BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT GIẤY TỪ GỖ KEO LAI
CHO SẢN XUẤT GIẤY IN, GIẤY VIẾT

Họ và tên sinh viên: TRẦN KÌ NGUYÊN
Ngành: CÔNG NGHỆ BỘT GIẤY VÀ GIẤY
Niên khoá: 2006 – 2010

Tháng 07/2010


NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT BỘT GIẤY TỪ GỖ KEO LAI CHO SẢN
XUẤT GIẤY IN, GIẤY VIẾT

Tác giả

TRẦN KÌ NGUYÊN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ sản xuất giấy & bột giấy

Giáo viên hướng dẫn
ThS. ĐẶNG THỊ THANH NHÀN

Tháng 07 năm 2010
i

LỜI CẢM TẠ
Em xin chân thành cảm ơn:
- Ba mẹ và những người thân yêu đã ủng hộ, chăm lo, giúp đỡ em về mặt vật
chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian học tập.
- Ban Giám hiệu cùng toàn thể thầy cô giáo trường Đại Học Nông Lâm
TPHCM.
- Quý thầy cô Khoa Lâm Nghiệp, đặc biệt là quý thầy cô bộ môn Công nghệ
sản xuất Giấy và Bột giấy.
- Cô ThS. Đặng Thị Thanh Nhàn, giáo viên hướng dẫn đề tài đã tận tâm
giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp
này.
- Các bạn bè đặc biệt là bạn Nguyễn Thị Hòa và bạn Nguyễn Hồng Phong đã
hỗ trợ, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề
tài.
- Công ty giấy Tân Mai, đặc biệt là phân xưởng bột CTMP đã hết lòng giúp
đỡ, hỗ trợ trong suốt quá trình em thực hiện luận văn tốt nghiệp.

TPHCM, tháng 07/2010
Sinh viên thực hiện
Trần Kì Nguyên

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu sản xuất bột giấy từ gỗ keo lai cho sản xuất giấy in, giấy
viết” được thực hiện tại Công Ty Cổ Phần Giấy Tân Mai và tại trung tâm nghiên cứu
chế biến lâm sản giấy & bột giấy trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM.

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 03/2010 đến tháng 07/2010.
Nội dung của đề tài bao gồm các công đoạn như sau: Lấy mẫu dăm gỗ keo lai
từ công ty CP giấy Tân Mai về phòng thí nghiệm, xác định độ khô của dăm mảnh. Sau
đó, dăm mảnh từ keo lai được đem đi nấu bột theo phương pháp soude ở các điều kiện
nấu khác nhau để tìm điều kiện nấu tối ưu. Khi đã tìm được điều kiện nấu tối ưu, tiến
hành tẩy bột theo quy trình tẩy HEpP0P1. Tương ứng với mỗi công đoạn tẩy thực hiện
thí nghiệm thay đổi thông số chính để từ đó tìm ra điều kiện tẩy hợp lý. Sau cùng, bột
sẽ được đem đi xeo handsheet để xác định các tính chất của bột như: chiều dài đứt, độ
bền xé, độ đục, độ trắng. Từ đó ta so sánh với bột CTMP từ công ty CP giấy Tân Mai.
Kết quả thí nghiệm cho thấy:
Nấu bột bằng phương pháp soude với các điều kiện nấu thích hợp như sau:
lượng NaOH sử dụng 20%, L/W: 4/1, thông số H: 995 (nhiệt độ: 1700C, thời gian: 95
phút). Kết quả đạt được sau nấu là: hiệu suất bột là 58% và chỉ số Kappa = 24,29. Hiệu
suất của cả quá trình nấu bằng phương pháp soude là 52%.
Kết quả của qui trình HEpP0P1 tẩy trắng bột ta thu được kết quả như sau:
Giai đoạn (H) với điều kiện tẩy tối ưu là: % clo hữu hiệu sử dụng là 5.5%, nhiệt
độ tẩy là 30oC, thời gian tẩy là 90 phút, với điều kiện tẩy như trên thì độ trắng đạt được
là 65.3 % ISO.
Giai đoạn trích ly bằng kiềm độ trắng tăng lên là 70% ISO và tính chất của bột
sau giai đoạn này là: độ đục: 84.5%, độ nhám: 1200 ml/ph, chiều dài đứt: 4050m, độ
bền xé: 26mNm2/g.
Tẩy trắng bột giai đoạn (P0 ) với điều kiện như sau: MgSO4: 0.75%, NaOH: 1%,
Na2SiO3: 2.5%, H2O2: 5%, nhiệt độ tẩy: 90oC, thời gian tẩy: 180 phút. Bột giấy sau khi
tẩy giai đoạn P0 độ trắng đạt được là 74.89% ISO với độ trắng này ta có thể phối trộn
với bột xớ dài để sản xuất giấy in, giấy viết.
iii


