NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM QUY TRÌNH SẢN XUẤT BỘT GIẤY TỪ RƠM RẠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA CƠ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HOC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
************

NGUYỄN THỊ KIM SƯƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM QUY TRÌNH SẢN XUẤT
BỘT GIẤY TỪ RƠM RẠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA CƠ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 6/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
************

NGUYỄN THỊ KIM SƯƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM QUY TRÌNH SẢN XUẤT
BỘT GIẤY TỪ RƠM RẠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA CƠ

Ngành: Công Nghệ Sản Xuất Giấy và Bột Giấy

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn: T.S Phan Trung Diễn

Thành Phố Hồ Chí Minh

ii


Tháng 6/20

LỜI CẢM TẠ
Con xin ghi nhớ công ơn cha mẹ đã sinh thành, dưỡng dục, không ngại khó khăn
gian khổ để cho con có điều kiện tốt nhất và luôn bên cạnh ủng hộ, động viên con trên suốt
đoạn đường mà con đã đi.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào Tạo, Ban chủ nhiệm khoa Lâm
Nghiệp trường Đại Học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
trong suốt thời gian theo học tại trường.
Chân thành biết ơn quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức
quý báu. Đặc biệt, tôi xin chân thành biết ơn thầy TS. Phan Trung Diễn đã tận tụy dìu dắt
tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Chân thành cảm ơn ban lãnh đạo và tập thể cán bộ công nhân viên của Công Ty cổ
phần Giấy Đồng Nai, Trung tâm phân tích chế biến Lâm sản – Giấy và Bột giấy Trường
ĐH Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời
gian nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Sau cùng tôi xin chân thành cảm ơn tập thể DH08GB và toàn thể bạn bè đã bên
cạnh động viên, giúp đỡ tôi hoàn tất luận văn tốt nghiệp này.
Chân thành cảm ơn.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2012
Nguyễn Thị Kim Sương

iii


TÓM TẮT

Đề tài “ Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình sản xuất Bột giấy từ rơm rạ
theo phương pháp hóa cơ” đã được thực hiện tại Trung tâm phân tích chế biến
Lâm sản – Giấy và Bột giấy Trường ĐH Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh từ ngày
10/02/2012 đến ngày 15/06/2012.
Mục đích của đề tài là chỉ ra rằng rơm rạ là một nguồn nguyên bổ sung của
ngành công nghiệp Giấy cần được chú ý trong tương lai. Và bột rơm hoàn toàn có
thể được sản xuất bằng phương pháp cơ học – phương pháp hóa cơ.
Phương pháp nghiên cứu
Thu thập tài liệu, tìm hiểu về thành phần hóa học của rơm rạ có thể làm
nguyên liệu giấy. Tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất Bột giấy từ rơm rạ bằng
phương pháp hóa cơ – điều kiện nghiền bột không cần nhiệt độ và áp suất cao.
Khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng NaOH và thời gian thẩm thấu hóa chất lên
độ nghiền và hiệu suất của quá trình nghiền bột. Bột được nghiền ở nhiều chế độ
khác nhau (số vòng nghiền thay đổi). Kiểm tra tính chất của bột rơm bằng cách: xeo
tờ handsheet và xác định các tính chất của giấy. khảo sát ảnh hưởng của độ nghiền
lên các tính chất đó.
Kết quả thu được trong phòng thí nghiệm là: với hàm lượng NaOH nằm
trong khoảng 10 – 15% (so với KL KTĐ) và thời gian thẩm thấu từ 60 – 90 phút thì
độ nghiền và hiệu suất của bột thu được tương đối tốt, độ nghiền trong khoảng 27 –
53oSR (cao nhất là 53oSR) và hiệu suất trong khoảng 59,92 – 63,87% (cao nhất là
63,87%). Tiến hành xác định tính chất của giấy làm từ bột rơm cho thấy: Giấy làm
từ bột rơm có độ trắng nguyên thủy cao 41,9 Iso, chiều dài đứt lên tới 7119,53m (ở
độ nghiền 38oSR), độ đục là 98,23% (ở độ nghiền 38oSR), chỉ số xé là 5,99 mNm2/g
(ở độ nghiền 54oSR), độ hút nước là 16,41g/m2 (ở độ nghiền 38oSR).
Kết luận: Từ những kết quả trên ta hoàn toàn có thể sản xuất bột giấy từ rơm
rạ bằng phương pháp hóa cơ. Đồng thời giấy làm từ rơm có tính chất tương đối cao.
tùy từng loại giấy cần sản xuất mà ta nghiền bột đến độ nghiền thích hợp để xeo

iv

được tờ giấy mong muốn. Cần nghiên cứu và khảo sát quá trình phối trộn hoặc tẩy
trắng bột để nâng cao ứng dụng của của nó trong ngành sản xuất giấy. Tóm lại, rơm
rạ là nguồn nguyên liệu bổ sung lý tưởng (rẻ tiền và dễ thu thập) cho ngành công
nghiệp giấy.

