Tiểu luận Quy trình công nghệ sản xuất giấy KRAFT

Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh
Trường đại học Bách Khoa
Khoa Công nghệ Hóa học
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN KỸ THUẬT BAO BÌ THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:
CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT GIẤY KRAFT
- 1 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
MỤC LỤC
1. TỔNG QUAN
1.1. Bột Sulfat sản xuất giấy Kraft
1.2. Lòch sử của phương pháp nấu Sulfat
2. QUY TRÌNH NẤU BỘT SULFAT VÀ SẢN XUẤT GIẤY KRAFT
2.1. Quy trình công nghệ
2.2. Quy trình công nghệ nấu bột sulfat
2.2.1. Quá trình nấu bột Sulfat
2.2.2. Các loại dung dòch trong phương pháp Sulfat
2.2.3. Phản ứng hóa học trong quá trình nấu bột Sulfat
2.2.4. Các quá trình Sulfat biến tính
2.2.5. Thiết bò nấu
2.2.6. Phạm vi sử dụng bột Sulfat
2.3. Quy trình công nghệ sản xuất giấy Kraft
2.3.1. Chuẩn bò huyền phù bột cho máy xeo
2.3.2. Giai đoạn phân tán bột (nghiền thủy lực)
2.3.3. Giai đoạn nghiền bột (thủy hóa và chổi hóa sợi)
2.3.4. Giai đoạn xeo giấy

2.3.5. Giai đoạn ép
2.3.6. Giai đoạn sấy
2.3.7. Giai đoạn cán láng
2.3.8. Giai đoạn cuộn giấy
2.3.9. Giai đoạn cắt giấy
2.3.10. Giai đoạn hoàn tất đối với công nghệ sản xuất bìa cứng
Tài Liệu Tham Khảo
- 2 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
1. TỔNG QUAN
1.1. Bột Sulfat sản xuất giấy Kraft
- Bột sulfat là loại bột được sản xuất bằng cách nấu gỗ hay một số loại thực
vật với dung dòch kiềm gồm NaOH và Na
2
S ở nhiệt độ cao.
- Thực vật sử dụng để nấu bột giấy có thể là gỗ mềm (chứa 27 ÷ 33% lignin),
gỗ cứng (chứa 16 ÷ 24% lignin), hay rơm rạ, bã mía, tre nứa (chứa 11 ÷
20% lignin).
- Mục đích chính của quá trình nấu bột là lấy đi một lượng đủ lớn lignin để
cấu trúc sợi có thể tách ra và tạo huyền phù bột giấy trong nước.
- Sau quá trình nấu, sẽ thu được dung dòch có màu rất sẫm gọi là dòch đen.
Việc đốt dòch đen sẽ cung cấp một lượng nhiệt rất lớn và đồng thời còn cho
phép thu hồi lượng kiềm tái sử dụng trong quy trình nấu bột giấy.
1.2. Lòch sử của phương pháp nấu Sulfat
- Năm 1800, rơm rạ được nấu với dung dòch kiềm sôi ở nồng độ loãng.
Nhưng sản phẩm có chất lượng thấp và rất bẩn. Cũng trong năm này, người
ta nhận biết gỗ khó nấu hơn rơm rạ và cần những phương pháp xử lý khắc
nghiệt hơn (nấu vỏ bào với với NaOH ở nồng độ cao và nhiệt độ cao).
- Và từ đây quá trình sa là phương pháp nấu bột hóa học được công nhận
đầu tiên (patent cấp cho Burgess và Watt vào năm 1851). phương pháp

này lignin trong gỗ sẽ được hòa tan trong dung dòch NaOH. Quá trình này
được xem là bước “mở màn” cho quá trình sulfat được patent vào năm
1854.
- Vào năm 1865, có một patent được cấp cho sự thiêu đốt dòch đen từ quá
trình sa để thu hồi kiềm và vào năm 1866 sự thành công của nó đã được
khẳng đònh trên quy mô công nghiệp.
- Dahl (Đức) là người phát triển quá trình sulfat (hay còn gọi là quá trình
Kraft).
- Năm 1985, quá trình sulfat được áp dụng thực tế ở Thụy Điển.
- Đến năm 1986, phương pháp sa hầu như không còn được sử dụng nữa mà
phần lớn các loại bột hóa đều được sản xuất theo phương pháp sulfat.
Có hai thời kỳ chính cho sự mở rộng quá trình sản xuất bột sulfat:
a. Thời kỳ 1: (từ 1934 – 1942)
- Ở Bắc Mỹ, khi yêu cầu về bao bì gia tăng bột sulfat không tẩy trắng là vật
liệu có giá trành phù hợp cho yêu cầu này.
- Từ 1928 – 1934, nhiều cải tiến đã được áp dụng để làm giảm giá thành của
bột sulfat hơn như: cải tạo các lò thu hồi hóa chất, áp dụng các nguyên lý
kỹ thuật cho hóa chất, áp dụng những thiết bò thích hợp cho quá trình sản
xuất liên tục…
- Phương pháp sulfat được sử dụng cho mọi loại gỗ, đặc biệt là với gỗ thông.
Đối với loại gỗ cứng, phương pháp này cũng cải thiện tính năng của bột.
b. Thời kỳ 2: (sau thế chiến thứ hai)
- Công nghiệp giấy được thúc đẩy bởi sự phát triển của kỹ thuật tẩy trắng –
bắt đầu sử dụng ClO
2
– từ đó người ta có thể sản xuất bột sulfat có tính bền
cơ lý và độ trắng cao.
- 3 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
2. QUY TRÌNH NẤU BỘT SULFAT VÀ SẢN XUẤT GIẤY KRAFT