Tẩy trắng bột giai đoạn (P1) với điều kiện như sau: MgSO4: 0.75%, NaOH:
0.3%, Na2SiO3: 0.75%, H2O2: 1.5%, nhiệt độ tẩy: 90oC, thời gian tẩy: 180 phút. Bột

giấy sau khi tẩy giai đoạn P1 độ trắng đạt được là 84.63% ISO, độ đục: 83.2%, độ
nhám: 1300 ml/ph, chiều dài đứt: 3700m, độ bền xé: 25.5mNm2/g. Với những tính
chất này ta có thể ứng dụng để sản xuất giấy trắng cao cấp.
Các kết quả đo đạc, kiểm tra về các tính chất của bột làm từ gỗ keo lai có thể
đáp ứng tốt các tiêu chí để sử dụng làm giấy in, giấy viết, giấy photocopy, giấy cao
cấp.
Khi so sánh giữa bột cơ và bột hóa đi từ nguyên liệu keo lai ta thấy rằng tùy vào
mục đích sử dụng mà ta lựa chọn phương pháp sản xuất sao cho phù hợp. Cụ thể như:
bột giấy thành phẩm được sử dụng cho sản xuất giấy in báo thì nên lựa chọn phương
pháp sản xuất bột hoá cơ (ví dụ: Bột BCTMP) vì loại bột này có hiệu suất bột theo
công suất cao và giá thành rẻ. Và để sản xuất loại giấy cao cấp, yêu cầu chất lượng bột
phải có độ trắng tương đối cao và bền màu do đó bột phải được sản xuất theo phương
pháp hoá học và tẩy theo phương pháp loại bỏ lignin.

iv


MỤC LỤC
Trang tựa.......................................................................................................................... i
Lời cảm tạ ....................................................................................................................... ii
Tóm tắt........................................................................................................................... iii
Mục lục ............................................................................................................................v
Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................... viii
Danh sách các hình và biểu đồ ...................................................................................... ix
Danh sách các bảng .........................................................................................................x
Chương 1. MỞ ĐẦU......................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
1.2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..................................................................................2
1.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài..................................................................................2

Chương 2. TỔNG QUAN..............................................................................................3
2.1. Thực trạng ngành giấy nước ta.................................................................................3
2.2. Khả năng sử dụng cây keo lai trong ngành giấy ......................................................4
2.2.1. Giới thiệu cây keo lai.............................................................................................4
2.2.2. Nguồn gốc..............................................................................................................6
2.2.3. Đặc điểm sinh trưởng của cây keo lai ...................................................................7
2.2.4. Đặc điểm sinh thái .................................................................................................7
2.2.5. Đặc điểm sinh học .................................................................................................7
2.2.6. Yêu cầu về tính chất của các nguyên liệu có khả năng sản xuất bột giấy.............8
2.2.7. Keo lai vượt trội về khả năng làm giấy so với bố mẹ .........................................11
2.3. Sơ lược về công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ ....................................................11
2.3.1. Quá trình xử lí dăm..............................................................................................12
2.3.2. Quá trình nghiền sợi ............................................................................................13
2.3.3 Quá trình tẩy trắng bột giấy.................................................................................15
2.4. Một số thông số ảnh hưởng tới quá trình nấu bột bằng phương pháp soude .........16
2.4.1. Chỉ tiêu độ hợp qui cách của dăm mảnh ............................................................16
v


2.4.2. Tỉ lệ dùng kiềm ...................................................................................................17
2.4.3. Tỉ lệ dịch L/W ....................................................................................................17
2.4.4 Nhiệt độ nấu ........................................................................................................18
2.4.5. Thời gian nấu .....................................................................................................18
2.4.6. Tẩy trắng ...................................................................................................................... 19
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................23
3.1. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................................23
3.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................23
3.2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị thí nghiệm ................................................................23
3.2.2. Sơ đồ thưc hiện nghiên cứu .................................................................................23
3.2.3. Giải thích sơ đồ thực hiện thí nghiệm .................................................................24

3.3. Phương pháp thí nghiệm.........................................................................................28
3.3.1. Nấu bột giấy ........................................................................................................28
3.3.2. Rửa bột ...............................................................................................................28
3.3.3. Xác định hiệu suất và độ trắng của bột ...............................................................28
3.3.4. Tẩy trắng bột bằng NaOCl ..................................................................................28
3.3.5. Tẩy trắng bột bằng H2O2 ......................................................................................29
3.3.6. Xác định độ trắng của bột sau tẩy .......................................................................29
3.3.7. Làm giấy handsheet.............................................................................................29
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................31
4.1. Kết quả nghiên cứu quá trình nấu bột giấy bằng phương pháp Soude...................31
4.1.1. Ảnh hưởng hàm lượng NaOH đến hiệu quả quá trình nấu bột ...........................31
4.1.2. Ảnh hưởng tỉ lệ dịch nấu L/W lên hiệu quả quá trình nấu ..................................32
4.1.3. Ảnh hưởng thông số H lên hiệu quả quá trình nấu..............................................34
4.2. Kết quả nghiên cứu tẩy trắng bột giấy theo quy trình HEpP0P1 .............................35
4.2.1 Ảnh hưởng của lượng Clo hữu hiệu đến hiệu quả của quá trình giai đoạn (H). ..35
4.2.2.Trích ly bằng kiềm................................................................................................36
4.2.3. Ảnh hưởng của lượng H2O2 đến hiệu quả của quá trình giai đoạn (P0)..............37
4.2.4. Ảnh hưởng của lượng H2O2 đến hiệu quả của quá trình giai đoạn (P1)..............38
4.3. So sánh một số tính chất của bột CTMP và bột hoá từ gỗ keo lai .........................38
4.4. Một số tính chất của mẫu bột sau công đoạn tẩy P1 ...............................................41
vi


Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................42
5.1. Kết luận...................................................................................................................42
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................44
PHỤ LỤC .....................................................................................................................45

vii



DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Ý nghĩa

ThS

Thạc sĩ

KL

Khối lượng

NL

Nguyên liệu

KTĐ

Khô tuyệt đối

L/W

Dịch nấu/khối lượng nguyên liệu KTĐ

TC

Tiêu chuẩn


TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

STT

Số thứ tự

ISO

International standards Organization

H

Giai đoạn khử lignin bằng NaOCl

Ep

Giai đoạn trích ly kiềm

P0,P1

Giai đoạn khử lignin bằng H2O2

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Trang

Hình 2.1: Cây gỗ keo lai..................................................................................................5
Biểu đồ 2.1: Thành phần hóa học của gỗ keo lai ............................................................9
Biểu đồ 2.2: So sánh hàm lượng xenlulo của gỗ keo lai với các nguyên liệu khác. .......9
Biểu đồ 2.3: So sánh hàm lượng hemixenlulo của gỗ keo lai với các nguyên liệu
khác................................................................................................................................10
Biểu đồ 2.4: So sánh hàm lượng lignin với các nguyên liệu khác. ...............................10
Hình 2.2: Sơ đồ minh hoạ những vùng bị phân huỷ trong cấu trúc loại gỗ mềm khi
chịu tác động cơ học của một số phương pháp xử lý khác nhau...................................12
Hình 2.3: Thiết kế cơ bản của đĩa nghiền ở hai giai đoạn nghiền khác nhau................14
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm..................................................................................24
Đồ thị 4.1: Ảnh hưởng hàm lượng NaOH lên hiệu suất và chỉ số Kappa.....................31
Đồ thị 4.2: Ảnh hưởng tỉ lệ L/W lên hiệu suất bột và chỉ số Kappa .............................33
Đồ thị 4.3: Ảnh hưởng thông số H lên hiệu suất và chỉ số Kappa. ...............................33
Đồ thị 4.4: Ảnh hưởng của lượng Clo hữu hiệu lên hiệu suất và độ trắng....................35
Đồ thị 4.5: Ảnh hưởng của peroxyt lên hiệu suất và độ trắng giai đoạn (P0)................37
Đồ thị 4.6: Ảnh hưởng của peroxyt lên hiệu suất và độ trắng giai đoạn (P1)................38

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Kích thước xơ sợi và thành phần hoá học của gỗ keo lai. ..............................8
Bảng 2.2: Chỉ tiêu và kích thước các loại dăm mảnh....................................................16
Bảng 2.3: Điều kiện tẩy trắng bột hóa bằng NaOCl..................................................... 19
Bảng 2.4: Điều kiện trích ly bằng kiềm.........................................................................20
Bảng 2.5: Tương quan giữa hàm lượng H2O2 và hàm lượng NaOH.............................20
Bảng 2.6: Điều kiện tẩy trắng bột hóa bằng H2O2 ........................................................22
Bảng 3.1: Cách bố trí thí nghiệm trong quá trình nấu bột ............................................25
Bảng 3.2: Cách bố trí thí nghiệm trong quá trình tẩy giai đoạn (H) ............................ 26

Bảng 3.3: Cách bố trí thí nghiệm trong quá trình tẩy giai đoạn (EP) ........................... 27
Bảng 3.4: Cách bố trí thí nghiệm trong quá trình tẩy giai đoạn (P0)............................ 27
Bảng 3.5: Cách bố trí thí nghiệm trong quá trình tẩy giai đoạn (P1)............................ 27
Bảng 4.1: Các thông số thích hợp của quy trình HEpP0P1 và kết quả đo tính chất của
bột sau mỗi công đoạn tẩy ............................................................................................ 39
Bảng 4.2: Bảng so sánh tính chất bột CTMP và bột hóa độ trắng 70% ISO . ............. 40

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa, thị trường
luôn đòi hỏi nhiều chủng loại giấy có chất lượng cao. Hiện tại công nghệ sản xuất giấy
nước ta có thể sản xuất ra nhiều loại giấy đạt chất lượng không thua kém gì các nước
trên thế giới, tuy nhiên các doanh nghiệp không chủ động được nguồn bột giấy đều rơi
vào tình trạng khó khăn, sản phẩm làm ra có giá thành cao, nếu bán với giá thị trường
sẽ bị thua lỗ nặng. Do ngành giấy nước ta chưa đầu tư được một nhà máy sản xuất bột
giấy lớn nào đáng kể để cung cấp cho toàn ngành, phần lớn các doanh nghiệp phải
nhập khẩu nên phụ thuộc hoàn toàn vào giá thế giới, mỗi năm phải nhập khẩu bình
quân 130.000-150.000 tấn bột, và giá thì tăng liên tục, bình quân trên 120 USD/tấn so
với đầu năm (nguồn tin từ năm 2006, tăng từ 10-20% so với năm trước). Một số doanh
nghiệp chủ động sản xuất được bột giấy cho sản xuất giấy thì có sức cạnh tranh cao
hơn do chi phí sản xuất thấp hơn các doanh nghiệp khác. Ở những doanh nghiệp này
chi phí về bột chiếm khoảng 15% tổng chi phí, còn nếu phải nhập bột thì chi phí về bột
giấy chiếm 29-35% tổng chi phí.. Tình trạng ngành giấy Việt Nam lệ thuộc vào bột
nhập khẩu mà giá cả thì tăng liên tục làm cho các nhà đầu tư lớn trong nước và nước
ngoài bắt đầu quan tâm đầu tư vào lĩnh vực này. Để đầu tư vào lĩnh vực bột giấy thì
trước tiên các nhà đầu tư phải tìm hiểu và lựa chọn được nguồn nguyên liệu thích hợp

