TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA KEO BỀ MẶT ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GIẤY IN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY TÂN MAI
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.11 MB, 80 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA KEO BỀ
MẶT ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GIẤY IN TẠI
CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY TÂN MAI
Họ và tên sinh viên: ĐINH NGUYỄN THỤC QUYÊN
Ngành: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀ BỘT GIẤY
Niên khóa: 2006 – 2010
Tháng 07/2010
TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA KEO BỀ
MẶT ĐẾN CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA GIẤY IN TẠI
CÔNG TY CỔ PHẦN GIẤY TÂN MAI
Tác giả
ĐINH NGUYỄN THỤC QUYÊN
Khóa luận được đệ trình đề đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư Ngành
Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy.
Giáo viên hướng dẫn:
T.S Phan Trung Diễn
Tháng 07 năm 2010
i
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn:
-
Cha mẹ, anh chị và những người thân đã ủng hộ, giúp đỡ tôi về mặt vật
chất lẫn tinh thần trong thời gian học tập.
-
Ban Giám hiệu cùng toàn thể thầy cô giáo trường ĐHNL TPHCM.
-
Quý thầy cô khoa Lâm Nghiệp, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn CNSX
Giấy và Bột giấy.
-
T.S Phan Trung Diễn, giáo viên hướng dẫn đề tài, đã tận tâm giảng dạy,
giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
-
Ban giám đốc nhà máy giấy Tân Mai cùng toàn thể các cô, chú, anh, chị
trong nhà máy.
-
Anh Nguyễn Xuân Kỳ - Quản đốc phân xưởng máy giấy 1, anh Đinh
Mạnh Thế - Nhân viên phòng kỹ thuật sản xuất đã tận tình hường dẫn và tạo mọi điều
kiện thuân lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại nhà máy.
-
Các bạn bè đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng như
trong thời gian thực hiện đề tài.
TPHCM, tháng 6/2010
Sinh viên thực hiện
Đinh Nguyễn Thục Quyên
ii
TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Tìm hiểu ảnh hưởng của quá trình gia keo bề mặt đến các
tính chất cơ lý của giấy in tại công ty cổ phần giấy Tân Mai” được thực hiện tại phân
xưởng giấy 1,2 - nhà máy giấy Tân Mai, thời gian từ 1/3/2010 đến 30/6/2010. Nội
dung đề tài tập trung các vấn đề sau đây: Khảo sát thiết bị, quy trình chuẩn bị keo.
Tiến hành làm thí nghiêm để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng giấy in gồm: độ bền kéo,
chiều dài đứt, độ bền xé, định lượng, độ hút nước, độ nhám bằng các thiết bị kiểm tra
chất lương giấy.
Từ đó đánh giá được hiệu quả của quá trình gia keo bề mặt lên các tính chất của
tờ giấy và giá thành sản phẩm.
iii
MỤC LỤC
TRANG TỰA .................................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH............................................................................................ vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU...................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài: ......................................................................................1
1.2. Mục đích của đề tài : ............................................................................................2
1.3. Mục tiêu của đề tài: ..............................................................................................2
1.4. Giới hạn đề tài: .....................................................................................................2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ...........................................................................................3
2.1.
Giới thiệu nhà máy giấy Tân Mai:....................................................................3
2.1.1.
Vị trí địa lý ....................................................................................................3
2.1.2.
Quá trình hình thành và phát triển của công ty.............................................3
2.1.3.
Công tác tổ chức và quản lý..........................................................................4
2.1.4. Các loại sản phẩm chính của nhà máy: ............................................................6
2.1.5. Năng lực sản xuất hiện nay: .............................................................................6
2.2. Gia keo bề mặt ( size press):.................................................................................7
2.2.1. Tổng quan quá trình gia keo bề mặt:.................................................................7
2.2.2. Tinh bột: ............................................................................................................7
2.2.3. Các phương pháp gia keo tinh bột:..................................................................19
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................22
3.1 Nội dung nghiên cứu: ..........................................................................................22
3.2. Phương pháp nghiên cứu:...................................................................................22
3.2.1. Nghiên cứu từ thực tế và cơ sở lý thuyết:........................................................22
3.2.2. Tiến hành thí nghiệm so sánh mẫu handsheet có gia keo bề mặt và không gia
keo bề măt:.................................................................................................................22
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................25
iv
4.1. Khảo sát qui trình sản xuất giấy in tại nhà máy giấy Tân Mai:..........................25
4.1.1. Sơ đồ công nghệ: .............................................................................................25
4.1.2. Thuyết minh dây chuyền: ................................................................................27
4.2. Qui trình gia keo bề mặt tại nhà máy: ................................................................36
4.2.1. Nguyên liệu: ....................................................................................................37
4.2.2. Phương pháp hồ hóa tinh bột tại nhà máy:......................................................38
4.3. Thí nghiệm so sánh mẫu handsheet không được gia keo bề mặt và có gia keo bề
mặt tại phòng thí nghiệm của khoa: ..........................................................................45
4.3.1. Phối trộn bột và hóa chất tại nhà máy: ............................................................45
4.3.2. Trình tự thao tác: .............................................................................................46
4.4. Kết quả so sánh các tính chất cơ lý của mẫu handsheet không gia keo bề mặt và
được gia keo bề mặt:..................................................................................................49
4.4.1. Định lượng:......................................................................................................49
4.4.2. Độ Cobb (độ hồ ) của tờ giấy: .........................................................................51
4.4..3. Độ chịu xé của tờ giấy:...................................................................................52
4.4.4. Độ nhám của tờ giấy:.......................................................................................53
4.4.5.Chiều dài đứt của tờ giấy:.................................................................................54
4.4.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ thấm keo tinh bột đến một số tính chất của tờ giấy........55
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................57
5.1. Kết luận : ............................................................................................................57
5.2 Kiến nghị .............................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................60
PHỤ LỤC ......................................................................................................................61
v
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ tổ chức tại công ty giấy Tân Mai
Hình 2.2. Cấu trúc Amilose.