2.1. Quy trình công nghệ
Hình 1: Sơ đồ quy trình tổng quát sản xuất giấy Kraft
- 4 -
Nấu
Sàng thô
Rửa
Sàng tinh
Làm đặc
Dăm gỗ
Bột gỗ
“sống”
Bột sulfat
Phân tán bột
Ngiền bột
Phối trộn
Phụ gia
Xeo giấy
Ép Sấy
Cán lángCuộn
Cắt
Giấy
Kraft
Dòch trắng
(Na
2
S +
NaOH)
Dòch đen
Cô đặc
Đốt

Hòa tan
Na
2
S +
Na
2
CO
3
Kiềm hóa
Dòch xanh
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý sản xuất giấy Kraft
Chú thích:
Giai đoạn 1: nghiền thô, nghiền tinh thành dăm gỗ.
Giai đoạn 2: nấu dăm gỗ thành bột trong các nồi nấu.
Giai đoạn 3: rửa dung dòch sau khi nấu và sàng phân loại.
Giai đoạn 4: tẩy trắng (chỉ áp dụng cho một số loại giấy kraft chất lượng cao).
Giai đoạn 5: phối trộn với giấy tái chế.
Giai đoạn 6: phân tán và nghiền bột.
Giai đoạn 7: bơm huyền phù bột lên thùng đầu.
Giai đoạn 8: xeo giấy và ép.
Giai đoạn 9: sấy, cán láng và cuộn.
Giai đoạn 10: nấu cô đặc dòch đen.
Giai đoạn 11: kiềm hóa dòch xanh để thu hồi hóa chất.
- 5 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
2.2. Quy trình công nghệ nấu bột sulfat
Hình 3: Quy trình công nghệ nấu bột sulfat
2.2.1. Quá trình nấu bột Sulfat
- Hỗn hợp dăm gỗ và dung dòch nấu được gia nhiệt trong thiết bò nấu cao áp.

- Nhiệt độ nấu khoảng 165 ÷ 170
o
C. Thời gian gia nhiệt đến T
o
max thường
dài hơn thời gian giữ nhiệt điều này cần thiết cho quá trình thẩm thấu của
các chất cũng như sự phân bố nhiệt đều đặn trong nồi nấu.
- Khi nấu bột để làm bao bì cactông thời gian nấu chỉ khoảng 2 giờ. Tác chất
nấu được sử dụng thông thường với tỷ lệ NaOH:Na
2
S = 1:2.
- Quá trình nấu có thể liên tục hoặc gián đoạn.
- Sau khi nấu dăm gỗ chín mềm và lúc này chúng được gọi là bột giấy.
- 6 -
Nấu
Sàng thô
Rửa
Sàng tinh
Làm đặc
Dăm gỗ
Bột gỗ
“sống”
Bột sulfat
Dòch trắng
(Na
2
S +
NaOH)
Dòch đen
Cô đặc

Đốt
Hòa tan
Na
2
S +
Na
2
CO
3
Kiềm hóa
Dòch xanh
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
- Bột sẽ được đẩy ra ngoài tháp nấu nhờ áp suất. Dưới tác dụng của áp lực,
các dăm gỗ mềm này được đánh vỡ nhờ đó các sợi được tách rời nhau. Quá
trình tách sợi này có khi còn được hỗ trợ nhờ tác động nghiền trong thiết bò
nghiền thủy lực tiếp theo sau đó.
- Kế đó bột được qua giai đoạn sàng thô để loại phần “bột sống”, thường là
các mắt gỗ có kích thước lớn.
- Kế đến bột được rửa sạch, sàng tinh để phân loại, làm đặc… tùy theo từng
yêu cầu cụ thể.
- Diễn biến quá trình nấu được theo dõi thông qua việc kiểm tra hai thông số
cơ bản là hàm lượng lignin còn lại trong bột giấy sau khi nấu (chỉ số kappa)
và độ trùng hợp của mạch phân tử xenlulô (đánh giá thông qua độ nhớt
dung dòch xenlulô trong cuprietylendiamin).
- Trong quá trình nấu, phản ứng chính là phản ứng cắt mạch và hòa tan
lignin, còn phản ứng phụ là phản ứng cắt mạch xenlulô làm giảm hiệu suất
quá trình nấu, giảm độ nhớt và gây ảnh hưởng xấu đến một số tính năng cơ
lý quan trọng của bột giấy nhất là khi độ nhớt có giá trò dưới 10mPa.s.
Hình 4: Thiết bò
nấu bột sulfat

