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INDICE DE KAPPA EN PULPA

2019 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

TÍTULO: INDICE DE KAPPA EN PULPA ALUMNOS: Arana Alayo Anita Aguilar Tello David Goñe More Oswaldo López Azaña Junior Mendoza Esquivel Christian Morales Valdiviezo Xiomara Regalado Tamariz Jorge Torres Perez Luis Vasquez Cunya Jhean CURSO: “Procesos Tecnológicos del Papel” DOCENTE: Ing. Berenice Córdova Chang

NUEVO CHIMBOTE – PERÚ 2019

INDICE I.

pág.

INTRODUCCION..............................................................................................................4

II.

OBJETIVOS...................................................................................................................4

III.

FUNDAMENTO TEORICO.........................................................................................4

3.1

Características de la fabricación de pulpa................................................................4

3.2

Celulosa de bambú.....................................................................................................5

3.3

Definición de N° kappa..............................................................................................5

IV.

MATERIALES Y METODOS......................................................................................6

4.1

Materiales....................................................................................................................6

4.2

Reactivos.....................................................................................................................6

4.3

Métodos.......................................................................................................................6

V.

RESULTADOS...................................................................................................................7

VI.

DISCUSIONES...............................................................................................................8

VII.

CONCLUSIONES..........................................................................................................8

VIII. IX. X.

RECOMENDACIONES............................................................................................9 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................9

ANEXOS.............................................................................................................................9 10.1

Cálculo del valor de ¨P¨..............................................................................................9

10.2

Cálculo del N° Kappa...............................................................................................10

10.3

Determinación del porcentaje de lignina klason....................................................10

I.

INTRODUCCION Hoy en día se aprecia más el papel por su blancura por lo cual las industrias que elaboran estos, tienen que determinar la cantidad adecuada de blanqueadores o productos clorados que se tiene que agregar para lograr la blancura deseada por ello es muy importante el número de kappa. El número kappa es un coeficiente adimensional, que es utilizado como un indicador de la cantidad de lignina remanente en las pulpas de celulosa luego de la cocción. Industrialmente se asocia al grado de blanqueabilidad que poseen las pulpas. El número kappa es el volumen (en ml) de permanganato de potasio (kmno4) 0,1n consumido por 1g de pulpa seca. Los resultados se corrigen para ser equivalentes a un consumo de permanganato de potasio del 50%, mediante el producto del consumo real medido en el ensayo por un factor de conversión.

II.

III.

OBJETIVOS 

Determinar el número de Kappa de muestras de papel de bambú



Determinar el % de lignina residual en el papel de bambú

FUNDAMENTO TEORICO III.1

Características de la fabricación de pulpa

Dentro del proceso de fabricación de la celulosa, el área más crítica y que necesita por ende una mayor atención es la cocción, la cual se lleva a cabo en digestores batch y continuos. Un digestor continuo es un reactor químico tubular que procesa astillas de madera (chip) para obtener la pulpa de celulosa usando una solución cáustica caliente, denominada licor de cocción, que permite disolver la lignina, que es el aglomerante natural de la madera. El número Kappa proporciona una medida de la lignina residual en la pulpa y es un indicador directo de la calidad de la pulpa de celulosa que se fabrica. En los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo para modelar el digestor de pulpa que usa el proceso Kraft. Uno de los modelos más conocidos es el “Modelo Purdue”, desarrollado en la Universidad de Purdue. En (Kayihan,et al. 1996) y en (Wisnewsky et al. 1997), se realiza una comparación de los modelos desarrollados en la Universidad de Purdue con el modelo reducido presentado por Kayihan. Comprobándose que este último representa muy

bien el comportamiento de las dinámicas ocurridas en el digestor continúo. Estos modelos paramétricos constan de más de 1000 variables de estados para representar la dinámica del proceso. (Aros y Cipriano 2001), dada su mayor simplicidad y su capacidad de reproducir con suficiente exactitud la dinámica del digestor. Dentro de sus característica principales se destacan: incluye los modelos de dos vasijas para llevar a cabo el proceso de cocción, en la primera se produce la mezcla del licor de cocción con las astillas más vapor, permitiendo la impregnación del licor en éstas; en la segunda vasija, donde se produce la cocción propiamente, se dispone de 780 estados para describir el comportamiento de la dinámica del proceso, siendo representado el modelo por un conjunto de reactores agitados conectados en serie para representar el fenómeno de transporte. III.2