với từng phương pháp sản xuất bột để đáp ứng tốt cho nhu cầu sản xuất sản phẩm bột
của mình.
Vì thế, nghiên cứu nguồn nguyên liệu cho bột giấy và phương pháp sản xuất bột
tương ứng là một vấn đề quan trọng. Tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng bột giấy
mà người ta sẽ áp dụng những phương pháp sản xuất thích hợp.
Ngoài ra, việc đa dạng hóa chủng loại nguyên liệu có ý nghĩa hết sức to lớn
không chỉ về mặt kinh tế mà cả về mặt xã hội. Để thực hiện mục tiêu đó phải có kế
1


hoạch phát triển rừng, trồng các loại cây có khả năng mọc nhanh nhằm giải quyết nhu
cầu nguyên liệu. Trong cơ cấu rừng trồng hiện nay, cây gỗ keo lai được trồng và phát
triển rộng rãi ở nhiều khu vực phía Nam, qua thực tế sản xuất cho thấy loại cây này
được dùng làm nguyên liệu giấy thì có nhiều ưu thế hơn cả loài bố mẹ.
Xuất phát từ những vấn đề trên nên tôi đã tiến hành “Nghiên cứu sản xuất bột
giấy từ gỗ keo lai cho sản xuất giấy in, giấy viết” từ tháng 03/2010 đến tháng 07/2010
tại Công Ty Cổ Phần Giấy Tân Mai và tại trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản giấy
& bột giấy Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM nhằm giải quyết được những vấn đề
đã nêu ở trên.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu quy trình sản xuất bột bằng phương pháp soude từ gỗ keo lai cho
sản xuất giấy in, giấy viết bao gồm các công đoạn : nấu bột, tẩy bột & xeo handsheet
để xác định một số tính chất cơ lý của bột giấy.
So sánh hiệu suất và tính chất cơ lí của bột hoá và bột CTMP từ gỗ keo lai với
cùng độ trắng 70% ISO.
1.3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Như đã đề cập ở trên, ta có rất nhiều phương pháp để sản xuất giấy như: soude,
sulphat và sulfit. Trong điều kiện phòng thí nghiệm việc tiến hành theo phương pháp
soude và tẩy bằng NaOCl và H2O2 là thích hợp. Đề tài nghiên cứu một quá trình sản
xuất bột giấy từ gỗ keo lai. Từ khâu nấu bột đến công đoạn tẩy trắng. Trong công đoạn

nấu bột, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các thông số như: lượng xút sử dụng, tỷ lệ dịch
và thông số H. Đối với công đoạn tẩy trắng, để phù hợp với điều kiện phòng thí
nghiệm đề tài chỉ nghiên cứu sử dụng hoá chất tẩy là NaOCl và H2O2. Trong đó, lượng
hóa chất sử dụng được thay đổi để sao cho bột được tẩy đến độ trắng yêu cầu cho sản
xuất giấy in và giấy viết. Ngoài ra do giới hạn về thiết bị thí nghiệm, đề tài không thể
đo độ nhớt của bột sau các công đoạn nấu, tẩy mà chỉ có thể đo một số tính chất cơ lý
của bột.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Thực trạng ngành giấy nước ta
Theo Ông Vũ Ngọc Bảo, Tổng thư ký Hiệp hội giấy và bột giấy Việt Nam
(VPPA) cho biết: nhu cầu tiêu dùng giấy in báo, giấy in viết, giấy cao cấp của Việt
Nam đều có xu hướng tăng. Mặc dù, đến thời điểm này còn sớm để cho rằng ngành
giấy đã bước qua khủng hoảng, nhưng với những gì diễn ra trong năm 2009 có thể
khẳng định sức chịu đựng và khả năng phát huy nội lực của các doanh nghiệp trong
ngành giấy là tương đối tốt.
Song song đó, hàng loạt các biện pháp được thực hiện như: tìm nguồn nguyên
liệu tối ưu cho sản xuất, cải tiến kỹ thuật hoàn thiện dây chuyền sản xuất tương ứng
với từng phương pháp sản xuất bột.
Vì thế, nghiên cứu nguyên liệu cho bột giấy, dây chuyền sản xuất tương ứng
với từng phương pháp sản xuất bột là một vấn đề quan trọng. Việc đa dạng hóa chủng
loại nguyên liệu có ý nghĩa hết sức to lớn không chỉ về mặt kinh tế mà cả về mặt xã
hội. Để thực hiện mục tiêu đó phải có kế hoạch phát triển rừng, trồng các loại cây có
khả năng mọc nhanh nhằm giải quyết nhu cầu nguyên liệu. Trong cơ cấu rừng trồng
hiện nay, cây gỗ keo lai được trồng và phát triển rộng rãi ở nhiều khu vực phía Nam,
qua thực tế sản xuất cho thấy loại cây này được dùng làm nguyên liệu giấy thì có nhiều

ưu thế hơn cả vì nó phù hợp với nhiều phương pháp sản xuất bột như:
Phương pháp cơ học
Bản chất của phương pháp cơ học là dùng tác nhân cơ học để tách xơ sợi từ
thân gỗ hoặc dăm gỗ. Sản xuất bột cơ học gồm có các công nghệ sau: công nghệ bột
cơ mài, công nghệ bột cơ nghiền, công nghệ bột nhiệt cơ…
Phương pháp hóa học
Đây là phương pháp dùng tác nhân hóa học để hòa tan lignin, giải phóng ra xơ
sợi. Nó bao gồm các phương pháp sau: phương pháp souda, sulfite và kraft.
3