2.2.2. Các loại
dung dòch
trong
phương
pháp sulfat
a. Dòch trắng
- Dòch trắng
là dung dòch
ban đẫu
được nạp
vào nồi nấu.
- Đây là dung
dòch mà
thành phần chủ yếu là Na
2
S 0,2M và NaOH 1M.
- pH của dung dòch trắng khoảng 13,5 ÷ 14.
- 7 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
b. Dòch đen
- Dòch đen là dòch thoát ra từ thiết bò nấu cùng với các dăm gỗ mềm ở cuối
quá trình nấu, nó có mầu rất sẫm.
Thành phần của dòch đen có chứa các chất vô cơ và hữu cơ:
- Sau khi nấu vết của một số kim loại có thể gia tăng (ví dụ như Ca
2+
có thể
gây ra những vấn đề về xỉ bột).
- Sự khác biệt của dòch đen so với dòch trắng là một lượng lưu huỳnh bò oxy
hóa thành SO
4

2-
và S
2
O
3
2-
.
- Ngoài ra, trong dòch đen còn có chứa những thành phần hữu cơ chủ yếu là
các axit hữu cơ và metanol. Một vài chất hữu cơ có thể được thu hồi ở phân
đoạn thu hồi hóa chất như hỗn hợp nhựa và axit béo, dầu thông. Tuy nhiên,
phần lớn các chất hữu cơ được đốt ở lò.
c. Dòch xanh
- Dòch xanh là dung dòch được sinh ra từ những chất vô cơ nóng chảy (từ lò
đốt). Dòch này sau đó được hòa tan vào trong nước.
- Trong dòch xanh thì nồng độ muối cacbonat cao và của hydroxyt thấp. Sự
kết hợp này không thể cung cấp một pH cần thiết cho quá trình nấu bột
sulfat. Do vậy mà cần phải chuyển qua dòch trắng bằng một giai đoạn kiềm
hóa.
- Chú ý rằng hiệu quả của giai đoạn kiềm hóa giảm khi nồng độ của NaOH
tăng. Độ hiệu quả này quy đònh một “giới hạn trên” cho nồng độ NaOH và
Na
2
S trong dòch trắng nạp vào thiết bò nấu.
Bảng 1: Thành phần các loại dòch
Loại dòch
Hàm lượng các chất (%)
NaOH Na
2
S Na
2

CO
3
Na
2
SO
4
Na
2
S
2
O
3
Dòch trắng 53 21 15 5 3
Dòch đen 6 ÷ 7 19 36 13 16
Dòch xanh 8 20 60 6 3
2.2.3. Phản ứng hóa học trong quá trình nấu bột Sulfat
Trong quá trình nấu dăm gỗ, các hợp chất vô cơ sẽ phản ứng với các phần
tử của gỗ.
Đó là phản ứng của lignin, của những polysaccarit có trọng lượng phân tử
thấp hòa tan trong dòch nấu, các chất hữu cơ trong nhóm các chất trích ly (axit
nhựa) và kế đó là phản ứng của các hợp chất vô cơ.
- Lignin của gỗ trong quá trình nấu bò cắt mạch thành những phần tử nhỏ có
khả năng hòa tan.
- Xenlulô có bền hơn trong môi trường kiềm tuy nhiên chiều dài mạch của
nó bò giảm đi (gần 50%).
Một cách lý tưởng, sự tách lớp sợi xảy ra từ các lớp tường trung gian (M) và
lớp tường sơ cấp (P) của tế bào cần được giữ nguyên vẹn. Để hoàn thành quá
trình tách sợi, các cấu tử của lớp (M) phải được lấy đi bằng các phản ứng hóa
học. Sự tấn công vào các thành phần của tường tế bào, chủ yếu lớp thứ cấp (S)
phải được kiểm tra để bảo vệ cấu trúc sợi và như vậy bột sinh ra có tính năng

