Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm nấm cartapip cho khử nhựa dăm mảnh gỗ keo và bạch đàn

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
_________________________________________

VƯƠNG THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM NẤM CARTAPIP™
CHO KHỬ NHỰA DĂM MẢNH GỖ KEO VÀ BẠCH ĐÀN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
_________________________________________

VƯƠNG THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM NẤM CARTAPIP™
CHO KHỬ NHỰA DĂM MẢNH GỖ KEO VÀ BẠCH ĐÀN

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Lê Quang Diễn

HÀ NỘI - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi, các số liệu trong luận
văn là trung thực, được các tác giả cho phép sử dụng và không sao chép ở bất cứ một
tài liệu khoa học nào.
Học viên

VƢƠNG THỊ THU TRANG


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Quang Diễn, người đã hướng dẫn
tận tình, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt Luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn sự ủng hộ, giúp đỡ về mọi mặt của các Thầy Cô giáo,
cán bộ của Viện Kỹ thuật Hoá học, Viện Đào tạo sau đại học, các Q Phịng ban chức
năng Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tôi xin cám ơn sự giúp đỡ của Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylo đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tơi
trong q trình thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã chia sẻ những khó khăn và tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tơi hồn thành chương trình học tập của mình.
Hà Nội, ngày 15 tháng 01 năm 2018
Học viên

VƢƠNG THỊ THU TRANG


MỤC LỤC

Trang
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU

1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

3

1.1

Khái quát về tính chất của nguyên liệu cho sản xuất bột giấy

3

1.2

Khái quát về “nhựa cây” của gỗ

5

1.3

Sự ảnh hưởng của nhựa cây đến quá trình sản xuất của nhà máy
giấy

7

1.4

Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm sinh học (nấm) để
phân hủy nhựa cây của dăm mảnh nguyên liệu giấy trên thế giới

9

1.4.1

Ứng dụng của Nấm mốc (molds)

10

1.4.2

Ứng dụng của Nấm đảm (basidiomycetes)

10

1.4.3

Ứng dụng của Nấm dát gỗ (Sapstain fungi)

11

CHƢƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

15

CHƢƠNG I

2.1

Nguyên liệu, vật liệu

15

2.2

Phương pháp thực nghiệm

16

2.2.1

Chuẩn bị chế phẩm sinh học

16

Xử lý dăm mảnh với chế phẩm sinh học trong phịng thí
2.2.2

nghiệm

16

Xử lý dăm mảnh với chế phẩm sinh học tại bãi chứa dăm
2.2.3

mảnh của Tổng Công ty Giấy Việt Nam

16

2.2.4

Nấu bột giấy

17

2.2.5

Chuẩn bị nguyên liệu dăm mảnh cho phân tích

18

2.2.6

Xác định độ ẩm nguyên liệu

18

2.2.7

Phương pháp xác định hàm lượng các chất trích ly

18


Phương pháp phân tích thành phần các chất dễ bay hơi của

2.2.8

chất trích ly từ gỗ

19

2.2.9

Phương pháp xác định trị số Kappa của bột giấy

20

2.2.10

Phương pháp xác định hoạt tính enzyme

20

2.3

Các phương pháp và tiêu chuẩn hóa khác đã sử dụng

23

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

24

3.1

Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ xử lý dăm mảnh nguyên
liệu gỗ keo và bạch đàn với chế phẩm Cartapip™ ở quy mơ phịng
thí nghiệm.

24

3.1.1

Phân tích chất lượng của dăm mảnh gỗ sử dụng cho sản xuất bột
giấy tẩy trắng.

25

3.1.2

Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng chế phẩm Cartapip™ đến
hàm lượng nhựa của dăm mảnh

26

3.1.3

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý với chế phẩm sinh học
Cartapip™ đến hàm lượng nhựa của dăm mảnh

28

3.1.4

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu đến hiệu quả sử dụng

chế phẩm sinh học thương phẩm

30

3.1.5

Xây dựng quy trình xử lý dăm mảnh với chế phẩm sinh học phù
hợp trong quy mơ phịng thí nghiệm

31

3.2

Triển khai ứng dụng thử nghiệm và đánh giá ở quy mô sản xuất tại
Tổng Công ty Giấy Việt Nam

32

3.2.1

Khảo sát hiện trạng sử dụng dăm mảnh và hệ thống chuẩn bị dăm
mảnh cho sản xuất bột giấy tại Tổng Công ty Giấy Việt Nam

32

3.2.2

Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ sử dụng chế phẩm sinh
học để xử lý dăm mảnh

36

3.3

Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quy trình cơng nghệ
được xác lập

45

3.3.1

Hiệu quả kỹ thuật của quy trình cơng nghệ

45

3.3.2

Hiệu quả về mơi trường của quy trình cơng nghệ

47

3.3.3

Hiệu quả kinh tế của quy trình cơng nghệ

47

KẾT LUẬN

51

TÀI LIỆU THAM KHẢO

54

CHƢƠNG
III

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CFU

Colony forming units (đơn vị hình thành khuẩn lạc)

DCM

Diclorometan

ECF

Cơng nghệ tẩy khơng sử dụng clo nguyên tố (Elemental Chlorine Free)

KTĐ

Khô tuyệt đối

TCF

Công nghệ tẩy không sử dụng clo (Total Chlorine Free)

TNL

Tấn nguyên liệu


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1

:

Hàm lượng nhựa (%) trong dăm mảnh sau 2 tuần bảo quản bằng
chế phẩm Cartapip 97

12

Bảng 1.2

:

Hiệu quả sử dụng chế phẩm Cartapip tại nhà máy sản xuất bột
hóa – nhiệt – cơ từ gỗ vân sam

13

Bảng 2.1

: Hoạt lực enzyme của chế phẩm sinh học Cartapip™

Bảng 2.2

:

Tỷ lệ các thành phần trong phương pháp xác định hoạt tính lignin
peroxidase

21

Bảng 2.3

:

Tỷ lệ các thành phần trong phương pháp xác định hoạt tính
laccase

21

Bảng 3.1

:

Hàm lượng nhựa và vi sinh vật của dăm mảnh sử dụng cho
nghiên cứu

24

Bảng 3.2

:

Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng bột sau nấu của các
mẫu dăm mảnh sử dụng cho nghiên cứu

24

Bảng 3.3

:

Kết quả xử lý chế phẩm sinh học Cartapip™ trên các mẫu nguyên
liệu ban đầu sau 14 ngày

26

Bảng 3.4

:

Hàm lượng nhựa trong nguyên liệu trước và sau quá trình bảo
quản với một số tỷ lệ nguyên liệu khác nhau

30

Bảng 3.5

: Tình hình sử dụng nguyên liệu từ năm 2014 đến năm 2016

33

Bảng 3.6

: Tiêu chuẩn phân loại gỗ Nhà máy giấy – TCT giấy Việt Nam

33

Bảng 3.7

:

Danh mục các thiết bị chính thuộc cơng đoạn chuẩn bị ngun
liệu

35

Bảng 3.8

:

Hàm lượng nhựa và chất lượng bột sau nấu của nguyên liệu sau
xử lý

39

Bảng 3.9

:

Thành phần hóa học các chất nhựa có trong nguyên liệu dăm

mảnh mùa Xuân, mg/100g bột gỗ

40

Bảng 3.10

:

Chỉ tiêu phân tích nước thải trong q trình ứng dụng quy trình
cơng nghệ xử lý dăm mảnh

42

Bảng 3.11

:

Hàm lượng nhựa trong dăm mảnh nguyên liệu giấy trước và sau
quá trình bảo quản

45

Bảng 3.12

:

Chất lượng bột giấy sau nấu của các mẫu nguyên liệu sau bảo
quản

46

Bảng 3.13

:

Bảng 3.14

Ảnh hưởng của mức dùng kiềm đến một số chỉ tiêu của quá trình
nấu bột giấy từ nguyên liệu dăm mảnh được xử lý sinh học
So sánh chi phí tiết kiệm xút và chi phí sử dụng Cartapip™ cho
: sản xuất 01 tấn bột giấy sau nấu

15

48
49


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1

: Cấu trúc hóa học một số chất trong thành phần của nhựa gỗ cứng

Hình 3.1

:

Ảnh hưởng của mức dùng chế phẩm Cartapip™ đến hàm lượng
nhựa của dăm mảnh

27

Hình 3.2

:

Ảnh hưởng của thời gian xử lý dăm mảnh với chế phẩm
Cartapip™ đến hàm lượng nhựa của dăm mảnh

37

6


MỞ ĐẦU
Nhựa cây (chất trích ly) là nhóm các hợp chất có thể hịa tan được trong nước
hoặc dung mơi hữu cơ trung tính, như etanol, axeton, ete etylic, ete dầu hỏa,
diclometan hoặc một số hỗn hợp dung môi. Chúng có thành phần rất phức tạp, bao
gồm hàng trăm hợp chất có cấu tạo phân tử khác nhau, với những nhóm chức khác
nhau như ankan, rượu béo, axít béo, axít nhựa, sterol, terpenoid, sterol liên hợp, các
chất béo trung tính (triglyxerit) và sáp. Mặc dù tổng hàm lượng của các chất trích ly
chiếm ít hơn 3,5% đối với hầu hết các loài gỗ, nhưng điều này lại gây ra những vấn đề
lớn cho các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy như làm bẩn chăn lưới và kết bám trên
thiết bị...Thành phần nhựa cây phụ thuộc vào chủng loại, độ tuổi, điều kiện lập địa,
mùa khai thác cũng như thời gian lưu trữ hoặc xử lý nguyên liệu trước khi đưa vào sản
xuất [13].
Tổng công ty giấy Việt Nam và Cơng ty cổ phần Giấy An Hịa là đơn vị sản
xuất giấy và bột giấy liên hợp đã và đang gặp phải những vấn đề do nhựa cây gây ra
trong quá trình sản xuất như xuất hiện kết tủa, bám dính trên chăn, lưới, lơ, gây đứt

giấy, làm giảm năng suất và hiệu quả của quá trình sản xuất. Đặc biệt, các thiết bị
chưng bốc đều xuất hiện cặn bám trên bề mặt trao đổi nhiệt và thành thiết bị làm giảm
hiệu quả chưng bốc, nồng độ dịch đen thu được thấp (chỉ khoảng 60 ÷ 63%), làm giảm
hiệu quả đốt của lị đốt thu hồi hóa chất. Sự xuất hiện của cặn bám trên các ống trao
đổi nhiệt cịn gây tiêu hao hơi trong q trình chưng bốc, cô đặc dịch đen.
Một trong những giải pháp nhằm giảm hàm lượng các chất trích ly là áp dụng
quy trình công nghệ tồn trữ và bảo quản nguyên liệu (dạng gỗ trục và dăm mảnh) phù
hợp trước khi sử dụng. Đây là công đoạn được thực hiện đối với tất cả mọi loại hình
sản xuất. Tuy nhiên, bảo quản và lưu 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, đặc
biệt là với khí hậu ẩm như ở miền Bắc nước ta, hiện tượng mốc mục gỗ diễn ra nghiêm
trọng.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ sinh học nên việc sử
dụng các loại vi sinh vật chọn lọc và enzyme là một giải pháp thay thế nhằm nâng cao
tốc độ xử lý và kiểm soát nhựa. 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 để thay thế
cho phương pháp xử lý truyền thống.

