Nghiên cứu sử dụng enzyme để xử lý các chất trích ly của dăm mảnh nguyên liệu giấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------------

NGUYỄN THỊ PHƢƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ENZYME ĐỂ XỬ LÝ CÁC
CHẤT TRÍCH LY CỦA DĂM MẢNH NGUYÊN LIỆU GIẤY

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT HOÁ HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. LÊ QUANG DIỄN

Hà Nội – Năm 2016


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các tất cả các nghiên cứu của đề tài đều là do tôi trực tiếp
thực hiện hoặc dưới sự giám sát và theo dõi của tôi. Các số liệu, kết quả trình bày
trong luận văn là trung thực. Không có sự sao chép từ bất kỳ tài liệu nào.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả

Nguyễn Thị Phƣơng Thảo

2


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường, Viện Đào tạo sau đại
học, Viện Kỹ thuật Hóa học và Cơ quan công tác - Trường Đại học Công nghiệp
Việt Trì, Bộ môn CN Xenluloza & Giấy, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô, đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực
hiện luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của Viện Kỹ thuật Hóa học, đã tận
tình truyền đạt kiến thức chuyên môn, định hướng kiến thức nghề nghiệp cho tôi,
giúp nâng cao được trình độ chuyên môn, vững vàng hơn trong công tác.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Lê Quang Diễn, đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt những kiến thức, tài liệu quý không chỉ
trong quá trình học tập, nghiên cứu mà trong cả cuộc sống trong gần một năm nay.
Tôi xin gửi tới gia đình và bạn bè, những người thân yêu nhất của tôi đã
luôn đồng hành, động viên, chia sẻ, góp ý và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong
cuộc sống và học tập.
Do những hạn chế về kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm nghiên cứu, đồng

điều kiện và thời thời gian thực hiện luận văn có hạn, nên không tránh khỏi những
thiếu sót, tồn tại. Rất mong nhận được sự cảm thông sâu sắc và đóng góp ý kiến từ
các thầy giáo, cô giáo, các chuyên gia và đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

3


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

MỤC LỤC
Lời cam đoan .............................................................................................................2
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ...................................................................6
Danh mục các bảng ...................................................................................................7
Danh mục các hình ảnh, đồ thị ................................................................................8
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................9
Chƣơng I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................11
1.1. Nguyên liệu sản xuất bột giấy ......................................................................11
1.1.1. Loại nguyên liệu ......................................................................................11
1.1.2. Chế biến, bảo quản và tồn trữ nguyên liệu ..............................................15
1.2. Ứng dụng chế phẩm sinh học xử lý nhựa cây ............................................17
1.2.1. Khái niệm về nhựa cây ............................................................................17
1.2.2. Tác hại của nhựa cây ...............................................................................20
1.2.3. Phương pháp kiểm soát nhựa cây ............................................................22
1.2.4. Tình hình ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất bột giấy ............28
Kết luận tổng quan ..................................................................................................30
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................31

2.1. Vật liệu ...........................................................................................................31
2.1.1. Dăm mảnh nguyên liệu ............................................................................31
2.1.2. Chế phẩm sinh học...................................................................................31
2.1.3. Hóa chất, vật tư khác ...............................................................................32
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................32
2.2.1. Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu ........................................32
2.2.2. Phương pháp xử lý dăm mảnh gỗ với chế phẩm sinh học .......................40
4


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

2.2.3. Cơ sở phương pháp lựa chọn dung môi tách chiết các chất trích ly ........41
2.2.3. Phương pháp phân tích thành phần các chất dễ bay hơi của chất trích ly
từ gỗ ...................................................................................................................41
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................43
3.1. Xác định thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu gỗ bạch đàn ...............43
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng
các chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn .........................................................44
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý bằng chế phẩm Cartapip 97 đến
hàm lượng các chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn .......................................46
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý với chế phẩm Cartapip 97 đến hàm
lượng các chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn ..............................................48
3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm khi xử lý bằng chế phẩm Cartapip 97 đến
hàm lượng các chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn .......................................51
3.6. Nghiên cứu sự thay đổi thành phần nhựa trong nguyên liệu trước và sau xử lý
với chế phẩm Cartapip 97 ......................................................................................52
KẾT LUẬN ..............................................................................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................58

5


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

PTN
KH, CN
KTĐ
GC – MS

Tên đầy đủ

Phòng thí nghiệm
Khoa học, Công nghệ
Khô tuyệt đối
Phương pháp sắc ký khí khối phổ (Gas
Chromatography – Mass Spectrometry)

TAPPI, TCVN

Phương pháp tiêu chuẩn

FPA

Hiệp hội gỗ Bình Định

VIFOREST
CPT, TPT
NL

Hiệp hội Gỗ và Lâm sản Việt Nam
Cao phân tử, thấp phân tử
Nguyên liệu

6


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Hàm lượng nhựa (%) trong dăm mảnh sau 2 tuần xử lý bằng chế phẩm Cartapip
97 ...............................................................................................................................28
Bảng 3.1. Thành phần hóa học cơ bản của nguyên liệu gỗ bạch đàn .......................43
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của mức dùng chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng chất
trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn ...........................................................................45
Bảng 3.3. Hàm lượng chất trích ly dăm mảnh gỗ bạch đàn sau các thời gian xử lý
với chế phẩm Cartapip 97 .........................................................................................47
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý với chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng
chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn ...................................................................49
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm đến hàm lượng các chất trích ly của dăm mảnh gỗ
bạch đàn.....................................................................................................................52

Bảng 3.6. Hàm lượng các chất trích ly của dăm mảnh gôc bạch đàn trước và sau xử
lý với chế phẩm Cartapip 97 .....................................................................................53
Bảng 3.7. Một số thành phần hóa học của chất trích ly trong nguyên liệu trước và
sau xử lý với chế phẩm Cartapip97 ...........................................................................54