- 8 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
lý hóa đạt yêu cầu. Vấn đề là một phần khá quan trọng của lignin còn hiện
diện ở lớp tường thứ cấp (S). Chính đây là nguyên nhân gây ra những vấn đề
về hiệu suất, về tính năng của sợi khi muốn có một lượng lignin hòa tan đủ lớn
cho quá trình tách sợi (vì khi các hóa chất phản ứng với phần lignin này chúng
sẽ tấn công xenlulô).
- Mục tiêu cuối cùng của quá trình nấu là tách các sợi xenlulô từ gỗ nhờ
phản ứng hòa tan lignin mà không làm cắt mạch hrô cacbon.
- Nhưng đáng tiếc là dung dòch nấu với độ kiềm cao không cho những phản
ứng chọn lọc giữa lignin và hrat cacbon. Độ trùng hợp của hrat cacbon
bò giảm.
- Trong quá trình nấu , pectin và tinh bột hòa tan hoàn toàn, một lượng đáng
kể của hêmixenlulô chứa mannose và xylose sẽ hòa tan và kế đó phân rã
trong dòch nấu.
- Với quá trình sulfat, người ta thấy rằng có hơn 20% lượng gỗ ban đầu bò
mất mát, do sự mất mát của hêmixenlulô và xenlulô, trong đó phần xenlulô
chiếm khoảng 5%.
Những phản ứng chính xảy ra trong quá trình nấu là:
- Xà phòng hóa nhóm axetyl của các hêmixenlulô axetyl hóa.
- Mất mát của những phần tử đường do có nhóm khử đầu mạch hrat
cacbon (phản ứng peeling).
- Sự cắt mạch ngẫu nhiên của các phân tử polysaccarit.
2.2.4. Các quá trình sulfat biến tính
Với quy trình sulfat, người ta đã có thể sản xuất được những loại bột giấy
có tính năng cao.
Sự biến tính có khả năng làm tăng hơn nữa tính năng kỹ thuật bột giấy và
quá trình hòa tan lignin.
Tuy nhiên, ý nghóa quan trọng của việc biến tính là làm tăng hiệu suất hay
tính kinh tế của quá trình nấu. Cần lưu ý rằng, khi gia tăng hiệu suất nghóa là

làm giảm sự hòa tan của hêmixenlulô, độ kháng xé của giấy ít nhiều sẽ giảm
và giới hạn của các biện pháp cải tiến là không được làm giảm tính năng của
bột quá 10%.
Người ta có thể cải thiện hiệu suất bằng cách làm giảm phản ứng hòa tan
hrat cacbon hoặc phản ứng hòa tan lignin.
- Cách đơn giản nhất để tăng hiệu suất là làm “giảm” quá trình nấu nghóa là
chấp nhận bột ở chỉ số kappa cao hơn (khi chỉ số kappa tăng 10 đơn vò thì
hiệu suất có thể tăng 1,5%). Nhưng lúc đó phải hy sinh một số tính năng cơ
lý (khi chỉ số kappa tăng, độ bền giấy giảm và thời gian nghiền tăng, độ
bền có thể được cải thiện phần nào bằng quá trình nghiền nhưng lúc đó
phải tốn năng lượng).
- Khi giảm nồng độ kiềm, có thể giảm được sự hòa tan của hêmixenlulô và
làm tăng hiệu suất. Các hêmixenlulô bò phân hủy chủ yếu là do phản ứng
peeling xảy ra từ các nhóm khử ở đầu mạch. Vấn đề là tìm cách bền hóa
những nhóm chức này trong điều kiện kiềm, như phản ứng oxy hóa các
nhóm khử đầu mạch thành các nhóm axit hoặc khử chúng thành các
- 9 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
anditol.
a. Phương pháp nấu bằng các polysunfua
- Với cách này hiệu suất có thể tăng được 1,2 ÷ 4% bằng cách sử dụng 0,8 ÷
1% polysunfua.
- Polysunfua phản ứng với nhóm khử đầu mạch hrat cacbon và chuyển
thành nhóm axit aldonic bền với kiềm, như vậy làm giảm được phản ứng
peeling.
b. Sử dụng antraquinon (AQ) trong dòch nấu
- Vừa để cải thiện hiệu suất, vừa làm tăng tốc độ phản ứng hòa tan lignin.
- AQ làm bền hóa được hrat cacbon trong môi trường kiềm nóng và như
vậy hạn chế được phản ứng peeling.
c. p dụng phương pháp nấu kéo dài

- Chủ yếu thúc đẩy sâu hơn quá trình hòa tan lignin, tạo ra bột có chỉ số
kappa thấp.
- Nguyên lý của phương pháp là sự kiểm tra và điều chỉnh chặt chẽ nồng độ
của ion OH
-
và HS
-
.
2.2.5. Thiết bò nấu
2.2.5.1. Thiết bò nấu gián đoạn.
a. Tháp nấu gián đoạn gia nhiệt trực tiếp
- Loại gia nhiệt trực tiếp cho phép gia tăng nhiệt độ nấu nhanh, quy trình đơn
giản hơn.
- Nhưng có nhược điểm là dòch nấu bò pha loãng bởi dòng hơi ngưng tụ và sự
phân bố nhiệt không được đồng đều, trong các thiết bò lớn có thể gây ra sự
chênh lệch đến 10
o
C và điều này làm cho chất lượng bột giấy không đồng
nhất.
b. Tháp nấu gián đoạn gia nhiệt gián tiếp
- 10 -
Kyừ thuaọt bao bỡ thửùc phaồm
- 11 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Hình 5: Mô hình thiết bò nấu gián đoạn gia nhiệt gián tiếp
- 12 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
- Với cách gia nhiệt gián tiếp, sự lưu chuyển của dòch nấu sẽ làm cải thiện
độ đồng nhất về nhiệt và tránh được sự pha loãng dòch nấu.
- Điều này giúp tiết kiệm một phần năng lượng ở giai đoạn bốc hơi dòch đen

