Nguyên liệu dùng cho nghiên cứu phương pháp bảo quản đay cho sản xuất bột hoá nhiệt cơ tẩy trắng (P-RC-APMP) là giống đay cách, được trồng tại Thạnh Hóa – Long An. Thời điểm thu hoạch vào tháng 9 niên vụ 2011.Khối lượng nguyên liệu dùng cho nghiên cứu là 64 tấn đay tươi.
2.1.1 Sân bảo quản:
Sân bãi bảo quản nguyên liệu được đổ bê tông cao hơn xung quanh. Trên mặt sân dùng cho bảo quản theo phương pháp xếp thành khối có đổ các gờ bê tông cao hơn mặt sân để thông gió và thoát nước.
2.1.2 Các phương pháp bảo quản:
+ Phương pháp 1: Đay được bó thành bó và được xếp theo phương thẳng
đứng thành các đống tròn để bảo quản ngoài trời
+ Phương pháp 2: Đay được bó thành bó và được được xếp theo phương thẳng đứng thành các đống tròn để bảo quản trong điều kiện có mái che
+ Phương pháp 3: Đay được bó thành bó (các cây đay được xếp theo chiều ngược nhau) và được xếp thành lớp trồng lên nhau thành khối, các lớp được xếp đan chéo nhau. Phần trên của các khối được xếp theo hình mái nhà. Khối nguyên liệu
được để bảo quản ngoài trời.
+ Phương pháp 4: Đay được bó thành bó (các cây đay được xếp theo chiều ngược nhau) và được xếp thành lớp trồng lên nhau thành khối, các lớp được xếp đan chéo nhau. Phần trên khối được xếp theo hình mái nhà. Trên khối nguyên liệu đay có phủ nilon để mái che mưa.
Địa điểm bảo quản : tại Nhà máy bột và giấy Phương Nam
2.1.3 Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu gồm hai phần chính:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp bảo quản và thời gian bảo quản tới chất lượng nguyên liệu : thành phần hoá học
- Nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp bảo quản và thời gian bảo quản tới tính chất của bột giấy: độ trắng, tính chất cơ lý.
2.2 Hoá chất và thiết bị sử dụng 2.2.1 Hoá chất
Hoá chất sử dụng trong nghiên cứu là hoá chất phân tích (PA)
- Các loại hoá chất dùng cho xác định thành phần hoá học của nguyên liệu - Các loại hoá chất dùng cho sản xuất bột hoá nhiệt cơ tẩy trắng (P-RC-
APMP)
2.2.2 Thiết bị
- Máy nghiền bột tiêu chuẩn PFI, Áo sản xuất - Máy nghiền hà lan 20 lít, Đức
- Máy nghiền bột cơ học do Ấn Độ sản xuất: + Công suất động cơ dẫn động đĩa nghiền, kW: 37 + Công suất động cơ vít nạp mảnh, kW : 1,5 + Tốc độđĩa nghiền, vòng/phút: 1448 + Đường kính đĩa nghiền, φ350 + Đĩa nghiền đơn + Nồng độ nghiền, %: 5 – 25% - Máy xeo Rapid-Kothen, hãng PTI của Áo sản xuất
- Máy đo độ nghiền, hãng PTI của Áo sản xuất
- Máy đo độ chịu xé Elmendorf của CHLB Đức sản xuất - Máy đo độ chịu bục PTA của Áo sản xuất
- Máy đo độ bền kéo Housfield của Anh sản xuất - Máy đo độ trắng Elrepho 3000 của Mỹ sản xuất - Cân điện tử Metler độ chính xác ±0.0001g của Thụy Sĩ
2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Phương pháp phân tích
Nguyên liệu được xác định tính chất vật lý và hoá học sau khi thu hoạch, sau các thời gian bảo quản 2 tháng, 4 tháng, 6 tháng, 8 tháng, 10 tháng và 12 tháng với bốn phương pháp bảo quản khác nhau.
Xác định tỷ trọng nguyên liệu : SCAN –CM 43 : 95
Xenluylô : Kiurscher-Hoff Lignin : TAPPI T 222 om - 98 Pentozan : TAPPI T 223 cm - 84 Tro : TAPPI T 211 om - 93 Các chất tan trong + Aceton : TAPPI T280 pm -99 + NaOH 1% : TAPPI T212 om - 98 + Nước nóng : TAPPI T207 cm - 99 + Nước lạnh : TAPPI T 207 cm - 99
2.3.2 Phương pháp sản xuất bột hoá nhiệt cơ tẩy trắng theo công nghệ P-RC- APMP
Nguyên liêu đay sau thu hoạch và sau các thời gian bảo quản 2 tháng, 4 tháng, 6 tháng, 8 tháng, 10 tháng, và 12 tháng theo bốn phương pháp bảo quản khác nhau, được tiến hành sản xuất bột giấy hoá nhiệt cơ tẩy trắng theo công nghệ P-RC- APMP đã được xác lập trong đề tài nghiên cứu cấp Bộ năm 2010: Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột giấy APMP từ cây đay Việt Nam (Kenaf)
Xông hơi dăm mảnh:
Hơi có nhiệt độ 1500C, 5 – 6at;
Thời gian xông hơi được tính kể từ khi hết nước ngưng: 15 phút.