v


ABSTRACT
Project "Research and testing production processes of rice straw pulp by
chemical methods of" was done at the Center for analysis and processing forest
products - Pulp and Paper Nong Lam University. Ho Chi Minh from 10/02/2012
until 15/06/2012.
The purpose of the research is that straw is a source of additional paper
industry should be considered in the future. And full of straw pulp can be produced
using mechanical methods - method of engine.
Research Methods
Gather materials, learn about the chemical composition of rice straw pulp can
do. Conduct research production process from straw pulp by chemical methods mechanical pulp mill conditions without high pressure and temperature.
Investigated the influence of NaOH concentration and time of impregnation
chemicals on the performance of the mill and pulp mill process. Powder was
crushed in several different modes (crushing cycle of change). Check the properties
of straw pulp by: Xeo handsheet sheet and determine the properties of paper.
examined the effect of grinding on the property.
The results obtained in the laboratory are: the concentration of NaOH in the
range 10-15% (compared to KL KTD) and impregnation time from 60-90 minutes,
the performance of pulp mill and obtained relatively good , the ground for about 27
- 53oSR (highest 53oSR) and performance in the range from 59.92 to 63.87% (the
highest is 63.87%). The determination of the properties of paper made from straw

pulp shows: Paper made from straw pulp with high brightness 41.9 Iso original
length off up to 7119.53 m (at ground level 38oSR), turbidity is 98 , 23% (at ground
level 38oSR), tear index is 5.99 mNm2 / g (at ground level 54oSR), water
absorption was 16.41 g/m2 (at ground level 38oSR).
Conclusion: From these results it is possible to produce paper pulp from straw
by the chemical method. At the same time paper made from straw nature is

vi


relatively high. Depending on the type of paper that we need to produce to the mill
grinding flour Xeo is suitable for the desired paper. Should be studied and examined
the mixing or bleaching powder to improve its application in paper production. In
short, straw is added material ideal (cheap and easy to collect) for the paper
industry.

vii


MỤC LỤC
TRANG TỰA......................................................................................................... ii
LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................ iii
TÓM TẮT ............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ........................................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... xi
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................... xii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. xiii
Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
1.2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................... 3
1.4. Tính hạn chế của đề tài .................................................................................. 4
Chương 2. TỔNG QUAN .................................................................................... 5
2.1. Lịch sử hình thành và tình hình ngành giấy của Việt Nam ........................... 5
2.2. Nguyên liệu ngành giấy ................................................................................. 7
2.2.1.

Nguyên liệu ....................................................................................................... 7

2.2.2

Thành phần hóa học của nguyên liệu gỗ và phi gỗ ...................................... 9

2.3. Tình hình nguyên liệu ngành Giấy trên thế giới và trong nước .................. 13
2.4. Rơm rạ nguyên liệu cho ngành giấy ............................................................ 14
2.4.1.

Giới thiệu chung về nguyên liệu rơm rạ ...................................................... 14

2.1.1.

Nguyên liệu rơm rạ trong ngành công nghiệpn giấy ................................. 15

2.4.1

Ưu , nhược điểm khi sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu giấy ..................... 16

2.5. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 17
2.5.1.

Sản xuất bột giấy bằng phương pháp cơ học: ............................................. 18

2.5.1.1.  Bột gỗ mài .................................................................................................................18 
2.5.1.2.  Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền: .....................................................19 

viii


2.5.2

Sản xuất bột giấy bằng các phương pháp hóa học ..................................... 22

2.5.2.1  Nấu bột bằng phương pháp soda .........................................................................23 
2.5.2.2  Phương pháp sulfite ................................................................................................26 
2.5.3 

So sánh bột cơ với bột hóa: ...................................................................................27 

2.4.3 Ảnh hưởng của công đoạn nghiền đến tính chất cơ lý của giấy .................. 28
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 31
3.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 31
3.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 31
3.3. Nguyên liệu và thiết bị ................................................................................ 31
3.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 33
3.4.1

Sơ đồ quy trình thí nghiệm............................................................................ 33

3.4.2

Thuyết minh quy trình thí nghiệm ............................................................... 35