sau này.
2.2.5.2. Thiết bò nấu liên tục
- Tháp nấu liên tục là một buồng chòu áp được gia nhiệt.
- Dăm gỗ và các hóa chất được nạp vào đó.
- Sau đó hỗn hợp được chuyển vào các ống để cung cấp đủ thời gian lưu cho
phản ứng nấu bột.
Hình 6: Mô hình thiết bò nấu liên tục nằm ngang
2.2.6. Phạm vi sử dụng bột sulfat
- Bột sulfat có thể được sử dụng ở dạng chưa tẩy trắng, tẩy trắng một phần
hay tẩy trắng toàn phần, hoặc tùy theo từng yêu cầu cụ thể mà cần loại bột
sulfat gỗ mềm hay gỗ cứng.
- Bột sulfat loại không tẩy là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất các loại bìa
cactông, bao bì chòu lực cao.
- 13 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
2.3. Quy trình công nghệ sản xuất giấy Kraft
Hình 7: Quy trình sản xuất giấy Kraft
2.3.1. Chuẩn bò huyền phù bột cho máy xeo
Chuẩn bò huyền phù bột cho máy xeo là giai đoạn chuyển tiếp giữa khâu
sản xuất bột giấy và xeo giấy.
Trong một nhà máy liên hợp, việc chuẩn bò huyền phù bột cho máy xeo bắt
đầu bằng sự pha loãng huyền phù bột nồng độ cao được bơm đến từ các bể
chứa bột và kết thúc là việc phối trộn để có được huyền phù của bột giấy với
các phụ gia cần thiết.
Mục đích của quá trình chuẩn bò bột là xử lý sợi và phối trộn bột với những
hóa chất nhằm đạt được những tính năng kỹ thuật phù hợp với quá trình vận
- 14 -
Bột sulfat
Phân tán bột
Ngiền bột

Phối trộn
Phụ gia
Xeo giấy
Ép
Sấy
Cán láng
Cuộn
Cắt
Giấy
Kraft
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
hành và yêu cầu sử dụng.
Quá trình chuẩn bò bột gồm hai phần:
- Xử lý cơ học: tác động cơ học sẽ làm phát triển một số tính năng quan
trọng cho sợi.
- Xử lý hóa học: sự phát triển tính năng sợi được thực hiện nhờ một số hóa
chất đặc trưng.
Quá trình chuẩn bò bột bao gồm những công đoạn sau:
- Phân tán bột: bột giấy (dạng ướt hoặc khô) được phân tán trong nước. Giai
đoạn này có thể là gián đoạn hay liên tục kết hợp với tác động cơ học
(khuấy đảo).
- Nghiền bột: là giai đoạn cho sợi chòu tác động cơ học để làm phát triển một
số tính năng vật lý cho sản phẩm giấy. Thường giai đoạn này được thực
hiện trong thiết bò vận hành liên tục, nhưng với một số loại bột đặc biệt quá
trình là gián đoạn.
- Phối trộn phụ gia cho phần ướt: nhiều hóa chất như bột độn vô cơ, một số
hóa chất… được thêm vào huyền phù bột vừa để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật
cho sản phẩm giấy sau này vừa giảm giá thành sản xuất giấy.
2.3.2. Giai đoạn phân tán bột (nghiền thủy lực)
 Mục đích:

- Đây là quá trình dùng tác động cơ học để tạo hệ phân tán bột giấy trong
nước từ nguyên liệu là bột giấy có độ khô và độ nén cao (độ ẩm < 10%).
- Bằng cách làm lỏng lẻo các liên kết trong cấu trúc bột giấy khô, quá trình
phân tán làm giảm kích thước mảnh bột và làm xơ sợi tách rời nhau, huyền
phù bột được hình thành và có thể bơm được trong hệ thống vận chuyển
của nhà máy.
 Giai đoạn phân tán bột được thực hiện trong ba công đoạn:
- Công đoạn phân tán.
- Công đoạn tồn trữ ướt.
- Công đoạn đánh tơi hay tách sợi.
2.3.2.1. Công đoạn phân tán
- Với thiết bò gián đoạn, quá trình phân tán bột được hoàn tất trong từng mẻ.
Còn trong các thiết bò liên tục, sẽ có bổ sung một số xử lý để bảo đảm sự
phân tán hoàn toàn như quá trình đánh tơi.
- Mỗi loại bột giấy sẽ có mức tiêu tốn năng lượng khác nhau và loại bột khó
phân tán nhất là bột sulfat không tẩy trắng, đặc biệt là loại đã qua sấy và
được tồn trữ trong thời gian khá lâu.
- Bột loại gỗ mềm dễ phân tán hơn bột loại gỗ cứng, bột giấy đứt thì phân
tán dễ dàng nếu như không có sử dụng chất gia cường ướt.
- Thường để làm giảm tiêu tốn năng lượng quá trình phân tán được thực hiện
ở nhiệt độ > 50
o
C và nồng độ bột > 18%.
- 15 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
 Thiết bò phân tán bột:
- Thiết bò phân tán bột phổ biến hiện nay có cấu tạo gồm một hay nhiều cơ
cấu quay, tạo chuyển động chảy rối cần thiết để đánh tơi những đám sợi.
- Tùy theo thiết kế của thùng chứa và môtơ có thể vận hành ở những nồng
độ bột khác nhau.