Celulosa de bambú

La fibra del bambú es un tipo de fibra reciclable. Se usa cien por cien las materias primas del bambú, a través de métodos físicos tales como la destilación y la hirvición y luego se tela en condiciones mojadas. Sus procesos de producción son los siguientes: Bambú→ piezas de bambú→ la pulpa fina→ la celulosa del bambú→ la fibra del bambú Diferenciada a otras materias primas textiles antibióticas naturales con añadidos químicos, la fibra del bambú se conservan sus sustancias antibióticas y anti-rayo ultravioleta por medio de procedimiento tecnológico, así que la fibra del bambú obtenga la función de proteger la salud siendo una fibra verde de verdad. III.3

Definición de N° kappa

El N.º KAPPA es el volumen (en mL) de permanganato de potasio 0,1N consumido por 1g de pulpa seca. La relación lineal entre número Kappa y lignina Klason se quiebra para pulpas con rendimiento por encima del 70%, debido a la existencia de una porción de lignina Klason resistente a la oxidación del permanganato bajo las

condiciones especificadas en el ensayo. Debido a que el consumo de permanganato depende de la cantidad de lignina presente en la muestra, y de la extensión de su reacción con los agentes de cocción, no es posible establecer una relación precisa de consumo de permanganato a lignina en la región de altos rendimientos. IV.

MATERIALES Y METODOS IV.1

IV.2

IV.3

Materiales 

Muestra de bambú.



Agitador tipo hélice, de vidrio u otro material no corrosivo.



Vaso de 2000 ml de vidrio o porcelana.



Bureta de 50 ml.



Pipetas automáticas de 100 ml.



Probetas graduadas de 25 ml, 50 ml y 1 L.



Cronómetro.

Reactivos 

Solución de Permanganato de Potasio 0.1 N



Solución de Tiosulfato de Sodio 0.2 N



Solución de Yoduro de Potasio 0.1 N



Ácido sulfúrico 4 N



Indicador de almidón

Métodos

En primera instancia se debe desintegrar entre 0.2 y 0.5 g de muestra de bambú en 500ml de agua destilada, hasta que la suspensión este libre de grumos, pero evitando el corte de las fibras. Luego, se debe transferir la muestra desintegrada al vaso de 2 litros y enjuagar con agua destilada para posteriormente completar el volumen a 795 ml. Después, añadir 100 ml de solución de permanganato de potasio 0.1 N más 100 ml de ácido sulfúrico 4 N y enjuagar con 5ml de agua destilada las probetas que contenían las soluciones. Transcurrido los 10 min, agregar 20 ml de Yoduro de potasio 1

N. A continuación, titular con Tiosulfato de sodio 0.2 N y agregar gotas de la solución indicador casi al final de la reacción, cuando esta tenga un color amarillo pálido. También se debe hacer un blanco siguiendo exactamente el mismo procedimiento, pero sin la pulpa. Finalmente, realizar los cálculos respectivos. V.

RESULTADOS Tabla N° 1.-Cuadro de datos del blanco BLANCO KMnO 4(ml) H2SO 4(ml) H2O(ml) KI(ml) INDICADOR(ml) GASTO DE Na2S2O3 0.2 N (ml)

100 100 800 20 3 58.4

Tabla N° 2.-Cuadro de datos de la muestra de papel de bambú MUESTRA KMnO 4 (ml) H2 SO4 (ml) H2 O(ml) KI(ml) INDICADOR(ml) MUESTRA(g) GASTO DE Na2 S2 O 3 0.2 N(ml)

100 100 800 20

3 0.7612 46.9

Tabla N° 3.-Valores de K, P Y % de lignina de Klason obtenidos mediante cálculos

P K % LIGNINA KLASON

23 28.5 3.705

VI.