3.4.2.1  Nguyên liệu: ..............................................................................................................35 
3.4.2.2  Ngâm hóa chất: ........................................................................................................35 
3.4.2.3  Đánh tơi nguyên liệu ..............................................................................................35 
3.4.2.4  Nghiền giai đoạn 1: .................................................................................................36 
3.4.2.5  Phân loại sơ sợi: .......................................................................................................37 
3.4.2.6 Nghiền giai đoạn 2 ...................................................................................................38 
3.4.2.7 Xeo tờ handsheet: .....................................................................................................38 
3.4.2.8 Ép giấy: ........................................................................................................................39 
3.4.2.9 Sấy giấy: ......................................................................................................................40 
3.4.2.10 Điều hòa mẫu: .........................................................................................................40 
3.4.3 Tiến hành xác định một số tính chất của giấy:................................................ 40
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 41
4.1. Thành phần hóa học của rơm rạ: ................................................................. 41
4.2. Quy trình sản xuất bột giấy từ rơm rạ bằng phương pháp hóa cơ ............... 42
4.2.1

Quy trình sản xuất bột cơ từ rơm rạ bằng phương pháp hóa cơ trong phòng

thí nghiệm ...................................................................................................................... 42
4.2.2

Đề xuất thiết bị công nghệ ............................................................................ 44

ix


4.3. Kết quả của quá trình nghiền bột (xét ở thời điểm 7000 vòng) .................. 45
4.3.1.

Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH lên độ nghiền....................................... 47

4.3.2.

Ảnh hưởng của thời gian ngâm NaOH lên độ nghiền ............................... 48

4.3.3.

Ảnh hưởng của số vòng đến độ nghiền của bột ......................................... 49

4.4. Kết quả do tính chất của tờ handsheet ở độ nghiền khác nhau ................... 49
4.4.1

Ảnh hưởng của độ nghiền lên chiều dài đứt của tờ giấy ........................... 49

4.4.2

Ảnh hưởng của độ nghiền lên chỉ số xé của tờ giấy .................................. 50

4.4.3 

Ảnh hưởng của độ nghiền lên độ đục của tờ giấy ..........................................52 

4.4.4

Ảnh hưởng của độ nghiền lên thấm nước của tờ giấy ............................... 53

4.4.5

Ảnh hưởng của độ nghiền lên độ trắng của tờ giấy ................................... 54

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................ 55
5.1. Kết luận ....................................................................................................... 55
5.2. Kiến nghị ..................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 57
PHẦN PHỤ LỤCPHỤ LỤC 1 ............................................................................. 58
PHỤ LỤC 1 .......................................................................................................... 59

x


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
KL KTĐ : Khối lượng khô tuyệt đối
CTMP: Bột hóa nhiệt cơ

xi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thông số cơ bản về tính chất sợi của một số nguyên liệu
Bảng 2.2 thành phần cellulose trong một số loại gỗ và phi gỗ
Bảng 2.3 Thành phần hóa học và tính chất sợi của một số nguyên liệu
Bảng 3.1 Mức dùng NaOH để ngâm nguyên liệu rơm
Bảng 3.2 Các chế độ nghiền
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của rơm rạ
Bảng 4.2 Kết quả của quá trình nghiền
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của mức dùng NaOH lên độ nghiền của bột

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của số vòng nghiền đến độ nghiền của bột

Bảng 4.5 Kết quả đo một số tính chất của tờ handsheet

xii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Cấu tạo của gỗ
Hình 2.2 Cấu tạo của cellulose theo Haworth
Hình 2.3 Sợi cellulose trong thực vật
Hình 2.4 Đơn vị cơ bản của lignin
Hình 2.5 Liên kết β-O-4 trong phân tử lignin
Hình 2.6 Giấy làm từ rơm rạ chưa qua xử lý
Hình 2.7 Mục đích của các phương pháp sản xuất bột giấy
Hình 2.8 Sơ đồ sản xuất bột cơ
Hình 2.9 Một số kiểu thiết kế cối mài
Hình 2.10 Cơ cấu làm sắc đá mài
Hình 2.11 Cấu tạo chi tiết lô đá mài bột
Hình 2.12 Các dạng mâu gờ
Hình 2.13 Phản ứng phân hủy liên kết ete β-aryl của lignin
Hình 2.14 Phản ứng ngưng tụ lignin trong môi trường kiềm
Hình 2.15 Phản ứng của lignin trong phương pháp sulfite và Phản ứng của
hydratcacbon
Hình 2.16 Quá trình hoạt động của dao nghiền
Hình 3.1 Một số thiết bị
Hình 3.2 Sơ đồ mô tả quá trình làm việc của hệ thống phân loại xơ sợi
Hình 4.1 Sơ đồ quy trình thí nghiệm
Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hưởng của độ nghiền lên chiều dài đứt của tờ giấy
Hình 4.3 Biểu đồ ảnh hưởng của độ nghiền lên chỉ số xé của tờ giấy
Hình 4.4 Biểu đồ ảnh hưởng của độ nghiền lên độ đục của tờ giấy
Hình 4.5 Biểu đồ ảnh hưởng của độ nghiền lên độ thấm hút của tờ giấy

