Nghiên cứu thành phần hóa học và thử nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu tre bát độ

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp, cho phép tơi bày tỏ lịng cảm
ơn chân thành và sâu sắc tới người giáo viên hướng dẫn TS. Cao Quốc An.
Người đã luôn luôn giúp đỡ tôi trong suốt q trình thực hiện khóa luận. Bên
cạnh đó tơi cũng rất cảm ơn sâu sắc tới các thấy các cô tại trung tâm thí
nghiệm của trường, các thầy cơ và các bạn trong khoa chế biến lâm sản đã
hướng dẫn, đóng góp ý kiến để tơi có thể hồn thành khóa luận của mình.
Mặc dù khóa luận tốt nghiệp của tơi đã hồn thành nhưng vẫn cịn có rất
nhiều thiếu sót, tơi rất mong được sự đóng góp ý kiến từ các thầy các cơ và
các bạn, để khóa luận của tơi được hồn thiện hơn nữa.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Tống văn Hiệu


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ngành cơng nghiệp nói
chung và nghành sản xuất giấy và bột giấy nói riêng, đã và đang phát triển
mạnh mẽ. Trong các lĩnh vực của xã hội, giấy được sử dụng rộng rãi, từ văn
phòng, trường học tới y tế, quốc phịng, các nhà máy in ấn…đều có mặt của
giấy. Do đó, giấy đóng vai trị quan trọng tới sự phát triển của xã hội và của
bất kỳ một quốc gia nào. Ở các nước phát triển và đang phát triển thì nhu cầu
sử dụng giấy lại càng nhiều… Trước nhu cầu sử dụng giấy ngày càng cao,
bên cạnh đó nguồn tài ngun thì ngày càng dần cạn kiệt, diện tích rừng trồng
làm nguyên liệu ngày càng bị thu hẹp. Địi hỏi con người phải tìm ra nguồn
ngun liệu mới nhằm đáp ứng được nguồn nguyên liệu đầu vào cho ngành
sản xuất giấy, đảm bảo lượng giấy dùng cho con người và hạn chế việc khai
thác rừng. Bên cạnh nguồn nguyên liệu từ gỗ cần phải biết lợi dụng các nguồn
ngun liệu ngồi gỗ như: tre, bã mía, phế thải nông nghiệp…là những nguồn
nguyên liệu cần được lợi dụng để sản xuất.

Việt Nam là một đất nước rất phong phú với các lồi tre, trong đó lồi tre
Bát Độ là loài nhập từ Trung Quốc mới được đưa vào Việt Nam trồng để lấy
măng là chủ yếu. Nên hàng năm mỗi hecta có tới 25 tấn tre khơ bị bỏ phí hoặc
được sử dụng vào các mục đích có giá trị thấp, đây là nguồn nguyên liệu phi
gỗ rất tốt và phù hợp để sản xuất bột giấy. Vì vậy, nhằm tận dụng nguồn
ngun liệu này, tơi đã chọn đề tài “ Nghiên cứu thành phần hóa học và thử
nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu tre Bát Độ” làm khóa
luận tốt nghiệp của mình.


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
NGÀNH GIẤY
1.1. Lịch sử phát triển của ngành giấy
Đi ngược lại thời gian cách đây khoảng 2000 năm trước công nguyên,
người dân Ai Cập là người đã biết cách dùng các loại cây mềm, dùng chúng
dát mỏng, rửa sạch phơi khô sau đó dùng làm cơng cụ để vẽ lên đó. Nhưng
việc tách các sơ sợi của nguyên liệu thực vật lại là đặc trưng của sản xuất
giấy. Và người Trung Quốc đã biết làm điều đó khi họ thực hiện tước vỏ của
cây dâu tằm sau đó rửa sạch giã nhuyễn, giàn mỏng và phơi khô, sử dụng
chúng làm giấy viết. Trước đó người Trung Quốc đã biết ghép các thanh tre
và nẹp chúng lại với nhau và viết lên đó. Sau sáng kiến này thì ngành sản xuất
giấy ở Trung Quốc được phổ biến rộng rãi, giấy viết được sản xuất ra chủ yếu
phục vụ triều đình và viết sách để lưu truyền những giá trị văn hóa.Sau đó
nghề làm giấy được lan rộng ra các nước Nhật Bản, Triều Tiên. Vào khoảng
thế kỷ VII nghề làm giấy được truyền tới Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ. Và
không lâu sau được lan truyền tới các nước Châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ: Ả
Rập ( năm 751), Tây Ban Nha ( năm 1451), Italia (năm 1276), Pháp (năm
1348), Anh ( năm 1494), Nga ( năm 1576).
Nghề sản xuất giấy cổ nhất ở Việt Nam bây giờ là làng nghề sản xuất
giấy dó vẽ tranh Đơng Hồ ở Gia Lâm- Hà Nội. Người dân trong nghề sử dụng

loại cây “dó” dùng chúng giã nhuyễn sau đó đổ lên lưới lọc có kích thước mắt
lưới rất nhỏ, rồi dùng tấm phẳng nén lại, dỡ khuôn và phơi khô cho ra loại
giấy vẽ tranh rất đẹp.
Từ thế kỷ XVII- XVIII trở lại đây, ngành cơng nghiệp sản xuất bột giấy
có những bước phát triển vượt bậc do sự cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa của
ngành điện, ngành kỹ thuật con người đã phát minh ra máy xeo giấy. Tháng
Giêng năm 1799, Louis-Nicolas Robert (1761 – 1828), một đốc công trẻ của
nhà máy ở Essones cùng cha đã phát minh ra máy xeo giấy liên tục. Đây là
mốc lịch sử quan trọng vì từ đây giấy được sản xuất nhanh hơn nhiều hơn và
rẻ hơn. Tới năm 1825, sản lượng giấy khổng lồ đã đạt được tại Châu Âu, Mỹ.


Riêng năm 1850, có hơn 300 máy xeo giấy tại Anh và Pháp. Cùng thời gian
này, sử dụng giấy và bao bì carton bắt đầu phát triển mạnh: Năm 1840, hai
người Đức là Kellee và Ulter đã phát minh ra hai chiếc máy mài gỗ để thu
được xơ sợi có thể dùng sản xuất giấy và bột giấy từ đó mở ra hướng sử dụng
nguồn nguyên liệu từ các loài gỗ mới. Năm 1850, đã xuất hiện nhiều máy xeo
giấy carton nhiều lớp, năm 1856, Edward C.Haley, một kỹ sư người Anh đã
phát minh ra loại giấy bồi (undulated) dùng để làm mũ cối. Nhà máy sản xuất
giấy bồi đầu tiên tại Mỹ là năm 1871, tại Pháp là vào năm 1888 ở vùng
Limousin, Năm 1857, một người Mỹ, Jojeph Coyetty đã phát minh ra giấy
toilet. Nó chỉ được phổ biến tại Pháp vào đầu thế kỷ 20, vì trong suốt thời
gian dài, người ta cho đó là sản phẩm xa xỉ. Nó được sử dụng rộng rãi chỉ vào
những năm thập niên 60 của thế kỷ 20. Ngày nay, công nghệ sản xuất giấy
vẫn tiếp tục phát triển cùng với sự phát triển ngành công nghiệp giấy, sự lan
tỏa về kiến thức và tiêu dùng sản phẩm giấy bao gói.
1.2. Thực trạng ngành sản xuất giấy trên thế giới và Việt Nam
1.2.1. Thực trạng ngành sản xuất giấy trên thế giới
Sau năm 2009 ảm đạm, năm 2010 chứng kiến sự phục hồi vượt bậc. Năm
2011 sẽ không được tốt đẹp như năm 2010 nhưng các nước đang phát triển