Nghiền sơ bộ:
Mảnh sau khi được xông hơi được rửa sạch bằng nước nóng và được chuyển tới máy nghiền bột cơ học chuyên dụng
Thẩm thấu hóa chất: Tiến hành thẩm thấu 2 giai đoạn. Giai đoạn 1: + EDTA: 0,6% so với nguyên liệu KTĐ + Nồng độ : 10% + Nhiệt độ: 600C + Thời gian: 60 phút
Dịch thẩm thấu được chuẩn bị gồm NaOH, H2O2, Na2SiO3, DTPA, MgSO4. Lượng dịch thẩm thấu này được chia là hai phần:
+ Phần thứ nhất: chiếm 2/3 sẽ thẩm thấu với mảnh trước khi đem vào nghiền + Phần thứ 2: chiếm 1/3 sẽ nạp vào trong quá trình nghiền sơ cấp
+ Mức dùng NaOH: 3,15% + Mức dùng H2O2: 4,8% + Na2SiO3: 3% + EDTA: 0,6% + MgSO4: 0,05% + Nhiệt độ thẩm thấu: 850C + Thời gian thẩm thấu: 20 phút. + Nồng độ thẩm thấu: 15% Nghiền bột:
- Bột sau khi thẩm thấu xong sẽ được nghiền sơ cấp và thứ cấp trong máy nghiền bột cơ học chuyên dụng
- Nồng độ nghiền: sơ cấp 35 - 50%; thứ cấp 15 – 20% - Bột sau nghiền đạt độ nghiền: 17 – 190SR.
- Bột sau nghiền bảo ôn ở nhiệt độ 850C trong 60 phút
- Kết thúc thời gian bảo ôn, bột được pha loãng tới nồng độ 5% trước khi vào công đoạn rửa bột.
- Rửa bột và sàng chọn nhằm loại bỏ hết các mảnh sợi thô còn sót lại. - Bột tốt được cô đặc tới nồng độ 25 -30% trước khi vào công đoạn tẩy trắng
Tẩy trắng bột a. Tẩy trắng bằng H2O2 Mức dùng hóa chất: + H2O2: 3,2% + NaOH: 1,5% + Slicat: 3%
+EDTA: 0,4% + MgSO4: 0,05% Điều kiện tẩy: + Nồng độ: 12 % + Thời gian tẩy: 180 phút + Nhiệt độ tẩy: 850C.
Kết thúc thời gian tẩy, bột được pha loãng và rửa sạch, cô đặc trước khi vào tẩy giai đoạn 2.
Xác định độ trắng của bột giấy
b. Tẩy trắng bằng dithionit:
Tất cả các mẫu thí nghiệm đều được tẩy theo quy trình: + Na2S2O4: 1% so với bột KTĐ
+ Nồng độ tẩy: 10% + Thời gian: 20 phút + Nhiệt độ : 600C
Bột sau tẩy rửa sạch.
Xác định hiệu suất bột giấy tẩy trắng so với nguyên liệu khô tuyệt đối, độ trắng và tính chất cơ lý.
Xeo mẫu xác định tính chất bột giấy
Bột giấy được nghiền trên máy nghiền PFI với
- Số vòng quay: 7500 vòng
- Áp lực nghiền: 1,74 kN/cm2
(bột đạt độ nghiền khoảng 40 – 45 oSR)
Mẫu bột sau nghiền được xeo trên máy xeo Rapid với định lượng 70 g/m2 để
xác định các tính chất cơ lý
2.3.3Xác định tính chất cơ lý của bột giấy
Các tính chất của bột P-RC- APMP sau tẩy trắng được xác định theo các tiêu chuẩn sau:
+ Xeo mẫu để xác định độ trắng của bột: TCVN 6729 : 2009 + Xác định định lượng: TCVN 1270 : 2008
+ Xác định độ bền xé: TCVN 3229 : 2007 + Xác định độ trắng: TCVN 1865-1 : 2011 + Xác định tỷ trọng: TCVN 3652 : 2007
PHẦN III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Tình hình khí tượng thủy văn tại Thạnh Hóa – Long An trong năm năm lại đây
Nhà máy bột giấy Phương Nam được xây dựng tại Xã Thuận Nghĩa Hoà, Huyện Thạnh Hoá, Tỉnh Long An trên tổng diện tích mặt bằng 45 ha. Nhà máy được thiết kế với công suất 100.000 tấn/năm.