7


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của gỗ ...........................................................12
Hình 1.2. Cấu trúc vi mô của gỗ cứng (a) và gỗ mềm (b) ........................................12
Hình 1.3. Sơ đồ chế biến dăm mảnh nguyên liệu giấy .............................................16
Hình 1.4. Tồn trữ dăm mảnh dưới dạng đống ngoài trời ..........................................17
Hình 1.5. Tồn trữ dăm mảnh trong silo .....................................................................17
Hình 1.6. Cấu trúc hóa học một số chất thành phần của nhựa gỗ cứng ....................19
Hình 2.1. Sơ đồ chiết phân bố sang ete etylic ...........................................................40
Hình 3.1. Ảnh hưởng của mức dùng chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng các chất
trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn ...........................................................................45
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thời gian xử lý chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng các
chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn ...................................................................47
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý bằng chế phẩm Cartapip 97 đến hàm lượng
các chất trích ly của dăm mảnh gỗ bạch đàn.............................................................50

8

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

ĐẶT VẤN ĐỀ
Vấn đề “nhựa” là một trong những vấn đề nghiêm trọng trong sản xuất bột
giấy và giấy. Những tác động có hại của các chất trích ly trong gỗ tới quá trình sản
xuất bột giấy và giấy, tới chất lượng của bột giấy và giấy, đã được biết đến từ lâu.
Các nghiên cứu và áp dụng các biện pháp xử lý, khắc phục sự ảnh hưởng của các
chất trích ly đã đạt những thành tựu đáng kể. Đáng chú ý là các nghiên cứu và ứng
dụng các chế phẩm sinh học, enzyme.
Tại Việt nam, những năm gần đây các nhà máy sản xuất bột giấy cũng đã tăng
cường chú tới vấn đề này. Một số nghiên cứu của Viện Công nghiệp Giấy và xenluylô,
về ảnh hưởng của thời gian khai thác và điều kiện bảo quản tới hàm lượng các chất
trích ly trong gỗ keo và bạch đàn, nhằm đưa ra giải pháp bảo quản nguyên liệu gỗ để
giảm hàm lượng “nhựa”. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, bằng cách tối ưu hóa thời
gian khai thác, tồn trữ, mức giảm hàm lượng các chất trích ly trong gỗ trước khi chế
biến thành dăm mảnh có thể đạt trung bình 30-60% so với lượng ban đầu, tùy thuộc
vào thời gian khai thác gỗ trong năm và thời gian bảo quản sau khai thác.
Như vậy, bên cạnh với các giải pháp khả thi có thể áp dụng đối với nguyên
liệu gỗ trục, cũng có thể nghiên cứu áp dụng đối với dăm mảnh gỗ. Hiệu quả hơn là
kết hợp bảo quản dăm mảnh gỗ cùng với chế phẩm sinh học, điều này có tác dụng
thúc đẩy sự phân hủy của các chất trích ly trong thời gian bảo quản dăm mảnh gỗ.
Chế phẩm sinh học (từ vi nấm Ophiostoma pilifeum) của hãng Parrac Ltd
(New Zealand), được biết đến với thương hiệu Sylvanex 97TM và CartapipTM , là sản
phẩm duy nhất hiện nay đã được chứng minh hiệu quả bằng hàng loạt các nghiên
cứu và ứng dụng để xử lý dăm mảnh gỗ nguyên liệu giấy (gỗ cứng và gỗ mềm) ở
quy mô công nghiệp, và hiện nay đang được ứng dụng trong công nghiệp giấy ở
nhiều nước trên Thế giới.
Trước nhu cầu của thực tế sản xuất, việc nghiên cứu để đưa ra giải pháp bảo

quản dăm mảnh nguyên liệu gỗ, nhằm hạn chế tối đa các vấn đề do nhựa cây gây ra
trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy là rất cần thiết. Các kết quả nghiên cứu cơ
bản bước đầu ở quy mô phòng thí nghiệm, sẽ là những đóng góp khoa học và công
9


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

nghệ cho việc nghiên cứu triển khai ứng dụng chế phẩm sinh học cho xử lý dăm
mảnh nguyên liệu giấy.
Kết quả nghiên cứu thăm dò đối với dăm mảnh gỗ dạng thương phẩm của
Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã cho thấy hiệu quả xử lý “nhựa” của chế
phẩm sinh học Cartapip 97TM .Tuy nhiên, dăm mảnh nguyên liệu dạng thương phẩm
có kích thước không đồng đều, độ ẩm thấp hơn gỗ tươi.
Mục tiêu của đề tài “Nghiên cứu sử dụng enzyme để xử lý các chất trích ly
của dăm mảnh nguyên liệu giấy”, là xác lập được một số điều kiện ảnh hưởng của
xử lý dăm mảnh gỗ (vừa khai thác) bằng chế phẩm Cartapip 97TM, tới sự thay đổi
hàm lượng các chất trích ly trong dăm mảnh gỗ.
Vì vậy việc nghiên cứu mở rộng và sâu hơn về xử lý dăm mảnh gỗ có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng, có thể triển khai áp dụng ở quy mô lớn hơn
hơn tới quy mô công nghiệp, đóng góp vào việc triển khai nghiên cứu, áp dụng
công nghệ mới thân thiện môi trường hơn đối với ngành công nghiệp sản xuất bột
giấy từ nguồn nguyên liệu trong nước.

