3 Neste exemplo a polpa de madeira de eucalipto foi produzida de acordo com formas de realização aplicando o método da invenção, na posição 2 da fig. 1. As condições típicas nestas posições são: temperatura de 50 °C - 150 °C e carga de álcali como álcali efetivo 15%. Os resultados de cozimento são apresentados na Tabela 3. Tabela 3.

Os resultados acima confirmam que o método da presente invenção produz o mesmo rendimento de cozimento e viscosidade da polpa cozida a partir da mesma matéria-prima. Exemplo 4 Neste exemplo é mostrado nas propriedades de polpa produzidas a partir de fibras curtas (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2. Os resultados são mostrados na Tabela 4 em comparação com a polpa produzida a partir de matéria-prima mesmo sem o tratamento da presente invenção. Tabela 4.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção aumenta a área dos poros e diminui o valor de retenção de água e o número de SR. Exemplo 5 5 Neste exemplo é mostrado o consumo de produtos químicos de branqueamento (consumo de ClO2) (sequência DEDED para brilho 90 ISO) de polpa produzida a partir de fibras curtas (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2. A carga de ClO2 são apresentadas como % em peso). Os resultados são mostrados na Tabela 5, em comparação com a polpa 10 produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. Tabela 5. fase polpa de eucalipto REF, consumo CIO2, % Método aplicado na posição 2 para polpa de eucalipto; consumo CIO2, %

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção, diminui o consumo dos produtos químicos de branqueamento de ClO2. 15 Exemplo 6 Neste exemplo é mostrada a desidratação medida com equipamento de desidratação a vácuo a -30 kPa. Este equipamento simula a desidratação da linha de fibra no lavador com filtro, e desidratação na seção de fio na máquina de papel. A polpa de madeira dura (eucalipto) foi produzida quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2. Os resultados são 5 apresentados como tempo de desidratação em segundos. Quando a remoção de água torna-se mais rápida, o tempo de secagem diminui, como pode ser visto a partir dos resultados mostrados na Tabela 6. Tabela 6.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a 10 presente invenção aumenta a produtividade de qualquer linha de fibra de celulose ou de qualquer máquina de fabricação de papel, quando a polpa é produzida de acordo com a presente invenção. Exemplo 7 Neste exemplo mostra-se a força de tensão dinâmica da rede úmida 15 da polpa depois da seção de fio da máquina de papel produzida a partir de fibras curtas (eucalipto), quando o método do presente invento é aplicado na posição 2 da fig. 1. Os resultados são mostrados na Tabela 7, em comparação com a polpa produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. Tabela 7.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção aumenta a produção da máquina de papel, quando a polpa de acordo com a presente invenção é utilizada. Exemplo 8 5 Neste exemplo são mostradas as propriedades ópticas e porosidade da pasta produzida a partir de madeira dura (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado em duas posições da fig. 1. Os resultados após refinação Voith Sulzer a 45 kWh / t são mostrados na Tabela 8 em comparação com a polpa produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. 10 Tabela 8.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção melhora as propriedades ópticas e aumenta a porosidade do papel, quando a polpa de acordo com a presente invenção é utilizada. Exemplo 9 15 Neste exemplo mostra-se a topografia da superfície do lado do fio da polpa produzida a partir de madeira dura (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2 da fig. 1. Os resultados são mostrados na Tabela 9, em comparação com a polpa produzida a partir da mesma matéria- prima, sem a presente invenção. Tabela 9.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a 5 presente invenção melhora a topografia da superfície dos lados do fio (todos os moldadores modernos são moldadores de intervalo) do papel, quando a polpa de acordo com a presente invenção é utilizada. Exemplo 10 Neste exemplo mostra-se a maior parte da pasta produzida a partir 10 de madeira dura (eucalipto), quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2 da fig. 1. Os resultados são mostrados na Tabela 10, em comparação com polpa produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. Tabela 10.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a 15 presente invenção melhora o volume do papel, quando a polpa de acordo com a presente invenção é utilizada. Exemplo 11 Neste exemplo mostra-se a acessibilidade das fibras celulósicas na digestão enzimática, quando o método do presente invento foi aplicado na posição 2 da fig. 1. Os resultados de coloração são apresentados na Tabela 11 em comparação com a pasta de papel (REF eucalipto), produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. Tabela 11.