Cây đay cách là nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy. Cây đay cách
được trồng chủ yếu vào vụ hè thu hàng năm tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là các vùng vị nhiễm phèn mặn như các huyện Tân Thạnh, Thạnh Hoá, Mộc Hoá thuộc tỉnh Long An.
Long An nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa ẩm. Do tiếp giáp giữa hai vùng Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ cho nên vừa mang các đặc trưng cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long lại vừ mang những đặc tính riêng biệt của Miền Đông.
Nhiệt độ trung bình hàng tháng 27,2 – 27,7 oC. Thường vào tháng 4 có nhiệt độ
trung bình cao nhất là 28,9 oC, tháng 1 có nhiệt độ trung bình thấp nhất là 25,2oC.
Lượng mưa hàng năm biến động từ 966 – 1325 mm. Mùa mưa chiếm trên 70 – 82% tổng lượng mưa của cả năm. Mưa phân bố không đều, giảm dần từ khu vực giáp ranh thành phố Hồ Chí Minh xuống phía Tây và Tây Nam. Các huyện phía Đông Nam cơ lượng mưa ít nhất. Chịu ảnh hưởng của chếđộ bán nhật triều của biển đông, biên độ dao động triều lớn, hàng năm ngập lũ vào thời gian từ tháng 8 đến cuối tháng 11, độ sâu từ 1 – 1,5 m.
Độẩm tương đối trung bình hàng năm là 80 – 82%
Thời gian chiếu sáng trung bình hàng ngày từ 8 – 7,5 giờ/ngày và trung bình hàng năm từ 2.500 – 2.800 giờ. Biên độ nhiệt giữa các tháng trong năm dao động từ 2 – 4oC.
Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 có gió Đông Bắc, tần xuất 60 – 70%. Mùa mưa từ
tháng 5 đến tháng 10 có gió Tây Nam tần xuất 70%.
Theo số liệu của Cục thống kê Thạnh Hóa năm 2010, mực nước đặc trưng hàng năm đo tại Trạm Tuyên Nhơn như sau. Năm 2006 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hmax 88 77 73 66 59 59 59 77 106 131 139 96 Ngày 3 1 3 19 18 25 14 30 26(2) 25(2) 6 7(2) Hmin -25 -15 -56 -61 -58 -87 -55 -38 -2 76 59 28 Ngày 21 18 12(2) 10 6(2) 12 3 5 3 2 30 31 Hbình quân 50 42 27 19 16 8 16 35 74 110 108 74
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hmax 82 70 78 66 69 58 61 82 91 130 125 103 Ngày 4(5) 2 22 8 18 17(2) 30 31 28(2) 29(2) 11 1 Hmin -5 -58 -51 -56 -75 -75 -66 -40 -9 45 87 29 Ngày 17 15 17 26 25 2 3 8 7 3 24(2) 23(2) Hbình quân 51 25 30 21 15 12 17 31 58 91 140 74 Năm 2008 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hmax 81 79 73 66 64 63 67 87 79 126 125 115 Ngày 13 9 11(2) 25 18 6(2) 31 31 18(2) 30 16 1 Hmin -15 -1 -45 -63 -61 -59 -49 -15 38 65 95 50 Ngày 13 3 31 2 30 2 1 10(2) 1 7 8(2) 25 Hbình quân 49 45 32 25 20 17 27 46 73 101 110 88 Năm 2009 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hmax 93 79 71 77 71 59 75 85 98 119 127 95 Ngày 14 12 11(2) 9(3) 28 1(3) 23(3) 23(3) 30 23 6 5 Hmin -7 -33 -60 -74 -48 -71 -49 -36 34 34 6 -7 Ngày 23 24(2) 23(2) 20 25 15 5 3 29 29 30 30 Hbình quân 53 35 30 17 29 11 24 42 69 69 100 64 Năm 2010 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hmax 85 78 77 73 68 61 65 79 48 107 120 105 Ngày 3(2) 1 30 1 3 15 14(3) 29 12(2) 10(4) 8 1 Hmin -5 -46 -43 -56 -64 -64 -50 -43 -19 45 80 22 Ngày 25(2) 12 8 9(2) 27 10 9 5 1(2) 18 31 Hbình quân 49 32 30 22 17 14 22 37 50 86 99 75
Đỉnh lũ năm 2005: 160 cm xuất hiện 20/10/2005 Đỉnh lũ năm 2006: 139 cm xuất hiện 06/11/2006 Đỉnh lũ năm 2007: 113 cm xuất hiện 05/11/2007 Đỉnh lũ năm 2008: 126 cm xuất hiện 30/10/2008 Đỉnh lũ năm 2009: 127 cm xuất hiện 06/11/2009 Đỉnh lũ năm 2010: 120 cm xuất hiện 08/11/2010
Các số liệu về tình hình khí tượng thuỷ văn cho thấy thời gian thu hoạch đay vào đúng mùa mưa, thời gian này cũng là mùa lũ. Đây là một khó khăn cho công việc bảo quản và tồn trữ đay cho nhà máy. Đay sau thu hoặc không thể phơi khô
được ở ruộng.
