APLICAÇÃO DE AMIDO MODIFICADO OXIDADO COM CARACTERÍSTICAS HIDROFÓBICAS EM PAPEL RECICLADO E ANÁLISE DA QUALIDADE

Transcrição

1 APLICAÇÃO DE AMIDO MODIFICADO OXIDADO COM CARACTERÍSTICAS HIDROFÓBICAS EM PAPEL RECICLADO E ANÁLISE DA QUALIDADE FERNANDO HENRIQUE LERMEN (FECILCAM ) fernando-lermen@hotmail.com Tania Maria Coelho (FECILCAM ) coelho_tania@yahoo.com Nabi Assad Filho (FECILCAM ) nabiassad@uol.com.br Celia Kimie Matsuda (FECILCAM ) celia_matsuda@hotmail.com Bruna dos Santos (FECILCAM ) brunadosantos@hotmail.com Uma das grandes dificuldades que a indústria papeleira encontra é o alto custo de produção de papéis com maior resistência e também com características hidrofóbicas. Devido a isso, o presente trabalho teve como objetivo aplicar um tipo de amido modificado oxidado com características hidrofóbicas em papéis reciclados, a partir da aplicação testes foram realizados para avaliar as mudanças ocorridas no papel, em comparação com papéis sem aplicação do amido. Foram preparadas amostras do amido modificado nas porcentagens de 1, 2, 3 e 4%. As análises realizadas foram: o teste de Coob, RCT (Ring Crush Test) e CMT (Corrugated Medium Test). A partir dos resultados encontrados pode-se perceber que o papel com aplicação do amido modificado oxidado a 2% apresentou o melhor desempenho no que se refere à qualidade e resistência do papel. Palavras-chaves: Testes de Qualidade, Modificação de Amido, Papel Reciclado

2 1. Introdução Uma das grandes dificuldades que a indústria papeleira encontra é o alto custo de produção de papéis com maior resistência e também com características hidrofóbicas, assim sendo, o presente trabalho objetivou-se na aplicação de um amido modificado oxidado com características hidrofóbicas em diversos tipos de papéis, a aplicação se deu em uma Indústria Papeleira, os resultados serão apresentados a partir da realização de testes de qualidade. Nosso trabalho teve início com uma vasta investigação literária, estudando detalhadamente métodos de aplicação de películas protetoras em papéis, realizadas principalmente em amidos modificados. Tal pesquisa será apresentada pelo método indutivo, também conhecido como método experimental, considerando a utilização do mesmo para provar os fatos, com os testes de Gramatura, Teste de Coob, Ring Crush Test (RCT) e o Corrugated Medium Test (CMT). Os testes foram realizados no Laboratório de uma Indústria Papeleira na cidade de Campo Mourão/Pr. Este trabalho de acordo com a ABEPRO (2008) está situado na área de Engenharia da Sustentabilidade e na subárea de Desenvolvimento Sustentável. O presente artigo está dividido em cinco seções, sendo que na primeira encontra-se a Introdução, na segunda o Referencial Teórico, na terceira está apresentada a Metodologia, na quarta foram discorridos os Resultados e Discussões e na quinta seção as Considerações Finais. 2. Referencial Teórico 2.1. Indústria Papeleira Segundo Almeida et al. (2004) a indústria papeleira tem uma grande importância para a economia da América do Sul devido à enorme disponibilidade de recursos florestais, sendo o Brasil e o Chile os maiores produtores de celulose da região, onde no Brasil usa-se preferencialmente madeira de Eucalyptus grandis, com uma produção ao redor de 6 milhões de toneladas de polpa por ano. 2