Phương pháp bán hóa học
Bản chất của phương pháp này là kết hợp cả hai tác nhân hóa học và cơ học,
đầu tiên dăm mảnh được xông hơi và thẩm thấu hóa chất ở nhiệt độ cao để hóa chất
thẩm thấu vào dăm mảnh và làm tan rã một phần lignin trong mảnh, dẫn đến dăm
mảnh mềm ra và liên kết giũa các xơ sợi bị suy yếu, tiếp theo dăm được đưa vào máy
nghiền để xử lý cơ học, chuyển thành dạng xơ sợi, hiệu suất bột thu được thấp hơn so
với các phương pháp sản xuất bột cơ đơn thuần nhưng cao hơn bột hóa. Ngoài ra, một
số đặc tính khác được cải thiện như sự đồng đều về chiều dài xơ sợi, độ bền cơ lý cao
hơn so với các phương pháp cơ học.
2.2. Khả năng sử dụng cây keo lai trong ngành giấy
2.2.1. Giới thiệu
Tên Việt Nam: Gỗ keo lai.
Tên khoa học: Acacia mangium x Acacia auriculiformis (Acacia hybrid).
Họ thực vật: Trinh nữ (Minosaceae).
Họ phụ: Trinh nữ (Mimosoideae).

4



Hình 2.1: Cây gỗ keo lai

5


2.2.2. Nguồn gốc
Cây gỗ keo lai là cây được lai tự nhiên giữa cây Keo Tai Tượng và cây Keo Lá
Tràm. Được phát hiện đầu tiên tại Australia (1970) và năm 1972 Hepburn và Shim
phát hiện ra gỗ keo lai tại Sook, Sabah, Malaysia.
Năm 1972, Kowanish đã nêu lên sự cần thiết nghiên cứu có kiểm tra về sự thụ
phấn chéo giữa cây keo tai tượng và cây keo lá tràm để tìm ra tính ưu việt về khả năng
chịu hạn, sinh trưởng nhanh và có đặc tính tốt hơn cây bố mẹ.
Đến năm 1976, Tham đã chứng minh rằng keo tai tượng và keo lá tràm có thể
thụ phấn chéo với nhau và tạo ra cây keo lai có sức sinh trưởng vượt trội so với cây bố
mẹ của chúng.
Năm 1987, trung tâm hạt giống cây rừng Asean-Canada đã tìm ra được hạt
giống từ cây keo lá tràm trồng gần cây keo tai tượng. Đem gieo trồng thử và đã thu
được cây con có những đặc tính hoàn toàn hơn hẳn cây bố mẹ.
Năm 1989, Wongmanee đã có kết quả nhân giống sinh dưỡng thành công cây
keo lai và họ cho rằng không có gì khó khăn khi nhân giống keo lai. Đây cũng là một
thông tin đáng mừng cho việc nhân giống rộng rãi đối với loài cây ưu việt này.[11]
Tại Đông Nam Á vào những năm 1980-1990 một số nước đã phát hiện ra được
cây keo lai và những đặc tính vượt trội của nó và đã được nhân giống và gieo trồng ở
nhiều nơi. Tại Việt Nam cây keo lai đã được phát hiện tại Ba Vì (Hà Tây), Thống Nhất
(Đồng Nai), Sông Bé và ở một số địa phương khác.
Cây keo lai đã được trung tâm nghiên cứu giống cây rừng nghiên cứu về chọn
và nhân giống, khảo nghiệm dòng vô tính và đánh giá các lợi điểm khác… và sau đó
đã đưa ra trồng thử nghiệm trên nhiều vùng sinh thái chính của nước ta.
Năm 1996 theo kế hoạch của dự án, 5 triệu ha rừng cây keo lai được chọn trồng
tại một số điểm thuộc các vùng sinh thái chính của Việt Nam. Và cho đến hiện nay keo

lai đã được đưa ra gieo trồng đại trà ở nhiều địa phương trên cả nước.

6


2.2.3. Điểm sinh trưởng của cây keo lai
Cây keo lai là loài cây có sức đề kháng tốt, có khả năng sinh sống trên các lập
địa nghèo dinh dưỡng và trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Là loài cây mọc nhanh
và ưa sáng toàn phần.
Đặc điểm nổi bật của cây keo lai là có ưu thế rõ rệt về sinh trưởng so với cây bố
mẹ. Tại khu vực Trị An (Đồng Nai). Cây keo lai 5 năm tuổi sinh trưởng về chiều cao
nhanh hơn keo tai tượng 1.52 lần, so với keo lá tràm hơn 1.64 lần. Về đường kính,
tăng nhanh hơn so với keo tai tượng 1.09 lần và so với keo lá tràm là 1.44 lần.[11]
Hệ số biến động về đường kính và chiều cao của keo lai luôn luôn nhỏ hơn keo
tai tượng và keo lá tràm. Có thể nói là quần thể keo lai có độ đồng đều hơn hẳn quần
thể keo tai tượng và quần thể keo lá tràm.
2.2.4. Đặc điểm sinh thái
Vùng sinh thái thích hợp cho sự phát triển của cây keo lai là:
Lượng mưa từ 1.500 – 2.500 mm/năm.
Đất có độ pH từ 3 – 7.
Cấp đất: trung bình.
Phân bố từ độ cao 800 m so với mặt nước biển.
Nhiệt độ bình quân: 26 – 320C.
2.2.5. Đặc điểm sinh học
Cây cao đến 25 – 30 m, đường kính có thể đến 60 – 80 cm.
Cây ưa sáng, mọc nhanh, có khả năng cải tạo đất, chống xói mòn, chống cháy
rừng.
Gỗ thẳng, màu vàng trắng có vân, có giác lõi phân biệt.
Thân cây: thẳng, tròn, tỉa cành tự nhiên tốt, phân cành cao, thường có hai thân
mọc từ gốc.

