Nghiên cứu thành phần hóa học và thử nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu gỗ tràm bông vàng acacia auriculiformis

Nghiên cứu phương pháp sản xuất bột giấy hiệu quả từ gỗ Tràm bông vàng. Khám phá tiềm năng và ứng dụng trong ngành công nghiệp giấy.

• Tác giả: Đào Văn Anh
• Người hướng dẫn: TS. Cao Quốc An
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Chế biến lâm sản
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần hoá học và thử nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu gỗ Tràm bông vàng (Acacia auriculiformis)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2007 – 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá tiềm năng gỗ Tràm bông vàng cho ngành giấy Việt Nam

Ngành công nghiệp giấy Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, với sản lượng tăng trung bình 11% mỗi năm trong giai đoạn 2000-2006. Tuy nhiên, nguồn cung nguyên liệu trong nước chỉ đáp ứng được khoảng 64% nhu cầu, dẫn đến sự phụ thuộc lớn vào bột giấy nhập khẩu. Điều này đặt ra một thách thức lớn về việc tìm kiếm và phát triển nguồn nguyên liệu ngành giấy bền vững, có sẵn tại địa phương. Trong bối cảnh đó, cây Tràm bông vàng (Acacia auriculiformis) nổi lên như một giải pháp chiến lược. Đây là loài cây gỗ mọc nhanh, có chu kỳ kinh doanh ngắn và đã được trồng rộng rãi tại nhiều tỉnh thành như Đồng Nai, Quảng Nam, Hòa Bình. Với năng suất cao và khả năng thích ứng sinh thái rộng, việc nghiên cứu khả năng sản xuất bột giấy từ gỗ keo lá tràm không chỉ góp phần bổ sung nguồn cung mà còn thúc đẩy ngành công nghiệp giấy phát triển ổn định, giảm áp lực nhập khẩu và tận dụng hiệu quả tài nguyên rừng trồng. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá toàn diện các đặc tính hóa học và vật lý của gỗ Tràm bông vàng, từ đó thử nghiệm quy trình công nghệ để xác định tiềm năng cây Tràm bông vàng trong việc sản xuất bột giấy chất lượng cao.

1.1. Bối cảnh ngành giấy Việt Nam và nhu cầu nguyên liệu thô

Thực trạng ngành giấy Việt Nam hiện nay đối mặt với sự mất cân đối nghiêm trọng giữa năng lực sản xuất giấy và sản xuất bột giấy. Phần lớn các nhà máy có quy mô nhỏ, công nghệ lạc hậu, trong khi nhu cầu tiêu dùng giấy ngày càng tăng. Theo Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam (VPPA), năm 2011, tổng năng lực sản xuất giấy ước tính đạt 2,2 triệu tấn, nhưng nguồn cung bột giấy trong nước lại thiếu hụt trầm trọng. Sự phụ thuộc vào bột giấy nhập khẩu khiến ngành giấy dễ bị ảnh hưởng bởi biến động giá cả thế giới. Do đó, việc tự chủ nguồn cung nguyên liệu từ các loại cây trồng như Tràm bông vàng là một mục tiêu cấp thiết, giúp ổn định sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh cho toàn ngành.

1.2. Tại sao Acacia Auriculiformis là lựa chọn chiến lược

Acacia auriculiformis, hay Keo lá tràm, sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội để trở thành nguyên liệu ngành giấy lý tưởng. Loài cây này có chu kỳ kinh doanh ngắn, chỉ từ 7-10 năm, cho năng suất rất cao, có thể đạt 15m³/ha/năm tại một số lâm trường. Khả năng tái sinh tốt và biến động sinh thái rộng giúp cây dễ dàng gây trồng trên nhiều loại địa hình khác nhau. Theo số liệu của Viện điều tra quy hoạch rừng, các loài keo Acacia, trong đó có Tràm bông vàng, chiếm tới 40% trong tổng số 125.000 ha rừng trồng theo dự án PAM. Việc khai thác nguồn nguyên liệu dồi dào này sẽ tạo ra một chuỗi cung ứng ổn định và bền vững cho các nhà máy giấy.

