Author(s): Pinto, Ana Rita Moreira
Date: 2021
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/31944
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Cortiça; Rolhas naturais; Lavação; Brancura; Revestimento; Desenho de experiências; Otimização; Ozono
O presente trabalho desenvolvido na Amorim Cork S.A. teve como objetivo otimizar e validar processos de lavação e revestimento de rolhas de cortiça natural com vista a melhorar o aspeto visual da rolha e também reduzir os custos e o consumo de produtos químicos e água processual. Para a validação de 2 novos revestimentos, utilizou-se um novo sistema de reagentes de branqueamento, H2O2 + R1 (reagente à base de bicarbonato de amónio). Concluiu-se o desenvolvimento dos novos revestimentos com zero peróxidos residuais após 24 horas, e com uma redução de 46 % do consumo de peróxido de hidrogénio, 6 % do consumo de água e 29 % do consumo de energia em escala industrial, comparando com um revestimento realizado atualmente na empresa. Estes 2 novos revestimentos podem permitir adicionar novos tons à paleta de cores disponibilizada ao mercado pela Amorim. Para a otimização de um revestimento já produzido pela empresa foi realizado um desenho de experiências em escala piloto com as 4 variáveis mais relevantes no processo: (i) número de entradas do revestimento, (ii) diluição, (iii) volume de enxaguamento e (iv) tempo de espalhamento do produto. Como variáveis de resposta foi definida a taxa de rolhas rejeitadas e também o desvio padrão obtido na medição da brancura da rolha, sendo que o objetivo era minimizar ambas. Obteve-se um ponto ótimo de operação, sendo que este deve ter um enxaguamento de 0,074 L, o revestimento deve ser aplicado em 3 etapas diluído em 0,680 L e com um tempo de espalhamento de 7 min. Obteve-se um desvio padrão de 0,68 %ISO com um coeficiente de variação de 3 % e uma taxa de rejeição de 6 %, sendo que antes se tinha um desvio padrão de 1,02 %ISO com coeficiente de variação de 4 % e uma taxa de rejeição de 6 %, portanto, contribui-se para a melhoria do aspeto visual da rolha. Para a lavação com ozono + H2O2/NaOH, num equipamento piloto com capacidade para 500 rolhas, foi realizado um desenho de experiências com 4 variáveis a 2 níveis (concentração de peróxido de hidrogénio e de hidróxido de sódio, volume de água no 2º enxaguamento e o tempo de oxidação), onde o objetivo é atingir uma brancura de 27,44 % ISO. Este foi o primeiro desenvolvimento da utilização de ozono como novo reagente de branqueamento de rolhas de cortiça em fábrica. O ponto ótimo de operação é uma concentração de 19 % de peróxido de hidrogénio e 5 % de hidróxido de sódio, com 1775 segundos de oxidação e 2272 mL de enxaguamento. Neste ponto obteve-se uma brancura de 25,04 % ISO. Este trabalho demonstrou potencial para a transição do sistema de lavação atual usando os reagentes H2O2/NaOH/NaHSO4 para reagentes alternativos (H2O2/R1 e ozono), mais seguros para o ambiente e que agridem menos a superfície da rolha, para a melhoria de um revestimento já existente e para a validação de 2 novos revestimentos, tendo-se conseguido uma redução de tempos de processo e melhoria do aspeto visual em rolhas de cortiça natural.
This work was developed in the washing sector of Amorim Cork aiming the optimization and validation of washing and coating processes in natural cork stoppers. Efforts were carried out to improve the visual appearance of the stopper as well as reducing the consumption of chemicals products and water. For the validation of the 2 new coatings, a new bleaching reagent system was used, H2O2 + R1 (based on ammonium bicarbonate). The development of new coatings was achieved with zero residual peroxide after 24 hours, and with a 46 % reduction in hydrogen peroxide consumption, 6 % in water consumption and 29 % in energy consumption on an industrial scale, compared to a coating currently applied in the company. These 2 new coatings can add new tones to the color palette made available to the market by Amorim. On the optimization of a coating already produced by the company, a pilot scale experiment design was carried out with the 4 most relevant variables in the process: (i) number of coating entries, (ii) dilution, (iii) rinsing volume and (iv) product spreading time. The variables chosen to measure the response were: the rate of rejected stoppers - stoppers not properly coated - and the standard deviation obtained from measurements of the cork’s whiteness, with the objective of minimizing both. The optimal operating point was obtained with a rinse of 0.074 L, a coating that must be applied in 3 steps diluted in 0.680 L and with a spreading time of 7 min. A standard deviation of 0.68 %ISO was obtained with a coefficient of variation of 3 % and a rejection rate of 6 %, whereas before a standard deviation of 1.02 %ISO was obtained with a coefficient of variation of 4 % and a rate of rejection of 6 %, contributing to the improvement of the visual appearance of the stopper. The washing with ozone + H2O2 / NaOH was carried out in a prototype with a capacity of 500 stoppers. An experiment design was conducted with 4 variables at 2 levels: concentration of hydrogen peroxide and sodium hydroxide, the volume of water in the 2nd rinse and the time of oxidation, where the goal was to achieve a whiteness of 27.44 % ISO. This was the first development on the use of ozone as a new bleaching reagent for cork stoppers in a factory. The optimal operating point predicted by the model was a concentration of 19 % hydrogen peroxide and 5 % sodium hydroxide, with 1775 seconds of oxidation and 2272 mL in the rinse. At this point, at this point a whiteness of 25.04 % ISO was obtained. This work contributed to the transition from the current bleaching system used which was based on H2O2/NaOH/NaHSO4 to new reagents (H2O2/R1 and ozone), safer and less aggressive to the surface of the stopper as well as the improvement of an existing coating and for the validation of 2 new coating, having achieved a reduction in process duration and an improvement in the visual appearance of natural cork stoppers.