Vỏ cây: khi còn nhỏ vỏ có màu trắng xanh, khi lớn vỏ chuyển sang màu nâu.
Lá: có hình dạng kích thước trung gian giữa bố mẹ, nhỏ hơn keo tai tượng và
lớn hơn keo lá tràm.
Hoa: có màu trắng bạc, cây ra hoa hai lần trong một năm.
7


Quả: có hình dạng trung gian giữa bố và mẹ, hình bầu dục, màu nâu nhạt, mỗi
quả có từ 5-7 hạt.
2.2.6. Yêu cầu về tính chất của các nguyên liệu có khả năng sản xuất bột giấy
Kích thước xơ sợi
Về tương quan tỉ lệ thành phần kích thước xơ sợi trong nguyên liệu thì tỉ lệ xơ
dài (≥4mm) phải cao, sau đến xơ trung bình (>2mm), tỉ lệ xơ ngắn (≤2mm) và quá
ngắn (<1mm) phải chiếm rất ít.
Hàm lượng (%) xenlulo toàn phần
xenlulo là thành phần chính để cấu tạo nên tờ giấy, hàm lượng xenlulo càng cao
thì lượng bột càng tốt. Để đảm bảo về mặt kinh tế kỹ thuật trong sản xuất bột giấy, hàm
lượng xenlulo phải đạt tối thiểu từ 35% trở lên so với nguyên liệu khô tuyệt đối.
Hàm lượng (%) hemixenlulo
Hàm lượng hemixenlulo cần thấp để đỡ tiêu hao hóa chất và rút ngắn thời gian
nấu. Tuy nhiên trong sản xuất bột giấy, hemixenlulo nếu có tỷ lệ hợp lý sẽ giúp
xenlulo đan dệt tốt hơn, làm tăng tính bền cơ lý của tờ giấy. Nhưng nếu hàm lượng
hemixenlulo cao quá sẽ làm tính bền cơ lý của xơ sợi giảm, giấy dễ bị ố vàng và giòn.
Hàm lượng (%) lignin
Hàm lượng lignin càng thấp càng tốt vì lignin gây tiêu hao nhiều hóa chất nấu
và tẩy. Mặt khác lignin là thành phần có hại đối với tính chất tạo giấy của bột giấy, đó
là làm xơ cứng xơ sợi, hạn chế sự trương nở của xơ sợi gây khó khăn cho quá trình
nghiền, làm xơ sợi dễ bị cắt ngắn, hạn chế sự chỗi hóa của xơ sợi, kết quả là làm giảm
liên kết của các xơ sợi, giảm độ bền cơ lý của giấy. Ngoài ra lignin là thủ phạm chính
gây ra hiện tượng ngả màu vàng, lão hóa của giấy. Đối với cây keo lai, kích thước xơ

sợi và thành phần hoá học của nguyên liệu được thể hiện như trong Bảng 2.1
Bảng 2.1: Kích thước xơ sợi và thành phần hoá học của gỗ keo lai
Chiều dài xơ
sợi (mm)

Hàm lượng
xenlulo (%)

Hàmlượng

Hàmlượng

hemixenlulo

lignin (%)

(%)
Gỗ keo lai 5-7

0.595

50.57

tuổi

8

21.43

26.07



xenlulo
hemixenlulo
lignin

26.07%

50.57%

21.43%

Biểu đồ 2.1: Thành phần hóa học của gỗ keo lai

Hàm lượng xenlulo (%)

So sánh hàm lượng xenlulo của gỗ keo lai với các
nguyên liệu khác
60
50

50.57

47

48

41.05 43

40

30
20
10

Keo lai
Keo lá tràm
Keo tai tượng
Bạch đàn trắng
Cây thông

0

Biểu đồ 2.2: So sánh hàm lượng xenlulo gỗ keo lai với các nguyên liệu khác.

9


Hàm lượng hemixenlulo (%)

So sánh hàm lượng hemixenlulo của gỗ keo lai
với các nguyên liệu khác
30
25
20

26
21.43

20


21

Keo lai
Keo lá tràm
Keo tai tượng
Bạch đàn trắng
Cây thông

16.45

15
10
5
0

Biểu đồ 2.3: So sánh hàm lượng hemixenlulo của gỗ keo lai với các nguyên
liệu khác.
So sánh hàm lượng lignin của gỗ keo lai với các
nguyên liệu khác

Hàm lượng lignin (%)

30
25

26.07 25

27
22


20

15.21

15
10
5

Keo lai
Keo lá tràm
Keo tai tượng
Bạch đàn trắng
Cây thông

0

Biểu đồ 2.4: So sánh hàm lượng lignin với các nguyên liệu khác.
Từ 4 Biểu đồ 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ta thấy rằng : keo lai có hàm lượng xenlulo cao chiếm
50,57% đã đáp ứng được tiêu chuẩn chủ yếu để lựa chọn nguyên liệu sản xuất giấy là
phải có hàm lượng xenlulo trên 35%; hàm lượng ligin tương đối thấp chiếm 26,07%
đây là điểm thuận lợi cho việc nấu bột và tẩy trắng vì đỡ tiêu hao hóa chất để hòa tan
lignin; hàm lượng hemixenlulo ở mức độ vừa phải, mức độ này gần bằng như các
cây sử dụng làm nguyên liệu giấy khác.