II. Phân tích thành phần hóa học gỗ tràm bông vàng chi tiết

Để đánh giá chính xác khả năng sản xuất bột giấy, việc phân tích thành phần hóa học gỗ Tràm bông vàng là bước đi tiên quyết. Các thành phần chính bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin và các chất chiết xuất, mỗi thành phần đều có vai trò và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chất lượng của bột giấy cuối cùng. Cellulose là thành phần quan trọng nhất, quyết định độ bền của giấy. Ngược lại, lignin là hợp chất cần được loại bỏ gần như hoàn toàn trong quá trình nấu bột. Hàm lượng các chất chiết xuất trong gỗ và tro cũng là những chỉ tiêu cần xem xét. Kết quả nghiên cứu từ mẫu gỗ Tràm bông vàng tại Xuân Mai - Chương Mỹ - Hà Nội cho thấy các chỉ số hóa học rất khả quan, tạo tiền đề vững chắc cho các thử nghiệm sản xuất bột giấy. Cụ thể, hàm lượng cellulose acacia auriculiformis cao cùng với hàm lượng lignin gỗ keo lá tràm ở mức trung bình hứa hẹn một quy trình sản xuất hiệu quả với hiệu suất thu hồi tốt.

2.1. Đánh giá hàm lượng cellulose và hemicellulose

Cellulose là thành phần chính tạo nên cấu trúc xơ sợi và quyết định các tính chất cơ lý của giấy. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng cellulose Acacia auriculiformis là 41.15%. Đây là một con số rất tích cực, đáp ứng tốt yêu cầu đối với nguyên liệu sản xuất giấy và bột giấy, tương đương hoặc cao hơn một số loại gỗ khác đang được sử dụng. Bên cạnh đó, việc phân tích holocellulose (tổng của cellulose và hemicellulose) cũng rất quan trọng, vì hemicellulose góp phần tăng khả năng liên kết giữa các xơ sợi. Hàm lượng các chất tan trong dung dịch NaOH 1% là 17.41%, cho thấy sự hiện diện của một lượng lớn hemicellulose có khối lượng phân tử thấp, dễ hòa tan trong môi trường kiềm của quá trình nấu bột.

2.2. Xác định hàm lượng lignin và các chất chiết xuất trong gỗ

Hàm lượng lignin gỗ keo lá tràm được xác định là 23.1%. Lignin là chất kết dính các sợi cellulose với nhau, và mục tiêu của quá trình nấu bột là loại bỏ thành phần này. Mức lignin 23.1% được xem là trung bình, cho phép quá trình nấu bột diễn ra thuận lợi mà không cần tiêu tốn quá nhiều hóa chất. Về các chất chiết xuất, hàm lượng tan trong nước nóng là 2.82% và nước lạnh là 1.68%. Các chỉ số này không quá cao, giúp hạn chế các vấn đề trong quá trình tẩy trắng và giảm hiện tượng hồi màu của giấy thành phẩm. Hàm lượng tro, chỉ 0.78%, cũng là một ưu điểm vì không gây ảnh hưởng lớn đến công nghệ sản xuất.

III. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm xơ sợi và hóa học tối ưu

Nghiên cứu được tiến hành dựa trên các phương pháp khoa học chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy. Mẫu gỗ Tràm bông vàng được thu thập, xử lý sạch và chặt thành dăm mảnh với kích thước tiêu chuẩn (dài 40–45 mm, rộng 10–20 mm, dày 5–7 mm) để đảm bảo sự thẩm thấu đồng đều của hóa chất. Các phân tích hóa học được thực hiện trên mẫu bột gỗ đã được nghiền và sàng lọc. Mỗi chỉ tiêu đều tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế hoặc quốc gia cụ thể, chẳng hạn như T-15-OS-58 cho hàm lượng tro và T-210-OS-70 cho cellulose. Việc xác định đặc điểm xơ sợi gỗ tràm cũng được thực hiện bằng phương pháp tách sợi và đo lường dưới kính hiển vi. Những phương pháp này cung cấp một bộ dữ liệu toàn diện, làm cơ sở vững chắc để đánh giá và so sánh tiềm năng của Acacia auriculiformis với các loại nguyên liệu khác trong ngành công nghiệp giấy.