cũng sẽ vẫn có sự tăng trưởng. Theo dự báo của RISI, công nghiệp giấy thế
giới sẽ công bố năm 2010 là năm tăng trưởng mạnh nhất trong 26 năm qua.
Mức tăng trưởng của năm là 6.7%. Tuy nhiên, trong tổng mức tăng trưởng
này có một lượng tồn kho rất lớn của năm 2009, một năm đã được xem là sa
sút trầm trọng nhất trong 35 năm trở lại đây. Mặc dù vậy, nhu cầu giấy thế
giới trong năm cũng đạt kỷ lục mới, vượt đỉnh cao của năm 2007 gần 2 triệu
tấn. Nhu cầu tăng kéo theo sự tăng giá tất cả các hàng hóa và vật tư khác, như
bột giấy và giấy tái chế. Tuy nhiên, các nhà sản xuất không nên ngủ yên trên
chiến thắng khi bước sang năm 2011. Có hai ngun nhân chính:
- Lượng tiêu dùng đang giảm trên tất cả các thị trường Mỹ, Tây Âu và Nhật
Bản, có thể sẽ làm suy yếu sự phục hồi của tổng cầu thế giới.


- Một phần đáng kể trong sự tăng trưởng trở lại của nền kinh tế nói chung
là lượng tồn kho theo sau suy thoái kinh tế hồi cuối năm 2008 và đầu năm
2009, và lượng tồn kho này sắp hết.
Như vậy, nếu so với sản lượng cao của năm 2010 có thể sản lượng sản
xuất cơng nghiệp sẽ yếu đi vào năm 2011 nếu tính đến lượng tồn kho bị giảm
đi. Khu vực công nghiệp của các nước phát triển sẽ nhạy cảm nhất với sự suy
thoái này, nhưng các nước đang phát triển cũng sẽ bị ảnh hưởng. Một vấn đề
tiềm tàng khác đối với nền kinh tế 2011 là xu hướng ngày càng tăng của việc
giảm kích thích tài chính từ các chính phủ, đặc biệt ở các nước phát triển. Các
nguyên nhân như nêu trên dẫn đến kết quả dự đoán năm 2011 sẽ tăng trưởng
chậm hơn năm 2010 tuy nhiên, các nước đang phát triển do vẫn đang trên đà
tăng trưởng mạnh mẽ nên sự suy thoái sẽ giảm nhẹ hơn. Nền kinh tế của các
nước đang phát triển sẽ bị ảnh hưởng bởi sự suy yếu của các nước phát triển,
nhưng sẽ không nhiều như trước đây.
Ảnh hưởng lớn nhất với công nghiệp giấy và bột giấy 2011 là sự giảm
tồn kho. Năm nay nhiều chủng loại khơng có tồn kho, nhưng ít nhất cũng ổn
định sau sự sụt giảm nghiêm trọng của năm 2009. Tồn kho giảm mạnh do tiêu

dùng tăng trong năm 2010. Mặt khác, nhu cầu giấy năm 2011 giảm do giá cả
tăng cao. Như vậy nhu cầu giấy thế giới 2011 sẽ tăng dưới 3% hoặc chỉ bằng
một nửa năm 2010 và nhu cầu giấy ở các nước đang phát triển tăng khoảng
6%.
1.2.2. Thực trạng ngành sản xuất giấy ở Việt Nam
Theo ông Vũ Ngọc Bảo, Tổng thư ký Hiệp hội
giấy Việt Nam cho biết, 20 năm qua, sản lượng bột
giấy tẩy trắng của Việt Nam chỉ tăng từ 70.000
tấn/năm lên 80.000 tấn/năm...
Phát biểu tại Đại hội Hiệp hội giấy lần thứ 4
ngày 16/10/2006, ơng Bảo nói, vào thời điểm năm
1975 sản lượng giấy của Việt Nam và Indonesia

Sản xuất giấy tại CT

tương đương nhau, khoảng 46.000 tấn/năm, nhưng

Giấy Bãi Bằng


đến năm 2005 thì sản lượng giấy của Indonexia là 7.800.000 tấn, còn Việt
Nam là 824.000 tấn.
- Những mặt đạt được :
+ Ngành giấy Việt Nam trong 20 năm qua đã đạt tốc độ tăng trưởng hàng
năm 15%-16%, sản lượng từ 80.000 tấn/năm đã tăng lên tới 824.000 tấn/năm.
Nhưng chủng loại giấy sản xuất trong nước vẫn rất nghèo nàn, chỉ có giấy in
báo, giấy in và viết, giấy bao gói (khơng tráng), giấy lụa. Dù đã đầu tư tới
112.000 tấn /năm cho sản xuất giấy tráng, nhưng đến nay hầu như chỉ sản
xuất giấy không tráng. Cụ thế: năm 2005 khả năng đáp ứng tiêu dùng trong
nước của toàn ngành giấy là 61.92%, trong đó giấy in báo đáp ứng 68.42%,

giấy in và viết 89.29%, giấy bao bì (khơng tráng) 71.50%, giấy tráng 5.75%
và giấy lụa 96.97%. Tuy nhiên, sản xuất bột giấy ở Việt Nam hiện nay mới
đáp ứng được 37% nhu cầu, còn lại vẫn phải nhập khẩu. Trước đây chỉ nhập
bột tẩy trắng, nay bột giấy khơng tẩy trắng ngày càng nhập nhiều, vì các cơ sở
phải ngừng sản xuất do khơng có khả năng xử lý nước thải và quy mô nhỏ,
công nghệ lạc hậu. Với khả năng rừng đủ để sản xuất bột giấy đáp ứng cho
nhu cầu trong nước và xuất khẩu, rõ ràng phương thức phân bổ nguồn lực cho
phát triển kém hiệu quả. Nếu chỉ cần khoảng 400 -500 triệu USD (một khoản
đầu tư khiêm tốn so với nền kinh tế ) thì đến nay ngành giấy đã chủ động
hồn tồn về bột giấy và còn dư để xuất khẩu. Năm 2005, mức tăng trưởng
của sản xuất giấy chỉ đạt 9.32%, ngun nhân là do giấy bao bì sản xuất ra
khơng đáp ứng được yêu cầu về chất lượng. Xét các yếu tố kinh doanh, ngành
giấy vẫn thua thiệt nhiều mặc dù chí phí về lao động rẻ, nhưng năng suất lao
động lại thấp. Một lao động trong ngành giấy của Nhật Bản một năm sản xuất
gần 806 tấn giấy thì của Việt Nam chỉ đạt 140 tấn. Chỉ những cơ sở lớn, cơng
nhân mới được đào tạo bài bản, cịn phần lớn là rời "tay cấy" ra đứng máy và
trưởng thành trong thực tiễn.
- Những hạn chế, khó khăn của ngành sản xuất giấy:


+ Trình độ cơng nghệ của ngành giấy Việt Nam hiện đang ở mức dưới
trung bình của thế giới, nên chất lượng chỉ ở mức trung bình thấp. Cung cách
quản lý ở cơ sở lớn vẫn mang dáng dấp kế hoạch hóa, cịn ở cơ sở nhỏ mang
tính chất gia đình.
+ Do lệ thuộc vào bột nhập khẩu nên sức cạnh tranh của ngành giấy yếu.
Dây chuyền bột giấy lớn nhất nước ta hiện chỉ đạt công suất 61.000 tấn/năm,
trong khi ở đảo Hải Nam (Trung Quốc) là 1.000.000 tấn/năm. Máy seo lớn
nhất của ta có cơng suất 50.000 tấn/năm, chiều rộng lưới là 4,15m, tốc độ
600-700 m/phút. Còn ở Trung Quốc, đó là 800.000 tấn /năm, chiều rộng
10.4m và tốc độ 2000 m/phút.