10


2.2.7 Keo lai - vượt trội vê khả năng làm giấy so với bố mẹ
Keo lai mang tính trung gian giữa keo tai tượng và keo lá tràm về hoa, hạt và
hình dáng thân cây… song cây lai tự nhiên đời F1 thể hiện ưu thế lai hơn so với cây bố

mẹ: sinh trưởng nhanh, độ tròn đều của thân cây, thân cây đơn trục, đỉnh ngọc phát
triển tốt. Tuy nhiên, đến trước năm 1996 mới chỉ có một số những nghiên cứu về tính
chất cơ bản về hình thái và sinh trưởng của chúng cũng như khả năng nhân giống bằng
mô hom và nuôi cấy mô mà chưa có những nghiên cứu về tính chất vật lý, cơ học cũng
Theo giáo sư Lê Đình Khả, điểm nổi bật của cây keo lai là: sinh trưởng nhanh gấp 1,2
đến 1,6 lần về chiều cao; 1,3 đến 1,8 lần về đường kính; 2 lần về thể tích ở giai đoạn
4,5 tuổi so với keo tai tượng. Về khả năng sản xuất bột giấy, Viện Khoa học Lâm
nghiệp – Việt Nam kết hợp với keo tai tượng. Về khả năng sản xuất bột giấy, Viện
khoa học Lâm nghiệp – Việt Nam kết hợp với Viện công nghiệp giấy và xenlulo đã có
những nghiên cứu đầu tiên sử dụng keo lai vào sản xuất bột giấy vào năm 1995 với
dòng keo lai F14 tuổi lấy từ Ba Vì. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng xenlulo
trong keo lai cao hơn keo lá tràm (50,57% so với 47,64%) và tương đương với keo tai
tượng. Các thành phần khác nhau tương đương nhau. Chất lượng bột từ keo lai theo
phương pháp nấu sunphát cao hơn hẳn so với cây bố mẹ: với mức dung kiềm 17%
Na2O so với nguyên liệu khô tuyệt đối cho keo lai và keo lá tràm, 15% Na2O cho keo
tai tượng hiệu suất bột sau nấu lần lượt là 51%, 47,5% và 47,1% với trị số kappa 21;
độ bền cơ lý của bột sau nấu – tẩy từ nguyên liệu keo lai đều cao hơn: độ chịu kéo
8.400m trước tẩy (7.100m sau tẩy), 6.852 m của keo tai tượng (6.539 m sau tẩy); độ
chịu gấp là 1.300 đôi lần trước tẩy (790 đôi lần sau tẩy) so với 820 đôi lần của keo lá
tràm (417 đôi lần sau tẩy), 440 đôi lần của keo tai tượng (305 đôi lần sau tẩy); độ trắng
của bột sau tẩy đạt trên 85% ISO so với 81% ISO bột tẩy từ cây bố mẹ.
2.3. Sơ lược về công nghệ sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng (CTMP)
Công nghệ sản xuất bột CTMP từ khi xuất hiện đến nay đã có nhiều cải tiến
nhưng các dây chuyền hiện đại đang hoạt động trên thế giới đều bao gồm các công
đoạn chính như: xử lý dăm mảnh nguyên liệu, nghiền, sàng chọn và làm sạch và tẩy
trắng bột.

11



2.3.1. Quá trình xử lý dăm
Gỗ là một polymer thiên nhiên có tính đàn hồi nhớt, do đó khả năng thích ứng
của nó đối với tác động cơ học phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ ẩm, thời gian. Trong
đó nhiệt độ chuyển tiếp từ trạng thái cứng sang mềm là một thông số quan trọng. Với
một vật liệu đàn hồi nhớt thì sự biến dạng của nó phụ thuộc không những vào lực tác
dụng mà còn vào thời gian tác dụng. Dưới điều kiện sản xuất bột cơ, gỗ luôn chứa một
lượng nước nhiều hơn lượng bão hòa của lớp vách tế bào sợi, khi đó cả hemixenlulo
và xenlulo vô định hình được làm mềm ở 200C, như vậy điểm chảy mềm của lignin là
thông số quan trọng cho quy trình xử lý.
Với công nghệ CTMP, việc xử lý hóa học ở công đoạn thẩm thấu hóa chất sẽ
làm cho tính chất của lignin thay đổi và nhiệt độ chảy mềm của lignin cũng sẽ thấp
hơn, việc tách sợi được cải thiện, lượng bột gỗ thô sẽ giảm. Trong trường hợp này, sự
phá hủy cấu trúc gỗ xảy ra ở lớp vách trung gian.

Hình 2.2: Sơ đồ minh họa những vùng bị phân hủy trong cấu trúc loại gỗ mềm khi
chịu tác động cơ học của một số phương pháp xử lý khác nhau
Nhiệt độ chảy mềm của lignin còn phụ thuộc vào cấu trúc của gỗ, cấu trúc
lignin gỗ cứng chứa chủ yếu loại cấu trúc syringyl (2 nhóm metoxy), còn gỗ mềm chủ
yếu là loại guaiacyl (1 nhóm metoxy). Khi có nhiều nhóm metoxy việc tạo liên kết
ngang cho lignin sẽ khó khăn hơn, do đó nhiệt độ chuyển tiếp của nó sẽ thấp hơn.
Những thay đổi hóa học trong cấu trúc lignin sẽ ảnh hưởng đến điểm chảy mềm, bột
12