xiii


Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài
Như ta đã biết, Giấy là một mặt hàng thông thường được sử dụng rộng rãi

cho mọi đối tượng, mọi lứa tuổi, cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Khi
cuộc sống ngày càng hiện đại, người ta sử dụng các tiện ích của giấy càng nhiều
hơn: Giấy dùng để in, viết phục vụ cho ngành Giáo dục; giấy dùng làm bao gói, bao
bì phục vụ cho Dân sinh, cho các ngành Công, Thương nghiệp; giấy vệ sinh, khăn
ăn phục vụ cho ngành du lịch, nhà hàng, khách sạn; giấy in tiền phục vụ cho ngành
Tài chính, Ngân hàng; giấy tráng nhôm chuyên phục vụ cho các ngành Công nghiệp
cao cấp; và còn rất nhiều tiện ích khác của giấy mà con người chưa sử dụng đến…
Tình hình sản xuất công nghiệp ở Việt Nam trong thời điểm hiện nay đang
trong thời kỳ chuyển biến phức tạp; công nghiệp có trình độ kỹ thuật, công nghệ
thấp chuyển dần sang nền công nghiệp tự động hóa có trình độ kỹ thuật, công nghệ
cao hơn. Ngành công nghiệp sản xuất giấy ở Việt Nam cũng vậy, các đơn vị sản
xuất đang tự trang bị cho mình để thay đổi dần những thiết bị, máy móc mang tính
kỹ thuật ,mang tính kỹ thuật, công nghệ mới cho doanh nghiệp để thích ứng được sự
phát triển thật nhanh trong môi trường kinh doanh của nền kinh tế thị trường. Nhờ
sự tiến bộ về trình độ chuyên môn, các công nghệ tiên tiến cùng với sự hợp tác đầu
tư của nước ngoài, nền công nghiệp giấy của nước ta đã phát triển cả về quy mô, số
lượng, lẫn chất lượng. Tuy nhiên, công nghiệp giấy nước ta đang còn gặp nhiều khó
khăn thử thách, tại Việt Nam năng lực sản xuất bột giấy mới chỉ đáp ứng được ½
nhu cầu sản xuất giấy, do đó ngành công nghiệp giấy luôn phải phụ thuộc vào

nguồn bột giấy nhập khẩu, giá bột giấy nhập khẩu tăng cao 800- 850USD/tấn, giá
giấy vụn khoảng 400-450USD/tấn. Hiện nay chỉ có Công ty giấy Bãi Bằng và Công
ty cổ phần Tân Mai chủ động đáp ứng được khoảng 80% tổng số bột cho sản xuất
của chính công ty mình.

1


Một trong những nguyên nhân dẫn đến ngành giấy nước ta phát triển chậm
và chưa cân bằng được giữa cung và cầu là do thiếu nguyên liệu. Nguyên liệu chính
trong công nghiệp giấy hiện nay ở nước ta là gỗ. Tuy nhiên, khả năng đáp ứng nhu
cầu thấp và không đồng đều, vùng nguyên liệu chủ yếu tập trung ở Miền Bắc và
Miền Trung trong khi năng lực sản xuất lại tập trung chủ yếu ở miền Nam, do vậy
các nhà máy sản xuất bột giấy từ nguyên liệu nguyên thủy tại Miền Nam hiện nay
đang gặp vấn đề về nguồn nguyên liệu.
Gỗ ngày càng đáp ứng không đủ do qui mô sản xuất giấy ngày càng được
mở rộng, hơn nữa một lượng không nhỏ gỗ đã được cung ứng cho các ngành công
nghiệp khác: Xây dựng, chế biến lâm sản, xuất khẩu dăm gỗ,… Trong khi đó, nước
ta chưa có nhiều vùng nguyên liệu chuyên canh theo kiểu công nghiệp. Hầu hết các
nơi đều khai thác rừng mọc tự nhiên, các địa phương còn chưa tận dụng được hết
diện tích đất trống đồi núi trọc, chu kỳ khai thác của gỗ thì mất nhiều năm. Trong
tương lai, nguồn nguyên liệu gỗ sẽ không đáp ứng đủ cho ngành giấy. Trước tình
hình đó, nhu cầu nghiên cứu tìm ra nguồn nguyên liệu mới thay thế gỗ có chu kỳ
khai thác ngắn, dồi dào là một vấn đề được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nơi.
Do đó Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình sản xuất giấy từ rơm rạ nhằm
đánh giá việc sử dụng nguồn nguyên liệu rơm rạ cho công nghiệp giấy- Một nguồn
phế phẩm nông nghiệp có khả năng là nguồn nguyên liệu phi gỗ cho công nghiệp
giấy trong tương lai.
Hơn nữa, tất cả các ngành công nghiệp, sản xuất hiện nay đều hướng tới một
tiêu chí chung là bảo vệ môi trường, thân thiện với môi trường. Trong khi đó, các

