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Título: Melhoria da produtividade e eficiência econômica na produção de papel por meio da pré-refinação enzimática: um estudo de caso em escala industrial
Título(s) alternativo(s): Improvement in productivity and economic efficiency in paper production through enzymatic pre-refining: an industrial-scale case study
Autor(es): Rydz, Júlia
Orientador(es): Zuber, Andre
Palavras-chave: Papel - Confecção
Enzimas - Aplicações industriais
Celulase
Papermaking
Enzymes - Industrial applications
Cellulase
Data do documento: 14-Fev-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: RYDZ, Júlia. Melhoria da produtividade e eficiência econômica na produção de papel por meio da pré-refinação enzimática: um estudo de caso em escala industrial. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2025.
Resumo: Este estudo avaliou a aplicação de um complexo enzimático celulase no processo de pré-refinação de uma máquina de papel, com o objetivo de melhorar a drenabilidade da polpa (freeness) e aumentar a velocidade da máquina. Para isso, foram comparados três meses de operação sem a enzima e três meses com a enzima, na dosagem de 100 g/ton de papel. A análise considerou parâmetros-chave, como energia de refino, drenabilidade, consumo de vácuo e vapor, propriedades mecânicas do papel, velocidade da máquina, taxa de produção e eficiência financeira. Os dados foram coletados a cada hora por meio do sistema PI e filtrados para excluir períodos de inatividade. Os resultados indicaram que o complexo enzimático melhorou a drenabilidade, permitindo um aumento de 3,44% na velocidade da máquina e um ganho de 3,47% na taxa de produção, além da redução do consumo de vácuo e vapor. Essas melhorias operacionais resultaram em um ganho financeiro de aproximadamente R$ 700.000,00 no período de teste, com uma projeção anual de R$ 2,6 milhões sob condições de produção regulares. Destaca-se que esses benefícios foram obtidos sem grandes alterações nas propriedades críticas do papel, como resistência à tração e ao rasgo. Os principais desafios envolveram a estabilização da dosagem da enzima, devido à complexidade dos sistemas de água e refugo da máquina. Ainda assim, o complexo enzimático demonstrou ser uma solução custo-efetiva e sustentável, alinhando benefícios econômicos, ambientais e de qualidade do produto.
Abstract: This study evaluated the application of a cellulase enzyme complex in the pre-refining process of a paper machine, aiming to improve pulp drainability (freeness) and increase machine speed. To this end, three months of operation without the enzyme were compared to three months with its application at a dosage of 100 g/ton of paper. Key parameters were analyzed, including refining energy, drainability, vacuum and steam consumption, paper mechanical properties, machine speed, production rate, and financial efficiency. Data were collected hourly through the PI system and filtered to exclude periods of inactivity. The results indicated that the enzymatic complex significantly improved drainability, enabling a 3.44% increase in machine speed and a 3.47% rise in production rate, in addition to reducing vacuum and steam consumption. These operational improvements resulted in a financial gain of approximately R$ 700,000 during the test period, with an annual projected gain of R$ 2.6 million under regular production conditions. Notably, these benefits were achieved without significant changes in critical paper properties, such as tensile and tear resistance. The main challenges involved stabilizing enzyme dosage due to the complexity of the machine's water and broke systems. Nevertheless, the enzymatic complex proved to be a cost-effective and sustainable solution, aligning economic, environmental, and product quality benefits.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36845
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