Giấy chống thấm dầu mỡ - sản phẩm mới của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô

Giới thiệu về giấy chống thấm dầu mỡ

Các sản phẩm giấy bao gói trực tiếp thực phẩm khô chủ yếu gồm các loại: giấy chống thấm dầu mỡ, giấy giả da gốc thực vật, giấy nhôm, trong đó giấy chống thấm dầu mỡ là loại được sử dụng nhiều nhất.

Ở Việt Nam, đời sống ngày càng được cải thiện, xu hướng sử dụng các sản phẩm ăn nhanh, chế biến sẵn ngày càng tăng nên nhu cầu sử dụng sản phẩm giấy chống thấm dầu mỡ ngày càng cao. Sản phẩm giấy này trong nước chưa sản xuất được nên hàng năm chúng ta phải nhập khẩu hàng ngàn tấn để phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước, chủ yếu từ Indonesia, Nhật Bản, Italia, Mỹ, Trung Quốc.

Tính chất cơ bản của giấy chống thấm dầu mỡ dùng cho bao gói thực phẩm dạng khô gồm: độ bền cơ lý cao; có khả năng chống thấm dầu mỡ; đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Các chỉ số về tính chất cơ lý cần quan tâm là chỉ số độ chịu bục, chiều dài đứt, độ hút nước và chỉ số độ bền xé, giúp cho tờ giấy không bị đứt, rách, thấm ướt trong quá trình sử dụng. Các tính chất này phụ thuộc nhiều vào thành phần xơ sợi, chủng loại xơ sợi, quy trình nghiền bột giấy và quá trình xeo giấy (quá trình hình thành, ép ướt, nhiệt độ các tổ sấy, ép quang…).

Đối với tính chất chống thấm dầu mỡ, là khả năng ngăn cản sự đi qua của dầu, mỡ và các chất béo. Tính chất này có thể được tạo ra bởi xeo giấy ở độ nghiền rất cao (trên 90SR⁰), ép và cán ở áp lực cao, hoặc sử dụng các hợp chất có khả năng chống thấm dầu mỡ trong gia keo bề mặt, gia keo nội bộ hoặc cả hai.

Do tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm nên giấy phải đảm bảo được các yêu cầu an toàn vệ sinh thực phẩm như: không chứa các vi khuẩn gây nấm mốc, gây bệnh về tiêu hoá, không chứa các kim loại nặng (chì, cadimi, thuỷ ngân…) và các chất huỳnh quang, formaldehyt. Với các yêu cầu như vậy sản phẩm thường được sản xuất từ bột giấy nguyên thuỷ, nước đảm bảo độ sạch, dây chuyền thiết bị và quá trình sản xuất phải đảm bảo vệ sinh an toàn công nghiệp ở mức tối đa.

Công nghệ sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ

Giấy chống thấm dầu mỡ được sản xuất đầu tiên ở Nauy vào năm 1894. Giấy có tính năng chống thấm dầu mỡ có thể được sản xuất hoàn toàn bằng phương pháp cơ học mà không cần phụ gia. Bột giấy được nghiền tới độ nghiền rất cao trước khi xeo, băng giấy khi xeo được ép và được cán láng với áp lực cao. Các tính chất cơ lý cũng như khả năng chống thấm dầu mỡ của giấy có được là do sự gia tăng liên kết giữa các xơ sợi và tỷ trọng của tờ giấy, cấu trúc bề mặt chặt không có các lỗ mao dẫn lớn. Tuy nhiên, phương pháp này mặc dù đơn giản song tiêu tốn nhiều  năng lượng cho quá trình nghiền, bột giấy khó thoát nước trên lưới xeo, tăng năng lượng sấy và ảnh hưởng tới tốc độ máy xeo.

Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa chất, nhằm giảm tiêu tốn năng lượng trong quá trình sản xuất, tăng tốc độ máy xeo cũng như cải thiện được tính chất của giấy chống thấm dầu mỡ, nhiều loại hóa chất đã được nghiên cứu sử dụng như: tinh bột, CMC (cacboxylmeth- ylcellulose), các hợp chất chromi- um, các hợp chất fluoro hay silicon cho tráng phủ bề mặt giấy và gia keo nội bộ [1-3].