3.1. Quy trình xác định kích thước và đặc điểm xơ sợi gỗ tràm

Kích thước xơ sợi là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến chất lượng giấy. Nghiên cứu sử dụng phương pháp tách sợi bằng hỗn hợp H₂O₂ và CH₃COOH để phân tách các tế bào gỗ. Sau đó, các sợi được nhuộm màu và đo đạc ngẫu nhiên dưới kính hiển vi. Kết quả cho thấy chiều dài sợi trung bình là 0.983 mm, bề rộng trung bình 0.018 mm, và tỷ lệ chiều dài/bề rộng là 55. Theo phân cấp của Hội giải phẫu gỗ Quốc tế, chiều dài sợi của Tràm bông vàng thuộc cấp "chính trung bình", một đặc tính rất phù hợp cho việc sản xuất bột giấy từ gỗ keo.

3.2. Tiêu chuẩn áp dụng trong phân tích thành phần hóa học

Để đảm bảo kết quả khách quan, các phân tích thành phần hóa học đều dựa trên các tiêu chuẩn đã được công nhận. Hàm lượng lignin được xác định theo tiêu chuẩn T–13 OS–54, sử dụng axit H₂SO₄ nồng độ 72%. Hàm lượng cellulose được xác định bằng phương pháp Kiursher-Hofft theo tiêu chuẩn T-210-OS-70. Các chất chiết xuất trong gỗ được đo lường bằng dung dịch NaOH 1% (tiêu chuẩn T-4 0S-59) cũng như trong nước nóng và nước lạnh. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo độ chính xác mà còn cho phép so sánh kết quả với các công trình nghiên cứu khác trên toàn thế giới.

IV. Hướng dẫn quy trình sản xuất bột giấy từ tràm bông vàng

Quá trình thử nghiệm sản xuất bột giấy từ gỗ keo lá tràm được thực hiện bằng công nghệ sản xuất bột giấy kraft, hay còn gọi là phương pháp nấu sulfate. Đây là phương pháp hóa học phổ biến nhất hiện nay, sử dụng dung dịch nấu chứa NaOH và Na₂S để phân hủy và hòa tan lignin, giải phóng các sợi cellulose. Thí nghiệm được tiến hành trong các nồi nấu chuyên dụng có dung tích 1 lít, gia nhiệt bằng môi trường glixeryl. Các thông số chính của quá trình nấu như lượng hóa chất sử dụng (18%), độ sulfua (20%), và tỉ lệ dịch (1/5) được giữ cố định. Yếu tố được khảo sát là ảnh hưởng của nhiệt độ nấu (120°C, 140°C, 160°C) và thời gian bảo ôn (60, 90, 120 phút) đến hiệu suất thu hồi bột giấy và chất lượng bột. Quy trình này mô phỏng quá trình sản xuất công nghiệp, cho phép đưa ra những đánh giá thực tiễn và xác định chế độ công nghệ tối ưu.

4.1. Tổng quan công nghệ sản xuất bột giấy Kraft Sulfate

Bản chất của phương pháp nấu bột giấy sulfate là sử dụng tác nhân kiềm (NaOH + Na₂S) để phá vỡ liên kết của lignin. Sự có mặt của ion hydrosulfua (HS⁻) từ Na₂S đóng vai trò quan trọng, giúp hạn chế phản ứng ngưng tụ của lignin, tăng cường khả năng hòa tan và bảo vệ cellulose khỏi sự phân hủy. So với phương pháp nấu bột giấy soda (chỉ dùng NaOH), phương pháp Kraft cho hiệu suất cao hơn, chất lượng bột tốt hơn và thời gian nấu ngắn hơn. Đây là lý do phương pháp này được lựa chọn để thử nghiệm trên nguyên liệu Tràm bông vàng.