Hình 2.3. Cấu trúc Amilosepectine.
Hình 2.4. Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ trong quá trình hồ hóa tinh bột
Hình 2.5. Hồ tinh bột
Hình 2.6. Nồi nấu tinh bột gián đoạn
Hình 2.7. Một số cấu hình trục gia keo truyền thống
Hình 3.1. Các thiết bị, nguyên liệu chính cho thí nghiệm
Hình 4.1. Hồ quậy thuỷ lực
Hình 4.2. Thùng điều tiết
Hình 4.3. Fanpump
Hình 4.4. Hệ thống lọc ly tâm
Hình 4.5. Hệ thống sàng áp lực
Hình 4.6. Thùng đầu
Hình 4.7. Dàn lưới
Hình 4.8. Dàn ép
Hình 4.9. Hệ thống sấy 1
Hình 4.10. Dàn ép keo
Hình 4.11. Hệ thống cán láng
Hình 4.12. Cắt cuộn
vi
Hình 4.13. Cấu hình cặp lô ép
Hình 4.14. Khu vực chuẩn bị keo tinh bột
Hình 4.15. Thiết bị đo độ Cobb
Hình 4.16. Máy đo độ chiu xé
Hình 4.17. Máy đo độ nhám
Hình 4.18. Máy đo chiều dài đứt
vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Nguồn nhân lực của công ty
Bảng 2.2. Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột
Bảng 2.3. Thông số cơ bản của một số loại tinh bột
Bảng 3.1. Mức dùng các chất phụ gia cho vào trong giấy in tại công ty Giấy Tân Mai
Bảng 4.1. Thông số kĩ thuật hệ thống nghiền bột LBKP
Bảng 4.2. Thông số kĩ thuật hệ thống nghiền bột CTMP
Bảng 4.3. Kết quả thử nghiệm sử dụng DAVI-SP 25 thay thế SP AE- 76
Bảng 4.4. Tỉ lệ tăng định lượng của mẫu giấy sau gia keo ở định lượng 80g/m2
Bảng 4.5. So sánh lượng bột và hóa chất lý thuyết và thưc tế cần đế làm giấy
Bảng 4.6. Tỉ lệ tăng định lượng của mẫu giấy sau gia keo sử dụng công thức phối chế
bột và hóa chất ở bảng 4.5
Bảng 4.7. Kết quả đo độ Cobb của tờ giấy không có tinh bột và được gia keo tinh bột
Bảng 4.8. Kết quả đo độ chịu xé của mẫu handsheet có tinh bột và không có tinh bột
Bảng 4.9. Kết quả đo dộ nhám của các mẫu handsheet
Bảng 4.10. Kết quả đo chiều dài đứt của các mẫu handsheet
viii
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài:
Giấy là một sản phẩm không thể thiếu được trong cuộc sống của con người. Dù ở bất
kỳ nơi nào, bất kỳ ngành nghề kinh doanh nào cũng cần sử dụng giấy và những sản
phẩm làm từ giấy. Do vậy mà nhu cầu sử dụng giấy ngày càng tăng. Người ta ước tính,
cứ sau mỗi 15 năm thì sản lượng giấy của thế giới lại tăng gấp đôi.
Trong thời buổi Công nghệ thông tin đang trên đà phát triển khá nhanh và mạnh mẽ,
sản phẩm giấy in hiện nay có nhu cầu khá cao và đa dạng. Trong khoảng 20 năm gần
đây lĩnh vực giấy in đã phát triển khá nhanh do sự cần thiết của nó.