Ngoài ra có thể ghép một lớp màng PP, PE hay lớp nhôm mỏng lên bề mặt giấy tiếp xúc với thực phẩm. Trong các hợp chất trên thì các chất fluoro được ưu tiên  sử dụng hơn cả do vừa có khả năng chống thấm dầu mỡ, chịu được nhiệt độ  cao,  không  thôi nhiễm, an toàn vệ sinh thực phẩm  và  có thể dùng cho gia keo nội bộ hoặc tráng phủ bề mặt. Một số sản phẩm thương mại đang được sử  dụng như AG-E060, AG-E070, AG-E080, AG-E090 (oil and grease resistant fluoro chemical) của Công ty AGC Chemicals ASAHI GLASS Co., Ltd.

Nghiên cứu, sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ cho bao gói thực phẩm dạng khô tại Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô.

Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Viện) là một tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghệ hàng đầu về chuyên ngành giấy và bột giấy ở Việt Nam. Trong hơn 50 năm hoạt động, Viện đã có những đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành giấy trong nước.

Trong những năm gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước, thay thế các mặt  hàng  giấy kỹ thuật và giấy đặc biệt phải nhập khẩu, Viện đã có những công trình nghiên cứu, thử nghiệm  và  đưa vào sản xuất thương mại  một  số sản phẩm giấy đặc biệt, có giá trị cao và thiết thực phục vụ tiêu dùng trong nước như: giấy in bảo mật, giấy in khối lượng riêng thấp, giấy cách điện, giấy nhậy nhiệt, giấy chống gỉ… và gần đây là sản phẩm giấy bao gói cho thực phẩm dạng khô.

Đối với sản phẩm giấy chống thấm dầu mỡ, Viện đã tiến hành những nghiên cứu ban đầu  từ năm 2016 qua đề tài cấp Bộ Công Thương “Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ dùng cho bao gói thực phẩm”. Quá trình nghiên cứu đã xác lập được các yếu tố công nghệ cho quá trình sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm và cũng đã thử nghiệm trên dây chuyển pilot của Viện. Về cơ bản quá trình sản xuất đã tạo ra được sản phẩm giấy chống thấm dầu mỡ có chất lượng khá tốt, đáp ứng được mục tiêu đặt ra. Tuy nhiên, với khối lượng sản phẩm nhỏ, sản xuất trên dây chuyền pilot của Viện chưa đồng bộ nên quá trình sản xuất còn gặp nhiều khó khăn, chất lượng của giấy chưa ổn định, đặc biệt là định lượng.

Để phát triển thành sản phẩm có thể thương mại hoá được, đem lại hiệu quả cao, Viện đã đề xuất và được Bộ Công Thương giao thực hiện dự án “Hoàn thiện công nghệ và thiết bị sản xuất giấy bao gói chất lượng cao dùng cho thực phẩm dạng khô” thuộc Chương trình phát triển một số ngành công nghiệp công nghệ cao. Dự án thực hiện trong giai đoạn 2019-2020 với mục tiêu hoàn  thiện  công  nghệ và dây chuyền thiết bị công suất 3 tấn/ngày để sản xuất được các sản phẩm giấy có các chỉ tiêu chất lượng tương đương với chất lượng sản phẩm nhập khẩu đang đang bán trên thị trường: định lượng 35÷70g/m²; chiều dài đứt trung bình ≥ 3500m; chỉ số độ bền xé trung bình ≥ 5,0 mN.m²/g; chỉ số độ chịu bục ≥ 2,0 kPa.m²/g; giá trị cobb₆₀ ≤25 g/m²; chỉ số KIT ≥4 hàm lượng chì ≤ 3,0 mg/kg; hàm lượng cadimi ≤ 0,5 mg/kg; hàm lượng thủy ngân ≤ 0,5 mg/kg; hàm lượng pentachloro-phenol (PCP) ≤ 0,15 mg/kg và chất tăng trắng quang học (OBA) không phát hiện;  không  chứa  vi  khuẩn và nấm mốc (theo tiêu chuẩn Liên bang Nga GOST 1760:2014 và tiêu chuẩn Ấn Độ IS 6622:1972 Reaffirmed 1999) [4-6].

* Về hoàn thiện công nghệ:

Kế thừa các kết quả nghiên cứu từ năm 2016, nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu và đã xác định các điều kiện công nghệ sản xuất tối ưu bao gồm:

+ Xác định được tỷ lệ về bột hoá học xơ sợi dài tẩy trắng (BSKP) và xơ sợi ngắn tẩy trắng (BHKP) là 30/70.

+ Quy trình nghiền bột: nồng độ nghiền 3,5-4,0%. Độ nghiền đối với mỗi loại bột giấy là 55±2⁰SR.