+ Phương thức mua chịu, bán chịu là phổ biến, nên khi một khâu gặp khó
khăn sẽ kéo theo tất cảc các khâu khác phải chịu. Rất ít cơ sở chịu công khai
giá mua, bán nguyên vật liệu, mà che dấu rất kỹ. Hầu hết các doanh nghiệp
đều mua nguyên liệu nhỏ lẻ, không theo kế hoạch, chưa bao giờ ký hợp
đồng kỳ hạn mua bột giấy cho dù kế hoạch đã được xác định. Từ đầu năm
đến hết tháng 7/2006, chúng ta đã nhập 78.000 tấn bột giấy, nhưng do 29
cơng ty nhập khẩu (bình qn mỗi cơng ty 2.690 tấn), với 172 đơn hàng
(bình qn 453 tấn/đơn hàng). Đơn hàng nhập lớn nhất là 2.000 tấn, nhỏ
nhất là 1 tấn. Nhập như vậy phải chịu giá cao và luôn luôn bị động.
+ Cả ngành giấy và từng doanh nghiệp đến nay chưa có chiến lược huy động
vốn, chủ yếu vẫn qua những kênh xoanh quanh vốn nhà nước, ngân hàng và
các quỹ. Nguồn vốn quan trọng là huy động qua thị trường chứng khoán lại
chưa được khai thác. Kinh nghiệm của công ty cổ phần giấy Hải Phịng
(Hapaco) cho thấy điều này khơng phải là khó. Từ một doanh nghiệp nhỏ, sản
xuất giấy vàng mã cấp thấp, sau 5 năm tham gia thị trường chứng khoán đến
nay Hapaco đã đủ vốn mua lại nhiều nhà máy, công ty sản xuất giấy, đầu tư
mới nhà máy bột, nhà máy giấy công suất lớn, dự định xây dựng cả nhà máy
lọc dầu.


Khi Việt Nam gia nhập WTO, những rào cản về thương mại sẽ bị xóa bỏ,
sản phẩm giấy của các nước có sức cạnh tranh cao sẽ được đưa vào Việt Nam.
Bên cạnh đó, mơi trường đầu tư thơng thống và cởi mở hơn, sẽ thu hút các
nhà đầu tư nước ngoài đầu tư vào sản xuất giấy. Những sản phẩm giấy có chất
lượng cao, giá cả phù hợp sẽ có cơ hội phát triển, một số nhà máy giấy 100%
vốn nước ngồi với quy mơ trung bình 100.000 tấn/năm cũng sắp đi vào hoạt
động...Điều này sẽ tạo ra khó khăn cho các cơ sở sản xuất giấy của Việt Nam.
Nhất là với những cơ sở nhỏ, sản xuất manh mún, công nghệ lạc hậu và đặc
biệt là các cơ sở sản xuất giấy bao bì sẽ khơng thể tồn tại được bởi chất lượng
không đáp ứng được nhu cầu. Trong 15 năm trở lại đây, ngành Giấy Việt

Nam có những bước phát triển tương đối mạnh cả về số lượng sản phẩm sản
xuất và chất lượng sản phẩm, cụ thể:
- Về sản xuất:


Tốc độ tăng trưởng hàng năm giai đoạn 2001 - 2005: 17% (từ 580.000 tấn
lên 1.083.000 tấn);



Tiêu thụ trong nước 2007: 1,8 triệu tấn (trong đó sản xuất trong nước chỉ
đáp ứng khoảng 60% nhu cầu nội địa);



Xuất khẩu 2007: 180.000 tấn giấy các loại;



Nhập khẩu 2007: 841.500 tấn giấy các loại (với tổng trị giá 600.2 triệu
USD, tăng 18.5% so với năm 2006; chiếm 1% tổng kim ngạch nhập khẩu
của cả nước)

- Về lực lượng: Trên 300 doanh nghiệp đang hoạt động trong lĩnh vực sản
xuất giấy, trong đó:


7 doanh nghiệp thuộc Tổng cơng ty Giấy Việt Nam;



Một số doanh nghiệp nhà nước thuộc Hà Nội, Thanh Hố, Nghệ An, Huế,
Bình Dương, Long An.



Cịn lại là các công ty cổ phần, công ty trách nhiệm hữu hạn, các hợp tác
xã và doanh nghiệp tư nhân.




1.3. Tổng quan về nguồn nguyên liệu tre luồng
Tre trúc là tập hợp các lồi thuộc họ Hịa Thảo (Poaceae, hoặc cịn gọi là
Graminaea). Các lồi tre trúc rất phong phú, đa dạng và phân bố rông khắp
trên thế giới, đắc biệt là Châu Á trong đó có Việt Nam. Tre trúc dễ trồng và
sinh trưởng nhanh chóng, sớm cho khai thác,dễ chế biến nên đươc sử dụng
cho rất nhiều mục đích khác nhau. Tre trúc có giá trị kinh tế rất lớn đối với
nền kinh tế quôc dân và đời sống nhân dân,đặc biệt đôi với người nông dân
nông thơn và miền núi. Khác với lồi gỗ,tre trúc thường có thân cứng như gỗ
nhưng lại có đặc trưng là thân ruột rỗng, có hệ thân ngầm và phân cành nhánh
hết sức phức tạp, và có hệ thống mo thân hoàn hảo.
Bảng 1.1. Phân loại tre trúc trên thế giới (Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp)
Tên nƣớc

Số chi

Số lồi

Diện tích(ha)

Trung Quốc
Nhật Bản
Ấn Độ
Việt Nam
Myanma
Inđônêxia
Philippin
Malaysia
Thái Lan
Singgapore
Bănglađét
Papua New Guinea
Srilanka
Hàn Quốc
Đài loan
Madagaxca
Châu Mỹ
Ốxtralia

26
13
23
16
20
10
8
7
12
6

8

300
237
125
92
90
65
54
44
41
23
20
26
14
13
40
40
45
4

2.900.000
825.000
9.600.000
1.942.000
2.200.000
50.000

7
10

11
20
4

1000
6.000.000

140.000

Việt Nam đứng thứ 4 thế giới về diện tích tre nứa, với 194 loài tre trúc
thuộc 26 chi được các nhà khoa học phát hiện ở Việt Nam đã phần nào đánh