10


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Chƣơng I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguyên liệu sản xuất bột giấy
Thành phần chính của bột giấy là xenlulozơ, một polyme tự nhiên có nguồn
gốc thực vật, vì vậy nguyên liệu sản xuất bột giấy là các loài thực vật xơ sợi, tức gỗ
và một số loại lâm sản ngoài gỗ, phế phụ phẩm ngũ cốc, trong đó gỗ rừng trồng là
nguyên liệu chủ yếu. Ngày nay, khi mà trữ lượng gỗ và diện tích rừng của thế giới,
nhất là ở Việt Nam ngày càng giảm, trong khi nhu cầu nguyên liệu cho ngành giấy
ngày một tăng, các loại nguyên liệu phi gỗ, như các loài cây thân thảo ngắn ngày,
càng được chú ý khai thác sử dụng triệt để hơn [7].
1.1.1. Loại nguyên liệu
Nguyên liệu gỗ:
Gỗ, một sản phẩm nguồn gốc sinh học, là tổ hợp phức tạp cả về cấu tạo, cũng
như về thành phần hóa học. Người ta có thể tìm thấy trong gỗ hầu hết các loại chất
hóa học có trong tự nhiên, nhưng bất kỳ loại gỗ nào cũng có ba nhóm chất hữu cơ
chính, đó là các polysaccarit (bao gồm xenlulozơ và hemixenlulozơ), lignin và các
chất trích ly, trong đó đáng quan tâm hơn cả là xenlulozơ và hemixenlulozơ. Mặc
dù vậy, cũng cần lưu ý rằng, hầu như tất cả các chất chứa trong gỗ hay các dạng
nguyên liệu khác, đều có ảnh hưởng lớn nhỏ đến quá trình sản xuất và chất lượng
của bột giấy. Vì vậy, nghiên cứu thành phần hóa học của nguyên liệu có vai trò
quan trọng, trong việc cân nhắc quyết định khả năng sử dụng chúng cho sản xuất
bột giấy. Mặt khác, cấu tạo vi mô và vĩ mô của gỗ giúp ta hiểu rõ hơn về các quá
trình hóa - lý học, diễn ra khi sản xuất bột giấy và cho phép điều chỉnh các thông số
công nghệ, cũng như tác dụng của các tác nhân trong quá trình sản xuất. Thành
phần hóa học cơ bản của gỗ được biểu thị bằng sơ đồ trên hình 1.1 [3,7].

11

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Các chất vô cơ
(~1%)

GỖ

Các chất hữu cơ
Các thành phần cấu trúc
Các chất CPT (>90%)

Lignin
20-30%

Polysaccarit
70-80%

Xenlulozơ
40-50%

Các chất trích ly
Các chất TPT (3-5%)

Các chất chưng lôi
cuốn cùng với nước

Hemixenlulozơ

20-30%

Xylan

Các chất tan
trong nước

Các chất tan trong
dung môi hữu cơ

Các chất
CPT

Các chất
pectin

Mannan

Polyuronua

Các chất
TPT

Các polysaccarit
tan trong nước

Hình 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của gỗ
Về cấu tạo, gỗ có hai loại, gỗ cây lá kim thuộc loại gỗ mềm (softwood) và gỗ
cây lá rộng, thuộc loại gỗ cứng (hardwood). Thành phần hóa học của chúng có sự
khác biệt rõ rệt. Gỗ cây lá kim chứa nhiều lignin hơn (27-30%), ít hemixenlulozơ

hơn (20-25%), trong gỗ cây lá rộng các thành phần tương ứng là 18-24% và 2535%. Ngoài ra gỗ cây lá kim chứa nhiều hexozan hơn và ít pentozan hơn. Hàm
lượng xenlulozơ trong gỗ cây lá kim và cây lá rộng hầu như tương đương nhau (3550%). Các kết quả nghiên cứu cho thấy, gỗ các loài cây lá rộng nhiệt đới có thành
phần hóa học gần giống với cây lá kim cùng vùng sinh trưởng. Thành phần các chất
trích ly của gỗ cây nhiệt đới phong phú hơn so với các loài cây vùng ôn đới [7].
a)

b)

Hình 1.2. Cấu trúc vi mô của gỗ cứng (a) và gỗ mềm (b)
12


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Về đặc điểm thực vật học, nhìn chung thành phần của cây thân gỗ bao gồm:
- Phần thân: 50-90%;
- Phần rễ và gốc: 5-25%;
- Phần cành nhánh: 5-20%.
Qua khảo sát cho thấy, hai loại cây nguyên liệu giấy ở nước ta là keo tai tượng
và bạch đàn urô độ tuổi khai thác chủ yếu (5-6 năm) có chiều cao trung bình 18-22
m, đường kính thân gỗ (tầm 1,3 m) khoảng 20-25 cm. Đối với gỗ keo tai tượng (vừa
khai thác), thân cây chiếm khoảng 45-50%, cành nhánh: 18-20%, lá cây cùng cánh
nhánh nhỏ kích thước nhỏ hơn 20 cm: 15-20% bạch đàn, vỏ cây: 17-18%. Cây
bạch đàn có khối lượng thân cây và cành nhánh lớn hơn so với cây keo tai tượng.
Về nguyên tắc, thân cây (gỗ trục) là phần tốt nhất để sản xuất bột giấy,
nhưng với phương châm tận dụng tối đa nguyên liệu, tất cả các phần của cây là phế
liệu của khai thác và chế biến gỗ, đều có thể tận dụng làm nguyên liệu sản xuất bột
giấy, tùy thuộc vào từng loài cây mà xác định tính hợp lý của việc tận dụng chúng.

Theo số liệu thống kê, trên thế giới hiện có trên 50 loài cây được dùng làm
nguyên liệu sản xuất giấy, trong đó có 38 loài gỗ cứng và 13 loài gỗ mềm.
Hiện nay các loại gỗ nguyên liệu giấy ở Việt Nam khá đa dạng như keo,
bạch đàn, bồ đề, gỗ lá kim; loại cây được sử dụng phổ biến hơn là bạch đàn. Trong
số các loài gỗ cứng, thì bạch đàn là loài cây có khối lượng thể tích tương đối cao. Ở
Việt Nam, hiện phổ biến và phù hợp làm nguyên liệu giấy hơn cả là bạch đàn urô
(Eucalyptus urophylla) và bạch đàn trắng caman (Eucalyptus camaldulensis). Hai
loại cây này có tốc độ sinh trưởng khá nhanh. Bạch đàn urô có thành phần hóa học
phù hợp làm nguyên liệu sản xuất bột giấy, bao gồm 47-48% xenlulozơ, 23-25%
lignin, 19-20% pentozan, 2-3% các chất trích ly và 0,4-0,5 % các chất vô cơ.
Ngoài hai loại bạch đàn trên, bạch đàn lai (Eucalyptus urophylla x
Eucalyptus camaldunensis ), bạch đàn têrê (Eucalyptus tereticorrnis ) cũng có thể
sử dụng làm nguyên liệu giấy. Cây bạch đàn có thể phát triển được trong mọi điều
kiện khí hậu, thổ nhưỡng, vùng ngập mặn, đồi trọc..., vì vậy hiện nay gỗ bạch đàn là
loại nguyên liệu phổ biến cho sản xuất bột giấy [4,7].
13