1


Các kết quả nghiên cứu thăm dò đối với gỗ keo và bạch đàn cho thấy, sử dụng
chế phẩm nấm thương phẩm Cartapip™ để xử lý dăm mảnh gỗ nguyên liệu, là giải
pháp công nghệ phù hợp và hữu hiệu để khử “nhựa”. Với yêu cầu thực tiễn sản xuất
bột giấy hiện nay ở trong nước, việc nghiên cứu quy trình cơng nghệ xử lý dăm mảnh
gỗ ngun liệu bằng chế phẩm nấm nêu trên và để áp dụng ở quy mơ cơng nghiệp là
vấn đề cần thiết. Chính vì vậy đề tài Luận văn thạc sĩ kỹ thuật “Nghiên cứu ứng dụng
chế phẩm nấm Cartapip™ cho khử nhựa dăm mảnh gỗ keo và bạch đàn“ đã đặt
mục tiêu là xác định được điều kiện công nghệ xử lý dăm mảnh nguyên liệu gỗ keo và
bạch đàn với chế phẩm Cartapip™ ở quy mơ phịng thí nghiệm và triển khai ứng dụng

thử nghiệm, đánh giá ở quy mô sản xuất tại Tổng Công ty Giấy Việt Nam.

2


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về tính chất của nguyên liệu cho sản xuất bột giấy
Hiện nay, trên thế giới, nguyên liệu xơ sợi thực vật đang được sử dụng để sản
xuất bột giấy tẩy trắng bao gồm gỗ thông, gỗ dương, gỗ vân sam, gỗ keo các loại, gỗ
mỡ, bồ đề, bạch đàn, .v.v. Ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu chủ yếu dùng cho sản xuất
bột giấy trắng là các loại gỗ cứng: gỗ bạch đàn và gỗ keo các loại.
a. Cây Bạch đàn trắng caman (Eucalyptus camaldulensis)
Đây là giống cây nhập ngoại theo chương trình hợp tác lâm nghiệp Việt Nam Thụy Điển, cây có nguồn gốc từ khu vực Petford. Lồi cây này được trồng chủ yếu ở
khu vực Vĩnh Phúc, Yên Bái, Tuyên Quang, Trị An, Đồng Nai từ những năm 1986.
Năng suất rừng trồng thấp: 5 ÷ 7 m3/ha/năm, sản lượng gỗ thương phẩm chỉ đạt 20
m3/ha/chu kỳ 5 năm. Chất lượng bột giấy cũng chỉ đạt ở mức trung bình, do vậy từ
năm 1989 diện tích rừng trồng giảm dần và hiện nay giống cây này đang được thay thế
bởi một số giống tốt hơn.
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. [3]
b. Cây Bạch đàn urô (Eucalyptus Urophylla)
Giống Bạch đàn được du nhập vào Việt Nam từ những năm 60 của thế kỷ XX
với nhiều dòng khác nhau. Các kết quả nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu giống
cây rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam cho thấy: Bạch đàn urơ rất thích
nghi với khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều ở Việt Nam, tốc độ tăng trưởng của cây khá cao.
Năng suất sau chu kỳ 7 năm đạt 40 ÷ 50 m3/ha. Cây có độ đồng đều về đường kính và
chiều cao. Q trình nghiên cứu cho thấy, xơ sợi của bạch đàn urơ có nét đặc thù của
nguyên liệu gỗ cứng: ngắn và mảnh, chiều dài biến đổi từ 0,9 ÷ 1,3 mm, tuỳ thuộc vào

độ tuổi.
Bạch đàn urơ có thành phần hóa học phù hợp làm nguyên liệu sản xuất bột giấy,
bao gồm 47 ÷ 48% xenluylơ, 23 ÷ 25% lignin, 19 ÷ 20% pentozan, 2 ÷ 3% các chất
trích ly và 0,4 ÷ 0,5% các chất vô cơ. [3]
c. Cây Keo tai tượng (Acacia mangium)
Keo tai tượng là các giống cây nhập nội từ Australia có xuất xứ từ Cardewh, ...
Lồi cây này được trồng phổ biến ở Đông Nam Á. Đây là loại cây thích nghi với các
3


vùng có lượng mưa 700 ÷ 2.000 mm/năm và thấp nhất là 40 mm vào mùa khô, mọc tốt
trên đất có pH từ 3 ÷ 7, và độ cao khoảng 80 ÷ 400 m so với mực nước biển. Nhiệt độ
cao nhất là 32 ÷ 340C và thấp nhất là 17 ÷ 220C. Các đặc điểm này rất phù hợp với cả
ba miền Bắc-Trung-Nam ở Việt Nam.
Khối lượng riêng của gỗ Keo tai tượng vào khoảng 460 ÷ 500 kg/m3, tùy thuộc
vào điều kiện sinh trưởng và độ tuổi khai thác. Gỗ Keo tai tượng có thành phần hóa
học trung bình như sau: 48 ÷ 50% xenluylơ, 23 ÷ 36% lignin, 19 ÷ 22% pentozan, 3 ÷
5% các chất trích ly và 0,3 ÷ 0,5% các chất vơ cơ. Với thành phần hóa học này, gỗ
Keo tai tượng rất phù hợp làm nguyên liệu sản xuất bột giấy. Thực tế cho thấy, nấu bột
sunfat với mức dùng kiềm hoạt tính khoảng 20 ÷ 22% so với ngun liệu khơ tuyệt
đối, có thể cho hiệu suất bột đạt 46 ÷ 48%. Tuổi khai thác thích hợp nhất đối với Keo
tai tượng là khoảng 5 ÷ 7 tuổi. Đối với các vùng lập địa khác nhau, cấu tạo của gỗ Keo
tai tượng có thể khác nhau, thường hay bị rỗng lõi nếu điều kiện lập địa không đủ đáp
ứng nhu cầu sinh trưởng. [3]
d. Cây Keo lá tràm (Acacia auriculiformis)
Cây Keo lá tràm, hay cịn gọi là Tràm bơng vàng, được trồng rộng rãi trên khắp
cả nước và cũng là nguồn nguyên liệu cho sản xuất bột giấy. Keo lá tràm có khối
lượng thể tích cao hơn so với cây Keo tai tượng và tương đương với gỗ Bạch đàn
trắng, dao động khoảng 600 kg/m3. Thành phần hóa học trung bình của Keo lá tràm
như sau: 46 ÷ 47% xenluylơ, 25 ÷ 26% lignin, 19 ÷ 20% pentozan, 5 ÷ 6% các chất