Khi đất nước gia nhập WTO, các công ty giấy ở các nước trên thế giới có điều kiện
xâm nhập thị trường Việt Nam một cách dễ dàng hơn. Đa số các sản phẩm giấy nhập
vào đều có chất lượng và mẫu mã hơn hẳn các sản phẩm cùng loại trong nước. Điều
này càng gây khó khăn cho các công ty trong nước vì bây giờ không chỉ phải cạnh
tranh với các sản phẩm trong nước mà còn với các sản phẩm nước ngoài.
Vì vậy áp lực đặt ra cho ngành công nghiệp giấy trong nước là không những
phải đáp ứng được yêu cầu về chất lượng sản phẩm, mà còn phải có được mẫu mã đẹp,
phù hợp với thị hiếu của người sử dụng. Công nghệ gia keo bề mặt ra đời cũng không
nằm ngoài những mục đích trên. Gia keo bề mặt là một loại hình công nghệ nhằm thay
đổi một số tính chất bề mặt của giấy, tính chất ngoại quan cũng như khả năng hút chất
lỏng của giấy. Gia keo bề mặt nghĩa là phủ lên bề mặt tờ giấy một lớp dịch keo mỏng
làm cho các xơ sợi dính chặt vào mặt lớp giấy tạo nên lớp màng mỏng, cứng, nhẵn
bóng. Tác dụng của gia keo bề mặt trên giấy in là giúp cho khi in loại mực đặc dính thì
mặt giấy không xổ lông. Do đó mà quá trình gia keo bề mặt cho giấy được xem như là
một trong những phương pháp hữu hiệu giải quyết các vấn đề trên.
1
Nhằm tìm hiểu cách sử dụng tinh bột anion hiệu quả, để đạt được chất lượng
giấy tốt nhất mà tốn ít lượng tinh bột nhất. Cũng như khảo sát mức độ liên kết của tinh
bột với xơ sợi và tờ giấy và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia keo tinh bột. Do
đó, được sự đồng ý của BGĐ công ty cổ phần giấy Tân Mai, khoa Lâm Nghiệp, bộ
môn công nghệ giấy – bột giấy, giáo viên hướng dẫn thầy Phan Trung Diễn, tôi xin
được tiến hành thực hiện đề tài: “Tìm hiểu ảnh hưởng của quá trình gia keo tinh bột
anion đến các tình chất cơ lý của giấy in tại công ty cổ phần giấy Tân Mai”.
1.2. Mục đích của đề tài :
Tìm hiểu về quá trình gia keo bề mặt giấy in và những hiệu quả của nó đến tính
chất cơ lý của tờ giấy. So sánh hiệu quả của việc gia keo và không gia keo bề mặt.
1.3. Mục tiêu của đề tài:
- Khảo sát quá trình gia tinh bột anion và ảnh hưởng của nó lên một số các tính chât cơ
lý của tờ giấy như: độ cứng, độ đục, chiều dài đứt, độ chịu kéo, độ cobb, độ nhám..
- Khảo sát quá trình nấu keo tinh bột từ tinh bột oxy hóa, các hóa chất phối trộn với
keo tinh bột trước khi gia keo bề mặt.
- Khảo sát quá trình gia tinh bột anion ở nhà máy và so sánh, đánh giá các kết quả thu
được ở nhà máy với các thí nghiệm thực hiện tại phòng thí nghiệm.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng tinh bột anion.
1.4. Giới hạn đề tài:
- Do thời gian thực hiện có giới hạn nên đề tài chỉ tập trung khảo sát qui trình gia keo
tinh bột anion và hiệu quả của quá trình gia keo đến các tính chất cơ lý của tờ giấy.
- Tôi chỉ khảo sát qui trình nấu keo và gia keo bề mặt giấy mà không đi vào tìm hiểu
chi tiết các thiết bị, thông số kỹ thuật của thiết bị sử dụng cho quá trình gia keo tinh
bột.
2
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1.
Giới thiệu nhà máy giấy Tân Mai:
Công ty giấy Tân Mai có tên giao dịch: TÂN MAI PAPER JOINT STOCK
COMPANY. Địa chỉ: Khu phố 1, phường Thống Nhất, thành phố Biên Hoà, tỉnh Đồng
Nai. Điện thoại: 0613 822257. Website: www.tanmaipaper.com.
2.1.1. Vị trí địa lý
Tổng diện tích nhà máy: 171616 m2 trong đó: Diện tích nhà xưởng và đường
xá: 25000 m2, diện tích sân bãi và công trình phúc lợi: 135138 m2, khu môi sinh:
11470 m2.
Công ty giấy Tân Mai cách sông Đồng Nai 400m về phía Nam, cách ga Biên
Hoà 3 km và cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 30km.