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Bột giấy từ nguyên liệu gỗ bạch đàn trắng, sản xuất theo phương pháp nấu
sunfat có hiệu suất 45-46%, cao hơn so với bột sản xuất từ một số loại gỗ khác, như
bồ đề, mỡ…
Nguyên liệu phi gỗ: như luồng, tre, nứa... với đặc điểm phần tế bào gỗ sợi
ngắn, mịn; không đồng nhất các tính chất của nguyên liệu và tương đối khó khăn
trong thu hồi và bảo quản nguyên liệu [7].
Nhìn chung chất lượng giấy sản xuất từ nguyên liệu phi gỗ không cao. Luồng
là nguyên liệu truyền thống và phù hợp nhất để sản xuất bột giấy, sử dụng cho sản

xuất giấy bao bì xi măng và bao bì độ bền cao, nhưng cũng thích hợp cho sản xuất
giấy in, viết; tuy nhiên gần đây loại nguyên liệu này ít được chú ý đến. Đối với tre,
nứa thường phù hợp làm nguyên liệu cho sản xuất các loại giấy bao bì, giấy in, giấy
viết, giấy vàng mã hơn.
Các loại nguyên liệu khác:
Ngoài một số dạng nguyên liệu chính đã nêu trên, có rất nhiều dạng thực vật
xơ sợi có thể sử dụng như cây lồ ô, cây đay, cây diễn, cây vầu, cỏ voi lai, thân cây
ngô… là các loài cây thân thảo ngắn ngày và đều có thể sử dụng làm nguyên liệu
cho sản xuất bột giấy. Trong số các loại nguyên liệu là phế thải, phế phụ phẩm sản
xuất công - nông nghiệp, có thể kể đến các dạng nguyên liệu tiềm năng, như bã mía,
được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy in báo và một số loại giấy viết ở nhiều
nước trên thế giới như Cu Ba, Trung Quốc, Brazin, Achentina... Ở nước ta hiện nay
bã mía ít được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bột giấy, do chúng được các nhà
máy sản xuất đường sử dụng làm chất đốt. Rơm rạ là nguyên liệu phù hợp để sản
xuất bột giấy không tẩy trắng. Với hàm lượng xenlulozơ khoảng 35-40%, hàm
lượng lignin thấp (khoảng 13-15%), chiều dài xơ sợi trung bình 1-1,5 mm, nhưng
hàm lượng tro tương đối cao (13-15%), sử dụng rơm rạ cũng gặp những khó khăn
nhất định trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, hiện nay để bảo vệ môi trường, tiết
kiệm nguyên nhiên liệu, người ta còn sử dụng rộng rãi các loại giấy tái chế [3,7].

14


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Nhìn chung, nhóm nguyên liệu này có chất lượng bột không cao, không ổn
định; độ bền cơ lý thấp hơn; phải tổ chức thu gom, phân loại và bảo quản; có thêm
giai đoạn xử lý mực đối với giấy tái chế và thường dùng để sản xuất giấy tráng, bao

bì, bìa cactong.
1.1.2. Chế biến, bảo quản và tồn trữ nguyên liệu
Theo kết quả nghiên cứu về ngành dăm mảnh gỗ do Tổ chức Forest Trends
phối hợp với VIFORES và FPA Bình Định thực hiện năm 2012, gần 50% nguồn
cung nguyên liệu cho ngành chế biến dăm có nguồn gốc từ các hộ gia đình; 50%
lượng cung còn lại là từ các công ty lâm nghiệp của Nhà nước và tư nhân, và từ một
số hợp tác xã. Trong đó khoảng 70% lượng dăm mảnh là từ gỗ keo, 27% từ gỗ bạch
đàn và 3% từ gỗ tràm bông vàng [12,14].
Quy trình chuẩn bị nguyên liệu nói chung qua các giai đoạn: [4,12]
Cắt khúc hay phân đoạn gỗ: Gỗ nguyên liệu được đưa về nhà máy chế biến
dăm mảnh, hoặc nhà máy sản xuất bột giấy dưới dạng cả cây có chiều dài khác
nhau, do vậy trước khi đưa vào dây chuyền chế biến, chúng được cắt khúc theo tiêu
chuẩn kỹ thuật nhất định.
Rửa gỗ: Sau cắt khúc, gỗ được đưa lên bàn tiếp nhận và đồng thời xối rửa để
loại bỏ đất, cát và các tạp chất cơ học khác, đồng thời tạo cho gỗ có độ ướt nhất
định, dễ dàng di chuyển lên hệ thống băng tải và được bóc vỏ tốt hơn.
Bóc vỏ cây: Dù sản xuất bột giấy theo phương pháp nào, gỗ nguyên liệu
cũng cần phải bóc vỏ trước khi đưa vào sản xuất do sự có mặt của vỏ cây làm giảm
hiệu suất bột nấu, ảnh hưởng đến các thiết bị công nghệ; vỏ chứa hàm lượng các
chất trích ly cao làm tăng tiêu hao hóa chất nấu, gây các vấn đề về kết dính. Vỏ cản
trở quá trình rửa bột và xeo giấy; làm tăng độ bụi của bột và giấy có thể tạo thành
những mụn lanh trên tờ giấy.