quy trình sản xuất giấy và bột giấy hiện nay sử dụng nhiều hóa chất gây ô nhiễm
cao. Tuy nhiên, công nghệ xử lý nước thải của ngành hiện tại rất phức tạp vầ tốn
kém.
Từ những yêu cầu cấp thiết như trên, được sự chấp thuận của khoa Lâm
Nghiệp và với sự hướng dẫn của T.S Phan Trung Diễn, tôi đã tiến hành đề tài
“Nghiên cứu và thực nghiệm quy trình sản xuất Bột giấy từ rơm rạ theo phương
pháp hóa cơ”. Bột giấy được sản xuất từ rơm rạ trong điều kiện môi trường thông

2


thường không yêu cầu nhiệt độ và áp suất cao, tiêu tốn ít hóa chất và năng lượng,
chất thải thân thiện với môi trường hơn, tiết kiệm được hóa chất và năng lượng.
1.2.

Mục đích nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu nhằm mục đích tìm ra nguồn nguyên liệu bổ sung cho

ngành công nghiệp giấy Việt Nam cũng như phương pháp sản xuất bột giấy thân
thiện với môi trường hơn, tiết kiệm hơn.
1.3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học:
Việc tiến hành nghiên cứu và thực nghiệm quy trình sản xuất bột từ rơm rạ

bằng phương pháp hóa học trong phòng thí nghiệm nhằm chỉ ra rằng rơm rạ có thể
dùng làm nguồn nguyên liệu thay thế cho ngành công nghiệp giấy và hoàn toàn có
thể sử dụng phương pháp cơ học để sản xuất bột giấy từ rơm rạ nhằm giảm được chi
phí về trang bị dây chuyền công nghệ và dễ dàng trong xử lí nước thải, thân thiện

với môi trường hơn.
Ý nghĩa thực tiễn:
Ở nước ta, rơm rạ sau mỗi mùa thu hoach lúa một phần được dùng làm thức
ăn cho gia súc, một phần dùng để sản xuất nấm, sản phẩm sinh học, phần lớn còn lại
vứt bỏ trên các cánh đồng hay đốt bỏ. Trong khi đó, một số nghiên cứu đã cho thấy
có thể sản xuất bột giấy từ rơm rạ. Mặt khác, nguồn nguyên liệu của ngành giấy
đang khan hiếm, giá bột nhập khẩu ngày càng tăng lên. Do đó, việc tận dụng nguồn
phế phẩm trong nông nghiệp cho công nghiệp sản xuất giấy là một việc làm đúng
đắn nhằm mang lại giá trị kinh tế cho người dân cũng như doanh nghiệp và giải
quyết được phần nào vấn đề thiếu hụt nguyên liệu cho ngành công nghiệp giấy
trong nước. Qua quá trình nghiên cứu, thử nghiệm và đo đạc, các tính chất của tờ
giấy làm từ rơm rạ có độ bền cơ lí cao. Từ đó ta có thể dùng rơm rạ để sản xuất lớp
ruột của cartong song, giấy in báo đáp ứng một phần nhu cầu tiêu dùng của thị
trường hiện nay hoặc phối trộn với các loại bột có có sơ sợi dài để sản xuất giấy in,
giấy viết nhằm giảm chi phí nguyên liệu đầu vào mang lại lợi nhuận kinh tế cao hơn
cho doanh nghiệp đồng thời nâng cao khả năng cạnh tranh.

3


1.4.

Tính hạn chế của đề tài
Đề tài tiến hành sản xuất bột hóa cơ trong phòng thí nghiệm của Trung tâm

phân tích Lâm sản – Giấy và Bột giấy trường ĐH Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Do
điều kiện thiết bị và dụng cụ thiếu thốn, hơn nữa phần lớn thiết bị chủ yếu dành cho
sản xuất bột hóa, bột cơ thành phẩm và các loại bột tái chế khác vì vậy công việc
tiến hành gặp rất nhiều khó khăn, quy trình thí nghiệm phải thay đổi nhiều lần để
phù hợp với với điều kiện trong phòng thí nghiệm.