4.2. Thiết kế thí nghiệm nấu bột giấy từ Acacia Auriculiformis

Thí nghiệm được thiết kế để khảo sát hai yếu tố quan trọng nhất: nhiệt độ và thời gian bảo ôn. Mỗi mẻ nấu sử dụng 40 gam gỗ khô tuyệt đối. Dịch nấu được chuẩn bị sẵn với nồng độ NaOH khoảng 100g/l và Na₂S là 50g/l. Các nồi nấu được đặt trong hệ thống quay để đảm bảo sự tiếp xúc đồng đều giữa dăm gỗ và hóa chất. Khúc tuyến nhiệt độ được kiểm soát chặt chẽ theo kế hoạch. Sau khi kết thúc quá trình nấu, bột giấy được lấy ra, rửa sạch bằng nước cho đến khi đạt pH trung tính để loại bỏ dịch đen và hóa chất tồn dư, sau đó được sử dụng để xác định hiệu suất và đánh giá chất lượng.

V. Kết quả thử nghiệm và hiệu suất thu hồi bột giấy tối ưu

Kết quả thực nghiệm cho thấy nhiệt độ và thời gian bảo ôn có ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình sản xuất bột giấy từ Tràm bông vàng. Phân tích dữ liệu chỉ ra rằng, khi tăng nhiệt độ nấu và kéo dài thời gian bảo ôn, mức độ phân hủy lignin diễn ra triệt để hơn, nhưng đồng thời cũng làm giảm hiệu suất thu hồi bột giấy do sự phân hủy một phần của cellulose và hemicellulose. Cụ thể, ở nhiệt độ 120°C, hiệu suất bột còn khá cao (trên 68%) nhưng chất lượng bột không tốt, còn lẫn nhiều dăm sống. Khi nhiệt độ tăng lên 160°C, hiệu suất giảm mạnh xuống còn khoảng 39%. Dựa trên sự cân bằng giữa hiệu suất và chất lượng bột, nghiên cứu đã xác định được chế độ công nghệ hợp lý nhất, mở ra hướng ứng dụng thực tiễn cho loại nguyên liệu này. Kết quả này cũng gián tiếp cho thấy khả năng nghiền bột giấy từ Acacia auriculiformis là rất tốt khi được nấu ở điều kiện phù hợp.

5.1. Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi

Nhiệt độ là yếu tố quyết định tốc độ phản ứng hóa học. Biểu đồ tương quan cho thấy một quy luật rõ ràng: hiệu suất bột giảm khi nhiệt độ tăng. Cụ thể, khi nhiệt độ tăng từ 120°C lên 140°C, hiệu suất giảm khoảng 21.89%. Khi tiếp tục tăng lên 160°C, hiệu suất tiếp tục giảm. Điều này được giải thích là do ở nhiệt độ cao, tốc độ phân hủy cellulose và hemicellulose tăng lên đáng kể song song với quá trình hòa tan lignin. Do đó, tồn tại một nhiệt độ tới hạn mà việc gia tăng thêm sẽ làm suy giảm hiệu quả kinh tế.

5.2. Đánh giá sơ bộ chất lượng và màu sắc bột giấy thu được

Chất lượng bột giấy được đánh giá trực quan qua màu sắc và mức độ phân ly xơ sợi. Bột được nấu ở 120°C có màu sẫm, chứa tỷ lệ dăm sống cao (10.73% ở 60 phút), cho thấy quá trình nấu chưa hoàn tất. Ngược lại, từ 140°C trở đi, nguyên liệu được phân ly hoàn toàn thành bột, không còn dăm sống. Màu sắc bột cũng sáng hơn đáng kể do hàm lượng lignin dư thấp. Dựa trên các kết quả này, chế độ nấu tại nhiệt độ 140°C và thời gian bảo ôn 90 phút được xem là tối ưu, vì nó tạo ra sản phẩm bột đồng nhất với hiệu suất chấp nhận được, đảm bảo yếu tố sản xuất giấy.