3 2.2. Amido O amido é um produto largamente usado na indústria papeleira sendo matéria prima indispensável na fabricação de papéis. Segundo a Agência Brasileira de Normas Técnicas ABNT (1978) o amido é o produto amiláceo extraído das partes aéreas comestíveis dos vegetais, seu nome deve ser designado a partir da planta que ele é extraído, no nosso caso deve ser chamado de amido de mandioca, por ser retirado da raiz da mandioca Amido Modificado Podemos aumentar o emprego do amido em diversos setores da economia quando efetuamos modificações em sua estrutura molecular. Segundo Ciacco & Cruz (1982) as modificações efetuadas no grânulo de amido têm como objetivo moldar o amido para determinadas finalidades. A utilização de amidos modificados em alimentos tem sido uma alternativa para melhorar as características que os amidos nativos não podem conferir (SHIRAI et al., 2004). Realizamos uma tabela demonstrando modificações do amido para uso na indústria papeleira, onde podem ser físicas, químicas, enzimáticas e exertadas. A tabela 1 demonstra distintos métodos de modificação de amido para a indústria papeleira. Tabela 1: Tipos de modificações de amido, produtos obtidos e usos na indústria papeleira. Tipos de Modificação Produto Obtido Usos Física Pré-gel Cola para o papel Catiônico Massa de Papel Química Dextrina Cola para o papel Oxidada Cobrir a superfície do papel Enzimática Hidrolisado Cobrir a superfície do papel Enxertada Hidrofóbico Diminuir a absorção da Umidade relativa do Ar Fonte: Autores, (2013) 2.4. Amido Modificado Hidrofóbico Com a necessidade de um produto que seja impermeável produziremos um amido modificado com característica hidrofóbica. Segundo Swinkels (1996) o amido modificado hidrofóbico é o produto da reação entre radicais hidrofóbicos com a cadeia de amido. Com isso o produto final empresta algumas propriedades hidrofóbicas ao amido sem destruir a dispersibilidade em água dos mesmos. 3

4 De acordo com Reineccius (1988) um amido modificado hidrofóbico é produzido do enxertamento de moléculas de hidroxilas formando moléculas de amido sem acidez Amido Modificado Oxidado A técnica de modificação mais utilizada no amido para a indústria papeleira é a de oxidação, proporcionando ao amido características que forneçam ao papel a diminuição de sua viscosidade e o aumento de sua flexibilidade, não permitindo que quando movimentado ele se quebre. De acordo com Moorthy (1994) a oxidação pode dar origem a diferentes produtos dependendo do agente utilizado, eles apresentam uso preferencial em indústrias papeleiras e produzem suspensões que podem ser usadas como dispersantes. Segundo Ciacco & Cruz (1982) o principal uso do amido oxidado na indústria papeleira é na cobertura do papel, formando um filme superficial auxiliando na selagem dos poros existentes e propiciando uma melhor absorção de tinta, ainda melhorando sua resistência à umidade Métodos de Análise da qualidade do papel Após aplicarmos o amido modificado no papel, serão realizadas análises da qualidade nas Indústrias Reunidas Cristo Rei Ltda. utilizando os seguintes métodos: Teste de Coob De acordo com a revista Papel (2001) o teste de Coob é um ensaio que demonstra a absorção de água pelo papel em um determinado espaço de tempo, sob as condições padronizadas fornecendo o resultado em gramas por metro quadrado (g/m²) RCT (Ring Crush Test) Ring Crush Test (RTC) é a avaliação que se faz da propriedade de resistência do papel à compressão. Segundo Ueno (1995) a resistência do papel ao RCT é a máxima força de compressão que uma amostra de papel sustentará sem ser deformada, onde a fita da amostra deverá ser enrolada em um formato cilíndrico, apoiada em um dos lados, e a força aplicada ao outro sobre condições específicas. 4

