Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Các Thông Số Công Nghệ Đến Hiệu Suất Bột Giấy Sản Xuất Tư Phế Liệu Nông Nghiệp Rơm Rạ Bằng Phương Pháp Sunfit Trung Tính Ít Gây Ô Nhiễm Môi Trường

1

LỜI CẢM ƠN

Nhân dịp hoàn thành khoá lận tốt nghiệp, cho tôi bày tỏ lòng biết ơn

sâu sắc tới cô giáo TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn giúp

đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá trình làm khoá luận tốt nghiệp.

Qua đây cho tôi gửi lời cảm ơn tới tất cả các thấy cô trường ĐHLN nói

chung và thầy cô trong khoa Chế biến Lâm sản nói riêng đã giảng dạy, truyền

đạt cho tôi những kiến thức bổ ích quý báu trong suốt quá trình tôi học tập ở

trường.

Nhân dịp này cũng cho phép tôi xin cảm ơn tới ban lãnh đạo Khoa Chế

Biến Lâm Sản, các thầy cô trong trung tâm TNTH Khoa Chế Biến Lâm Sản

đã nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo, tham gia góp ý kiến giúp đỡ tôi hoàn thành

bản khóa luận này.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn đến bạn bè đồng nghiệp và người thân đã ủng

hộ giúp đỡ tôi trong suốt quá trình qua.

Hà Nội, Ngày 13 tháng 05 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Viên

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Giấy là một loại hình sản phẩm được sử dụng rộng rãi cho mọi đối

tượng, mọi lứa tuổi và cho nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Trong

cuộc sống hiện đại con người sử dụng các tiện ích của giấy vào nhiều việc

như: giấy dùng để in, viết phục vụ cho ngành Gíao dục, giấy dùng để bao gói,

bao bì phục vụ dân sinh, cho các ngành công thương nghiệp, du lịch, nhà

hàng…và còn rất nhiều tiện ích khác của giấy mà con người phải sử dụng.

Tình hình sản xuất công nghiệp ở Việt Nam trong thời điểm hiện tại nói

chung là đang trong thời kỳ chuyển biến phức tạp từ trạng thái bán công

nghiệp, công nghiệp có trình độ kỹ thuật, công nghiệp thấp chuyển dần sang

nền công nghiệp tự động hóa có trình độ kỹ thuật cao hơn. Ngành công

nghiệp giấy Việt Nam cũng vậy, các đơn vị sản xuất cũng đang thay đổi

những thiết bị lạc hậu bằng những công nghệ mới để hòa nhập vào sự phát

triển của cộng đồng. Theo chiến lược phát triển thì nhu cầu về giấy các loại sẽ

tăng từ 500.000 (tấn) giấy năm 2000 lên 1.286.000 (tấn) năm 2010. Để đáp

ứng được kế hoạch đó, ngành giấy Việt Nam sẽ cần một lượng nguyên liệu

khá lớn.

Hiện nay nguồn nguyên liệu gỗ ngày càng cạn kiệt do sự khai thác và

sử dụng không hợp lý cả con người. Việc nghiên cứu tìm ra các loại hình

nguyên liệu là phế thải của ngành nông nghiệp đang là hướng nghiên cứu có

tính chiến lược và có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.

Xuất phát từ mục tiêu trên, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa

Chế Biến Lâm Sản và cô giáo TS. Nguyễn Thị Minh Nguyệt tôi tiến hành

chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng các thông số công nghệ đến hiệu suất

bột giấy sản xuất từ phế liệu nông nghiệp (rơm rạ) bằng phƣơng pháp

sunfit trung tính ít gây ô nhiễm môi trƣờng”.

2

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về ngành giấy

1.1.1 Lịch sử phát triển ngành công nghiệp giấy - bột giấy trên thế giới

Những ký hiệu ngôn ngữ đầu tiên của loài người tìm thấy trong hang

động được viết trên đá, xương, sau đó là gỗ, kim loại và thạch cao, đến những

năm cuối của thời Xuân Thu dùng những tấm lụa mỏng để viết chữ. Người Ai

Cập dùng loại cỏ bên dòng sông Nile, người Ấn Độ thì sử dụng lá cây, người

Hy Lạp dùng đồ gốm sứ,...làm vật liệu để viết. Đến đời Đông Hán của Trung

Quốc, năm 105 sau công nguyên, ông Thái Luân đã phát minh ra cách làm

giấy từ giẻ rách, lưới đánh cá cũ nghiền nhỏ làm nguyên liệu để sản xuất ra

bột giấy - giấy, được thế giới công nhận là người đầu tiên phát minh ra kỹ

thuật sản xuất giấy. Nhà máy giấy đầu tiên trên thế giới xuất hiện ở Châu Âu

gần Cordoba, sau đó là Seville.