+ Các hoá chất phụ gia bao gồm: mức dùng keo AKD (hàm lượng chất rắn là 10%) là 1,25% so với bột giấy khô tuyệt đối (KTĐ); mức dùng tinh bột cation là 1,0% so với bột KTĐ; mức dùng Percol 182 là 0,02% so với bột giấy KTĐ.

+ Quá trình gia keo bề mặt giấy tạo tính chống thấm dầu mỡ: nhiệt độ hồ hoá tinh bột 85-900C ở nồng độ 10%; nồng độ tinh bột oxy hoá dùng để gia keo là 6%; mức dùng chất chống thấm dầu mỡ là AG-E080 là 4% so với tinh bột oxy hoá; nhiệt độ dung dịch gia keo 600C. Tổng lượng lớp gia keo hai mặt là 1,5- 1,8g/m². 

* Hoàn thiện về dây chuyền thiết bị sản xuất:

Các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm là tiền đề ban đầu cho quá trình hoàn thiện công nghệ và thiết bị khi triển khai sản xuất thử nghiệm trên dây chuyền công suất thử nghiệm của Trung tâm sản xuất thực nghiệm - Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô.

Để sản xuất được sản phẩm giấy bao gói thực phẩm chất lượng cao, dây chuyền sản xuất giấy của Viện đã được cải tạo, sửa chữa và nâng cấp một số thiết bị, máy móc như: thay mới hệ thống lò hơi và hệ thống cấp hơi sấy; thay thiết bị sàng nội lưu trước xeo bằng sàng áp lực; cải tạo lại hệ thống lọc cát; thay 03 lô ép ướt mới; chuyển đổi hệ thống chuyển động của máy xeo từ dạng đai thang sang biến tần; cải tạo lại hệ thống gia keo bề mặt và lô ép gia keo; thay thế máy đánh tơi thủy lực mới; nâng cấp hệ thống xử lý nước thải; thay lưới xeo, chăn xeo và bạt sấy phù hợp; thay đĩa nghiền mới, phù hợp; cải tạo hệ thống hút chân không công đoạn hình thành giấy…Dây chuyền thiết bị sau khi cải tạo cơ bản đã đáp ứng được quá trình sản xuất, gồm các công đoạn:

Hệ thống chuẩn bị bột gồm: Sàng áp lực dạng khe, diện tích 0,8m²; lọc cát nồng độ thấp 500 lít/phút; máy nghiền đĩa Ø380mm, 02 chiếc mắc nối tiếp; đánh tơi thủy lực 5m³; các hệ thống phụ trợ...

Hệ thống chuẩn bị hóa chất phụ gia: Hệ thống pha keo AKD; hệ thống pha trợ bảo lưu; hệ thống chuẩn bị tinh bột cation; hệ thống chuẩn bị dịch gia keo bề mặt...

Hệ thống cung cấp hơi: Nồi hơi 2 tấn hơi/giờ; hệ thống làm mềm nước; hệ thống phân phối hơi, thu hồi nước ngưng, bộ phận xử lý tro và khói bụi.

Hệ thống máy xeo giấy: Máy xeo lưới dài, khổ lưới 700mm, tốc độ max 80 m/phút, chuyển động biến tần; 03 cắp ép Ø350, rộng 720mm; sấy 03 tổ, 11 lô sấy Ø750, rộng 720mm; ép gia keo 01 cặp Ø250, rộng 700mm; ép quang 03 lô, dạng cứng Ø350, rộng 720mm, chỉnh thủ công; lô cuộn Ø850, rộng 720mm. Công suất tối đa 4,5 tấn/ngày (tăng gấp đôi so với trước đây). Ngoài các hệ thống thiết bị chính, Trung tâm sản xuất thực nghiệm còn cải tạo hệ thống xử lý nước thải, nước cấp và hệ thống điện đồng bộ, đáp ứng yêu cầu cho sản xuất thử nghiệm.

* Sản xuất thử nghiệm:

Sau khi hoàn thiện về công nghệ và thiết bị, nhóm thực hiện dự án đã tiến hành sản xuất thực nghiệm, sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ với định lượng 40-50g/m².

Quá trình sản xuất thử nghiệm được tiến hành làm nhiều đợt, qua mỗi đợt được hiệu chỉnh về công nghệ và thiết bị như: thiết lập khúc tuyến sấy phù hợp cho sấy giấy mỏng, thiết lập áp lực tại các cặp ép ướt, ép quang, ép gia keo cho phù hợp, đồng tốc giữa các điểm chuyển động, căn chỉnh lại độ căng của chăn ép, bạt sấy cho phù hợp nhằm sản xuất được sản xuất giấy có chất lượng cao nhất với chi phí hợp lý nhất và đáp ứng thị hiếu của khách hàng.