3.2 Tình hình sử dụng đay trong nước và trên thế giới
Sản lượng đay trên thế giới trong một số năm gần đây được tóm tắt trong bảng 1
Bảng 1 - Sản lượng đay trên thế giới (1000 tấn)
Tên nước 90-92 93-95 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Châu Phi 10,2 11,6 13,9 14,2 13,8 14,3 12,7 12,5 12,4 Angola 0,5 0,7 0,8 0,9 1,0 0,7 0,7 0,7 0,7 Cameroom 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Nam Phi 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Congo 0,7 3,8 5,5 5,6 5,0 5,7 5,7 5,8 5,7 Ethiopia 0,9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Ghana 0,3 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Madagascar 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Mali 2,1 1,4 1,4 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 Mozambic 4,0 4,0 4,5 4,7 4,8 4,9 3,3 3,0 3,0 Nigeria 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Mỹ La tinh 33,4 32,5 31,0 28,8 27,1 25,4 24,1 23,7 26,7 Brazin 19,9 17,2 12,0 11,8 8,6 7,9 7,3 7,2 10,2 Cuba 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 El Salvador 0,8 3,8 7,4 5,4 6,9 6,7 6,0 6,0 6,0 Guatemala 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 Peru 2,4 1,2 1,2 1,2 1,2 0,4 0,4 0,1 0,1 Trung Đông 6,4 4,9 5,1 5,2 4,2 3,7 3,6 3,6 3,6 Ai Cập 2,9 1,9 2,0 2,1 1,0 0,4 0,3 0,3 0,3
Iran 0,5 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Sudan 3,0 2,8 3,1 3,2 3,2 3,3 3,3 3,3 3,3 Viễn Đông 1043,1 819,9 703,9 763,0 500,3 409,1 372,1 393,9 383,7 Campuchia 1,5 1,7 0,9 2,3 1,1 0,3 0,2 0,2 0,2 Trung Quốc 619,3 465,9 364,9 429,5 248,0 164,0 126,0 136,0 130,0 Ấn Độ 227,6 199,8 210,4 198,7 182,2 198,2 198,0 203,4 202,1 Indonesia 10,3 7,5 3,4 3,8 7,2 7,5 7,0 10,2 6,8 Thái Lan 159,5 128,1 109,3 106,4 47,2 29,7 29,6 29,5 30,0 Việt Nam 24,9 17,0 15,0 22,3 14,6 9,4 11,3 14,6 14,6 Các số liệu trong bảng 1 cho thấy sản lượng đay của Trung Quốc, Ân Độ và Thái Lan chiếm tới 90% sản lượng đay của toàn thế giới.
Vỏ đay thường được dùng để là sợi dệt bao tải, vải bao bố và làm thảm. Trong những năm gần đây việc sử dụng nguyên liệu đay để sản xuất giấy rất phát triển. Đay là cây hàng năm, phát triển nhanh có các đặc tính phù hợp và có thể thay thếđược nguyên liệu gỗ trong công nghiệp sản xuất giấy. Sử dụng nguyên liệu đay có thể giảm được lượng hóa chất tiêu thụ, điều này cũng đồng nghĩa với việc giảm phát thải ô nhiễm môi trường.
Cây đay được trồng ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long từ rất lâu, được coi như cây bản địa của vùng, trước kia được trồng chủ yếu để lấy sợi. Diện tích trồng
đay lớn nhất là địa bàn Tỉnh Long An, tính đến năm 1997 diện tích là 6.323ha, năm 2005 là 5.817 ha trong đó trồng lấy sợi là 5.653ha còn lại là để lấy hạt. Diện tích trồng đay năm 2007 đạt 9.000 ha.
Tiêu thụ đay chủ yếu là nhà máy Grandi - Sở Công nghiệp, Công ty đay sợi Sài Gòn. Tuy nhiên, sản phẩm của nhà máy đang giảm dần vì bao chứa sản xuất từ
sợi đay đang dần được thay thế bằng các bao bì làm từ polyme có giá thành thấp và tiện lợi hơn. Đo đó, cây đay gặp khó khăn trong việc tiêu thụ. Xây dựng nhà máy sản xuất bột giấy từ nguyên liệu cây đay đặt tại Long An sẽ mở ra một hướng mới cho người trồng đay.
Trước khi đầu tư xây dựng nhà máy, chủ đầu tư (trước đây là TRACODI) cũng đã tiến hành nghiên cứu khả thi vùng nguyên liệu cũng như khả năng áp dụng