trích ly. Keo lá tràm là lồi cây phát triển tương đối nhanh, có thể khai thác ở độ tuổi
từ 5 ÷ 7 năm. Nấu bột giấy sunfat với mức sử dụng kiềm khoảng 20% so với nguyên
liệu khô tuyệt đối, có thể cho hiệu suất bột đạt 45 ÷ 47%. Tuy nhiên, Keo lá tràm có
hàm lượng các chất trích ly cao, có thể ảnh hưởng xấu tới q trình xử lý bột giấy sau
khi nấu. [3]
e. Cây Keo lai (Acacia hybird)
Cây Keo lai là tên gọi tắt để chỉ giống lai tự nhiên giữa Keo tai tượng (Acacia
mangium) và Keo lá tràm (Acacia auriculformis). Keo lai mang tính trung gian giữa
Keo tai tượng và Keo lá tràm về: hoa và hạt, lá và hình dáng thân cây… song cây Keo
lai tự nhiên ra đời F1 thể hiện ưu thế hơn so với cây bố mẹ: tốc độ sinh trưởng nhanh,
độ tròn đều của thân cây, thân cây đơn trục, đỉnh ngọn phát triển tốt. Cây keo lai mọc
tốt ở hầu hết các dạng đất có độ pH 3 ÷ 7, phân bố ở độ cao 600 ÷ 800 m so với mặt
nước biển. Cây ưa sáng, mọc nhanh, sản lượng rất cao và có khả năng cải tạo đất tốt,
4


chống xói mịn, chống cháy rừng. Sản lượng gỗ thương phẩm của gỗ keo lai có thể đạt
trên 100m3/ha cho chu kỳ trồng 7 năm.
Cây Keo lai có tỷ trọng gỗ vào khoảng 500 ÷ 625 kg/m3, hàm lượng xenluylơ
khoảng 50 ÷ 51%. Tương tự như các lồi Keo khác, nấu bột sunfat với mức sử dụng
kiềm khoảng 20% trong điều kiện thích hợp có thể cho bột có trị số Kappa khoảng 20
đơn vị và hiệu suất đạt 49 ÷ 50%. [3]

1.2. Khái quát về “nhựa cây” của gỗ
“Nhựa cây” là từ dùng để chỉ một số hợp chất tự nhiên có cả trong gỗ cứng và
gỗ mềm khơng tan trong nước nhưng tan được trong một số dung mơi 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 polymer như polysesquiterpen và polyisopren.
Theo Black và Ekman [9] 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 vơ định hình của các terpen và terpenoit mạch vịng được hình thành từ các
đơn vị isopren nhờ sự tiếp xúc của các enzyme tạo mạch vòng xylaza. 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.
Hiện nay, nguyên liệu sử dụng cho sản xuất bột giấy tẩy trắng trong nước chủ
yếu là gỗ cứng (Bạch đàn, Keo tai tượng và Keo lai). Nhựa cây trong các loại gỗ cứng
này 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
(Hình 1.1).

5


10

18

9

1
Axit oleic

Axit linoleic
Axit linolenic

HO

Sterol

Triterpenyl alcohol

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học một số chất trong thành phần của nhựa gỗ cứng

Theo Adrian và các cộng sự [6] 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 [17] 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 C) trong khi nhựa trong gỗ Keo lá liềm lại
bao gồm chủ yếu các axit béo mạch ngắn (từ 16 đến 20 phân tử các bon).
Thành phần nhựa cây của gỗ cứng có các đặc điểm cơ bản sau:
- 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 phịng hóa được và khơng xà phịng 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 [9] để có thể hịa tan hồn tồn phần nhựa xà phịng hóa được
trong q trình nấu bột kraft, tỷ lệ giữa nhựa xà phịng hóa được và khơng xà phịng
6


hóa được 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 hồn tồn trong q trình nấu bột.

1.3. Sự ảnh hƣởng của nhựa cây đến quá trình sản xuất của nhà máy giấy
Hiện nay nước ta có 02 doanh nghiệp sản xuất bột giấy sunfat tẩy trắng có cơng
suất lớn là Tổng Công ty Giấy Việt Nam (công suất 71.000 tấn/năm) và Cơng ty Cổ
phần Giấy An Hịa (cơng suất 130.000 tấn/năm. Mặc dù đã áp dụng một vài giải pháp
giảm thiểu ảnh hưởng của nhựa cây tới quá trình sản xuất như phun nước trong thời
gian lưu trữ dăm mảnh, cải tiến quy trình cơng nghệ bảo quản dăm mảnh, bổ sung chất
trợ phân tán trong quá trình nấu bột, cải tiến quy trình nấu bột, ... nhưng vấn đề “nhựa”
vẫn là vấn đề truyền thống hết sức bức thiết đối với các nhà máy.
a. Tại Nhà máy Giấy – Tổng công ty Giấy Việt Nam:
Từ thực tiễn sản xuất tại Tổng công ty Giấy Việt Nam cho thấy rằng, nhựa cây
có ảnh hưởng rất lớn đến q trình sản xuất bột giấy và giấy. Sự có mặt của nhựa cây
trong lưu trình vật chất, gây kết bám bề mặt thiết bị, hình thành vết (đốm) trên giấy,
làm cho thiết bị hoạt động kém hiệu quả, giảm năng suất, tăng chi phí bảo trì thiết bị,
chi phí vận hành và tăng tỷ lệ khuyết tật sản phẩm.
Nhựa cây (chất sticky) dính bám vào lưới lơ rửa chân khơng thùng quay, lô rửa
ép vắt làm giảm hiệu quả rửa bột giấy. Nhựa cây kết hợp cùng với các chất vô cơ gây
nên đóng cặn ở các thiết bị chưng bốc dịch đen, nhất là thiết bị chưng bốc màng rơi,
đặc biệt là nguyên liệu gỗ tươi. Bộ phận này phải dừng, rửa thiết bị chưng bốc,làm
giảm năng suất công đoạn, tiêu hao hơi cho chưng bốc.
Nhựa cây kết thành bè mảng dày, nổi trên bể oxy hóa dịch đen lỗng, gây khó
khăn cho việc oxy hóa dịch đen. Nhựa cây thường kết dính với nhau, liên kết với
lignin trong dịch đen đi chưng bốc làm giảm khả năng bốc hơi nước trong dịch đen,
gây tiêu hao hơi cho chưng bốc.
Mặt khác, do nhựa cây bị thủy phân bởi môi trường kiềm trong quá trình tẩy
trắng bột giấy, nên khi đi sản xuất giấy, lượng nhựa còn lại trong huyền phù bột sẽ
tương tác với các hóa chất phụ gia, tạo kết tủa, xuất hiện bám dính làm bẩn chăn, lưới,
lơ. Nhựa cây bám dính nhiều có thể gây đứt giấy, gây khuyết tật trên giấy như giấy
thủng, giấy mỏng (ở vị trí có nhựa cây) v.v...