5 CMT (Corrugated Medium Test) Segundo Cassimiro (2003) o Corrugated Medium Test (CMT) mede a capacidade de resistência do papel quando ele é exposto a condições de pressão mecânica, onde se pegam duas tiras de papel 12,5 x 150mm (longitudinal e transversal) e coloca-se no aparelho de CMT, que faz as ondas no papel. 3. Metodologia O método escolhido para o preparo da película foi o método de gelatinização do amido de mandioca. Para o preparo foi submetida ao processo de cozimento uma mistura de água e amido modificado oxidado, com características hidrofóbicas, nos percentuais de 1, 2, 3 e 4% de amido e 1000 ml de água. A homogeneização da mistura se deu a temperatura de 150 C. O amido foi aplicado em um papel reciclado que possui amido natural adquirido numa Indústria na cidade de Campo Mourão/Pr, sendo que o papel possui uma gramatura de 6,88 g/cm², as amostras foram levadas a uma secadora para, juntamente com o papel sem o amido, que todos tenham uma umidade uniforme. As análises foram realizadas no laboratório da Indústria. Para a realização do teste de Coob as amostras tiveram primeiramente que ser cortadas em uma prancha de Coob, numa medida de 12,5x12,5 cm, logo levadas a uma secadora para homogeneizar o teor de umidade. A pesagem, em balança analítica, das amostras foi realizada após o processo de secagem, para serem então levadas ao teste de Coob. O teste é realizado prensando as amostras e submergindo-as em 90 ml de água, durante o tempo de 1min e 40 segundos. Após esse período foram novamente pesadas e para encontrar a quantidade de água absorvida usamos a relação: Quantidade Absorvida Peso Final Peso Inicial Em seguida realizou-se o teste de RCT (Ring Crush Test) para o qual foi necessário primeiramente cortar os papéis, em uma prancha com medidas de 28x40 cm, pesar e cortar fazendo uso de uma guilhotina de RCT para que os cortes ficassem nas medidas específicas para análises - finalmente os papéis foram levados à máquina de RCT e prensados com uma matriz de 0,37-0,42 mm, medindo assim sua capacidade longitudinal e transversal. 5

6 Finalmente, realizou-se o teste de CMT (Corrugated Medium Test), onde primeiramente os papéis foram cortados sem uma medida específica e levados à máquina do CMT, esta medida foi realizada pela quantidade de pressão suportada pelo papel sendo medida em kgf/cm², foram realizados quatro ensaios por amostra, e a resistência obtida é a média dos resultados. 4. Resultados e Discussões A partir do Teste de Coob encontrou-se a quantidade de absorção de água no papel reciclado, os valores estão expostos na Tabela 1. Tabela 1 Resultados Teste de Coob para amostras de amido modificado oxidado hidrofóbico (AMOH) Item Absorção (g) Sem Aplicação 0,29 Com AMOH 1% 0,26 Com AMOH 2% 0,24 Com AMOH 3% 0,25 Com AMOH 4% 0,26 Com o uso dos dados da tabela 1 foi possível traçar um gráfico (figura 1) para facilitar a demonstração dos resultados. Figura 1 Resultados da absorção de água pelo Teste de Coob 6

7 A partir da realização do teste de Coob pode-se concluir que com a aplicação do amido, em todas as concentrações, o papel absorveu menos água, portanto, o amido que forneceu o melhor resultado foi o de concentração a 2% absorvendo aproximadamente 18% a menos de água em relação ao papel sem amido. A avaliação do aumento da propriedade de resistência à compressão foi realizada pelo teste RCT (Ring Crush Test), e foi aplicada uma pressão ao papel medindo assim sua locomoção longitudinal e transversal, demonstradas na Tabela 2. Tabela 2 Resultados RCT (Ring Crush Test) para amostras de amido modificado oxidado hidrofóbico (AMOH) Item Longitudinal (mm) Transversal (mm) Sem Aplicação Com AMOH 1% Com AMOH 2% Com AMOH 3% Com AMOH 4% Com o uso dos resultados da tabela 2 traçamos o gráfico da figura 2 para melhor demonstrar os resultados do RCT. Figura 2 Resultados do RCT (Ring Crush Test) A partir da realização do RCT pode-se concluir que, com a aplicação do amido modificado oxidado hidrofóbico (AMOH), o papel mostrou ter resistência maior, na direção longitudinal 7