giá được tính đa dạng về thành phần lồi tre trúc ở nước ta. Tuy nhiên, mới
chỉ có 80 lồi đã tạm thời được định danh, còn lại là các lồi chưa có tên.
Trong nhiều năm trở lại đây, rất nhiều chi, loài mới được các nhà khoa học
Việt Nam nghiên cứu và bổ sung vào danh lục tre nứa của nước nhà. Cơng
trình đầu tiên nghiên cứu về tre nứa ở Việt Nam là Camus and Camus (1923)
đã thống kê có 73 lồi tre trúc của Việt Nam. Năm 1978 Việt Nam có khoảng
50 lồi, năm 1999 Phạm Hồng Hộ đã thống kê được 123 loài, số lượng các
loài tre trúc của Việt Nam đã tăng lên đáng kể. Khơng dừng lại ở đó vào giai
đoạn 2001-2003, Nguyễn Tử Ưởng, Lê Viết Lâm (Viện Khoa học Lâm
nghiệp Việt Nam) cùng với GS. Xia Nianhe, chuyên gia phân loại tre (chi
Bambusa) của Viện thực vật học Quảng Châu, Trung Quốc đã xác định ở Việt
Nam có 113 lồi của 22 chi, kiểm tra và cập nhật 11 tên khoa học mới, đặc
biệt đưa ra được 6 chi và 22 loài tre lần đầu đầu được định tên khoa học ở
Việt Nam bổ sung cho hệ thực vật Việt Nam; đưa ra 22 loài cần được xem xét
để xác nhận loài mới.
Trong 2 năm 2004 – 2005 Việt Nam đã đưa ra danh sách gồm 194 loài
của 26 chi tre trúc Việt Nam. Phần lớn trong số đó là chưa có tên. Một số chi

có nhiều lồi là chi Tre gai (Bambusa) có 55 lồi thì có tới 31 lồi chưa có
tên, chi Luồng (Dendrocalamus) có 21 lồi với 5 lồi chưa định tên, chi Le
(Gigantochloa) có 16 lồi với 14 lồi chưa có tên, chi Vầu đắng (Indosasa) có
11 lồi với 8 lồi chưa có tên và chi Nứa (Schizostachyum) có 14 lồi thì có
tới 11 lồi chưa có tên.


Hình 1.1. Chăm sóc để tre Bát Độ có sản lƣợng cao
Bên cạnh đó, các nhà khoa học Việt Nam đã tìm ra được nhiều chi, lồi mới
cho nước nhà. Năm 2005, Nguyễn Hồng Nghĩa và cộng sự đã cơng bố 7 loài
nứa mới thuộc chi Nứa (Schizostachyum) như: Khốp Cà Ná (Cà Ná, Ninh
Thuận), Nứa Núi Dinh (Bà Rịa - Vũng Tàu), Nứa đèo Lò Xo (Đắc Glei, Kon
Tum), Nứa lá to Saloong (Ngọc Hồi, Kon Tum), Nứa không tai Cơn Sơn (Chí
Linh, Hải Dương), Nứa có tai Cơn Sơn (Chí Linh, Hải Dương), Nứa Bảo Lộc
(Bảo Lộc, Lâm Đồng – mô tả để so sánh). Các tác giả đã mơ tả chi tiết về đặc
điểm hình thái, sinh thái của từng lồi cụ thể. Đồng thời nhóm nghiên cứu
phát hiện ra 6 loài tre quả thịt dựa trên cơ sở cấu tạo hình thái và giải phẫu
hoa quả, sáu lồi tre quả thịt đã được mơ tả và định danh để tạo nên một chi
tre mới cho Việt Nam, đó là chi Tre quả thịt (Melocalamus). Các lồi đã được
nhận biết là Dẹ Yên Bái (Melocalamus yenbaiensis), Tre quả thịt Cúc Phương
(M. cucphuongensis), Tre quả thịt Kon Hà Nừng (M. kbangensis), Tre quả thịt
Lộc Bắc (M. blaoensis), Tre quả thịt Pà Cò (M. pacoensis) và Tre quả thịt
Trường Sơn (M. truongsonensis).


Về sự đa dạng của các loài tre nứa trong đó phải kể đến sự có mặt của
cây tre Bát Độ (Dendrolacamus litiflorus Munro), là loài cây được lấy giống
từ Trung Quốc tập trung chủ yếu ở miền Bắc và Trung Bộ Việt Nam,cây
trồng chủ yếu để lấy măng khi chặt cây mẹ đượcc 1-2 năm nên hàng năm 1ha
có tới 25 tấn tre khơ bị bỏ phí. Cây tre bị chặt hạ thường có cơ tính khơng cao

nên hiện nay vẫn chưa sử dụng vào trong công nghiệp chế biến lâm sản nên
vẫn đang là phế thải nông –lâm nghiệp. Việc nghiên cứu để tận dụng tối đa
nguồn nguyên liệu bị bỏ phí là việc làm quan trọng nhằm tăng thu nhập cho
người nông dân trồng măng đồng thời cũng mở ra hướng đi mới cho nguồn
nguyên liệu ngoài gỗ. Vì vậy tơi chọn đề tài: “ Nghiên cứu thành phần hóa
học và thử nghiệm khả năng sản xuất bột giấy từ nguyên liệu tre Bát Độ”
làm khóa luận tốt nghiệp của mình.
1.4. Mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
 Nhằm tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu trong sản xuất nông nghiệp,
đồng thời góp phần làm tăng thu nhập cho người trồng tre.
 Làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất giấy
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu thành phần hóa học của tre Bát Độ được khai thác tại
huyện Lương Sơn_Hịa Bình
1.4.3. Nội dung nghiên cứu
 Xác định thành phần hóa học của ngun liệu
 Xác định hình thái sợi
 Nấu bột, đánh giá so sánh bột được nấu từ các nguyên liệu khác


CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lý thuyết nấu bột giấy
Nấu bột là q trình chủ yếu của cơng đoạn sản xuất bột giấy. Tuy
nguyên liệu bao gồm nhiều thành phần hóa học khác nhau, như: cellulose,
lignin, hemicellulose, nhựa và các thành phần vô cơ, song thành phần chủ yếu
để sản xuất bột giấy chủ yếu là cellulose và hemincellulose. Vì vậy mục đích
của nấu là dùng phương pháp hóa học với nhiệt độ nhất định để loại trừ các
thành phần hóa học khác (đặc biệt chú ý tới việc tách lignin một cách triệt để)
nhằm thu được cellulose và một phần hemicellulose

Để sản xuất ra bột giấy có nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương
pháp có đặc điểm riêng, thích hợp cho từng loại nguyên liệu và theo yêu cầu
của mỗi sản phẩm bột giấy cuối cùng. Phương pháp chủ yếu hiện nay là
phương pháp axit và phương pháp kiềm. Phương pháp axit chủ yếu là phương
pháp sulfite, phương pháp kiềm gồm có: phương pháp nấu sulfat, nấu sulfat
cải tiến.
Các thuật ngữ thường dùng trong quá trình nấu bột:
 Nguyên liệu khô kiệt và nguyên liệu phơi khô: Nguyên liệu khơ kiệt là
ngun liệu thực vật khơng cịn nước, ngun liệu phơi khơ là ngun liệu có
hàm lượng ẩm 10%
 Dịch nấu:
- Thông thường dịch nấu là hỗn hợp của dịch trắng và dịch đen, đối với
những nhà máy khơng có hệ thống thu hồi bazơ, thì có thể dùng NaOH và
Na2S để pha chế. Thành phần chủ yếu của phương pháp nấu xút là NaOH,
ngồi ra cịn một lượng Na2CO3
- Thành phần chủ yếu của dịch nấu sulfat là NaOH + Na 2S, ngồi ra cịn
có một tỷ lệ nhỏ Na2CO3, Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3 và một số tạp chất khác,
những tạp chất này thường từ hệ thống thu hồi bazơ đưa đến
 Dịch xanh:


Là dung dịch thu được sau khi dịch đen của phương pháp nấu sulfat qua
hệ thống thu hồi bazơ, hòa tan trong dịch trắng hoặc trong nước. Thành phần
chủ yếu của dịch xanh là: Na2CO3 + Na2S, cũng có một lượng Na2SO4,
Na2SO3, Na2SO3.
2.2. Q trình phản ứng hố học khi nấu bột giấy
2.2.1.Quá trình phản ứng của lignin
Trong quá trình nấu, phản ứng tách ligin là phản ứng quan trọng nhất, kết
quả của phản ứng phần lớn lignin bị đứt, tạo thành lignin bazơ và lignin
sulphur hòa tan ra khỏi nguyên liệu, tiếp đến là sợi thực vật bị phân li thành

bột. Phản ứng của quá trình nấu là phản ứng khơng đồng pha. Q trình này
là: pha rắn ngun liệu sợi thực vật tiếp xúc với pha lỏng của dung dịch nấu,
lignin ở trạng thái rằn hấp thụ dung dịch bazơ: tiếp đến, lignin phản ứng với
NaOH, NaSH, phân biệt tạo thành lignin bazơ và lignin sulphur, cuối cùng là
lignin bazơ và lignin sulphur phân tán ra khỏi nguyên liệu, hịa tan trong dung
dịch bazơ.
Trong q trình nấu phương pháp bazơ, bazơ làm phân tử lớn lignin đứt
biến thành những phân tử tương đối nhỏ, hòa tan trong dung dịch bazơ, đây là
mặt chủ yếu của quá trình nấu. Nhưng trong q trình nấu vừa có lignin đứt ra
hịa tan, cũng có những phân tử lignin nhỏ đã đứt ra hòa tan lại kết hợp với
nhau, làm cho phân tử lớn dần lên, giảm tính hịa tan. Trong phương pháp nấu
muối sulphat, do có ion SH- tồn tại, dễ dàng phản ứng với gốc hoạt tính của
lignin, ngăn cản và làm giảm kết hợp của lignin, có lợi cho sự ổn định của
phân tử nhỏ lignin đã đứt ra.
Như vậy, q trình hịa tan của lignin trong ngun liệu gỗ có 3 giai
đoạn:
Bắt đầu ở giai đoạn thấp dưới 400C có thể hịa tan một số lignin, phần này gọi
là lignin chiết xuất, nó chiếm khoảng 20% hàm lượng lignin có trong gỗ lá
kim, khoảng 30% của gỗ lá rộng . Tiếp đến ở trên 40 0C, tốc độ tách lignin
tăng dần và gọi là giai đoạn tách lignin chủ yếu hoặc là giai đoạn tách lignin


lượng lớn, phần lớn lignin được tách trong giai đoạn này. Cuối cùng là hịa
tan lignin cịn sót lại và chậm dần, gọi là giai đoạn tách lignin cịn sót lại.
2.2.2. Quá trình phản ứng của cellulose
Dưới tác dụng của bazơ cellulose ổn định hơn lignin và hemicellulose,
nhưng khi lignin ở giữa tế bào sợi đã bị loại ra, hemicellulose cũng bị loại ra
tương đối lớn. Khi tiếp tục loại lignin trong vách tế bào, cellulose bị phân
giải, kết quả là làm giảm polyme và tỷ suất của bột giấy, ảnh hưởng tới tính
chất vật lý , cơ học của bột giấy. Mức độ phân giải của cellulose có quan hệ

với lượng bazơ dùng, nhiệt độ và thời gian nấu…Tác dụng của NaOH đối với
cellulose chủ yếu có 3 phản ứng: phản ứng bóc tách, phản ứng ổn định và
thủy phân bazơ
- Phản ứng bóc tách:
Gốc đầu cuối đường glucose của phân tử cellulose khơng ổn định với
bazơ bị bóc dần rồi hòa tan trong dung dịch nấu. Sau khi gốc đầu cuối cùng
glucose bị bóc đi, trên phân tử lớn lại xuất hiện gốc đầu cuối glucose khác và
lại tiếp tục tiến hành phản ứng bóc tách, bóc đi lớp đầu cuối đường glucose.
Đi theo phản ứng bóc tách, độ polyme của cellulose bị giảm đi, tỷ suất bột
giảm xuống đáng kể, bazơ tiêu hao tăng lên. Vì vậy phản ứng bóc tách là
phản ứng có hại.
Trong điều kiện nấu sulphat bình thường, trên phân tử lớn cellulose có
khoảng 65 gốc đầu cuối đường glucose bị bóc tách, cellulose trong quá trình
nấu bằng muối sulphat tổn thất khoảng 10 – 20% (đối với chính cellulose)
- Phản ứng ổn định :
Đồng thời cùng phản ứng bóc tách, cịn có phản ứng ổn định (phản ứng
chặn cuối cùng), tức là ở điều kiện nấu bazơ, gốc đầu cuối của phân tử lớn
cellulose không ổn định với bazơ, làm cho phản ứng bị chặn lại. Do vậy, để
tăng tỷ suất bột giấy, nâng cao chất lượng bột giấy thì phải tìm giải pháp thúc
đẩy sự tiến triển của phản ứng ổn định để khống chế phản ứng bóc tách.
- Thủy phân bazơ :


Dựa theo kết quả nghiên cứu cho thấy khi ở dưới 1500C, thủy phân bazơ
chậm, phản ứng bóc tách là phản ứng chủ yếu phân giải cellulose : ở 1700C
thủy phân tương đối nhanh, làm cho gốc cuối đầu của phân tử cellulose bộc lộ
ra càng nhiều, thúc đẩy thêm phân tử bóc tách. Cho nên, khi nấu khống chế ở
nhiệt độ cao nhất và thời gian duy trì nhiệt phải thích hợp, để đề phịng thủy
phân bazơ làm tổn thương quá nhiều hợp chất hydratcarbon
2.2.3. Quá trình phản ứng của hemicellulose

Hemicellulose không phải do một lọai đường tạo thành, phân tử lớn
hemicellulose do hai hoặc nhiều loại gốc đường đơn tạo thành. Cấu tạo của
hemicellulose trong gỗ lá kim và gỗ lá rộng cũng khác nhau, tổ thành của
hemicellulose thu được trong bột giấy cũng khác nhau. Do tính ổn định của
mỗi loài đường đối với bazơ là khác nhau, cùng một loại nguyên liệu, dùng
các phương pháp nấu khác nhau thì tổ thành hemicellulose trong bột giấy thu
được cũng khác nhau.
2.3.Cơ chế vật lý khi nấu
Trong phương pháp nấu bazơ, phản ứng của các thành phần có hiệu của
dịch nấu vào trong dăm nhờ 2 tác dụng : tác dụng mao quản và tác dụng
khuếch tán
- Tác dụng mao quản :
Tác dụng thẩm thấu do áp lực bên ngoài hoặc áp lực tạo nên do sức căng
bề mặt, tốc độ thẩm thấu tỷ lệ với mũ 4 bán kính mao quản, tỷ lệ thuận với áp
lực và tỷ lệ nghịch với độ nhớt dịch nấu. Khi hàm lượng nước trong ngun
liệu thấp, sau khi loại bỏ khơng khí trong mao quản, thẩm thấu rất nhanh.
- Tác dụng khuếch tán :
Động lực của quá trình này là sự chênh lệch nồng độ của dịch nấu, làm
cho ion trong dung dịch nấu khuếch tán vào bên trong dăm : hàm lượng ẩm
trong nguyên liệu cao hơn điểm bão hòa thớ gỗ (tức là nước chứa đầy trong
mao quản). Các ion thẩm thấu vào bên trong dăm chủ yếu dựa vào tác dụng
khuếch tán.