VI. Kết luận về tiềm năng sản xuất bột giấy từ cây Tràm bông vàng

Nghiên cứu đã khẳng định một cách khoa học rằng gỗ Tràm bông vàng (Acacia auriculiformis) là một nguyên liệu ngành giấy đầy hứa hẹn cho Việt Nam. Các phân tích về thành phần hóa học gỗ Tràm bông vàng và đặc điểm xơ sợi gỗ tràm đều cho thấy sự phù hợp với yêu cầu của công nghệ sản xuất giấy. Thử nghiệm nấu bột bằng phương pháp sulfate đã chứng minh khả năng sản xuất bột giấy thành công, đồng thời xác định được chế độ công nghệ tối ưu (nhiệt độ 140°C, thời gian 90 phút) để cân bằng giữa hiệu suất và chất lượng. Việc đưa Tràm bông vàng vào sản xuất quy mô lớn sẽ góp phần giải quyết bài toán thiếu hụt nguyên liệu, nâng cao tính tự chủ và thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành giấy Việt Nam. Tương lai của ngành có thể tích hợp thêm các công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hơn nữa quy trình này.

6.1. Tổng kết khả năng ứng dụng gỗ Tràm trong ngành giấy

Với hàm lượng cellulose cao (41.15%), hàm lượng lignin trung bình (23.1%) và đặc tính xơ sợi phù hợp, Tràm bông vàng hoàn toàn có thể trở thành nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho các nhà máy sản xuất bột giấy tại Việt Nam. Bột giấy từ Tràm bông vàng có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại giấy khác nhau, từ giấy in, giấy viết đến giấy bao bì. Việc phát triển vùng nguyên liệu tập trung và áp dụng công nghệ chế biến phù hợp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao và góp phần bảo vệ môi trường.

6.2. Hướng nghiên cứu tương lai và các đề xuất thực tiễn

Để phát huy tối đa tiềm năng cây Tràm bông vàng, các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào các công đoạn sau nấu như tẩy trắng, nghiền bột và xeo giấy để đánh giá toàn diện tính chất của sản phẩm cuối cùng. Một hướng đi tiềm năng khác là ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất giấy, ví dụ như sử dụng enzyme để xử lý sơ bộ dăm gỗ nhằm giảm tiêu thụ hóa chất và năng lượng. Đồng thời, cần có các thử nghiệm ở quy mô pilot và công nghiệp để kiểm chứng và hiệu chỉnh quy trình công nghệ đã được xác định trong phòng thí nghiệm, từ đó xây dựng các khuyến nghị thực tiễn cho doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ sản xuất bột giấy là một trong những ngành đang phát triển trên thế giới nói chung và trong nƣớc ta nói riêng. Nhu cầu tiêu thụ giấy của con ngƣời là rất lớn, nó là một trong những tiêu chí đánh giá sự phát triển của một quốc gia. Nguyên liệu để sản xuất giấy rất phong phú, chủ yếu là nguyên liệu gỗ. Ở Việt Nam là một nƣớc có trữ lƣợng tài nguyên thiên nhiên lớn đặc biệt là rừng rất phù hợp đối với sự phát triển của ngành chế biến gỗ nhƣ: sản xuất ván nhân tạo, sản xuất giấy…trong số các loài gỗ thì cây Tràm bông vàng hay còn gọi là cây Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) là một trong những loài chiếm một tỷ trọng tƣơng đối lớn trong tổng số diện tích rừng trồng ở nƣớc ta.