15


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Chặt mảnh: Để sản xuất bột giấy từ gỗ hoặc tre nứa, hay sản xuất bột gỗ từ
nghiền gỗ, chúng cần được chặt mảnh hoặc cắt thành đoạn có kích thước phù hợp
với điều kiện sản xuất. Dăm mảnh yêu cầu phải có kích thước đồng đều, thường là:
chiều dài 15-25 mm, rộng 5-20 mm, dày 3-5 mm, lượng dăm mảnh hợp quy cách
phải đạt khoảng 90%. Kích thước của dăm mảnh được xác định theo phương pháp
tiêu chuẩn hóa SCAN-CM 40:01.
Sàng chọn và kiểm soát chất lượng dăm mảnh. Dăm mảnh thu được trong
quá trình chặt mảnh không đồng đều về kích thước do nhiều nguyên nhân, vì vậy
chúng cần được phân loại, nhằm nâng cao hiệu quả quá trình tạo bột giấy và đáp
ứng yêu cầu về chất lượng bột giấy. Để kiểm soát kích cỡ dăm mảnh, người ta sử
dụng phương pháp sàng chọn và phân loại dăm mảnh thành mảnh hợp cách, mảnh
nhỏ, mảnh vụn và mảnh quá cỡ. Tùy thuộc vào dạng nguyên liệu, yêu cầu thực tế
sản xuất, mà quy định tiêu chuẩn kích cỡ cho các loại dăm mảnh trên.
Rửa mảnh và làm đều ẩm: Mảnh sau sàng chọn có thể được rửa bằng hệ
thống rửa mảnh, để tách bỏ tạp chất cơ học lần cuối, đồng thời làm cho độ ẩm của
mảnh đồng đều trước khi bảo quản, tồn trữ và cấp cho nấu.

Hình 1.3. Sơ đồ chế biến dăm mảnh nguyên liệu giấy
Tại một số nhà máy giấy như nhà máy giấy Bãi Bằng - Tổng Công ty Giấy
Việt Nam, Công ty Cổ phần Giấy An Hòa, ngoài tiêu thụ lượng dăm mảnh từ gỗ ở
phân xưởng nguyên liệu của nhà máy, các doanh nghiệp thường phải nhập khẩu một
16


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

lượng dăm mảnh bên ngoài để phục vụ cho sản xuất, nhà máy sản xuất bột giấy
Viettracimex theo công suất thiết kế tiêu thụ khoảng 1.400.000 tấn dăm mảnh/năm

[14]. Với lượng tiêu thụ dăm mảnh lớn như vậy, các nhà máy phải có kế hoạch tồn
trữ nguyên liệu nhằm đảm bảo cho quá trình sản xuất được liên tục, đây cũng là một
trong những biện pháp làm giảm hàm lượng nhựa trong nguyên liệu trước khi nấu
bột. Các phương pháp bảo quản thông thường để kiểm soát nhựa bao gồm: bảo quản
không đảo trộn, bảo quản có đảo trộn và phương pháp tưới nước lên dăm mảnh.
Dăm mảnh gỗ được bảo quản dưới dạng các đống ngoài trời, được trang bị
hệ thống cấp mảnh và lấy mảnh (hình 1.4), hoặc trong các silo mảnh (hình 1.5) [7].

Hình 1.4. Tồn trữ dăm mảnh dưới

Hình 1.5. Tồn trữ dăm mảnh trong silo

dạng đống ngoài trời
1.2. Ứng dụng chế phẩm sinh học xử lý nhựa cây
1.2.1. Khái niệm về nhựa cây
“Nhựa cây” là từ dùng để chỉ một số hợp chất tự nhiên có cả trong gỗ cứng và
gỗ mềm không tan trong nước nhưng tan được trong dầu mỏ và một số dung môi
hữu cơ có độ phân cực thấp. Phần lớn các hợp chất này có phân tử lượng thấp, tuy
nhiên cũng có một số phần tử nhựa tồn tại ở dạng polyme như polysesquiterpen và

17


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

polyisopren. Theo Black và Ekman [17] có thể phân biệt các hợp chất trong thành
phần nhựa cây gồm 4 nhóm chính như:
-

Các chất béo (triglyxerit) và axit béo;

-

Steryl este và sterol;

-

Terpen và terpenoid (các axit nhựa và polyisopren);

-

Các chất sáp (ester của rượu béo và axit béo).
Trong gỗ, nhựa cây được chứa chủ yếu ở trong các kênh dẫn nhựa (resin

canals), trong các túi nhựa (resin pockets), trong các tế bào nhu mô (parenchyma
cells) hoặc ở một số tế bào chỉ có ở một số loại gỗ cứng nhiệt đới như các tế bào
dầu (oil cells) và các tế bào latex (latex cells). Nhựa trong các kênh dẫn nhựa thông
thường là hỗn hợp vô định hình của các terpen và terpenoit mạch vòng được hình
thành từ các đơn vị isopren nhờ sự tiếp xúc của các enzyme tạo mạch vòng xyclaza.
Khác với các kênh dẫn nhựa, các tế bào nhu mô không chứa các hợp chất mạch
vòng mà chỉ chứa các glyxerit, steryl este, chất béo và axit béo.
Thành phần nhựa của gỗ mềm và gỗ cứng đã được nghiên cứu nhiều trong
những năm gần đây. Các hợp chất triglyxerit, axit nhựa và axit béo có hàm lượng
nhựa cao trong gỗ mềm, thành phần của chúng cũng khác nhau giữa dát gỗ và lõi
của cùng một loài cây, lõi gỗ chủ yếu bao gồm các axit nhựa. Trong khi đó các loài
cây gỗ cứng như bạch đàn, keo thì các sterol và axit béo là các thành phần chính của
nhựa cây.
Hiện nay, nguyên liệu sử dụng cho sản xuất bột giấy và giấy chủ yếu là gỗ

cứng (bạch đàn, keo tai tượng và keo lai). Nhựa cây trong các loại gỗ cứng chủ yếu
được chứa trong các tế bào nhu mô và có thành phần chính là các axit béo (chủ yếu
là chưa no) như axit oleic, linoleic và linolenic; sterol và rượu triterpenyl [14,17].