Với đặc điểm địa lý như trên, công ty giấy Tân Mai có nhiều thuận lợi cho việc
giao dịch xuất nhập khẩu, vận chuyển hàng hoá, nguyên vật liệu…
2.1.2. Quá trình hình thành và phát triển của công ty
Công ty giấy Tân Mai tiền thân là công ty kỹ nghệ Việt Nam được thành lập
ngày 14 – 10 - 1958 do chính phủ Việt Nam Cộng Hoà và công ty Parsons Whitemore
Development (Mỹ) cùng góp vốn thành lập. Công ty là một trong 145 thành viên của
hiệp hội giấy Việt Nam với 100% vốn nhà nước và hiện nay đã tiến hành cổ phần hoá.
Quá trình hình thành và phát triển của công ty: Năm 1959: Khởi công xây dựng
nhà máy giấy số 1 với công suất 9000 tấn giấy /năm và phân xưởng bột mài công suất
5000 tấn bột /năm. Năm 1963: Xây dựng nhà máy giấy số 2 cùng công suất như máy
giấy số 1. Ngày 30/4/1975: Trở thành xí nghiệp quốc doanh trực thuộc Bộ công nghiệp
nhẹ với tên gọi là Giấy Tân Mai. Năm 1978: Mở rộng nhà máy theo dự án SOGEE với
sự hợp tác giữa 2 chính phủ Việt Nam và Cộng hòa Pháp: đầu tư máy giấy số 3 với
công suất 40.000 Tấn/năm và Phân xưởng bột nhiệt cơ (TMP) công suất 40.000
Tấn/năm. Năm 1988: Sáp nhập các đơn vị: Xí nghiệp vận tải nguyên liệu, Trường
công nhân kỹ thuật giấy, Ban quản lý công trình mở rộng vào Giấy Tân Mai và được
3
gọi là Xí nghiệp Liên Hiệp Giấy Tân Mai theo quyết định của Bộ Công Nghiệp Nhẹ.
Năm 1990: Máy giấy số 3 được đưa vào hoạt động. Năm 1992: Xí nghiệp Liên Hiệp
Giấy Tân Mai đổi tên thành Công Ty Giấy Tân Mai, tên giao dịch COGITA.
Năm 1997: Ký hợp đồng với ALLIMAND nâng cấp máy giấy số 3 lên 45.000 tấn/
năm, nâng cấp máy giấy số 2 lên 10.000 tấn/ năm. Năm 1999: Lắp đặt dây chuyền khử
mực giấy vụn (DIP) công suất 20.000 tấn/ năm. Năm 2002: Xây dựng, chứng nhận Hệ
thống Quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9000, SA 8000 và lắp đặt dây chuyền
giấy vụn OCC công suất 30.000 tấn/ năm. Năm 2003: Xây dựng và chứng nhận Hệ
thống Quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO14000 và đưa dây chuyền xử lý giấy vụn
carton OCC vào hoạt động. Năm 2004: Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ký quyết định số
2947/QĐ-TCCB về việc cổ phần hóa công ty Giấy Tân Mai, và trong cùng ngày Bộ
Trưởng Bộ Công Nghiệp cũng ký quyết định số 2948/QĐ về việc cổ phần hóa Công ty
Giấy Bình An. Ngày 01/06/2005 Bộ trưởng Bộ Công Nghiệp ký quyết định số
1934/QĐ-TCCB về việc sáp nhập công ty Giấy Bình An vào công ty Giấy Tân Mai.
2.1.3. Công tác tổ chức và quản lý
Bảng 2.1. Nguồn nhân lực của công ty
Trình độ
Số lượng (Người)
Đại học
134
Cao Đẳng
43
Trung Cấp
108
Công nhân kỹ thuật
675
Tổng số
972
(Nguồn: Phòng nhân sự)
4
5
Hình 2.1. Sơ đồ tổ chức tại công ty giấy Tân Mai
Phân xưởng điện
Phân xưởng hoàn thành
Phân xưởng bột
Tổ điều độ sản xuất
Ph.xưởng xửlý giấy vụn
Phân xưởng động lực
Phân xưởng giấy
Phòng k.thuật công nghệ
Cửa hàng GTSP Đ.nẵng
P.TGĐ ĐẦUTƯ&PHÁT TRIỂN
Phân xưởng cơ khí
Phân xưởng ĐL&ĐK
Phòng kỹ thuật cơ điện
Phòng bảo vệ
Ban an toàn
Chi nhánh Hà Nội
Kho vật tư
Kho vật tư thành phẩm
Phòng kế toán
Phòng vật tư
Phòng kinh doanh
P.TGĐKINH TẾ
BP.Quản lý thông tin
Phòng xây dựng
Phòng nhân sự
Phòng hành chính
Mô hình tổ chức:
TỔNG GIÁM ĐỐC
P.TGĐSẢN XUẤT
2.1.4. Các loại sản phẩm chính của nhà máy:
- Giấy in
- Giấy bao gói cimen
- Giấy bao bì cartoon:
- Giấy lót kính
- Giấy in thông dụng
- Giấy in cao cấp
- Giấy in màu
- Giấy photocopy chất lượng cao
2.1.5. Năng lực sản xuất hiện nay:
Sản lượng chung của công ty giấy Tân Mai là 70 000 tấn/ năm, trong đó:
- Máy giấy 1:
+ Mặt hàng sản xuất: giấy in, giấy photocopy, giấy viết cao cấp ( GI90, GI95,
COPY90, COPY95, GV90, GV95).