- Khi nồng độ bột tăng hiệu quả phân tán sẽ tăng vì lực ma sát giữa sợi và
sợi được gia tăng đồng thời tiêu tốn năng lượng lại giảm.
- Các thiết bò phân tán gián đoạn có năng suất thấp nhưng cho huyền phù bột
đồng nhất hơn thiết bò liên tục vì ở thiết bò gián đoạn mọi sợi đều cùng
nhận một năng lượng. Còn trong thiết bò liên tục một số sợi có thời gian lưu
ngắn thì nhận được năng lượng thấp hơn những sợi có thời gian lưu trong
thiết bò dài.
Hình 8: Thiết bò phân tán bột
- Thông thường các thiết bò kiểu thẳng đứng vận hành gián đoạn được sử
dụng để phân tán loại bột giấy đã qua sấy khô, còn thiết bò kiểu nằm ngang
vận hành liên tục được bố trí dưới máy xeo để phân tán bột giấy đứt.
2.3.2.2. Công đoạn tồn trữ ướt
- Sự ngâm bột sau công đoạn phân tán trong nước sẽ thuận lợi cho quá trình
phân tán bột hơn vì sợi được hấp phụ nước nhiều hơn, các liên kết giữa
chúng sẽ lỏng lẻo hơn.
- Việc tăng nhiệt độ ngâm bột cũng làm cải thiện quá trình.
- Các bể ngâm bột có khuấy tốt nhưng xáo trộn kém có thể gây ra những ảnh
hưởng bất lợi.
2.3.2.3. Công đoạn đánh tơi sợi
- Đó là quá trình tác động lên những mảnh giấy nhỏ chưa được phân tán
- 16 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
hoàn toàn trong thiết bò nghiền thủy lực (những đám sợi có thể đã được
phân tán một phần nhưng vẫn còn khô và cứng) để chuyển chúng thành
dạng các sợi được thấm ướt và phân tán hoàn toàn trong nước.
- Tác động này nhằm hoàn tất quá trình phân tán bột.
 Thiết bò
- Máy đánh tơi sợi về cơ bản giống như một máy nghiền tốc độ cao nhưng
với hệ thống nạp liệu thô hơn và khoảng cách giữa hai đóa nghiền rộng hơn.
- Các máy đánh tơi bột thông dụng là máy đánh tơi dạng đóa và máy đánh tơi

dạng côn.
- Tính chất cơ bản của bột được cải thiện là độ bền kéo, vì quá trình đánh tơi
bột làm cho sợi đàn hồi cao hơn và tạo ra sự chổi hóa nội vi hay làm cải
thiện khả năng liên kết của sợi.
- Xử lý này không ảnh hưởng đáng kể đối với sự thoát nước của giấy sau
này.
2.3.3. Giai đoạn nghiền bột (thủy hóa và chổi hóa sợi)
2.3.3.1. Mục đích
Quá trình nghiền có một vai trò rất quan trọng đối với bột hóa:
- Nó cải thiện tính chất cơ lý của sợi nhằm đạt được những tính năng phù hợp
cho quá trình chế biến và sử dụng (ví dụ cải thiện độ bền kéo sẽ làm giảm
hiện tượng đứt giấy ở các trục máy in).
- Sợi sẽ được trương nở trong môi trường nước và liên kết giữa các sợi sẽ
tăng lên. Trong thiết bò nghiền, lực ma sát giữa sợi – sợi, giữa sợi – nước và
giữa sợi – thành thiết bò sẽ làm cấu trúc sợi bớt chặt chẽ để nước dễ thấm
vào.
2.3.3.2. Hiện tượng
Hai hiện tượng quan trọng xảy ra đối với sợi là:
- Hrat hóa.
- Tạo những sợi con trên trục sợi chính.
Do đó quá trình nghiền này thực chất là quá trình thủy hóa và chổi hóa sợi.
Nghiền nhằm cải thiện tính năng cơ lý của giấy, nhưng tiêu tốn nhiều năng
lượng.
Hơn thế nữa, một quá trình nghiền quá mức có thể làm giảm một vài tính
năng khác của giấy như giảm độ kháng xé. Vì vậy cần có một sự kiểm tra chặt
chẽ để có thể đạt được một kết quả tối ưu.
2.3.3.3. Thiết bò nghiền
- Trong thiết bò nghiền, huyền phù bột có nồng độ hoặc khoảng 10% hoặc
trên 30% được di chuyển trong khoảng hở giữa hai đóa nghiền.
- Quá trình nghiền gián đoạn được thực hiện phổ biến trong máy nghiền Hà