2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình nấu
Trong các phương pháp nấu bazơ, ngoài chủng loại nguyên liệu, quy
cách và chất lượng ngun liệu ra cịn có lượng bazơ, nồng độ dịch nấu, độ
sulphur, nhiệt độ, thời gian…đều ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nấu bột.
2.4.1 Chủng loại, quy cách và chất lƣợng nguyên liệu
Do phần lớn nguyên liệu thực vật có sợi nên có thể dùng phương pháp

nấu muối sulphat. Nhưng do cấu tạo, tính chất vật lý và tổ thành hóa học của
nguyên liệu thực vật có sợi khác nhau, nên điều kiện nấu và kết quả nấu đều
rất khác nhau. Kích thước và tỷ lệ dăm gỗ hợp quy cách ngày càng được chú
trọng. Trong thực tế sản xuất, nói đến kích thước dăm chủ yếu nói đến chiều
dài của dăm mà khơng phải là chiều rộng của dăm, nhưng qua nghiên cứu cho
thấy ảnh hưởng của chiều dày dăm đến quá trình nấu cịn lớn hơn nhiều so với
chiều dài của dăm, vì trong dung dịch bazơ tốc độ thẩm thấu của dịch nấu ở 3
chiều dăm hầu bằng nhau, chiều dày dăm ảnh hưởng đến thời gian thẩm thấu
dịch nấu ngấm vào trong dăm. Qua thực tế sản xuất và qua quá trình nghiên
cứu, dăm có chiều dày 3mm là phù hợp nhất đối với việc tách lignin, tỷ suất
bột, độ cứng, tính chất vật lý của bột nấu bằng phương pháp sulphat.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi dùng dăm có kích thước tương đối
mỏng để nấu, nếu độ cứng của bột khơng thay đổi, khơng tăng bã bột, có thể
giảm lượng bazơ dùng, nếu lượng bazơ dùng không thay đổi, thì có thể rút
ngắn thời gian nấu. Tỷ suất dăm hợp quy cách có ảnh hưởng rất lớn đến tính
đồng đều của bột nấu.
Mức độ loại bỏ vỏ gỗ ảnh hưởng tới lượng bazơ dùng để nấu vì vỏ cây tiêu
hao tương đối nhều, nhưng làm cho tỷ suất bột thấp, làm cho bột có nhiều
cặn. vì vậy bóc vỏ là một công việc hết sức quan trọng. Đối với các loài
nguyên liệu như tre nứa và các loại nguyên liệu như lồi cỏ, cấu tạo khơng
chặt chẽ, hàm lượng lignin thấp, dịch nấu dễ thấm vào nguyên liệu, lượng
bazơ dùng để nấu ít, nhiệt độ thấp, thời gian nấu ngắn, tỷ suất bột thấp. Như


tre, đặc biệt là tre già, có cấu tạo chă chẽ, hàm lượng lignin tương đối cao,
hàm lượng silic cao, điều kiện nấu ở khoảng giữa gỗ lá kim và loài cỏ.
2.4.2. Lƣợng bazơ dùng
Lượng bazơ dùng do tổ thành hóa học của nguyên liệu và phân bố của
nó, cấu tạo của nguyên liệu và yêu cầu chất lượng bột quyết định. Các điều
kiện nấu khác như: kích thước dăm, nhiệt độ, thời gian…cũng ảnh hưởng tới

lượng bazơ dùng. Đối với việc nấu bằng phương pháp nấu sulphat thì lượng
bazơ dùng từ 12%-13% Na2O ( gỗ lá kim nhiều hơn gỗ lá rộng ), với bột tre
thì lượng muối sulphat từ 13-18% Na2O, cây cói từ 8-11% lượng Na2O.
Thường thì bột bán nguyên liệu để sản xuất giấy dùng trị số cận dưới, bột
khơng tẩy trắng thì dùng trị số trung bình, bột tẩy trắng thì dùng trị số cận
trên.Thường thì lượng bazơ dùng trong sản xuất nhiều hơn lượng bazơ lý
thuyết. Lượng bazơ dùng không chỉ liên quan tới hàm lượng lignin có trong
ngun liệu mà cịn liên quan tới tính chất của lignin
Trong phương pháp nấu nhanh, thường tăng lượng bazơ dùng để rút ngắn
thời gian nấu, nhưng có khi cũng kéo dài thời gian nấu hoặc các biện pháp
khác để giảm lượng bazơ dùng, tăng tỷ suất và độ cứng của bột. Vì vậy cần
phải nắm vững mỗi quan hệ giữa hai đại lượng là lượng bazơ dùng và thời
gian nấu để đảm bảo chất lượng và sản lượng bột giấy.
2.4.3. Nồng độ dịch nấu
Nồng độ dịch nấu thường chỉ bazơ hoạt động, nó là yếu tố quan trọng
quyết định tốc độ của phản ứng nấu.
Nồng độ dịch nấu do lượng bazơ dùng và tỷ lệ dịch quyết định. Các yếu
tố này vừa liên quan, vừa khống chế nhau, trong đó lượng bazơ dùng là chủ
yếu. Khi lượng bazơ dùng nhất định, tỷ lệ nhỏ thì nồng độ dịch nấu lớn, có
thể tăng tốc độ tách lignin, rút ngắn thời gian nấu.
Khi chọn tỷ lệ dịch thường phải xem xét các mặt sau đây:
- Phương thức nấu:


Khi nấu tốc độ nấu nhanh, nâng cao nồng độ dịch nấu, có lợi cho phản
ứng tách lignin. Vì khi dùng lượng bazơ nhất định, tỷ lệ dịch có thể thu nhỏ,
nhưng phải đảm bảo dịch nấu trong thiết bị nấu tuần hoàn tốt hoặc dùng
phương pháp ngâm tẩm trước.
- Kiểu thiết bị nấu:
Tỷ lệ dịch của thiết bị nấu quay trịn (hình cầu) thơng hơi nước trực tiếp

có thể nhỏ một chút, nồng độ dịch nấu có thể lớn hơn một chút. Thường tỷ lệ
dịch là 1 : 2 – 3, vì nguyên liệu và dịch nấu hỗn hợp tương đối đều, nước
ngưng lạnh làm loãng dịch nấu. Tỷ lệ dịch nấu của thiết bị nấu kiểu đứng gia
nhiệt gián tiếp cao một chút, thường là tỷ lệ 1 : 4 – 6, tỷ lệ dịch của thiết bị
nấu kiểu đứng gia nhiệt trực tiếp nhỏ hơn gia nhiệt gián tiếp.
- Loại nguyên liệu: Cấu tạo của nguyên liệu gỗ, tre nứa…chặt chẽ cần
nồng độ dịch nấu tương đối cao, để thuận lợi cho quá trình thẩm thấu
dịch nấu
- Yêu cầu về chất lượng bột giấy:
Khi sản xuất bột giấy có tính chất vất lý cường độ lớn, hàm lượng αhemicelulose cao, nên dùng hàm lượng dịch nấu tương đối thấp.
Trong thực tế sản xuất, nồng độ dịch nấu gỗ thường trong khoảng 50 – 60 g/l
(Na2O), tre nứa từ khoảng 30 – 50 g/l (Na2O), thông thường nồng độ dịch
trắng sau khi bazơ hóa từ 90 – 100 g/l (Na2O). Vì thế, để làm lỗng dịch nấu
theo u cầu quy địch của công nghệ thường dùng dịch đen hoặc nước sạch.
Dùng dịch đen để pha lỗng có thể dùng bazơ cịn sót lại trong đó, nhiệt
lượng và nâng cao nồng độ dịch đen sau nấu…dùng dịch đen còn có lợi cho
q trình thẩm thấu. Nhưng dịch đen lại làm cho màu sắc của bột giấy sẫm
lại, nên khống chế lượng dùng, thường lượng dùng thêm vào khoảng 10 –
30% và cũng có khi tới 40%.
2.4.4. Độ sulphur hóa
Na2S trong dịch nấu phương pháp bazơ thủy phân thành NaOH và NaSH
là chất sulphur trực tiếp tham gia vào quá trình tách lignin. Như vậy, độ
sulphur trong dịch nấu có ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ nấu, tỷ suất và chất