+ Sản lượng: 12 000 tấn/ năm
+ Năng suất: 1,6 – 1, 75 tấn/ giờ
- Máy giấy 2:
+ Mặt hàng sản xuất: giấy in – giấy photocopy cao cấp, giấy in – giấy viết
thông thường ( GI90, GI95, CP90, CP95, GV80, GV82).
+ Sản lượng: 12 000 tấn/ năm
+ Năng suất: 1,6 – 1, 75 tấn/ giờ
- Máy giấy 3:
+ Mặt hàng sản xuất: giấy in báo ( IB58)
6
+ Sản lượng: 46.000 tấn/ năm
+ Năng suất: 5,8 – 6,0 tấn/ giờ
2.2. Gia keo bề mặt ( size press):
2.2.1. Tổng quan quá trình gia keo bề mặt:
Quá trình gia keo bề mặt thường được bố trí ở sau tổ sấy 2 trên máy giấy,sau
khi đã gia keo tờ giấy sẽ được sấy lại cho khô. Cho những loại giấy bìa, dung dịch
keo có thể được đưa vào ở bộ phận cán. Với những loại giấy chất lượng cao, có thể
áp dụng phương pháp gia keo kiểu nhúng. Dung dịch gia keo phổ biến nhất là tinh
bột biến tính ( oxy hóa hoặc xử lý với enzym ) và được hồ hóa trước khi sử dụng.
Ngoài ra, cũng có thể thêm một số hóa chất để cải thiện tính chất cơ lý và tính chất
quang học cho giấy.
Ưu điểm:
-
Ít chịu tác động đối với những biến động trong phần ướt máy xeo
-
100 % hóa chất được bảo lưu
-
Giảm được chất cặn lắng tụ trong phần ướt
-
Tăng thời gian sống của chăn ép do các chất cặn ít hơn
-
Cải thiện chất lượng giấy.
Nhược điểm:
-
Tăng đầu tư cho phần gia keo và phần sấy
-
Tăng năng lượng sấy
-
Có thể làm ngưng máy bởi các sự cố của quá trình gia keo.
2.2.2. Tinh bột:
2.2.2.1. Tinh bột tự nhiên:
Tinh bột tự nhiên là tinh bột thu được từ các loại hạt ngũ cốc trong sản xuất
nông nghiệp như: sắn, khoai tây, ngô, gạo, bột mì.
Tinh bột hiện diện dạng rắn, màu trắng, vô định hình, không tan trong nước lạnh
(nguội), nhưng trương phồng trong nước nóng (trên 65˚C) thành hồ tinh bột có dạng
nhão, nhớt.
7
Trong thành phần của tinh bột bao giờ cũng chứa: hàm ẩm, protein, chất béo,
chất xơ, chất khoáng vô cơ. Các loại ngũ cốc khác nhau thì thành phần các chất trên và
tính chất vật lý của chúng cũng khác nhau.
Bảng 2.2. Các thành phần hóa học của nguyên liệu tinh bột
%
Khoai tây
Ngô
Lúa mạch
Lúa mì
Bột khoai mì
Hàm lượng ẩm
70 - 85
7 - 23
13
10 - 13
60 - 75
Tinh bột
13 - 25
54 - 66
56 - 64
54 - 65
10 – 30
Protein
1-4
7 - 12
7 - 10
9 - 15
1
Chất béo
0.02 – 0.1
3-5
2-3
1-2
Xơ sợi
0.2 - 3
2-3
10 - 13
2-4
Các chất vô cơ
0.4 – 2
1–3
2
2
Đường
1
1-3
1
1
8
2
Bảng 2.3. Thông số cơ bản của một số loại tinh bột
Nguồn gốc
Kích thước hạt, µm
Khoai tây
Lúa mạch
Lúa mì
Bắp
Bột khoai mì
Ống
Hạt
Hạt
Hạt
Ống
10 – 100
10 – 35
3 - 35
5 – 25
3 - 30
80 – 85
80 – 85
75 – 80
65 – 70
13
13
13
13
0,3 – 0,5
0,3 – 0,5
0,05 – 0,1
Nhiệt độ gelatin hóa, oC 60 – 85
Độ ẩm tại 65% RH, %
19
Protein, %
0,05 – 0, 1 0,05 – 0,5
Chất béo, %
0,05
0,4
0,8
0,7
0,1
Độ tro, %
0,3 – 0,4
0,1 – 0,2
0,06
0,02
0,01
Phosphorus, %
0,08
0,02
0,06
0,02
0,01
Tinh bột được tổng hợp từ CO2 và H2O dưới tác dụng của ánh sáng và sự có
mặt của chất diệp lục trong lá cây. Quá trình này còn gọi là quá trình quang hợp. Để
tổng hợp được 1 tấn tinh bột thì cần tiêu hao 1,5 tấn CO2 và 0,6 tấn H2O. Sự tổng hợp
sinh học giải phóng 1,1 tấn O2.