Điều kiện sản xuất bột giấy trong phòng thí nghiệm không mô phỏng hết
được các điều kiện thực tế trong nhà máy như: máy nghiền PFI không mô phỏng
được máy nghiền đĩa (2 đĩa, 3 đĩa) ở nhà máy, máy phân loại sơ sợi cũng không
bằng máy phân loại ở nhà máy, quá trình xeo giấy bằng thiết bị xeo handsheet
không mô phỏng được quá trình xeo giấy trên lưới xeo, thiết bị sấy giấy nhanh
trong phòng thí nghiệm không mô phỏng được quá trình sấy bằng các lô sấy trong
nhà máy…Vì vậy đề tài chỉ đưa ra những kết quả đã được thực hiện theo điều kiện
và thiết bị phòng thí nghiệm, các điều kiện không tuân theo tiêu chuẩn chung đều
được mô tả cụ thể trong đề tài, các điều kiện tuân theo tiêu chuẩn được trình bày
trong phần phụ lục.
Vì điều kiện khó khăn như trên, và vì thời gian có hạn nên đề tài được tiến
hành còn nhiều thiếu xót và hạn chế, rất mong sự đóng góp và sửa chữa để đề tài
được hoàn thiện hơn.

4


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.

Lịch sử hình thành và tình hình ngành giấy của Việt Nam
Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt

Nam (khoảng năm 284). Từ giai đoạn này đến đầu thế kỉ 20, giấy được làm bằng
phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng
mã,.,..
Năm 1912, tại Việt Trì, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương
pháp thủ công nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4,000 tấn giấy/năm. Trong
thấp niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư và xây dựng nhưng hầu hết đều có

công suất nhỏ ( dưới 20.000 tấn/ năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bột
giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… năm 1975, tổng
công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm. Nhưng do ảnh
hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên sản lượng
thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm.
Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi
vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn
giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ lý và tự động hóa.
Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ trợ như
điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất.
Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung
bình 11%/năm trong giai đoạn 2000 – 2006. Tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn
chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng ( năm 2008), phần còn lại vẫn phải
nhập khẩu. Ước tính năm 2008 cả nước nhập khẩu 160.000 tấn bột và 1.093.300 tấn
giấy, tăng lần lượt là 45% và 27% so với năm 2007. Trong khi đó, để đảm bảo nhu
cầu tiêu thụ trong nước, Hiệp hội Giấy và Bột giấy Việt Nam đã phải giải “bài toán
ngược”, đó là đề nghị giảm thuế nhập khẩu đối với giấy in báo, giấy in, giấy viết; áp

5


dụng thuế VAT 5% đối với giấy và bột giấy để khuyến khích các doanh nghiệp
nhập khẩu. Đồng thời, sử dụng mọi biện pháp để kiềm chế lượng giấy xuất khẩu. Vì
vậy, xuất khẩu toàn ngành năm 2008 chỉ đạt 169.000 tấn, bằng 88% so năm 2007.
Mặt dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp của ngành giấy
trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ.
Hiện nay cả nước có khoảng 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, chủ yếu là
những doanh nghiệp nhỏ và vừa, những đơn vị sản xuất cá thể. Sản lượng giấy cả
năm 2010 đã tăng gần 10% so với năm 2009, ước đạt 1,85 triệu tấn. 2 tháng đầu
năm 2011, sản lượng giấy tăng khoảng 18,1% so với cùng kỳ năm ngoái. Kim

ngạch nhập khẩu giấy các loại ước đạt 150 triệu USD, với khoảng 163.000 tấn, tăng
33,4% về kim ngạch so với cùng thời điểm năm 2010. Nhờ vào việc đầu tư máy
móc thiết bị với công nghệ cao, chất lượng sản phẩm giấy Việt Nam ngày càng
được cải thiện. Nhiều loại giấy như giấy công nghiệp, giấy tiêu dùng đã bắt đầu
chiếm lại thị trường nội địa.
Ngành công nghiệp giấy Việt Nam đã vượt qua được những tác động từ cuộc
khủng hoảng và đang có dấu hiệu hồi phục nhờ nâng cao kỹ thuật và công nghệ sản
xuất.
Sau 20 năm mở cửa mời gọi đầu tư, năm 2010 ngành giấy bắt đầu khởi sắc
với 8 dự án mới được đầu tư xây dựng, tập trung vào các sản phẩm chính như giấy
bao bì công nghiêp, giấy in, giấy viết và giấy tiêu dùng, với tổng công suất khoảng
430.000 tấn/năm. CTCP Tập đoàn Tân Mai mua lại 4 dây chuyền sản xuất bột giấy
và giấy của Canada với khoảng 6.000 tỷ đồng để đầu tư 4 nhà máy mới tại Quảng
Ngãi, Lâm Đồng, Kon Tum và Đồng Nai, trong đó có 3 dự án sản xuất bột giấy, đã
nhen nhóm nhiều hy vọng sản lượng giấy trong nước tăng đáp ứng được nhu cầu xã
hội
Nguồn vốn FDI cho ngành giấy cũng có dấu hiệu tích cực khi dự án liên
doanh xây dựng Công ty SCG Paper của Thái Lan và nhà sản xuất bao bì của Nhật
Bản Rengo xây dựng công ty giấy Vina Kraft tại Bình Dương với tổng vốn đầu tư
3,351 tỷ đồng. CTCP Giấy Sài Gòn (SGP) cũng đã đầu tư xây dựng Nhà máy Mỹ