Trong nhiều năm qua, Tràm bông vàng đã trở thành một trong những loại cây chính qua khảo sát, năng suất cây Tràm bông vàng đạt rất cao, chu kỳ kinh doanh ngắn rất phù hợp nguyên liệu sản xuất bột giấy. Vì vậy, nếu sử dụng nguyên liệu gỗ Tràm bông vàng trong sản xuất bột giấy thì góp phần bổ sung nguồn nguyên liệu, thúc đẩy ngành công nghiệp giấy và bột giấy phát triển theo hƣớng bền vững. Với mong muốn góp phần tìm hiểu thêm về cây Tràm bông vàng tăng cƣờng nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản nói chung và ngành công nghiệp giấy và bột giấy nói riêng, em chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần hoá học và thử nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu gỗ Tràm bông vàng (Acacia auriculiformis)” 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về ngành giấy Thời cổ đại phát minh ra giấy, ngƣời Trung Quốc đã biết dùng dây tết lại để ghi nhớ các sự kiện, sau đó là viết hoặc khắc lên các vật liệu nhƣ gỗ tre trúc, vào thời Xuân Thu dùng thân tre luồng làm sách lƣu truyền văn hoá cho con cháu và dùng những tấm lụa mỏng để viết chữ.

Khoảng 2000 năm trƣớc công nguyên ngƣời Ai Cập đã phát hiện ra một loại giấy dó dùng màu mực vẽ lên đó, ngƣời Ấn Độ sử dụng lá cây, ngƣời Hi Lạp dùng đồ gốm sứ… làm vật liệu để viết. Phải đến năm 105 sau công nguyên, Thái Luân( Lôi Dƣơng-Hồ Nam-Trung Quốc) đã nghĩ ra cách dùng vỏ cây dâu tằm tƣớc ra thành từng sợi, rửa sạch, giã nhuyễn, dán mỏng phơi khô thành giấy viết. Ông đƣợc cả thế giới công nhận là ngƣời đầu tiên phát minh ra kĩ thuật sản xuất giấy. Cho đến năm 384 công nguyên, nghề làm giấy từ Trung Quốc đã lan truyền vào Triều Tiên, năm 610 lan đến Nhật Bản, thế kỷ thứ V truyền vào Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ.

Từ đây nghề làm giấy lan truyền đến các nƣớc Châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ nhƣ: Ả Rập(751), Tây Ban Nha(1451), Italia(1276), Pháp(1348), Anh(1494), Nga(1567). Thế kỷ XX đƣợc xem nhƣ là thời gian phát triển nhất của ngành giấy với các kỹ thuật mới hiện đại, nhƣ nấu liên tục, tráng keo trên máy xeo, hình thành khô, làm giấy với sơ sợi tổng hợp và điều khiển công nghệ bằng máy tính điện tử. Năm 1997 tổng sản lƣợng bột giấy mới đƣợc sản xuất ra trên toàn thế giới là 19820200 tấn, trong đó trên 90% là bột từ nguyên liệu gỗ. Ở những quốc gia có nguồn tài nguyên gỗ không đủ, phần nhiều đã chuyển sang lợi dụng nguyên liệu thực vật có sợi ngoài gỗ.

Ngày nay công nghệ sản xuất giấy ngày càng phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu của con ngƣời .Trên thế giới những nƣớc phát triển tiêu thụ giấy nhiều nhất nhƣ: Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc… Vấn đề môi trƣờng đang đƣợc quan tâm 2 vì vậy công nghệ sản xuất giấy tiên tiến đang đƣợc từng bƣớc phát triển, phù hợp với tiến bộ phát triển của con ngƣời. Ngành giấy Việt Nam 1. Bối cảnh lịch sử và các bước phát triển ban đầu Ngành giấy là một trong những ngành đƣợc hình thành từ rất sớm tại Việt Nam, khoảng năm 284. Năm 1912, nhà máy sản xuất đầu tiên bằng phƣơng pháp công nghệ đi vào hoạt động với công xuất 4000 tấn giấy/năm, nhƣng do ảnh hƣởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lƣợng bột giấy và giấy nên sản lƣợng thực tế chỉ đạt 28000 tấn/ năm.