Thành phần hóa học của tinh bột: tinh bột là 1 polymer tự nhiên, cấu tạo từ các
monomer là α-D glucoza, liên kết với nhau bởi liên kết 1,4-α-D glucozit, tạo thành
những phân tử tinh bột có mạch thẳng là amilose (chiếm khoảng 20 – 25 %) hoặc
mạch nhánh là amilopectin (chiếm khoảng 75 – 80 %).
9
Hình 2.2. Cấu trúc Amilose.
Mạch của amilose thường ngắn hơn mạch của amilopectin. Chiều dài của phân tử tinh
bột khoảng 2 - 150µm.
Hình 2.3. Cấu trúc Amilosepectine.
Tính chất kết dính của tinh bột đối với xơ sợi làm cho giấy tăng độ bền khô.
Tính kết dính của tinh bột có được là do: phân tử tinh bột chứa rất nhiều nhóm
hydroxyl (OH) cũng như phân tử xenlulo. Khi tinh bột, xơ sợi cùng ở trong nước
những nhóm OH của tinh bột sẽ tạo thành liên kết hydro với các nhóm OH của nước
và của xơ sợi. Trong quá trình sấy các phân tử nước bay hơi dần đi, còn lại liên kết
hydro giữa phân tử tinh bột – xơ sợi.
10
Vì số lượng những liên kết này rất nhiều nên làm tăng sự liên kết giữa các xơ
sợi với nhau, kết quả là làm tăng độ bền cơ lý của giấy ở trạng thái khô, và do vậy tinh
bột được sử dụng làm chất keo bền khô cho giấy.
Quá trình hồ hóa tinh bột hay gelatin hóa
Tinh bột không tan trong nước lạnh, khi đun nóng tinh bột sẽ dần tan trong
nước. Tinh bột nếu chưa được nấu với nước ở nhiệt độ và thời gian nhất định thì các
phân tử của tinh bột cuộn tròn lại, diện tích bề mặt nhỏ, ít lộ những nhóm OH ra bên
ngoài, vì thế khả năng kết dính rất thấp. Khi tinh bột được đun trong nước ở nồng độ ,
nhiệt độ và thời gian thích hợp (còn gọi là quá trình hồ hóa tinh bột hay gelatin hóa)
thì các phân tử tinh bột sẽ duỗi ra, để lộ nhiều nhất những nhóm OH ra ngoài, khi đó
tính kết dính của tinh bột mới được phát huy tối đa.
Hình 2.4. Sự biến đổi độ nhớt theo nhiệt độ trong quá trình hồ hóa tinh bột
11
Trong quá trình nấu tinh bột các phân tử tinh bột tách rời nhau ra, vì vậy độ
nhớt của dung dịch sẽ tăng dần theo nhiệt độ và đạt giá trị cao nhất khi nhiệt độ lên
đến khoảng 70 – 80, đó là khi các phân tử tinh bột tách rời nhau ra hết. Nếu tiếp tục
gia nhiệt thì do nhiệt độ tăng nên độ nhớt lại giảm dần. Khi đó kết thúc quá trình hồ
hóa tinh bột.
Khi dung dịch hồ tinh bột nguội dần: vị trí các mạch tinh bột ổn định hơn thì
các liên kết hydro giữa các mạch tinh bột tăng lên làm cho độ nhớt của dung dịch tăng.
Nếu hồ tinh bột có nồng độ thích hợp thì đây là trạng thái ổn định tốt của hồ tinh bột,
có thể bảo quản được trong một thời gian ngắn mà không cần khuấy trộn.
Khi hòa loãng hồ tinh bột: các nhóm tinh bột liên kết có mật độ vật chất cao
hơn nước sẽ lắng xuống đáy thùng chứa làm cho tinh bột phân tán không đều, vì vậy
chỉ nên hòa loãng hồ tinh bột ngay trước khi gia vào bột giấy và phải khuấy trộn liên
tục dung dịch loãng thì mới phân tán đều được. Hoặc là hòa loãng hồ tinh bột ngay sau
khi nấu, còn nóng và dùng ngay thì mới đạt hiệu quả phân tán tốt.