Nhà máy đầu tiên ở Ý được xây dựng gần Fabriano khoảng năm 1250.

Vào khoảng thế kỷ XIII, xuất hiện loại giấy nghệ thuật tại Pháp, nhưng phải

đến năm 1348 tại Troyes mới có nhà máy giấy, sau đó là Essones.

Năm 1445 tại Gutenberg (Đức) phát minh ra máy in. Tháng giêng năm

1799, tại Louis-Nicolas Robert (1761-1828) - 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. 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. Riêng năm 1850, đã xuất hiện

nhiều máy xeo giấy carton nhiều lớp. Năm 1856, Edward C.Haley - kỹ sư

người Anh đã phát minh ra loại giấy bồi (undulated) dùng làm mũ cối.

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

3

phẩm giấy bao gói. Cuối thế kỷ XX, trên thế giới có khoảng gần 5900 nhà

máy, xí nghiệp sản xuất các bán thành phẩm xơ sợi với tổng công suất gần

220 triệu tấn/năm, 8830 nhà máy sản xuất giấy và các tông các loại, tổng công

suất 350 triệu tấn/năm. Hàng ngàn cơ sở sản xuất vừa và nhỏ đáp ứng nhu cầu

ngày càng tăng của nhân loại.

Đáp ứng nhu cầu đang tăng lên của tị trường, tính từ năm 2001 - 2005

đã có khoảng 24 triệu tấn công suất sản xuất giấy mới được lắp đặt trên toàn

thế giới, trong đó có khoảng 51% lắp đặt tại Trung Quốc. Điều này chứng tỏ

tính sát thực của dự báo và tiềm năng to lớn của ngành sản xuất bột giấy -

giấy trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng trong tương lai.

Giấy viết ra đời thực sự đánh dấu một bước phát triển cao của khoa

học-kỹ thuật và đưa loài người bước vào kỷ nguyên văn minh. Giấy là loại

sản phẩm đặc biệt, phục vụ rộng rãi các lĩnh vực từ văn hóa, giáo dục, sản

xuất công nông nghiệp đến những nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con

người. Chính vì thế đã có lúc người ta đánh giá trình độ văn minh của một

quốc gia qua lượng tiêu thụ giấy bình quân đầu người của nước đó.

1.1.2. Thực trạng ngành giấy Việt Nam.

Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công

nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì. Trong

thập niên 1960, nhiều nhà máy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có

công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy

bột giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai… Năm

1975, tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm

nhưng do ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy

và giấy nên sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm.

Năm 1982, Nhà máy giấy Bãi Bằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã

đi vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000

tấn giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự

4

động hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ

sở phụ trợ như điện, hóa chất, và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động

sản xuất.

Ngành kinh tế nước ta đang trên đà phát triển mạnh, các ngành công

nghiệp sản xuất trong cả nước đang hướng tới hội nhập kinh tế quốc tế và khu

vực. Đây là cơ hội và thách thức rất lớn đối với các ngành công nghiệp sản

xuất nói chung và công nghiệp sản xuất bột giấy - giấy nói riêng. Vì phát triển

dựa trên quy mô nhỏ, không tập trung, công nghệ lạc hậu, gây ô nhiễm môi

trường. Hiện nay cả nước chưa có nhà máy chuyên về sản xuất giấy và bột

giấy, dẫn đến sự mất cân đối trong sản xuất. Lượng bột giấy thiếu hụt phải

nhập khẩu rừ nước ngoài làm cho ngành giấy phải gánh chịu nhiều khó khăn.

Tuy nhiên trong mấy năm gần đây ngành công nghiệp giấy không

ngừng phát triển, cải tiến máy móc, kỹ thuật công nghệ sản xuất, nâng cao

chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu thụ trong nước.

Việt nam đã ra nhập WTO, đồng nghĩa với việc gỡ bỏ rào cản về đầu

tư, nên trong năm 2007 Ngành giấy Việt Nam luôn đón nhận những thông tin

đầu tư hết sức hấp dẫn.

Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng

trung bình 11%/năm trong giai đoạn 2000-2006, tuy nhiên, nguồn cung như

vậy vẫn chỉ đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn

lại vẫn phải nhập khẩu. Theo kế hoạch đến năm 2012 hàng loạt dự án sản xuất

bột lớn, cả bột hóa (bột nấu tẩy cho sợi dài) và bột cơ (bột mài) đồng loạt đi

vào hoạt động. Khi đó năng lượng sản xuất bột toàn ngành sẽ rất tăng cao.

Năm 2008 Việt Nam nhập khẩu khoảng 155.000 tấn bột các loại và năm 2009

lượng bột nhập được dự đoán sẽ giảm do nhu cầu trong nước giảm và một số

dự án lớn đi vào hoạt động.