5 Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção aumenta a acessibilidade para a digestão enzimática de material celulósico. Exemplo 12 Neste exemplo mostra-se a acessibilidade das fibras celulósicas 10 sobre o EWNN quebrando a celulose, quando o método do presente invento foi aplicado em na posição 2 da fig. 1. Os resultados são apresentados na Tabela 12 em comparação com a polpa produzida a partir de matéria-prima mesmo (REF) sem invenção. Tabela 12.

15 Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a presente invenção aumenta a acessibilidade do material celulósico. Exemplo 13 Neste exemplo é mostrado que o uso de polpa de consistência baixa (10%) no método da invenção é benéfico para a acessibilidade das fibras celulósicas na quebra de celulose EWNN. O método da presente invenção foi aplicado na posição 2 da fig. 1. Normalmente, a consistência da pasta é 5 aumentada para 25-35% após cozimento Kraft na lavagem da polpa subsequente. Os resultados são apresentados na Tabela 13 em comparação com a polpa produzida a partir da mesma matéria-prima, sem a presente invenção. Surpreendentemente, a polpa tratada de acordo com a presente invenção mostra reduzida tendência para se agregar quando em concentrações baixas. Por 10 conseguinte, a presente invenção pode ser aplicada em consistências tão baixas como menos de 30%, de preferência 10-30%, e mais preferencialmente menos que 10%. Tabela 13.

Os resultados acima confirmam que o método de acordo com a 15 presente invenção em baixa consistência aumenta a acessibilidade do material celulósico. Além disso, o decréscimo no tamanho de agregados de celulose mostra que a área de superfície acessível é aumentada.

Claims

1. Método de processamento de pasta química de eucalipto em uma etapa de cozimento em um processo de polpação Kraft, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, adicionar a um fluxo de fibra de eucalipto impregnado, uma carga alcalina de 1% a 60% como álcali efetivo, tal como Na2O, ajustar a temperatura entre 50°C e 200°C eficaz para aumentar o inchamento das hemiceluloses e/ou das ligninas e para alcançar o ponto de maciez do material, e aplicar tratamento físico de placas segmentadas ao fluxo de fibras, e manter as condições até a abertura do tamanho do poro S-2 da parede da célula de fibra sem romper ou danificar a parede da célula.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo referido fluxo de fibra de eucalipto impregnado compreender cavacos de madeira.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as condições no referido tratamento físico compreendem uma carga alcalina de 10% a 25% como álcali efetivo, como Na2O.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida temperatura do referido tratamento físico varia de 140° C a 175° C.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito tratamento físico compreende a aplicação de energia de 1 a 100 kWh/t.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo referido tratamento físico adicionalmente compreender uma etapa de lavagem.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelotamanho do poro ser maior que 8200nm2 a 12700 nm2, conforme medido pelo AFM.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo tamanho do poro ser 12700 nm2, conforme medido pelo AFM.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo tamanho do poro ser- 17500 nm2, conforme medido pelo AFM.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluxo de fibra que recebe o tratamento físico não estáé lavado, e o método compreende a lavagem após a abertura do tamanho do poro S-2 da parede da célula da fibra.

11. Método de processamento de pasta química de eucalipto a partir de uma fonte de fibra vegetal na etapa de circulação de transferência de um processo de polpação Kraft CARACTERIZADO pelo fato de compreender a adição a um fluxo de fibra de eucalipto impregnado: uma carga alcalina de cerca de 1% a 60% como álcali efetivo, como Na2O, ajustar a temperatura entre 50° C e 200° C, eficaz para aumentar o inchamento das hemiceluloses e/ou das ligninas e para alcançar o ponto de maciez do material, aplicação com tratamento físico de placas segmentadas ao fluxo de fibra selecionado a partir de prensagem, cisalhamento ou uma combinação dos mesmos; e mantendo as condições até a abertura do tamanho do poro S-2 da parede da célula de fibra sem romper ou danificar a parede da célula.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo referido tratamentofísico ser aplicado em pelo menos uma etapa adicional selecionada antes do processo de polpação, no processo de polpação ou após o processo de polpação Kraft.

13. Método, de acordo com a reivindicação 112, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido fluxo de fibra de eucalipto compreende cavacos de madeira de eucalipto.