Nếu hồ tinh bột có nồng độ cao quá thì độ nhớt của dung dịch rất cao, khi nguội
sẽ hình thành liên kết dạng gel giữa các phân tử tinh bột, làm cho chúng mất khả năng
phân tán, không sử dụng được – gọi là hiện tượng “chết hồ”. Do vậy, không nên nấu
hồ tinh bột có nồng độ cao quá.
Hình 2.5. Hồ tinh bột
12
Phương pháp hồ hóa tinh bột
- Phương pháp nấu gián đoạn:
Tinh bột sau khi được nhào với nước, thì được cho vào nồi nấu gián
đoạn, trong đó nó được khuấy trộn liên tục và gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nóng
lên tới 950oC và giữ ở đó trong vòng 20 – 30 phút để hoàn thiện quá trình hồ
hóa
Tinh bột
Hơi nước
Nồi nấu tinh bột
Máy gia nhiệt hơi nước
Hình 2.6. Nồi nấu tinh bột gián đoạn
- Phương pháp nấu liên tục (sử dụng thiết bị nấu Jet cooker):
Tinh bột được hòa vào nước lạnh rồi cho bơm qua thiết bị nấu liên tục ở 120 –
135oC, thời gian lưu được điều chỉnh sao cho tinh bột được thủy phân hoàn toàn. Nếu
nhiệt độ trong thiết bị nấu cao quá hoặc thời gian lưu lâu quá thì tinh bột sẽ bị thủy
phân, đứt mạch, nhiệt độ nước của hồ tinh bột giảm và kết quả là hiệu quả sử dụng
tinh bột sẽ giảm. Thường thì độ nhớt của tinh bột nấu bằng phương pháp liên tục bao
giờ cũng thấp hơn so với nấu gián đoạn.
Sau khi kết thúc giai đoạn hồ hóa ở cả hai phương pháp nấu trên, nếu muốn bảo
quản hồ tinh bột trong một thời gian thì phải bơm hồ tinh bột ngay sang thùng chứa
tinh bột bảo quản. Trong quá trình bảo quản, càng ít đụng chạm đến hồ tinh bột này
càng tốt hoặc giữ ở chế độ khuấy trộn ôn hòa nhất để tránh hiện tượng vữa của hồ tinh
13
bột. Nhiệt độ trong thùng chứa này phải duy trì ở 60 – 800C cho đến khi hồ tinh bột
được sử dụng.
Trước khi sử dụng hồ tinh bột để gia vào dòng bột trước khi xeo thì phải hòa loãng
hồ tinh bột tới nồng độ dưới 1%, như vậy tinh bột mới dễ phân tán đều trong bột giấy.
Bảo quản hồ tinh bột
- Giữ ở nhiệt độ 60 – 80oC
- Chế độ khuấy trộn ôn hòa
- Hòa loãng tới 1% trước khi sử dụng
Muốn sử dụng hồ tinh bột một cách hiệu quả, phân tán tốt, cần chú ý 2 yếu tố sau:
Độ nhớt của hồ tinh bột: độ nhớt càng thấp thì càng dễ phối trộn đều với bột
giấy. Độ nhớt của hồ tinh bột tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Độ nhớt của hồ tinh bột
còn phụ thuộc vào bản chất của loại tinh bột mà ta sử dụng.
Để làm giảm độ nhớt của tinh bột sau khi nấu, nhằm mục đích thu được hồ tinh
bột có nồng độ cao mà độ nhớt vẫn thấp, dễ phối trộn đều với bột hoặc dễ tráng
lên bề mặt giấy, người ta phải biến tính tinh bột, nghĩa là thực hiện sự cắt ngắn
mạch của các phân tử tinh bột bằng cách xử lý tinh bột bằng nhiệt độ cao (rang
tinh bột khô) hoặc dùng chất oxyhoa mạnh như: nước Javel hoặc H2O2,… để
thu được sản phẩm chế biến cắt mạch gọi là “tinh bột biến tính” hoặc tinh bột
oxy hóa. Tinh bột đã cắt ngắn mạch này (về bản chất vẫn tích điện âm giống
với tinh bột tự nhiên, chỉ có mạch carbon là ngắn hơn tinh bột tự nhiên) có thể
được sử dụng gia vào bột trước khi xeo để tăng độ bền khô. Tinh bột này có độ
bảo lưu thấp nên thường được dùng để gia keo bề mặt giấy tại bộ phận ép keo
hoặc sử dụng làm chất kết dính trong việc tráng keo bề mặt giấy, hoặc để nấu
keo dùng dán các lớp carton làn sóng vì trong các trường hợp đó yêu cầu dịch
tráng phải có độ nhớt thấp để dễ phết đều lên giấy mà nồng độ tinh bột vẫn phải
cao để đạt hiệu quả kết dính cao.