18


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B
10

18

1
cooh

9

cooh

cooh

HO

Sterol

Axit oleic

Axit linoleic

Axit linolenic

Triterpenyl alcohol

Hình 1.6. Cấu trúc hóa học một số chất trong thành phần của nhựa gỗ cứng
Theo Adrian và các cộng sự [19] nhựa gỗ bạch đàn (Eucaluptus globulus) có
thành phần chủ yếu là steryl este, sitosteryl lioleat và oleat, còn các axit béo với số
nguyên tử mạch các bon trong khoảng từ C-16 đến C-26 và triglycerit có rất ít.
Suvi Pietarinen và các cộng sự [25] trong quá trình nghiên cứu về một số loại
keo như keo tai tượng (Acacia mangium) và keo lá liềm (Acacia crassicarpa) đã chỉ
ra rằng thành phần chủ yếu của nhựa có trong gỗ keo tai tượng là các axit béo no và
rượu no mạch dài (từ 22 đến 28 nguyên tử các bon) trong khi nhựa trong gỗ keo lá
liềm lại bao gồm chủ yếu các axit béo mạch ngắn (từ 16 đến 20 phân tử cacbon).
Thành phần nhựa cây của gỗ cứng và gỗ mềm có hai điểm khác biệt cơ bản:
- Nhựa gỗ mềm chủ yếu được phân bố trong các kênh dẫn nhựa với thành
phần chính là các axit nhựa, trong khi nhựa gỗ cứng có nhiều trong các tế bào nhu
mô với thành phần cơ bản là các axit béo, sterol và các este của chúng.
- Tỷ lệ giữa phần nhựa xà phòng hóa được và không xà phòng hóa được của
gỗ cứng là rất thấp so với gỗ mềm (khoảng 2:1 trong gỗ bulô so với 10:1 của gỗ
thông). Theo Black và Ekman [17] để có thể hòa tan hoàn toàn phần nhựa xà phòng
19


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

hóa được trong quá trình nấu bột kraft, tỷ lệ giữa nhựa xà phòng hóa được và không
xà phòng hóa được phải ở mức 3:1 trở lên. Như vậy, khác với gỗ mềm, nhựa trong
gỗ bulô cũng như phần lớn các loại gỗ cứng khác rất khó loại bỏ được hoàn toàn

trong quá trình nấu bột.
1.2.2. Tác hại của nhựa cây
1.2.2.1. Tác hại của nhựa cây trong sản xuất bột giấy
Trong quá trình sản xuất bột giấy hiện nay ở Việt Nam, để phá vỡ cấu trúc của
gỗ, giải phóng các xơ sợi, các phương pháp cơ học và hóa học được áp dụng phổ
biến hơn cả. Đối với quá trình sản xuất bột giấy, nhựa cây được coi là thành phần
hoá học “không mong muốn” của gỗ nguyên liệu do một số nguyên nhân cơ bản
như sau:
- Phần lớn các chất trong thành phần của nhựa tồn tại ở dạng axit và este nên
trong quá trình nấu bột giấy trong môi trường kiềm các chất này đã tiêu thụ một
lượng đáng kể hoá chất nấu;
- Trong quá trình nấu bột kraft phần lớn nhựa cây được xà phòng hoá khi phản
ứng với NaOH và hoà tan vào trong dịch nấu ở keo dạng huyền phù, tuy nhiên tính
ổn định của hệ keo này tương đối thấp nên rất dễ kết tủa tạo cặn trên bề mặt các
thiết bị rửa, làm sạch, chưng bốc và cô đặc khi một số điều kiện công nghệ như độ
pH môi trường và nhiệt độ thay đổi;
- Nhựa cây trong bột sau nấu và rửa thường tồn tại trong các tế bào nhu mô
hoặc bề mặt xơ sợi do kết tủa từ dung dịch trong rửa bột giấy. Trong quá trình tẩy
trắng bột giấy nhựa cây thường được loại bỏ qua các thiết bị rửa bột, bơm bột giấy
hoặc bằng các tác nhân tẩy trắng. Các chất nhựa này được tách ra từ xơ sợi và tích
lũy trong nước sử dụng cho sản xuất.
Trong các nhà máy sản xuất giấy, nhựa cây phân tán vào trong nước trắng có
xu hướng kết hợp với các chất thành phần khác có trong hệ thống như canxi
cacbonat tạo thành các hạt thường có màu đen kết tủa lên thành đường ống, bể
20


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

chứa, bề mặt của các máy móc thiết bị. Cùng với thời gian, kích thước của các hạt
cặn này phát triển lên và dưới tác dụng của lực ma sát tách ra khỏi bề mặt thiết bị và
rơi vào trong dòng bột tạo nên các đốm đen, bụi bẩn làm giảm độ bền của giấy, gây
rách giấy. Vấn đề nhựa càng trở nên nghiêm trọng hơn với các nhà máy có khả năng
tuần hoàn nước cao [14].
Như vậy, các chất nhựa có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng
đến hiệu quả của quá trình công nghệ và chất lượng sản phẩm, nhất là khi xử lý
trong môi trường axit, các chất nhựa rất khó loại bỏ, chúng có xu hướng kết bám
trên bề mặt trong thiết bị và gây ra rất nhiều vấn đề trong quá trình vận hành. Ngoài
ra, các chất nhựa có tác động bất lợi đến môi trường, như tăng độc tố của nước thải,
ảnh hưởng đến hệ thủy sinh, … [7,14]. Ngày nay, phương pháp để giảm thiểu ảnh
hưởng của các chất nhựa tới quá trình chế biến sinh khối là sử dụng nguyên liệu có
hàm lượng nhựa thấp, có phương pháp bảo quản phù hợp để loại bỏ các hợp chất ra
khỏi nguyên liệu trước khi sản xuất.
1.2.2.2. Tác động môi trƣờng của nhựa cây
Tuy phương pháp hóa học cho bột giấy có độ bền cao nhưng hiệu suất thấp, có
thể gây ra một số vấn đề nghiêm trọng trong quá trình sản xuất và đặc biệt là phát
thải vào môi trường một lượng lớn các chất gây ô nhiễm gây độc đối với đời sống
của hệ thủy sinh. Axit nhựa là chất gây ô nhiễm môi trường đáng kể, bởi chúng có
độc tính tương đối với cá và là phần lớn các độc tính cấp tính của nước thải nhà
máy bột giấy. Các axit nhựa góp phần chính gây độc trong nước thải nhà máy bột
giấy, bao gồm axit dehydroabietic, abietic, isopimaric và pimaric. Mức độc tính cấp
tính của các axit nhựa nằm trong khoảng giữa 0,4 và 1,8 mg/lít. Người ta đã đưa ra
bằng chứng mạnh mẽ rằng, axit nhựa chiết từ gỗ có thể gây độc tế bào và là các chất
ức chế enzyme và các phản ứng kháng thể, khi cho cá tiếp xúc với nước thải có hàm
lượng nhựa cao. Điều may mắn là gỗ cứng vùng nhiệt đới không chứa hoặc chứa ít
axit nhựa.