Lan.
- Quá trình nghiền liên tục được thực hiện ở máy nghiền côn hay nghiền đóa
và sợi được chuyển động song song với dao nghiền.
Quá trình nghiền gây ảnh hưởng lên sợi theo nhiều cách:
- Sự cắt ngắn sợi.
- Sự tạo ra thành phần mòn, sự tách hoàn toàn của các lớp tường tế bào sợi
- 17 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
làm xuất hiện những sợi con trong huyền phù bột.
- Sự chổi hóa ngoại vi: sự tách không hoàn toàn lớp tường tế bào sợi, một
phần vẫn còn gắn vào sợi và đây được xem là những sợi nhánh.
- Thay đổi nội vi trong cấu trúc tường tế bào: như sự bóc lớp, sự trương.
- Sự uốn quăn và sự duỗi sợi.
- Sự tạo nút xoắn, những chỗ nén cục bộ trong lớp tường tế bào.
- Sự hòa tan của một số thành phần trong dung dòch.
- Sự phân bố lại thành phần hêmixenlulô từ bên trong ra bên ngoài sợi.
- Sự mài mòn bề mặt ở mức độ phân tử để tạo ra bề mặt nhớt hơn.
Do những ảnh hưởng trên mà sợi sau khi nghiền như được dát phẳng hơn,
làm cho nó đàn hồi hơn và diền tích bề mặt có liên kết được gia tăng.
2.3.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng quá trình nghiền
a. Về nguyên liệu
- Tính chất sợi.
- Phương pháp sản xuất bột giấy.
- Quá trình tẩy trắng bột giấy.
- Các xử lý trước khi nghiền.
- Phân bố chiều dài sợi.
- Độ thô ráp của sợi.
- Tỉ lệ gỗ đầu mùa/gỗ cuối mùa.
- Thành phần hóa học (lignin, xenlulô, hêmixenlulô).
b. Về thiết bò

- Kích thước và hình dạng dao nghiền.
- Diện tích dao và rãnh nghiền.
- Chiều sâu rãnh nghiền.
- Khoảng cách giữa hai đóa nghiền.
- Vật liệu chế tạo đóa nghiền.
- Tốc độ quay của đóa nghiền.
- Góc vát dao nghiền.
c. Thông số vận hành
- Nhiệt độ.
- PH.
- Nồng độ bột.
- Phụ gia.
- Các giai đoạn tiền xử lý.
- Năng suất.
- Năng lượng sử dụng.
2.3.4. Giai đoạn xeo giấy
2.3.4.1. Tổng quan về xeo giấy
- 18 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Hình 9: Dây chuyền hệ thống xeo giấy
- 19 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
- Xeo giấy là công đoạn tạo hình tờ giấy. Công việc này được thực hiện trên
một thiết bò đặc trưng gọi là máy xeo.
- Bìa có thể có cấu trúc một lớp hoặc nhiều lớp được tạo hình trên máy xeo
dài nhiều lưới, xeo tròn, hoặc máy xeo dài nhiều thùng phun bột.
- Vào năm 1930, một vài nhà máy ở châu Âu sản xuất bìa cactông với sự bố
trí nhiều máy xeo lưới dài, các băng giấy trên từng lưới có thể được kết hợp
với nhau ngay khi còn ướt. Dù đầu tư có tương đối cao nhưng phương pháp
này cho phép sản xuất bìa cactông nhiều lớp chất lượng cao và có tốc độ

tăng đáng kể. Từ những năm 1980 trở đi, máy xeo dài nhiều lưới được lắp
đặt phổ biến.
 Máy xeo có những thành phần cơ bản như sau:
Hình 10: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy xeo giấy
- Phần cung cấp bột (gồm hệ thống phân phối bột và thùng đầu).
- Phần tạo hình (gồm lưới tạo hình hay còn gọi là lưới xeo và các chi tiết hút
nước).
- Phần sấy (có khi trong phần này còn bố trí cả phần xử lý bề mặt).
- 20 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Hình 11: Cơ cấu phân phối bột
- 21 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
 Cấu tạo máy xeo dài gồm:
Hình 12: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống máy xeo dài
- Hệ thống phân phối giữ nhiệm vụ cung cấp huyền phù bột từ hệ thống ống
dẫn một cách đồng đều đến trước máy xeo.
- Thùng đầu: sẽ cung cấp những tia bột đồng nhất cho một lưới tạo hình
chuyển động liên tục (lưới xeo).
- Lưới xeo dài: là một băng lưới chuyển động vô tận (không có điểm kết
thúc) và trên đó lớp đệm sợi sẽ được hình thành khi nước thoát qua lưới.
- Băng giấy sau khi được tạo hình sẽ đi qua một dãy những trục ép để tách
bớt nước và làm cho lớp đệm sợi trở nên vững chắc hơn (do lúc này các sợi
tiếp xúc dễ hơn).
- Phần nước còn lại trong lớp đệm sợi kế đó được cho bay hơi, liên kết sợi
được phát triển khi băng giấy được tiếp xúc với một chuỗi nhiều ống hình
trụ có gia nhiệt trong một buồng sấy.
- Giấy được cán láng qua những khe ép trục để giảm bề dày và làm cho tờ
giấy phẳng hơn.
- 22 -