14
Nồng độ hồ tinh bột phải thích hợp sao cho có độ ổn định cao, nghĩa là nồng độ
hồ không được cao quá, để không xảy ra hiện tượng kết gel đặc quá khi nguội
(nghĩa là “chết hồ”, không hòa loãng được). Thành phần amilose (mạch thẳng)
càng nhiều thì càng dễ xảy ra hiện tượng “chết hồ”, vì các phân tử tinh bột
mạch thẳng dễ hình thành liên kết hydro với nhau hơn. Thành phần amilopectin
càng nhiều thì độ ổn định của hồ tinh bột càng cao. Thí dụ thực tế là: hồ nấu từ
bột gạo tẻ (chứa nhiều amilose) thì dễ bị “chết hồ” và kém ổn định hơn so với
hồ nấu bằng bột gạo nếp (chứa nhiều amilopectin).
2.2.2.2. Tinh bột biến tính:
2.2.2.2.1. Khái niệm:
Tinh bột biến tính là tinh bột đã bị thay đổi lý tính (thường dùng axit) của tinh
bột như tính tan, tính dính, màu sắc, mùi vị tinh bột. Tinh bột biến tính rất linh động
khi đun nóng, nhưng khi nguội lại tăng tính dính, thành keo trong suốt (sử dụng làm
kẹo mè xững).
2.2.2.2.2. Cách biến tính tinh bột:
-
Hòa tinh bột khô bằng nước thường thành sữa tinh bột có nồng đô 20-22%.
-
Lọc bằng lưới để loại bỏ tạp chất.
-
Gia nhiệt kết hợp với khuấy đảo.
-
- Vừa gia nhiệt vừa cho axit HCl hay H2SO4, lượng axit khoảng 1% so với
lượng tinh bột.
- Nâng nhiệt độ tinh bột lên 38 độ C và giữ trong 2-2,5 giờ (tính từ lúc cho axit
vào).
- Khuấy liên tục cho đến khi tinh bột biến tính hoàn toàn.
Mục đích thu được tinh bột có nồng độ cao mà độ nhớt thấp, dễ phối trộn với
bột, hoặc dễ tráng lên bề mặt giấy.
15
Đặc tính:
Vẫn mang điện tích âm nên độ bảo lưu kém
Thích hợp gia keo bề mặt cho giấy ở bộ phận ép keo
Tinh bột sử dụng cho việc tráng phủ trong công nghệ sản xuất giấy phải có sự
thay đổi để đáp ứng được những tính chất mong muốn trước, trong và sau quá trình
tráng phủ. Việc nấu tinh bột tự nhiên để tăng độ nhớt và tạo dạng hạt keo cho các hạt
tinh bột khô rắn. Họat động này gọi là sự biến tính tinh bột bởi vì các hợp chất cao
phân tử sẽ tranh giành để kết hợp với các chất khác tạo nên dạng keo không thuận
nghịch.
2.2.2.2.3. Các loại tinh bột biến tính trong công ngiệp sản xuất giấy:
2.2.2.2.3.1. Tinh bột biến tính bằng nhiệt hóa:
Thông thường sử dụng năng lượng cơ học,nhiệt, hoặc nhiệt hóa học trong nồi
nấu hoặc thiết bị chuyển hóa tinh bột thiên nhiên thành tinh bột có độ nhớt thấp. Trong
thiết bị kiểu phun đặc biệt, tinh bột được gia nhiệt đến 140 – 1500C, tinh bột bị một lực
cắt cơ giới mãnh liệt tác động làm cho tinh bột có tính năng hòa tan tốt, đồng thời độ
nhớt giảm xuống. Sản phẩm điển hình loại này là ở 500C, hàm lượng chất rắn 10 %, độ
nhớt 0.2 – 0.24 Pa.s. Nếu cần hạ thấp độ nhớt xuống nữa thì có thể dùng acid hoặc các
chất oxide hóa xử lý sẽ đạt được loại sản phẩm ở 500C, hàm lượng chất rắn 10 %, độ
nhớt còn 0.005 – 0.2 Pa.s
2.2.2.2.3.2. Tinh bột biến tính bằng acid:
Phương pháp sử dụng acid để phân hủy tinh bột nguyên thủy. Trong dung dịch
tinh bột nguyên thủy cho vào 1 – 8 % ( so với tinh bột khô ) HCl hoặc H2SO4. Sau đó
gia nhiệt đến 490C, để phản ứng vài giờ. Khi chuyển hóa đến một mức độ nhất định (
xác định theo độ nhớt ), tiến hành trung hòa, rửa, sấy khô, sử dụng phương pháp này
có thể sản xuất ra hàng loạt tinh bột biến tính có độ nhớt khác nhau.
16