21

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Thông thường mức gây độc của axit nhựa và axit béo được giảm sau khi đã qua
xử lý. Do độc tính và tác hại của chúng như vậy, mà cần phải tiến hành tiền xử lý
nguyên liệu giấy trước khi sản xuất, nhất là đối với nhà máy không có hệ thống xử
lý nước thải sơ cấp [18,25].
1.2.3. Phƣơng pháp kiểm soát nhựa cây
1.3.2.1. Phương pháp kiểm soát nhựa cây trong các giai đoạn của quá trình sản
xuất bột giấy và giấy
Nhựa cây trong quá trình nấu bột giấy
Bản chất của quá trình sản xuất bột giấy từ nguyên liệu thực vật bằng
phương pháp nấu là tách xơ sợi xenlulozơ ra khỏi các chất khác như lignin,
hemixenlulozơ, các chất nhựa, chất béo... liên kết với xenluloza trong mô thực vật
bằng các tác nhân hóa học. Trong đó, sự có mặt của các chất nhựa sẽ làm tăng các
phản ứng hóa học, tiêu hao hóa chất nấu, có hại với quá trình nấu bột giấy [7].
Nhựa cây trong quá trình tẩy trắng bột giấy
Tẩy trắng bột giấy là công đoạn sử dụng các tác nhân hóa học để loại bỏ
phần lignin còn lại của bột giấy sau công đoạn nấu và làm biến đổi một số hợp chất
mang màu cùng các tác động phân tán, hòa tan và tách các hợp chất ra khỏi xơ sợi.
Đối với các hợp chất nhựa, khả năng phân tán rất cao trong các công đoạn xử
lý kiềm, như công đoạn oxy kiềm hay kiềm hóa. Sự có mặt của kiềm dư sau mỗi
công đoạn làm giảm sự kết tụ trở lại của nhựa. Tuy nhiên, vấn đề về sử dụng hóa
chất, giảm tải ra môi trường vẫn đang được chú ý.
Nhựa cây trong quá trình sản xuất giấy
Mặc dù, phần lớn các hợp chất nhựa có trong gỗ nguyên liệu đã được loại bỏ
qua các giai đoạn của quá trình nấu bột, nhưng một hàm lượng nhựa dư thấp (từ

0,12% đến 0,15% so với bột) có trong bột chưa tẩy hoặc đã tẩy trắng vẫn gây ra
nhiều khó khăn cho quá trình sản xuất giấy [21].
22


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Đối với nguyên liệu gỗ cứng (gỗ keo, bạch đàn), lượng nhựa dư chủ yếu
được chứa trong các tế bào nhu mô mà các hóa chất nấu, tẩy trắng không xâm nhập
được. Như vậy, hàm lượng nhựa đó sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất giấy, đặc
biệt là quá trình nghiền bột giấy. Dưới tác dụng của lực cơ học trong quá trình
nghiền, các xơ sợi bị cắt ngắn, tạo điều kiện các chất nhựa phân tán ra môi trường,
chúng có khả năng kết tụ lại và bám trên bề mặt thiết bị, cản trở hoạt động của máy
nghiền, gây nên khả năng bám dính của xơ sợi, giấy lên thiết bị.
Ngoài ra, những hạt nhựa còn bám trên xơ sợi, cản trở sự liên kết giữa các xơ
sợi, làm giảm độ bền của giấy trong quá trình xeo, gây hiện tượng đứt giấy. Với sản
phẩm giấy, các hạt nhựa gây khuyết tật như đốm, giảm mỹ quan của tờ giấy, tạo ra
vùng giấy không có khả năng bám các hạt mực khi in ấn…
Nhựa cây trong giai đoạn bảo quản nguyên liệu
Bảo quản nguyên liệu trước khi nấu bột được biết đến là phương pháp làm
giảm hàm lượng nhựa với chi phí thấp nhất. Sự biến đổi của nhựa trong công đoạn
này chủ yếu là do phản ứng thủy phân, sự xâm nhập của các vi sinh vật, nấm trong
tự nhiên vào các kênh dẫn nhựa, các tế bào nhu mô.
Trong công trình nghiên cứu của Allen và các cộng sự [24] về ảnh hưởng của
quá trình bảo quản đến hàm lượng và thành phần nhựa của cây dương cho thấy rằng
hàm lượng nhựa trong gỗ dương tươi lớn hơn rất nhiều trong gỗ dương sau 1 năm
bảo quản. Trong quá trình bảo quản, các hợp chất của axit béo được xà phòng hóa
nên hàm lượng giảm đáng kể trong nguyên liệu.

Theo Assarsson và các cộng sự [16], phản ứng thủy phân nhựa cây trong quá
trình bảo quản gỗ bulô chủ yếu diễn ra là phản ứng thuỷ phân các triglyxerit tạo ra
các axit béo tự do. Phản ứng thủy phân glyxerit diễn ra rất nhanh trong vòng 2 tuần
đầu, tiếp tục tăng thời gian bảo quản sẽ giảm hàm lượng nhựa trong dăm mảnh
(hàm lượng các chất trích ly trong DCM giảm từ 2,2% xuống còn 1,6% sau 4 tuần
bảo quản) do sự phân huỷ của các axit béo và các hợp chất như steryl este.