8 o melhor resultado foi o verificado no amido a 2% de concentração, e na direção transversal se destacaram as amostras com concentrações de 1 e 2% de AMOH. Portanto, podemos concluir que a amostra de AMOH à 2% é a melhor a ser utilizada. O teste CMT (Corrugated Medium Test) foi realizado e a partir dele foi aplicada uma pressão ao papel medindo o máximo de tempo que o papel suporta pressão, em cada amostra de papel foram realizados quatro testes, sendo a média demonstrada na Tabela 3. Tabela 3 Resultados CMT (Corrugated Medium Test) Item Pressão (kgf/cm²) Sem Aplicação 39 Com AMOH 1% 46,75 Com AMOH 2% 47,75 Com AMOH 3% 47 Com AMOH 4% 46 Com o uso dos resultados do CMT da tabela 3 plotou-se um gráfico para demonstrar os resultados, sendo apresentado na Figura 3. Figura 3 Resultados do CMT (Corrugated Medium Test) A partir da realização do teste CMT pode-se concluir que, com a aplicação do AMOH, o papel apresentou maior resistência à pressão, sendo que o que teve maior destaque foi também o de concentração a 2% de amido. Chegando a conclusão que o amido modificado foi o responsável pelo aumento da resistência do papel. E a concentração ótima é a de 2% de amido. 8

9 5. Considerações Finais Ao término da pesquisa foi possível concluir que, o papel reciclado coberto com uma película de amido modificado oxidado, com características hidrofóbicas, apresentou resultados superiores em qualidade em relação ao papel sem a aplicação do amido. A concentração ótima de amido foi a 2%, sendo que nesta porcentagem as amostras estudadas reagiram melhor aos testes proposto neste trabalho. Neste sentido concluímos que existe a possibilidade em propor para a indústria papeleira um novo material para produção de papel em escala comercial. E este novo produto garantirá um papel com características hidrofóbicas, tornando o produto mais resistente à umidade e ao mesmo tempo com maior durabilidade. REFERÊNCIAS ABEPRO Associação Brasileira de Engenharia de Produção. Áreas da Engenharia de Produção. Rio de Janeiro, ABNT - Associação brasileira de normas técnicas, ALMEIDA, Edna; ASSALIN, Márcia Regina; ROSA, Maria Aparecida; DURÁN, Nelson. Tratamento de Efluentes industriais por processos oxidativos na presença de ozônio. Química Nova, vol. 27, No5, São Paulo, Sep-Oct, CASSIMIRO, Carlos Alberto Nagarolli. A Influência do Processo Produtivo na Qualidade do Papel. Faculdade Estadual de Ciências e Letras de Campo Mourão - FECILCAM. Campo Mourão, CIACCO, Cesar Francisco; CRUZ, Renato. Fabricação de Amido e sua Utilização. Coordenadoria da Indústria e Comércio, p MOORTHY, Shena Namanda. Tuber crop starches. Thiruvananthapuram: Central Tuber Crops Research Institute, p.40, REINENCIUS, Gustavo Haroldo. Amidos modificados quimicamente REVISTA O PAPEL. Revista Manual e Tecnologia em celulose e papel. Órgão Oficial de Divulgação da ABTCP (Associação Brasileira de Tecnologia em Celulose e Papel), SHIRAI, Marianne Ayumi; HAAS, Ângela; FERREIRA, Gustavo Fattori; MATSUGUMA, Luciana Shizue; FRANCO, Célia Maria Landi; DEMIATE, Ivo Mottin. Características físico-químicas e utilização em alimentos de amidos modificados por tratamento oxidativo. Revista UEPG, SWINKELS, Jake John McGary. Industrial starch chemistry: Properties modifications and application of starchs. Veendam: AVEBE, p.48,

10 UENO, Pedro Yuri. O controle do Teste de Ring Crush Test (RTC) ao processo de fabricação. Curitiba: ABTCP,