Kỹ thuật bao bì thực phẩm
- Giấy sau khi sấy khô và cán láng được cuộn thành cuộn lớn.
 Hệ thống phụ trợ đi kèm bao gồm:
- Bơm, quạt để chuyển vận.
- Thiết bò đong đo, pha loãng, phối trộn.
- Hệ thống thiết bò sàng, tinh chế bột trước khi đưa vào máy xeo.
2.3.4.2. Thùng đầu
Vai trò của thùng đầu là nạp liệu huyền phù bột vào lưới xeo nhờ hệ thống
bơm.
Vì sự tạo hình và độ đồng nhất của sản phẩm giấy sau cùng phụ thuộc vào
sự phân tán đồng đều của sợi và chất độn do đó thiết kế và điều khiển vận
hành của thùng đầu là một bước quyết đònh đến khả năng làm việc của máy
xeo.
 Những nhiệm vụ chính của thùng đầu cần phải đạt được là:
- Đưa huyền phù bột lên máy xeo một cách đồng đều trên suốt chiều ngang
của máy.
- Đồng nhất được các dòng chảy và nồng độ huyền phù bột.
- Đồng nhất được tốc độ dòng bột theo hướng chạy của máy.
- Tạo và kiểm tra được chế độ chảy rối, loại bỏ được hiện tượng kết tụ sợi
trong huyền phù.
- Nạp huyền phù bột cho lưới xeo qua hệ thống các môi phun với độ mở và
độ nghiêng thích hợp của môi.
- 23 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
Hình 13: Sơ đồ cấu tạo thùng đầu thủy lực
 Ngoài ra, những thông số về thiết kế cũng rất quan trọng đối với sự vận
hành máy như:
- Khả năng làm sạch.
- Tính dễ vận hành.
- Tính chính xác trong kiểm tra các hoạt động của thùng đầu.

- Tính ổn đònh về hình dạng, độ mở của môi phun.
 Phân loại thùng đầu theo tốc độ nạp huyền phù bột cho lưới xeo:
- Thùng đầu hở.
- Thùng đầu kín: thùng kín đệm khí (thùng kín có mực huyền phù bột thay
đổi), thùng kín thủy lực (thùng được nạp liệu đầy hoàn toàn).
2.3.4.3. Lưới xeo dài
Lưới xeo là một băng lưới chạy vô tận được dệt rất mòn.
Ngày nay phần lớn các lưới xeo được làm bằng chất dẻo thay thế cho lưới
kim loại vì thời gian sống của chúng kéo dài hơn rất nhiều lần (cao hơn khoảng
10 lần so với lưới kim loại).
- 24 -
Kỹ thuật bao bì thực phẩm
 Cấu tạo:
- Lưới xeo chuyển động giữa hai trục lớn: trục ngực bố trí ngay cạnh thùng
đầu vàtrục bụng ở đầu bên kia lưới.
- Trục ngực là trục đặc, rất đanh cứng và giữ vai trò là chỗ đỡ lưới trên máy
xeo dài.
- Trục bụng là trục rỗng có đục lỗ chứa một hay hai hộp chân không để hút
nước từ lớp đệm sợi.
- Phần lớn trong các trường hợp, lực tác dụng để làm chạy phần lưới được
truyền động vào trục bụng và trục ngực.
- Có nhiều chi tiết được lắp đặt giữa trục ngực và trục bụng làm nhiệm vụ đỡ
lưới và tách nước. Các chi tiết này được bố trí theo nhiều kiểu khác nhau
phụ thuộc vào từng yêu cầu cụ thể.
- Phần lớn các máy xeo dài ngày nay đều có một tấm đònh hình đặt dưới lưới
ngay sau trục ngực, tiếp theo đó là một tập hợp những dao gạt nước, những
trục đỡ và tấm chặn.
- Lưới xeo kế đến sẽ qua những chi tiết có độ chân không tăng dần, như từ
những hộp hút ướt đến hộp hút chân không khô và sau cùng là qua trục ép
có độ chân không cao.

- Ngoài ra, còn có trục chuyển hướng để dẫn lưới quay về phía trục ngực.
Trục căng, trục dẫn để kéo căng lưới và duy trì lưới ở đúng vò trí. Một số
vòi nước được bố trí để rửa sạch lưới tránh hiện tượng lưới bò bít lỗ.
- Trên những máy tốc độ chậm (< 400m/phút) có thể lắp đặt thêm những hệ
thống “trợ tạo hình” để có khả năng gây ra sự dao động cho lưới xeo theo
chiều ngang. Hoặc còn bố trí gờ cao su ở hai bên mép lưới xeo để giữ
huyền phù bột không bò chảy tràn ra hai bên lưới. Tuy nhiên các hệ thống
trợ tạo hình này không thể hiện rõ vai trò trên máy xeo tốc độ cao vì sự tạo
hình gần như tức thời.
Hình 14:
Bộ phận
lưới xeo
- 25 -