Hiện nay, để giảm các vấn đề do nhựa gây nên, Tổng công ty đã sử dụng một số
giải pháp như sau:

7


+ Đối với nguyên liệu: cố gắng đảm bảo thời gian lưu gỗ tại bãi nguyên liệu
khoảng 2 - 3 tháng, thời gian lưu mảnh khoảng 12 ngày đến 15 ngày, tăng cường q
trình rửa gỗ.
+ Đối với cơng đoạn sản xuất bột giấy: sử dụng chất phân tán nhựa nhằm mục
đích chia nhỏ các hạt nhựa, giảm khả năng bám dính của nhựa lên bề mặt xơ sợi.
+ Đối với công đoạn sản xuất giấy: sử dụng dầu hỏa trong những lần dừng máy
để loại bỏ nhựa bám trên lưới, chăn, bề mặt lơ (khơng định kỳ). Ngồi ra, cịn sử dụng
một số hóa chất chống bám dính, tuy nhiên không hiệu quả.
+ Đối với công đoạn thu hồi: sử dụng chất phân tán nhựa ở tubel để phân tán
các hạt nhựa trong dịch đen, tăng khả năng tiếp xúc của của dịch đen với bề mặt trao
đổi nhiệt, tăng khả năng chưng bốc, giảm lượng hơi tiêu tốn. Ngoài ra, sử dụng một số
hợp chất hữu cơ để rửa cặn làm tăng diện tích tiếp xúc với hơi gia nhiệt (vệ sinh định
kỳ hàng năm).
Các giải pháp trên phần nào đã phát huy được hiệu quả, hạn chế được ảnh
hưởng của nhựa trong quá trình sản xuất.
b. Tại Cơng ty cổ phần Giấy An Hịa
Tương tự như Tổng công ty Giấy Việt Nam, Công ty cổ phần Giấy An Hòa
cũng đang gặp phải những vấn đề do nhựa gây ra trong quá trình sản xuất.
Nhựa cây kết hợp với các chất vơ cơ, hóa chất nấu tạo nên những mảng cặn
bám trên thành nồi nấu liên tục, làm tắc sàng hút dịch tầng giữa gây khó khăn cho quá
trình vận hành.
Trong dây chuyền sản xuất bột giấy của Cơng ty cổ phần Giấy An Hịa, nhựa
cây cũng ảnh hưởng trong quá trình hình thành tờ giấy, xuất hiện kết tủa, bám dính
trên chăn, lưới, lơ làm giảm năng suất, giảm hiệu quả q trình sản xuất. Ngồi ra,

nhựa cây gây những khuyết tật cho tờ giấy, giảm mỹ quan sản phẩm, ảnh hưởng đến
chất lượng giấy thương phẩm.
Nhựa cây cịn ảnh hưởng đến cơng đoạn chưng bốc, thu hồi dịch nấu. Hầu hết
các thiết bị chưng bốc đều xuất hiện cặn bám trên thành thiết bị, bề mặt trao đổi nhiệt
nên giảm hiệu quả chưng bốc, nồng độ dịch đen thu được khoảng 65%. Sự xuất hiện
của cặn bám trên các ống trao đổi nhiệt gây tiêu hao hơi cho chưng bốc.
Công ty hiện cũng thực hiện một số giải pháp hạn chế sự ảnh hưởng của nhựa
cây như sử dụng hóa chất phân tán nhựa, đục cặn (ở nồi nấu), sử dụng nước cao áp với
các hiệu chưng bốc màng dâng, rửa thiết bị chưng bốc màng rơi… Tuy nhiên, hiệu quả
của q trình khơng cao.
8


Từ các kết quả trên có thể thấy, nhựa cây đang là vấn đề rất lớn tại các nhà máy
sản xuất bột giấy tẩy trắng trong nước. Các nhà máy đều đã thực hiện một số giải pháp
để hạn chế ảnh hưởng của nhựa cây trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, tất cả các giải
pháp đều mang tính tạm thời, chưa giải quyết được tận gốc vấn đề nhựa cây trong quá
trình sản xuất. Các giải pháp vừa gây tốn kém và giảm hiệu quả sản xuất. Do vậy, rất
cần một giải pháp hồn thiện để có thể giảm được hàm lượng nhựa trong nguyên liệu
ban đầu.