Theo hiêp hội giấy Việt Nam (VPPA) năng lực sản xuất bột của Việt

Nam năm 2008 đã tăng thêm 20.000 tấn. Từ năm 2009 đến cuối năm 2011

5

hàng loạt dự án lớn sẽ đi vào hoạt động, năng lực sản xuất bột của ngành giấy

Việt Nam sẽ tăng thêm 1,9 triệu tấn vào năm 2011. Theo tính toán của VPPA,

năm 2011 tổng năng lực sản xuất của ngành giấy là 2,2 triệu tấn bột trong khi

tiêu dùng trong nước dự kiến là 1,6 triệu tấn năm 2015. Do đó Việt Nam hoàn

toàn có thể xuất khẩu bột giấy vào tương lai không xa. Nhìn chung từ năm

2009 đến năm 2011, công suất các nhà máy giấy của Việt Nam hiện nay sẽ

tăng khoảng 100-330 nghìn tấn bột/năm.

Quy hoạch điều chỉnh phát triển ngành giấy Việt Nam đến năm 2010

tầm nhìn 2020 được Bộ Công Nghiệp ra quyết định (số 07/2007/QĐ - BCN)

tiếp theo là quy hoạch phát triển phía Nam đến năm 2015. Tổng mức vốn dầu

tư FDI đã được cấp phép vào khoảng 1,4 tỷ đô la chiếm 7,14% tổng vốn đầu

tư nước ngoài vào Việt Nam - "đây là cơ hội đầu tư vàng của ngành giấy Việt

Nam".

1.2. Mục tiêu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu.

1.2.1.Mục tiêu nghiên cứu.

- Xác định được sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ nấu bột giấy

(thời gian bảo ôn, nhiệt độ bảo ôn, mức dùng hóa chất) đến hiệu suất bột giấy.

1.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu.

Rơm rạ được khai thác tại tỉnh Vĩnh Phúc.

1.2.3. Nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu.

1.2.3.1. Nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng hóa chất đến hiệu suất bột giấy.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo ôn đến hiệu suất bột giấy.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến hiệu suất nấu bột

giấy.

- Đánh giá chất lượng bột giấy:

+ Xác định hàm lượng α-cellulose.

+ Xác định hàm lượng lignin.

6

+ Xác định hàm lượng tro.

1.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các tài liệu, kết quả nghiên

cứu, các đề tài và các công trình nghiên cứu có liên quan đến vấn đề nghiên cứu.

- Phương pháp lý thuyết: dùng để nghiên cứu các phương pháp nấu

bột, quá trình phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu bột…

- Phương pháp thực nghiệm: thí nghiệm nấu bột và kiểm tra chất lượng

của bột giấy (phương pháp kiểm tra áp dụng tiêu chuẩn TAPPI).

1.3. Tổng quan vấn đề nghiên cứu.

1.3.1. Vai trò của rơm rạ trong công nghiệp giấy

Việt nam là một nước nông nghiệp, khí hậu nóng ẩm quanh năm rất

thích hợp cho nhiều loại thực vật mọc nhanh, có thể làm nguyên liệu cho

ngành giấy. Trong đó phải kể đến nguồn phế phẩm của nông nghiệp đó là rơm

rạ. Việc khai thác sử dụng nguồn nguyên liệu trên có ý nghĩa to lớn, đó là đáp

ứng nhu cầu nguyên liệu cho kế hoạch phát triển ngành giấy. Hơn nữa, việc

sử dụng nguồn nguyên liệu mọc nhanh cũng đang là vấn đề vừa mang tính

cấp thiết vừa mang tính chiến lược của công nghiệp sản xuất cellulose và giấy

trên thế giới. Sở dĩ như vậy vì sử dụng nguyên liệu ngắn ngày và phế phẩm

nông nghiệp để sản xuất giấy sẽ giải quyết được vấn đề bảo vệ môi trường

xanh, hạn chế chặt phá rừng. Ở Việt Nam các nguyên liệu như gỗ, tre nứa

ngày càng khan hiếm. Việc trồng và khai thác chưa được tổ chức chặt chẽ.

Nên nếu chỉ trông vào các loại nguyên liệu này, thì trước mắt cũng như trong

tương lai khó có thể đáp ứng được nhu cầu nguyên liệu cho kế hoạch phát

triển với mục tiêu 2,2 triệu tấn bột vào năm 2011.

1.3.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng rơm rạ ở trong nƣớc.

Rơm rạ là một loại phế phẩm của nông nghiệp có tiềm năng khai thác

rất lớn phục vụ cho ngành công nghiệp sản xuất giấy. Có hai loại chính là rơm

rạ lúa gạo và rơm rạ của một số giống lúa mì, đại mạch. Tùy theo giống lúa