6


Xuân 2 tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Theo đó, Công ty đã đầu tư 100 triệu USD mua máy
móc thiết bị mới nhất trên thế giới, có tuổi thọ trên 30 – 40 năm. Đây là đơn vị duy
nhất trong nước cùng lúc sản xuất 2 mảng giấy công nghiệp và giấy tiêu dùng. Theo
Hiệp Hội Giấy – Bột giấy Việt Nam, hiện nay đa số doanh nghiệp ngành giấy còn
phụ thuộc vào nguyên liệu bột giấy nhập khẩu, nhưng nếu các dự án đầu tư vào
ngành giấy được triển khai theo tiến độ và kế hoạch, toàn ngành sẽ đạt khoảng 2,8

triệu tấn/năm. Với nhu cầu tiêu dùng trong nước khoảng 2,2 triệu tấn, có khả năng
ngành giấy sẽ dư thừa bột giấy để xuất khẩu.
2.2. Nguyên liệu ngành giấy
2.2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu cho ngành giấy trước tiên phải có tính chất sơ sợi. Chúng có khả
năng đan kết và ép thành tấm đồng nhất. Ở những chỗ sơ sợi tiếp xúc với nhau có
sự hình thành liên kết chặt chẽ. Trong một số ứng dụng cấu trúc sơ sợi phải đảm
bảo độ bền trong một thời gian.
Gỗ là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho công nghiệp sản xuất giấy, bao gồm cả
gỗ cứng (lá rộng) và gỗ mềm (lá kim). Trên thế giới, 35% diện tích rừng thuộc loại
gỗ mềm và 65% là gỗ cứng, trong đó Nga chiếm hơn một nửa lượng rừng gỗ mềm
và gấp 2,5 lần lượng rừng Bắc Mỹ. Phần lớn rừng lá rộng tồn tại ở vùng nhiệt đới,
đặc biệt ở Châu Phi và Mỹ La Tinh. Ở các nước ôn đới chu kỳ khai thác cây lá kim
là 20 – 30 năm, cây gỗ lá rộng là 10 – 20 năm. Ở Việt Nam khai thác gỗ rừng trồng
cần 6 – 8 năm, gỗ rừng tự nhiên 15 – 30 năm.

7


Hình 2.1 Cấu tạo của gỗ
Bảng 2.1 Thông số cơ bản về tính chất sợi của một số nguyên liệu
Chiều dài sợi l

Đường kính sợi d

(mm)

(mm)

Gỗ mềm

4

20

100

Gỗ cứng

2

22

90

0,5 – 1,5

9 – 13

60 – 120

Bã mía

1,7

20

80

Tre

2,8

15

180

Lanh

55

20

2600

Lá dứa dại

2,8

21

130

Sợi cotton

30

20

1500

Rơm (lúa gạo,

Tỷ số l/d

lúa mì)

Giấy cũng được sản xuất từ nguyên liệu giấy thu hồi và cây phi gỗ. Giấy thu
hồi là giấy đã qua sử dụng, các loại giấy đứt, giấy xén loại ra từ các phân xưởng sản
xuất giấy và các xưởng in. Cây phi gỗ là nguồn thực vật cũng có thành phần

8


cellulose nhưng không có cấu trúc tế bào sợi như gỗ. Một số nguyên liệu phi gỗ
được sử dụng cho công nghiệp giấy là bã mía, tre, sợi đay, rơm rạ, các loại cotton
phế phẩm…
2.2.2 Thành phần hóa học của nguyên liệu gỗ và phi gỗ
Tìm hiểu thành phần hóa học của nguyên liệu cho ta biết được tính khả thi
khi sử dụng nguyên liệu đó cho sản xuất giấy. Các tế bào sợi là thành phần quan
trọng nhất của cây, Cellulose là thành phần chính yếu của thành tế bào gỗ. Trong
nguyên liệu những thành phần không phải cellulose bao gồm hemicellulose, pectins,
lignin, protein, các loại muối khoáng K, Na, Ca, Mg, P, S, Si, Fe… Hàm lượng và
thành phần các chất có trong nguyên liệu khác nhau giữa các loài cây, vị trí trên
thân cây. Cây gỗ và phi gỗ khác nhau về hình thái học của xơ sợi, kiểu tế bào hình
thành nên xơ sợi, hàm lượng các chất trong nguyên liệu… Nhưng nhìn chung, cây
phi gỗ và cây gỗ có các thành phần hoá học giống nhau, mỗi lớp tế bào đều bao
gồm: Hydrat cacbon, lignin- là những thành phần cấu tạo nên thành tế bào nguyên
liệu.
a. Hydratcacbon

Trong hydrat cacbon gồm 2 thành phần chủ yếu là cellulose và
hemicellulose, chúng khác nhau về trọng lượng phân tử, cấu trúc, tính chất hoá học.
 Cellulose
Là hợp chất cao phân tử có cấu trúc mạch thẳng, đơn vị mắt xích là D –
glucopyrano liên kết với nhau bằng liên kết β -1,4-glucoxit. Các đơn vị mắt xích
chứa ba nhóm hydroxyl, một nhóm rượu bậc một, hai nhóm rượu bậc hai.