lượng bột giấy. Khi bazơ hoạt tính nhất định, độ sulphur hóa vượt q giới
hạn nhất định, khơng những khơng thu được kết quả tốt mà thậm chí cịn
ngược lại.
Độ sulphur khi nấu bằng phương pháp muối sulphat từ 25 – 30%, lá rộng
từ 15 – 25%, tre từ 20 – 30%,lồi cỏ từ 10 – 20%.

Trong q trình sản xuất bột giấy từ phương pháp bazơ, có khi cho thêm
vào một ít S vào dịch nấu sulphat có thể nâng cao yêu cầu của độ sulphur hóa
dịch nấu, điều đó có lợi cho phản ứng tách lignin, nâng cao tỷ suất, cường độ
bột giấy…
2.4.5. Nhiệt độ và thời gian nấu
Trong thực tế sản xuất thường dùng biện pháp nâng cao nhiệt độ nấu để
rút ngắn thời gian nấu. Nhiệt độ cao nhất trong nồi nấu từ 160 – 1800C, rất ít
khi thấp hơn 1600C và cao hơn 1800C, vì nhiệt độ quá thấp mà khi các điều
kiện khác không thay đổi, sẽ kéo dài thời gian nấu, còn nhiệt độ quá cao
cellulose sẽ bị phân hủy tăng lên, áp suất thiếtt bị nấu phải chịu tăng lên, tăng
đầu tư thiết bị. Khi nấu tre hoặc bã mía thì nhiệt độ nấu thường từ 160 –
1700C, rơm rạ thường từ 150 – 1600C là thích hợp. Khi chọn nhiệt độ nấu
phải xem xét các yêu cầu về chất lượng sản phẩm bột giấy: khi chất lượng bột
giấy yêu cầu cao thì nhiệt độ nên thấp một chút và thời gian nấu dài một chút.
Khi yêu cầu chất lượng bột giấy không cao và sản lượng bột giấy cần lớn,để
rút ngắn thời gian nấu thì nhiệt độ có thể điều chỉnh tăng thích hợp.
2.5. Các phƣơng pháp nấu bột
2.5.1. Phƣơng pháp nấu sulfit
Phương pháp nấu sulfit là phương pháp axit với tác nhân nấu là: SO2 +
NaHSO3 + H2SO4 + H2O thường dùng để nấu gỗ lá kim ít nhựa. Dịch nấu
được sản xuất bằng cách cho khí sulphur SO2 sục vào dung dịch kiềm
(NaOH, Ca(OH), NH4OH) có nồng độ 0.9 – 1% để tạo muối sulfit (NaHSO3,
Ca(HSO3), H2SO4) và một lượng lớn khí SO2 tồn tại ở trạng thái tự do. Trong
quá trình nấu, H2SO3 tác dụng với lignin tạo ra ligninsulfonat. Giai đoạn đầu


khi độ sulphur cịn thấp thì lignin chưa tan vào dung dịch nấu và vẫn ở trạng
thái rắn. Sau đó mức độ sulphur hóa nhanh thì ligninsulfonat bị tan vào dịch
nấu vì sulfonat là nhóm háo nước. Mức độ sulphur hóa cao thì khả năng hịa
tan ligninsulfonat càng mạnh mẽ.

Nhóm polysacarit bao gồm cellulose và hemicellulose cũng sẽ chuyển
hóa trong q trình nấu. Nhóm polysacarit (glucoza, fructoza). Polysacarit
khó phân hủy thì bị chuyển hóa một phần nhỏ, chủ yếu vẫn ở trạng thái ban
đầu. Thành phần nhựa trong gỗ chủ yếu là nhựa thơng có cơng thức là:
C19H29COOH, là một axit nên khơng bị hịa tan trong khi nấu bằng phương
pháp sulfit. Nhựa bám vào xơ sợi sau khi nấu, do vậy phương pháp sulfit chỉ
phù hợp với loại thông ít nhựa.
Phương pháp sulfit có ưu nhược điểm là cho chất lượng bột giấy tốt, hàm
lượng α– cellulose có thể đạt 90 – 94 % sau quá trình tẩy trắng.
2.5.2. Phƣơng pháp nấu kiềm
Phương pháp nấu kiềm bao gồm phương pháp nấu xút và phương phá
nấu sulphat, cả hai phương pháp này có cùng một bản chất đó là: lignin bị
phân hủy trong mơi trường kiềm có pH = 13 – 14 . nhưng tác nhân của
phương pháp nấu xút là NaOH+ H2O, còn tác nhân của phương pháp sulphat
là NaOH + H2O + Na2S trong dung dịch nấu sulphat làm q trình hịa tan
lignin nhanh chóng hơn và triệt để hơn so với phương pháp nấu xút.
Trong các phương pháp sản xuất bột giấy bằng kiềm, thì phương pháp
sulphat được sử dụng rộng rãi nhất phù hợp với gỗ lá kim, gỗ lá rộng và các
loại cỏ, thậm chí có thể dùng gỗ phế liệu của chế biến cơ giới và gỗ có hàm
lượng nhựa cao đều có thể dùng phương pháp này.
 Khi sử dụng phương pháp nấu bột bằng phương pháp sulphat cịn có một
số ưu điểm sau:
- Thời gian nấu tương đối ngắn
- Chất lượng bột cao
- Q trình thu hồi hóa chất hiệu quả


- Có thể thu hồi các sản phẩm phụ như dầu thông (nguyên liệu là gỗ thông)
 Tuy nhiên sản xuất bột giấy bằng phương pháp sulphat có những nhược
điểm sau:

- Hiệu suất bột thấp so với nấu bột bằng phương pháp sulfit
- Hiệu quả của quá trình sử dụng năng lượng thấp do nhiệt lượng thất
thốt trong q trình nấu
- Thải ra môi trường lượng thải lớn và độc hại như H2S
- Không thể nấu bột với hàm lượng lignin thấp phù hợp với việc tẩy
trắng
Do những nhược điểm trên, người ta đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công
phương pháp nấu bột bằng phương pháp sulphat cải tiến:
 Phương pháp nấu bột sulphat cải tiến gián đoạn
 Phương pháp nấu bột sulphat cải tiến liên tục
2.5.3. Phƣơng pháp nấu sulphat
Phương pháp nấu bột bằng phương pháp sulphat la sử dụng tác nhân nấu
là: NaOH + Na2S
- Kiềm hoạt tính trong nấu sulfate chính là lượng tác nhân nấu có trong
dịch nấu sulfate: NaOH + Na2S (g/l). Thường dùng Na2O (hoặc NaOH) biểu
thị.
- Kiềm hữu hiệu trong dich nấu sulfate là NaOH + 1/2Na2S vì trong điều
kiện pH và nhiệt độ nấu thì chỉ có 1/2 lượng Na2S thủy phân thành NaOH
Na2S + H2O = NaOH + NaHS (1)
NaHS + H2O = NaOH + H2S (2)
(không xảy ra phản ứng 2)
- Độ hoạt tính của kiềm là chỉ mức độ tinh khiết của kiềm sản xuất.
- Trong kiềm trắng, ngồi kiềm hoạt tính cịn có một lượng tạp chất như:
Na2CO3, NaCl, Na2SiO3, NaAlO2. Ngoài những tạp chất trên, trong dịch
trắng nấu sulfate cịn có một số tạp chất khác như: Na 2SO4, Na2SO3,
Na2S2O3… vậy độ hoạt tính của kiềm trắng là chỉ lượng kiềm tinh khiết


khơng tính thành phần phụ có trong kiềm sản xuất. Thường hoạt tính của xút
cơng nghiệp nằm trong khoảng từ 85% - 90%.