Qua 04 đợt sản xuất, dự án đã sản xuất được trên 300 tấn các loại sản phẩm đạt chất lượng rất tốt đáp ứng được yêu cầu của dự án, tương đương với sản phẩm nhập khẩu từ Indonecia, cụ thể: định lượng 42,5 g/m²; chiều dài đứt theo chiều dọc là 7.520m, theo chiều ngang là 3.740m; chỉ số độ bền xé theo dọc 6,8mN.m²/g, theo ngang 5,4 mN.m²/g; chỉ số độ chịu bục 5,6 kPa.m²/g; giá trị cobb₆₀17,2 g/m²; chỉ số KIT 8; hàm lượng chì, cadimi, thủy ngân, pentachlorophenol (PCP), chất tăng trắng quang học (OBA) không phát hiện; không chứa vi khuẩn và nấm mốc (sản phẩm của Indonecia: định lượng 40,3g/m²; chiều dài đứt theo chiều dọc là 7.4800m, theo chiều ngang là 4.740m; chỉ số độ bền xé theo dọc 5,9 mN.m²/g, theo ngang 5,5mN.m²/g; chỉ số độ chịu bục 3,8 kPa.m²/g; giá trị cobb₆₀14,6 g/m²; chỉ số KIT 7; hàm lượng chì, cadimi, thủy ngân, pentachlorophenol (PCP), chất tăng trắng quang học (OBA) không phát hiện; không chứa vi khuẩn và nấm mốc).

Sản phẩm  giấy chống thấm dầu mỡ cho bao gói thực phẩm dạng khô của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô.

* Tiêu thụ sản phẩm:

Ngay từ khi hình thành và trong quá trình thực hiện dự án, Công ty cổ phần công nghệ Xen_lu_lo luôn đồng hành với Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô. Công ty cổ phần công nghệ Xen_lu_lo là đơn vị cung cấp khoản vốn đối ứng cho dự án dưới hình thức cấp nguyên nhiên vật liệu để sản xuất thử nghiệm và bao tiêu toàn bộ sản phẩm của dự án.

Tính đến hết tháng 12/2020, dự án đã sản xuất được trên 300 tấn sản phẩm giấy bao gói thực phẩm dạng khô các loại, đạt chất lượng tốt và tiêu thụ được trên 270 tấn sản phẩm với giá bán trung bình trước thuế khoảng 30 triệu/tấn, hiệu quả sản xuất khá tốt.

Mặc dù là sản phẩm mới, song sản phẩm cũng đã từng bước đáp ứng được yêu cầu và sự tin dùng của khách hàng.

Kết luận

Sau 2 năm thực hiện dự án, nhóm thực hiện dự án đã hoàn thiện được công nghệ và dây chuyền thiết bị công suất 3 tấn/ngày cho sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ tại Trung tâm sản xuất thực nghiệm của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô. Sản phẩm của dự án đạt chất lượng tương đương với sản phẩm nhập khẩu.

Kết quả của dự án không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học công nghệ mà còn góp phần vào việc dần thay thế sản phẩm nhập khẩu, tăng cường khả năng tự chủ và từng bước nâng cao đời sống của cán bộ nhân viên của Viện./.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Henrik Kjellgren (2005), Barrier properties of greaseproof paper, Karlstad University Studies, pp.20.
[2] Patrick L. Morabito (2004), “Barrier coating for oil and grease resistant”, Patent US 02414751.
[3] Robert L. Billmers, Viotor L. Mackewicz and Ralph M. Trksak (2004), “Protein and starch surface sizing for oil and grease resistant paper ”, Patent US6790270B1.
[4] Council of Europe, partial Agreement in the Social and Public Health Field, Policy Statement Concerning - Paper and board materials and articles intended to come into contact with food stuff (12/02/2009),Version 4.
[5] GOST 1760:2014 – Grease proof paper specifications.
[6] Indian standard IS 6622-1972 reaffirmed 1999: Specification for greaseproof paper.
[7] Lê Thị Quỳnh Hoa và các cộng sự (2016), “Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy chống thấm dầu mỡ dùng cho bao gói thực phẩm”, Đề tài cấp bộ - Bộ Công Thương

Nguồn: Công nghiệp Giấy số 1/2021