DISCUSIONES Carvalho citado por Fuenmayor y Vera (2007). Señalan que el álcali activo es uno de los parámetros principales en el proceso de reducción de la pulpa, pues se relaciona directamente con la intensidad de las reacciones de deslignificación y la subdivisión de carbohidratos. “En la práctica realizada se tuvo que realizar un duplicado del muestreo para un mejor resultado y para poder observar la variación de este N° kappa. La cantidad obtenida de N°kappa ha estado dentro de un rango de trabajos observados aceptable ya que está cerca a los 30 ml, pero esto también tiene mucho que ver con el rendimiento, sulfidez y alcalí; también tiene que ver con el factor H, el N°kappa aumenta con respecto a estos factores en especial cuando es sometido a mayor tiempo y a una alta temperatura por eso nosotros obtuvimos 28.5 ml con la corrección del 50% ya que en un inicio se obtuvo 23ml”. Liese citado por Gutiérrez (2015). Menciona que los componentes químicos de las células del culmo son celulosa (50%), hemicelulosas (25%) y lignina (25 %). Dichas cantidades son similares a la madera, sin embargo, el bambú no produce componentes tóxicos (extractivos) como el duramen de la mayoría de árboles. Por ello su durabilidad natural contra la biodegradación es generalmente bastante baja. “En la práctica realizada obtuvimos que una lignina residual o más conocida como lignina klason de 3.7% es decir que la relación entre el N° kappa y la lignina ha sido buena ya que oxidó un gran porcentaje de lignina aproximadamente el 21% de la lignina presente en el bambú.”

VII.

CONCLUSIONES En la presente experiencia se logró determinar el N° de Kappa con un valor de 28.5 que se traduce en la cantidad de permanganato de potasio consumido en mililitros por cada gramo de pulpa seca. También se determinó el porcentaje de lignina residual en pulpa de bambú con un valor de 3.705 % que representa a la lignina que permanece unida a las fibras obtenidas en los procesos químicos y que no se ha eliminado en la cocción.

VIII.

RECOMENDACIONES 

Ser exactos con los tiempos al momento de agregar los reactivos



Ser cuidadosos al momento de manipular los reactivos e instrumentos



Ser exactos al momento de manipular la bureta y estar atentos a las reacciones y al cambio de color de las muestras.

IX.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

ISABEL MARÍA RODRÍGUEZ GARCÍA.2006. “Caracterización química de fibras de plantas herbáceas utilizadas para la fabricación de pastas de papel de alta calidad”. Sevilla.



“Kappa number of Pulp” Norma Tappi T 236-cm-85. 2



TASMAN, J. E., AND BERZINS, V.1957. “The Permanganate Consumption of Pulp Materials”; Pulp Paper Mag. Canadá. 58 n° 10.

 X.

SMOOK, G. A.1990. “Manual para Técnicos de Pulpa y Papel”; Tappi Press. ANEXOS X.1Cálculo del valor de ¨P¨ ( b−a )∗N P= 0.1

P=

( 58.4−46.9 )∗0.2 =23 0.1

K= Nº Kappa. f= factor para corregir a 50% el consumo de permanganato de potasio, dependiendo del valor de p (ver Tabla 1 de la norma TAPPI correspondiente). w= peso de muestra de pulpa seca, g. p= cantidad de permanganato de potasio 0,1N realmente consumidos por la muestra ensayada, mL. b= cantidad de tiosulfato consumido en la determinación del blanco, mL. a= cantidad de tiosulfato consumido por la muestra ensayada, mL. N= normalidad del tiosulfato de sodio.

 Hallamos el valor de p y lo llevamos a la tabla de la norma Tappi donde extrapolamos el valor de P PARA F 30 40 23

X.2Cálculo del N° Kappa K=

P∗F W

K=

23∗0.9433 =28.5 0.7612

X.3Determinación del porcentaje de lignina klason

K∗0.13=%K∗0.13=% LIGNINA KLASON 28.5∗0.13=% LIGNINA KLASON %LIGNINA KLASON =3.705

0.958 0.975 0.9433