Năm 1982 nhà máy giấy Bãi Bằng do chính phủ Thuỵ Điển tài trợ đã đi vào sản xuất với công xuất thiết kế là 53000 tấn bột giấy/năm và 55000 tấn giấy/năm, dây truyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động hoá. Thực trạng ngành giấy Việt Nam hiện nay Nhƣ chúng ta đã biết, nƣớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc. Nƣớc ta đang trong quá trình hội nhập thế giới. Phải nói rằng, đây là một cơ hội lớn nhƣng đồng thời cũng là một thách thức lớn đối với các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp giấy nói riêng.

Bởi ngành giấy đƣợc phát triển dựa trên quy mô nhỏ, tản mạn, công nghệ lạc hậu, gây ô nhiễm môi trƣờng, trên 60% của thập niên 1950 – 1960, còn lại của thập niên 1970 – 1980. Trong khi đó, nguyên liệu cũng là một khó khăn đối với ngành giấy, dẫn đến sự mất cân đối giữa sản xuất bột và giấy. Lƣợng bột giấy thiếu hụt phải nhập khẩu từ nƣớc ngoài làm giấy phải chịu nhiều tác động không nhỏ khi giá bột thế giới tăng. Tuy nhiên, trong mấy năm lại đây ngành giấy không ngừng phát triển, cải tiến kỹ thuật công nghệ sản xuất, nâng cao cả chất và lƣợng, đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu dùng cho cả nƣớc.

3 Hiện nay, ngành giấy có những bƣớc phát triển vƣợt bậc, sản lƣợng giấy tăng trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000-2006; tuy nhiên nguồn cung nhƣ vậy vẫn chỉ đáp ứng đƣợc gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại phải nhập khẩu. Năm 2008 đã tăng thêm 20000 tấn. Theo tính toán của VPPA, năm 2011 tổng năng lực sản xuất của ngành giấy là 2,2 triệu tấn bột, trong khi tiêu dùng trong nƣớc dự kiến là 1,6 triệu tấn năm 2015. Do đó, nhu cầu về bột giấy của Việt Nam là rất lớn.

Mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian bảo ôn đến hiệu suất bột giấy chế biến từ gỗ Tràm bông vàng bằng phƣơng pháp sulfate. Đối tượng nghiên cứu Nguyên liệu gỗ Tràm bông vàng tại Xuân Mai - Chƣơng Mỹ - Hà Nội. Nội dung nghiên cứu Xác định một số thành phần hóa học của nguyên liệu - Hàm lƣợng tro - Hàm lƣợng Các chất tan trong NaOH 1% - Hàm lƣợng Lignin - Hàm lƣợng Các chất tan trong nƣớc nóng - Hàm lƣợng Cellulose - Hàm lƣợng Các chất tan trong nƣớc lạnh - Độ pH Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian bảo ôn đến hiệu suất bột 1.

Phương pháp nghiên cứu Phƣơng pháp lý thuyết: tiến hành thu thập tài liệu liên quan làm cơ sở lý luận và phân tích kết quả nghiên cứu. Phƣơng pháp thực nghiệm: tiến hành thí nghiệm xác định thành phần hóa học của nguyên liệu và nấu bột giấy. Phƣơng pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các tài liệu, kết quả nghiên cứu, các đề tài và các công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nƣớc có liên quan đến vấn đề nghiên cứu. 4 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.