- Độ hoạt tính của kiềm trắng là tỷ số lượng kiềm hoạt tính và tổng kiềm,
trong nấu sulfate:
Độ hoạt tính =

NaOH  Na 2 S

x100, (%)

Tổng kiềm

- Tổng kiềm: Được tính bằng tổng tất cả các muối của Natri có trong
dịch trắng. Trong nấu sulfate, lượng các chất được tính hoặc ở đơn vị NaOH
hoặc ở đơn vị Na2O.
- Kiềm định phân chung: Hay còn gọi là kiềm chung, là tổng lượng
kiềm hoạt tính và Natricacbonnat. Trong phương pháp nấu sulfate là: NaOH
+ Na2S + Na2CO3.
- Độ sulfua là phần trăm của độ Na2S trên lượng kiềm hoạt tính có
trong dịch nấu sulfua.
Độ sulfua =

Na 2 S
x100, (%)
NaOH  Na 2 S

- Độ xút hóa: Chỉ mức độ chuyển hóa Na2CO3 thành NaOH trong q
trình xút hóa
Độ xút hoá =

NaOH
x100, (%)

NaOH  Na 2 CO3

- Độ khử: Đặc trưng cho lượng Na2S sinh ra bởi phản ứng khử sulfate
trong quá trình đốt kiềm:
Độ khử =

Na 2 S
x100, (%)
Na 2 SO4  Na 2 S

- Độ khô của mảnh: Cho biết lượng gỗ khơ tuyệt đối có trong một
lượng mảnh ẩm cho trước:
Khối lượng
dăm KTĐ
K =

Khối lượng
dăm ẩm


- Nguyên liệu khô kiệt là nguyên liệu sợi thực vật khơng cịn nước.
Ngun liệu phơi khơ là ngun liệu sợ thực vật, có hàm lượng ẩm 10%
Mức dùng kiềm: Là lượng tiền hoạt tính tiêu tốn cho 100g dăm gỗ khơ
tuyệt đối:
Mức dùng kiềm

=

Lượng kiềm hoạt tính
Lượng kiềm gỗ KTĐ

- Lượng kiềm hao: Là tỷ lệ % giữa lượng kiềm hoạt tính tiêu hao thực tế
và lượng ngyên liệu khô kiệt khi nấu (khô tuyệt đối khi nấu).
- Tỷ lệ dịch: Là tỷ lệ giữa lượng nguyên liệu khô tuyệt đối (KTĐ) cho
trước (kg hoặc tấn) và thể tích tổng dịch nấu (lít hoặc m3), tổng dịch nấu bao
gồm cả nước trong nguyên liệu và toàn bộ dịch nấu vào thiết bị nấu. Trong
các nhà máy sản xuất bột giấy, thường qui định tỷ lệ dịch hợp lý, rồi tính
lượng dung dịch kiềm, lượng nước, lượng dịch đen cho vào :
Tỷ lệ dịch = Error!
Trong đó:
M1

: Lượng dăm khơ tuyệt đối, (g )

V

: Tổng thể tích dịch, (m3 )

- Hiệu suất nấu: Là tỷ số giữa lượng bột giấy KTĐ thu được sau nấu so
với lượng dăm gỗ nấu KTĐ ban đầu:
Lượng bột giấy KTĐ
Hnấu

=

Lượng dăm gỗ KTĐ

x100,(%)

Chú ý: Khi tính tốn lượng hóa chất cho nấu kiềm thì tất cả các hợp

chất của Natri phải được đổi ra cùng một đơn vị NaOH hoặc Na 2O. Thường
dùng đơn vị Na2O hơn cả bởi hầu hết các hợp chất của Natri trong dung dịch
nấu kiềm đều chứa hai nguyên tử Natri, như là: Na2S, NaCO3, Na2SO4.
Tính chất của dịch trắng trong q trình nấu:
- Nồng độ kiềm hoạt tính trong dịch trắng thường biến động trong
khoảng từ 90-120g/l (theo đơn vị NaOH). Khi rót dịch vào nồi nấu, do sự pha
loãng của dịch đen bổ sung vào nước trong dăm gỗ nên nồng độ kiềm hoạt


tính giảm xuống khoảng 40-60g/l (theo đơn vị NaOH). Khi kết thúc q trình
nấu nồng độ kiềm hoạt tính trong dịch đen còn từ 9-15g/l (theo đơn vị
NaOH).
- Ban đầu pH của dịch nấu khá cao, vào khoảng12-13. Khi kết thúc q
trình nấu pH của dịch nấu hầu như khơng đổi, vẫn ở khoảng 11-12. Điều này
được giả thích bởi sự hình thành dịch đệm là các muối Natri với các muối vơ
cơ yếu và bời các axít hữu cơ sinh ra trong quá trình nấu: Na 2CO3, Na2S, Na2SO3…

những muối này bị thủy phân trong môi trường kiềm nên sẽ tạo ra

các muối axít :
Na2S + H2O ↔ NaOH + NaSH
Na2CO3 + H2O ↔ NaOH + NaHCO3
Na2SO3 + H2O ↔ NaOH + NaHSO3
Độ thủy phân của những muối này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ
dịch nấu. Trong cùng một điều kiện nấu thì muối của axít yếu hơn sẽ bị thủy
phân mạnh hơn (độ mạnh của các axít lần lượt là: H2SO3>H2CO3>H2S)
+ Dịch đen.
- Dịch đen là dịch thu được sau nấu. Trong dịch đen thường có một
lượng bazơ nhất đinh, thường gọi là bazơ dư.
- Thành phần hữu cơ trong dịch đen được chia thành bốn nhóm chính sau:

 Lignin kiềm, lignin hịa tan (nhưng khơng bị kết tủa bởi axít )
 Rượu, xêtơn, phenol, axít nhựa, axít béo.
 Axít formic, axít axetic và một số các axít hữu cơ dễ bay hơi
khác.
 Oxít axít, lacton…là sản phẩm phân hủy polysacarit trong gỗ
dưới tác dụng của kiềm.
- Thành phần vô cơ trong dịch đen bào gồm: Na2SO3, Na2CO3, NaCl,
Na2SO4, NaOH dư, (Na2S dư), …
+ Dịch xanh: Dịch xanh là dung dịch thu được sau khi dịch đen phương
pháp nấu sulfat qua hệ thống thu hồi bazơ, hòa tan trong dịch trắng hoặc trong