1.4. Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm sinh học (nấm) để phân
hủy nhựa cây của dăm mảnh nguyên liệu giấy trên thế giới
Trước khi phương pháp sử dụng chế phẩm sinh học để làm giảm hàm lượng
nhựa cây trong nguyên liệu cho ngành giấy được ứng dụng thì phương pháp truyền
thống để kiểm soát các vấn đề về nhựa là bảo quản gỗ khúc, dăm mảnh trong vài tháng
hoặc vài tuần trước khi đưa vào sản xuất. Đây cũng là phương pháp phổ biến ở các nhà
máy sản xuất vì một số chất trích ly bị phân hủy trong quá trình bảo quản [3].
Tuy nhiên, bảo quản và lưu trữ nguyên liệu quá lâu là nguyên nhân giảm hiệu
suất và độ trắng của bột giấy [12], do khơng kiểm sốt được tác dụng của vi sinh vật,

đặc biệt là với khí hậu ẩm như ở miền Bắc nước ta, hiện tượng mốc mục gỗ diễn ra
nghiêm trọng.ơ
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ sinh học nên việc sử
dụng các loại vi sinh vật chọn lọc và enzyme là một giải pháp thay thế nhằm nâng cao
tốc độ xử lý và kiểm soát nhựa. 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 để thay thế
cho phương pháp xử lý truyền thống.
Trong tự nhiên, một loạt các loài nấm mốc ký sinh trên gỗ bao gồm mốc
(molds), nấm đảm (basidiomycetes), các nấm dát gỗ (sapstain), và một số loại khác, có
khả năng phân hủy các chất trích ly có trong nguyên liệu.
Khi tiếp xúc với gỗ, nấm sẽ phát triển chủ yếu ở các tia gỗ và các tế bào nhu mơ
(nơi chứa nhiều nhựa), có khả năng xâm nhập sâu vào trong các tế bào bên trong dăm
mảnh gỗ. Những loại nấm này cũng có thể phát triển trong các kênh dẫn nhựa, các tế
bào tracheid và xơ sợi. Các chất trích ly và đường đơn trong tế bào nhu mơ là nguồn
dinh dưỡng chính cho chúng. Các loại nấm này khơng có khả năng phân hủy xenluylô
và lignin, hêmixenluylô bị phân hủy ở mức độ thấp.
9


1.4.1 Ứng dụng của Nấm 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 [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 [11] . 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 [14] cũng đã chọn ra một vài loại mốc có khả năng
phân hủy các chất trích ly có trong dăm mảnh gỗ thơng vàng ủ ở nhiệt độ phịng 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).

1.4.2 Ứng dụng của Nấm đảm (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.
Lim và Cho [16] đã chỉ ra rằng các chất trích ly trong hỗn hợp etanol/benzen (tỷ
lệ 1:2) của gỗ sồi khi xử lý bằng Phanerochaete chrysosporium đã giảm 46% sau 12
tuần. Kết quả xử lý dăm mảnh gỗ thông vàng cũng với chủng nấm này sau 2 tuần làm
giảm 21% hàm lượng nhựa trích ly trong dichlomethane (DCM). Fischer và các cộng
sự đã xử lý dăm mảnh thông cành nhỏ cùng với C. Subvermispora, hàm lượng các
trích ly trong DCM đã giảm được 32% sau 4 tuần bảo quản [12]. Ngoài ra, khi kết hợp
10


cả hai chủng nấm Phanerochaete chrysosporium và C. Subvermispora cũng làm giảm
hàm lượng chất trích ly trong DCM của dăm mảnh gỗ vân sam.
Một vài loại nấm mục sinh bào tử có khả năng làm phân hủy các chất trích ly đã
được lựa chọn để xử lý gỗ thông vàng với mức dùng là 10 4 đến 108 CFU /100g nguyên
liệu ướt, ủ trong 2 tuần ở nhiệt độ phòng. Kết thúc đợt thử nghiệm, chủng nấm

Phanerochaete chrysosporium cho kết quả tốt nhất, hàm lượng các chất trích ly trong
DCM giảm 51%. Các chủng nấm Hyphodonitia setulosa, Perenniporia subacida, P.
Gigantea và Phlebia tremellosa cũng cho kết quả khá tốt, hàm lượng nhựa đã giảm
khoảng 40%. Poller và Schultze - Dewitz đã nghiên cứu ảnh hưởng của hai loại nấm
mục nâu là Coniophora puteana và Gloeophyllum saepiarium và một loại nấm mục
trắng có tên là Phellinus igniarius đến hàm lượng nhựa của gỗ thông [7]. Kết quả cho
thấy, cả ba loại nấm này đều làm giảm mạnh các chất trích ly có trong nguyên liệu.

1.4.3 Ứng dụng của Nấm dát gỗ (Sapstain fungi)
Các loại nấm này xâm nhập rất nhanh vào các phần sáp trong gỗ khúc và dăm
mảnh. Chúng phát triển chủ yếu ở các tế bào nhu mô, kênh dẫn nhựa, các tế bào
tracheid, các tế bào xơ sợi và có khả năng thâm nhập vào các lỗ của tế bào tia nằm
cạnh trong nguyên liệu. Các chất trích ly và đường đơn trong tế bào nhu mô là nguồn
dinh dưỡng chính cho chúng. Các loại nấm này khơng có khả năng phân hủy xenluylơ
và lignin, hêmixenluylơ bị phân hủy ở mức độ thấp.
Các loại nấm dát phổ biến ở gỗ mềm bao gồm: Ophiostoma ip, O.piliferum,
O.piceae, Aureobasidium pulllans, Leptographium lundbergii, Alternaria alternata,
Cephaloascus fragrans, Cladosporium spp, Lasiodiplodia theobromae, Phialophora
spp. Các loài phổ biến của gỗ cứng bao gồm: Ophiostoma pluriannulatum,
Ceratocystis moniliformis, L.theobromae và Ceratocystis rigidum [8].
Nhiều loại trong số các chủng này có khả năng phân hủy mạnh các chất trích ly
của gỗ. Một loạt các nấm dát gỗ phân hủy các chất trích ly đã được tìm thấy. Các
chủng Ceratocystis adiposa, O.piliferum, O. Piceae là các chủng có khả năng phân
hủy các chất trích ly tốt nhất. Các nghiên cứu cho thấy, tương ứng có khoảng 41, 32,
và 26% các chất trích ly của cây thơng đã bị phân hủy chỉ trong 2 tuần ở nhiệt độ
phòng bởi các loại vi sinh vật nêu trên.
Chế phẩm thương mại Cartapip™ (có chứa chủng nấm dát gỗ Ophiostoma
piliferum) dạng bột (New Zealand) đã được nghiên cứu ứng dụng cho xử lý dăm mảnh
11