CTMP – với các nhóm acid sulfunic (quá trình sunfonat hóa) hay nhóm carboxyl (xử
lý peroxide) làm hạ thấp điểm chảy mềm của lignin. Xử lý hóa học còn ảnh hưởng đến
sự trương nở của gỗ và sẽ tăng khi hàm lượng nhóm ion của lignin tăng.
Quy trình xử lý dăm tiến hành như sau: Trong xyclo chứa dăm mảnh nguyên
liệu đi từ trên xuống, hơi nước đi từ dưới lên (gồm hơi áp suất thấp và hơi thu hồi từ
quá trình nghiền), dưới tác dụng nhiệt của hơi nước, các mao mạch trong mảnh nguyên

liệu dần bão hòa nước tạo điều kiện cho quá trình thẩm thấu hóa chất được thuận lợi
hơn
Đối với nguyên liệu là gỗ cứng hóa chất dùng cho thẩm thấu thường là: NaOH
hoặc NaOH + Na2SO3. Song song với việc hòa tan một số các hợp chất có phân tử
lượng thấp và một phần lignin, tác dụng quan trọng nhất của giai đoạn thẩm thấu hóa
chất là làm cho các thớ gỗ bị trương nở mạnh, hình thành bên trong dăm gỗ một áp
suất trương nở và có thể tham gia vào việc phá vỡ các mối liên kết trong gỗ và qua đó
làm lỏng lẽo cấu trúc xơ sợi của gỗ giúp chúng trở nên mềm để dễ nghiền hơn. Hiện
tượng trương nở của xơ sợi chỉ đạt đến một giới hạn nào đó, vì trong phạm vi giãn nở
do hút ẩm của gỗ trong nước bị hạn chế bởi hiện tượng bao bọc của các chất kết dính
nội tại làm cho nước không có khả năng ngấm sâu thêm vào gỗ được nữa, do đó quá
trình trương nở sẽ ngừng ở một mức độ tới hạn nhất định.
2.3.2. Quá trình nghiền sợi
Nguyên lý chính của quá trình nghiền là đưa dăm mảnh vào một môi trường
chịu tác động tuần hoàn của một ứng suất, ở đó năng lượng cơ học được hấp thụ để
phá vỡ cấu trúc nguyên liệu gỗ ban đầu. Sợi được tách ra và vấn đề là kiểm tra sự cắt
và tính mềm mại của xơ sợi, điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm ẩm của gỗ.
Hai tác động quan trọng trong quá trình sản xuất bột cơ học là sự tách sợi từ cấu
trúc gỗ và kế đó là giai đoạn phát triển tính mềm mại đàn hồi cho sợi. Trong quá trình
nghiền, gỗ được sử dụng ở dạng dăm mảnh có kích thước khá đồng đều, chúng sẽ
được tách sợi và chổi hóa trong một hoặc hai thiết bị nghiền kế tiếp nhau. Khi dăm gỗ
được đưa vào trung tâm giữa hai đĩa nghiền, ma sát vào các cạnh dao nghiền tức thời
dăm bị đánh vỡ ra thành mảnh nhỏ và quá trình nghiền những mảnh nhỏ này bắt đầu
khi chúng va đập vào nhau và đập vào các dao nghiền trên hai đĩa nghiền. Lực ly tâm

13


sẽ làm văng bột và phần gỗ thô ra ngoài theo phương bán kính và làm thể tích vùng
nghiền trong khoảng trống giữa hai đĩa nghiền sẽ nhỏ lại.

Tương tác giữa rotor, stato và xơ sợi sẽ sinh ra sự tách sợi và chổi hóa đến một
độ thoát nước nhất định. Sự va chạm của sợi bên trong thiết bị nghiền (bao gồm cả ma
sát nội trong bản thân cấu trúc sợi) tiêu tốn một phần năng lượng đáng kể, năng lượng
này sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng.
Quá trình tách sợi và chổi hóa xơ sợi được thực hiện ở hai giai đoạn nghiền
khác nhau, đĩa nghiền trong hai giai đoạn nghiền cũng có thiết kế khác nhau. Đĩa
nghiền ở giai đoạn 1 có khoảng trống giữa đĩa nghiền rộng, các dao nghiền thưa trong
vùng đánh vỡ dăm gỗ sẽ cho phép phát triển lực ly tâm, đẩy các mảnh gỗ nhỏ này theo
hướng bán kính vào vùng nghiền. Ở vùng nghiền mảnh gỗ sẽ được chuyển thành bột
giấy nhờ tác động dao nghiền rãnh nghiền hẹp hơn. Đĩa nghiền của giai đoạn hai
thường có vùng đánh vỡ dăm ngắn hơn và bề mặt vùng nghiền rộng hơn, vật liệu chế
tạo đĩa nghiền thường là thép cứng nickel hay những loại thép và hợp kim đặc biệt.

Nghiền đợt 1

Nghiền đợt 2

Hình 2.3: Thiết kế cơ bản của đĩa nghiền ở hai giai đoạn nghiền khác nhau
Lực tác dụng trong máy nghiền chủ yếu là sự kết hợp giữa lực nén và lực cắt,
sự phân bố lực này phụ thuộc vào vật liệu và cấu tạo đĩa nghiền. Lực nén giữ vai trò
phân rã dăm mảnh thành xơ sợi còn lực cắt giúp phát triển tính chất sợi. Chỉ có một
phần nhỏ năng lượng nghiền có tác dụng phân hủy cấu trúc gỗ còn đa phần năng lượng
được sử dụng nhào trộn sợi chuyển hóa thành nhiệt, và như vậy làm cho sợi mềm dẻo
và thích hợp cho quá trình sản xuất giấy tiếp theo. Tuy nhiên sự sinh nhiệt này cũng có
14