Hình2.2: Cấu trúc cellulose theo Haworth

9


Số monomer có thể đạt từ 2.000 đến 10.000, độ trùng hợp này tương ứng với
chiều dài mạch phân tử từ 5,2- 7,7mm. Sau khi thực hiện quá trình nấu gỗ với tác
chất, độ trùng hợp còn khoảng 600-1500. Có khoảng 65 – 73% cellulose là ở trạng
thái kết tinh. Phần cellulose vô định hình là phần khá nhạy với nước và một số tác
chất hóa học. Chính nhờ phần này mà tăng liên kết sơ sợi và làm tăng lực cô kết tờ
giấy. Cellulose không tan trong nước, trong kiềm hay axit loãng, nhưng có thể bị
phân huỷ và bị oxy hoá bởi dung dịch kiềm đặc ở nhiệt độ >150oC. Ở nhiệt độ
thường nó có thể hoà tan trong một số dung môi như dung dịch phức đồng –
amoniac Cu(NH3)4(OH)4, cuprietylendiamin(CED), cadimietylediamin…Một số
axit cũng có thể hoà tan cellulose như H2SO4 72%, H3PO4 85%...
Cellulose trong gỗ thì liên kết với lignin, hemicellulose và một số nhóm hợp
chất khác.

Hình 2.3 Sợi cellulose trong thực vật
Bảng 2.2 thành phần cellulose trong một số loại gỗ và phi gỗ
Vật liệu

% cellulose

Gỗ cứng ( gỗ lá rộng)

41 – 42

10


Gỗ thông

41 – 44

Ngũ cốc

43

Cây đay

58

Cây gai dầu

65

Cây gai

86

Rơm lúa mì

42

 Hemicellulose
Cũng là những hydrat cacbon nhưng là loại polysaccarit dị thể. Các đơn vị cơ
sở là đường hexose ( D- glucose, D- manose, D- galactose) hoặc đường pentose ( Dxylose, L- arabinose và D- arabinose). Độ bền hoá học và bền nhiệt của
hemicellulose thấp hơn so với cellulose, vì chúng có độ kết tinh và độ trùng hợp
thấp hơn (độ trùng hợp <90). Đặc trưng của nó là có thể tan trong dung dịch kiềm
loãng. So với cellulose nó dễ bị thuỷ phân hơn trong môi trường kiềm hay axit.
Hemicellulose tồn tại ở dạng mạch nhánh, ở trạng thái vô định hình.
Có 3 loại hemicellulose:
Đơn giản: Có thể được tách ra dưới tác dụng của các hoá chất dùng trong quá
trình nấu gỗ.
Phức tạp: Loại này liên kết khá chặt chẽ với lignin, và do vậy cần có những
phản ứng hoà tan lignin khá mạnh. Hemicellulose rất ái nước, sự có mặt của nó
trong bột do đó làm cho bột dễ nghiền hơn.
Cellulosesen: Là những hexose và pentose liên kết khá chặt chẽ với
cellulose.
b. Lignin

11


Hình 2.4 Đơn vị cơ bản của lignin
Lignin là nhựa nhiệt dẻo, mềm đi dưới tác dụng của nhiệt độ và bị hòa tan
trong một số tác chất hóa học. Trong gỗ, bản thân lignin có màu trắng. Lignin có
cấu trúc rất phức tạp, là một polyphenol có mạng không gian mở, đơn vị cơ bản là
phenyl propan và trong phân tử luôn chứa nhóm metoxyl (OCH3). Các đơn vị mắt
xích này được liên kết với nhau bằng một số kiểu liên kết như: β-O-4 (chiếm chủ
yếu 40 – 60 %), α-O-4 (chiếm 5 – 10 %), C-O-C, C-C… Lignin có liên kết chặt chẽ
với hydrat cacbon đặc biệt là có liên kết hoá học với hemicellulose. Trong quá trình

chế biến bột giấy, người ta dùng tác động cơ học hoặc hoá học để hoà tan lignin
hoặc biến tính lignin để giải phóng các bó sợi cellulose.

Hình 2.5 Liên kết β-O-4 trong phân tử lignin
c. Thành phần khác

12