gỗ. Chúng tách loại các chất trích ly theo cơ chế trao đổi chất. Hơn nữa, sự có mặt của
chủng nấm Ophiostoma piliferum trong chế phẩm có thể giảm sự phát triển của các
loại nấm ký sinh gây biến đổi màu cho gỗ (Blue stain fungi). Cartapip™ được sử dụng
dưới dạng dung dịch, được phun lên dăm mảnh, nấm nhanh chóng sinh trưởng lan
rộng trên dăm mảnh và phân hủy các chất nhựa trong vòng 4 – 10 ngày.
Chế phẩm Cartapip™ làm giảm đáng kể hàm lượng axit béo và các hợp chất
khơng xác định, trong đó bao gồm các loại sáp, rượu béo và sterol trong cây thơng
vàng. Ngồi ra, khi phân tích thành phần nhựa trong gỗ thơng vàng cho thấy, xử lý
bằng Cartapip™ làm giảm 44% axit oleic, 64% axit linoleic, 64% axit palmitic, đây là
3 thành phần có hàm lượng cao nhất. Một nghiên cứu khác trên các lồi thơng, cây
dương và Bạch đàn khi được xử lý bằng chế phẩm Cartapip 97, ủ trong thời gian 2
tuần ở nhiệt độ phòng [20]. Kết quả là hàm lượng nhựa của dăm mảnh Bạch đàn giảm
50% so với nguyên liệu ban đầu, hàm lượng nhựa của dăm mảnh thơng và Bạch dương
cũng giảm từ 29 ÷ 46% so với dăm mảnh mới tươi (bảng 1.1).
Bảng 1.1 Hàm lượng nhựa (%) trong dăm mảnh sau 2 tuần bảo quản
bằng chế phẩm Cartapip 97 [20].
STT
1
2

Loại dăm mảnh
Thông Taeda
Hỗn hợp thơng Taeda và
thơng virginiana

Trƣớc bảo

Bảo quản

Bảo quản có

quản

khơng nấm

nấm

2,6

2,0

1,4

3,0

2,3

1,8

3

Cây dương

3,1

2,9

2,2

4

Thơng contorta

2,3

2,3

1,9

5

Bạch đàn

1,5

1,2

0,8

Hiệu quả của xử lý dăm mảnh bằng chế phẩm Cartapip, như khả năng loại bỏ
được nhựa, duy trì độ trắng của dăm mảnh và cải thiện tốc độ máy xeo. Tại nhà máy
sản xuất bột TMP từ gỗ thông vàng của Canada đã tiến hành thử nghiệm so sánh 2
tuần sử dụng chế phẩm Cartapip™ [9]. Kết quả được trình bày ở bảng 1.2.

12


Bảng 1.2 Hiệu quả sử dụng chế phẩm Cartapip tại nhà máy sản xuất
bột hóa – nhiệt – cơ từ gỗ vân sam [9].

Các chỉ tiêu kỹ thuật

STT

Hiệu quả, tăng (+), giảm (-)

1

Hàm lượng các chất tan trong diclometan

-37,5%

2

Tiêu hao phèn

-31,7%

3

Tiêu hao chất tẩy

-36,9%

4

Độ trắng của bột

+0,9%

5

Chỉ số kéo

+5,4%

6

Chỉ số xé

+3,4%

7

Chỉ số bục

+3,3%

Có thể thấy, sử dụng Cartapip 97 đã giảm được giảm tới 36,9% tiêu hao chất
tẩy, độ trắng của bột tẩy trắng tăng lên 0,9%. Ngoài ra, độ bền cơ học của bột cũng
được cải thiện.
Một nghiên cứu khác của Juana Coloma về ảnh hưởng của các chủng nấm dát
gỗ Albino Ophiostoma (O.Floccosum, O.piliferum, O.piceae) đến hiệu quả giảm hàm
lượng nhựa trong gỗ bạch đàn khuynh diệp [15]. Các mảnh gỗ bạch đàn được phun các
bào tử của các chủng nấm O.Floccosum, O.piliferum, O.piceae (nồng độ bảo tử là
1x108). Sau thời gian xử lý 21 ngày, các chất trích ly được xác định bằng phương pháp
trích ly Soxhlet với hỗn hợp dung môi là n-hexane/athyl acetate là 80/20. Kết quả
nghiên cứu cho thấy các chủng O.Floccosum, O.piliferum, O.piceae cho hiệu quả giảm
hàm lượng các chất trích ly đáng kể, tương ứng là 35,1%, 33,2% và 29,3% so với ban
đầu. Thành phần hóa học của các chất trích ly được phân tích qua sắc ký khí khối phổ,

kết quả cho thấy các chủng được kiểm tra đều làm giảm hàm lượng β-sitosterol.
Từ các thơng tin đã trình bày ở trên có thể thấy, nhựa đang là vấn đề truyền
thống, hết sức bức thiết trong các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng. Sự có mặt
của nhựa cây trong lưu trình vật chất, gây kết bám bề mặt thiết bị, làm cho thiết bị
hoạt động kém hiệu quả, giảm năng suất, tăng chi phí bảo trì thiết bị, chi phí vận
hành và tăng tỷ lệ khuyết tật sản phẩm.
Hiện nay, việc ứng dụng các loại chế phẩm sinh học đang là một giải pháp
hữu hiệu nhằm nâng cao tốc độ xử lý và kiểm soát nhựa. Đối với nguồn nguyên
liệu gỗ cứng, có nhiều chủng nấm phân hủy nhựa cây và có tác dụng làm giảm hàm
lượng nhựa trong q trình bảo quản, trong đó các chủng nấm Cartapip™ đang
được quan tâm nghiên cứu và phát triển ứng dụng vào thực tế sản xuất. Tuy nhiên,
do đặc tính khác biệt, nên đối với mỗi loại nguyên liệu cần có những những nghiên
13


cứu sâu và hệ thống, từ quy mơ phịng thí nghiệm, tới triển khai ở quy mô lớn, làm
cơ sở triển khai áp dụng ở quy mô công nghiệp. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu
đã được thực hiện trong và ngồi nước, để có thể xác định được điều kiện công
nghệ khả thi triển khai ở quy mô công nghiệp tại Việt Nam, Luận văn đã đặt ra các
nội dung nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu xác lập quy trình cơng nghệ xử lý dăm mảnh ngun liệu gỗ keo
và bạch đàn với chế phẩm Cartapip™ ở quy mô phịng thí nghiệm ;
- Triển khai ứng dụng thử nghiệm và đánh giá ở quy mô sản xuất tại Tổng
Công ty Giấy Việt Nam.