23


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

Nghiên cứu của Adrian và các cộng sự [18] đối với mảnh gỗ bạch đàn
globulus cho thấy thời gian bảo quản nhìn chung không ảnh hưởng nhiều tới tổng
hàm lượng các chất tan trong DCM. Tuy nhiên, tổng hàm lượng các thành phần (bao
gồm axit béo, sterol, steryl este và triglyxerit) giảm sau 20 tuần bảo quản từ 0,37%
còn 0,14%. Trong đó, triglyxerit và steryl este là các hợp chất giảm nhiều nhất.
Ngoài ra, nghiên cứu của Lã Thị Cúc và các cộng sự [5] đối với cả ba loại
nguyên liệu gỗ bạch đàn, keo tai tượng và keo lai đều giảm sau 3 tháng bảo quản.
Trong đó, bạch đàn là loại nguyên liệu có tỷ lệ giảm hàm lượng nhựa cao nhất từ
41,7% (gỗ 7 tuổi) đến 65,2% (gỗ 6 tuổi). Đối với gỗ keo tai tượng và keo lai, hàm
lượng nhựa giảm ở mức trung bình là 26,3% và 16,5%.
Trong thời gian bảo quản gỗ, hàm lượng của các chất trích ly giảm, do một
số hợp chất bị oxi hóa hoặc phân hủy bởi các vi sinh vật trong tự nhiên, cũng như
một số vi sinh vật ký sinh trong gỗ. Các phản ứng chuyển hóa và phân hủy của các
thành phần nhựa trong gỗ, trong quá trình bảo quản và tồn trữ đã được nghiên cứu,
đối với một số loài gỗ làm bột giấy như vân sam, thông, bạch dương, dương, bạch
đàn… Tuy nhiên, bảo quản và tồn trữ nguyên liệu quá lâu là nguyên nhân giảm hiệu

suất và độ trắng của bột giấy, do không kiểm soát được tác dụng của vi sinh vật, nên
ngày nay trong thực tế người ta không áp dụng phương pháp này nữa. Sử dụng các
loại vi sinh vật chọn lọc hoặc enzyme, là một giải pháp thay thế nhằm nâng cao tốc
độ xử lý và kiểm soát nhựa.
1.2.3.2. Phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp xử lý sinh học nguyên liệu gỗ với các vi sinh vật hoặc enzyme, đã
được đề xuất và thử nghiệm tại các nhà máy như là một thay thế cho phương pháp
xử lý thông thường [2]. Phương pháp này bao gồm nhiều giải pháp khác nhau.
Phương pháp xử lý sinh học nguyên liệu gỗ với các vi sinh vật nấm mốc là một
điển hình. Trong tự nhiên, một loạt các loài nấm mốc ký sinh trên gỗ bao gồm mốc

24


Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Nguyễn Thị Phương Thảo – Lớp KTHH2014B

(molds), nấm sinh bào tử (basidiomycetes), các nấm dát gỗ (sapstain), và một số
loại khác, có khả năng phân hủy các chất trích ly có trong nguyên liệu [6,14].
- Mốc (molds): Mặc dù mốc có khả năng phân hủy các chất trích ly có trong
nguyên liệu nhưng sự phát triển của mốc trên nguyên liệu kém hơn so với các loại
nấm ký sinh trên gỗ khác. Chúng phát triển nhanh trong nguyên liệu ướt hoặc
nguyên liệu có độ ẩm cao trong một thời gian dài. Đối với gỗ mềm, mốc phát triển
chủ yếu trên bề mặt của gỗ hoặc dăm mảnh, còn khi tiếp xúc với gỗ cứng, mốc phát
triển chủ yếu ở các tia gỗ, các tế bào nhu mô (nơi chứa nhiều nhựa) và các tế bào bị
vỡ. Nilsson và Asserson [6,14] đã chỉ ra rằng các loại nấm mốc sau đây phân hủy
các chất sáp có trong nguyên liệu gỗ như: Penicillium roqueforti, Penicillium
funicoloum, Rhizopus arrhuzus and Trichodenrma lignorum. Thêm vào đó, họ cũng
đưa ra một số loại nấm mốc có thể làm giảm hàm lượng các chất trích ly trong

etanol/benzen (tỷ lệ 1:2) của dăm mảnh bảo quản ở nhiệt độ 35°C trong 30 ngày
như: R. arrhizus, Gliocladium viride, Penicillium rubrium, T. lignorum and
Aspergillus fumigatus.
Iverson S và các cộng sự [20] cũng đã chọn ra một vài loại mốc có khả năng
phân hủy các chất trích ly có trong dăm mảnh gỗ thông vàng ủ ở nhiệt độ phòng
trong 2 tuần với mức dùng là 104 đến 108 CFU/g nguyên liệu ướt. Kết quả đã cho
thấy rằng mốc P. roqueforti đã làm giảm 35% các chất trích ly trong dichlomethane
(DCM).
- Nấm mục sinh bào tử (basidiomycetes): Nấm mục sinh bào tử bao gồm
nấm mục trắng (white rots fungi) và nấm mục nâu (brown rots fungi). Nấm mục nâu
ưu tiên phân hủy các polysacarit trong đó có cả xenluloza, do đó chúng là lý do làm
giảm độ trùng hợp của mạch polyme. Các nghiên cứu cho thấy nấm mục nâu
thường không làm giảm hàm lượng lignin mà biến đổi hoặc oxy hóa các nhóm
methoxy của lignin. Trong khi đó, nấm mục trắng lại phân hủy lignin mạnh hơn
trong môi trường tự nhiên. Một số loại nấm mục trắng ưu tiên phân hủy lignin, một
vài chủng loại khác lại phân hủy tất cả các polysacarit trong gỗ cùng một lúc [6,14].

25