Lý thuyết nấu bột Nấu bột là 1 quá trình chủ yếu của công đoạn sản xuất bột giấy. Tuy nguyên liệu bao gồm nhiều thành phần hóa học khác nhau, nhƣ: cellulose, lignin, hemixenlulo, nhựa và các thành phần vô cơ, song thành phần chủ yếu cần thiết để sản xuất giấy là cellulose và hemicellulose. Vì vậy, mục đích của nấu là dùng phƣơng pháp hóa học với nhiệt độ nhất định để loại trừ các thành phần khác (đặc biệt chú ý đến việc tách lignin một cách triệt để) nhằm thu đƣợc cellulose và một phần hemicellulose. Để sản xuất ra bột giấy có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau, mỗi phƣơng pháp có những đặc điểm riêng, thích hợp cho từng loại nguyên liệu và theo yêu cầu của mỗi loại sản phẩm bột giấy cuối cùng.

Phƣơng pháp chủ yếu hiện nay là phƣơng pháp axit và phƣơng pháp nấu kiềm. Phƣơng pháp axit chủ yếu là phƣơng pháp sulfit, phƣơng pháp kiềm gồm có: phƣơng pháp nấu sulfate, nấu sulfate cải tiến. Lý thuyết nấu sulfate Khái niệm chung + Dịch trắng - Dịch trắng là dung dịch thu đƣợc khi dung Ca(OH)2 bazơ hóa dịch xanh, là dung dịch hóa chất dung khi bắt đầu nấu. Hay dịch trắng dùng để nấu theo phƣơng pháp sulfate có tác nhân nấu gồm: NaOH + Na2S.

- Kiềm hoạt tính trong nấu sulfate chính là lƣợng tác nhân nấu có trong dịch nấu sulfate: NaOH + Na2S (g/l). Thƣờng dùng Na2O (hoặc NaOH) biểu thị. - Kiềm hữu hiệu trong dich nấu sulfate là NaOH + 1/2Na 2S vì trong điều kiện pH và nhiệt độ nấu thì chỉ có 1/2 lƣợng Na2S thủy phân thành NaOH Na2S + H2O = NaOH + NaHS (1) NaHS + H2O = NaOH + H2S (2) (không xảy ra phản ứng 2) 5 - Độ hoạt tính của kiềm là chỉ mức độ tinh khiết của kiềm sản xuất. - Trong kiềm trắng, ngoài kiềm hoạt tính còn có một lƣợng tạp chất nhƣ: Na2CO3, NaCl, Na2SiO3, NaAlO2.

- Độ hoạt tính của kiềm trắng là tỷ số lƣợng kiềm hoạt tính và tổng kiềm, trong nấu sulfate: NaOH  Na2 S Độ hoạt tính = *100, (%) Tổng kiềm - Tổng kiềm: Đƣợc tính bằng tổng tất cả các muối của Natri có trong dịch trắng. Trong nấu sulfate, lƣợng các chất đƣợc tính hoặc ở đơn vị NaOH hoặc ở đơn vị Na2O. - Kiềm định phân chung: Hay còn gọi là kiềm chung, là tổng lƣợng kiềm hoạt tính và Natricacbonnat. Trong phƣơng pháp nấu sulfate là: NaOH + Na 2S + Na2CO3.

- Độ sulfua là phần trăm của độ Na2S trên lƣợng kiềm hoạt tính có trong dịch nấu sulfua. Na2 S Độ sulfua = *100, (%) NaOH  Na2 S - Độ xút hóa: Chỉ mức độ chuyển hóa Na2CO3 thành NaOH trong quá trình xút hóa NaOH Độ xút hoá = *100, (%) NaOH  Na2CO3 - Độ khử: Đặc trƣng cho lƣợng Na2S sinh ra bởi phản ứng khử sulfate trong quá trình đốt kiềm: Na2 S Độ khử = *100, (%) Na2 SO4  Na2 S - Độ khô của mảnh: Cho biết lƣợng gỗ khô tuyệt đối có trong một lƣợng mảnh ẩm cho trƣớc: 6 Mdăm KTĐ K = Mdăm ẩm - Nguyên liệu khô kiệt là nguyên liệu sợi thực vật không còn nƣớc.