14


II .NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu, vật liệu

03 dạng nguyên liệu dăm mảnh gỗ keo và bạch đàn, được chặt mảnh mới từ gỗ
khúc tươi đã bóc vỏ tại Phân xưởng Nguyên liệu - Tổng Công ty Giấy Việt Nam.
- Mẫu 1: Được lấy vào tháng 2 năm 2017 để sử dụng cho nghiên cứu xác lập quy
trình cơng nghệ xử lý dăm mảnh ở quy mơ phịng thí nghiệm ;
- Mẫu 2 : Được sử dụng để ứng dụng thử nghiệm và đánh giá ở quy mô sản xuất
tại Tổng Công ty Giấy Việt Nam.
- Mẫu 3: Dăm mảnh mua ngoài được lấy tại nhà máy vào tháng 2 năm 2017.
Nguyên liệu dăm mảnh là hỗ hợp gỗ keo và bạch đàn, được phối trộn theo tỉ lệ
70%/30%, là tỉ lệ dăm mảnh được sử dụng cho sản xuất tại doanh nghiệp vào thời
điểm tiến hành nghiên cứu.
Chế phẩm sinh học sử dụng cho nghiên cứu là chế phẩm thương mại Cartapip™
(chứa nấm Ophiostoma piliferum), dạng bột, sản xuất tại New Zealand. Hoạt lực
enzyme của chế phẩm sinh học được xác định tại Phòng vi sinh đất - Viện Công Nghệ
sinh học - Viện Hàn Lâm KH&CN Việt Nam (Bảng 2.1).
Bảng 2.1. Hoạt lực enzyme của chế phẩm sinh học Cartapip™
TT

Hoạt lực của enzyme

Đơn vị

Cartapip™

1

Lignin peroxidase

U/g

3.684

2

Laccase

U/g

3.120

3

Lipase

U/g

22,4

4

Đơn vị hình thành khuẩn lạc

CFU/kg

16,7.1010

Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu là hóa chất dạng (PA) có xuất xứ Trung
Quốc và Việt Nam.

2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm
Thực nghiệm được tiến hành tại Phịng thí nghiệm Bộ mơn CN Xenluloza &

Giấy, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và Viện Công
nghiệp Giấy và Xenluylô.

15


2.2.1.Chuẩn bị chế phẩm sinh học
Chế phẩm sinh học hòa tan trong nước sạch, khuấy đều trong 30 phút trước khi
sử dụng. Tỉ lệ pha được xác định tùy theo mục tiêu của từng thực nghiệm.

2.2.2. Xử lý dăm mảnh với chế phẩm sinh học trong phịng thí nghiệm
Xử lý dăm mảnh được tiến hành trong các thùng nhựa có nắp. Mỗi lần xử lý
được tiến hành với 1,5 kg dăm mảnh khô. Dung dịch chế phẩm sinh học được phun
đều vào dăm mảnh, sau đó đậy nắp thùng và lắc nhẹ cho dung dịch thấm đều bề mặt
dăm mảnh, rồi chuyển sang một rổ lưới cho thoát nước hết. Sau đó dăm mảnh ẩm
được bảo quản trong túi ni lơng để hở miệng ở nhiệt độ phịng, thường xun đảo trộn.
Mức dùng (nồng độ) chế phẩm sinh học, thời gian bảo quản được điều chỉnh tùy theo
mục tiêu từng thực nghiệm. Kết thúc thời gian xử lý, mảnh gỗ được đem phơi khô, lấy
mẫu ngẩu nhiên để chế biến thành dạng bột gỗ cho phân tích hàm lượng các chất trích
ly, phần cịn lại được sử dụng cho nấu bột giấy theo phương pháp nấu sunfat và xác
định hiệu suất, các tính chất cơ lý học của bột thu được.
Các mẫu đối chứng với khối lượng tương đương, được xử lý tương tự, thay
dung dịch nấm bằng nước.

2.2.3. Xử lý dăm mảnh với chế phẩm sinh học tại bãi chứa dăm mảnh của
Tổng Công ty Giấy Việt Nam
Sân bãi cho nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý dăm mảnh được bố
trí trên khn viên bãi chứa nguyên liệu của Phân xưởng Nguyên liệu – Tổng Cơng ty
Giấy Việt Nam, với diện tích khoảng 200 m2, nền bê tông, được kết nối với hệ thống
cung cấp điện, nước phục vụ cho quá trình nghiên cứu.

Chế phẩm sinh học được chuẩn bị trong thùng chứa dung tích 80 lít, khuấy đều
dung dịch cho phân tán trong thời gian 30 phút trước khi phun, rồi pha loãng bằng
nước để tạo thành dung dịch có nồng độ 0,05% và sử dụng cho xử lý dăm mảnh.
Dung dịch được đấu nối với thiết bị phun áp lực 3,0 kW/220V, lưu lượng nước
13 lít/phút, dạng phun tia với lưu lượng ổn định.
Dăm mảnh nguyên liệu sau khi được phối trộn theo tỷ lệ yêu cầu, được vận
chuyển bằng máy xúc lật đến bãi chứa, khối lượng mỗi gầu xúc được ước tính khoảng
2 tấn. Tại vị trí được xác định, dăm mảnh được đổ từ từ xuống bãi mảnh trong thời
16