Sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC

Ứng dụng chế phẩm sinh học sản xuất bột giấy và giấy

Những năm gần đây, nguồn nguyên liệu gỗ cứng như keo, bạch đàn… đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển công nghiệp giấy. Tuy nhiên, do những quy định bắt buộc về bảo vệ môi trường nên các nhà sản xuất trong ngành công nghiệp giấy đã và đang phải nghiên cứu, tìm tòi các quy trình công nghệ nhằm mục đích giảm tiêu thụ năng lượng và hóa chất độc hại, thân thiện môi trường.

Với mục tiêu phát triển ngành chế biến xenlulo, chủ động cho việc thay thế một phần hoặc hoàn toàn các sản phẩm nhập khẩu hiện nay. Việc nghiên cứu và tạo ra sản phẩm bột xenlulo tan và ứng dụng công nghệ sinh học trong các quá trình xử lý nguyên liệu là xu thế tất yếu, giúp nâng cao chất lượng, giảm lượng hóa chất tiêu thụ, thời gian và năng lượng từ đó thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát triển. Xuất phát từ nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ sản xuất, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã được Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học cho sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC” với mục tiêu ứng dụng công nghệ sinh học để phát triển công nghệ sản xuất xenlulo độ tinh khiết cao từ nguồn nguyên liệu gỗ cứng trong nước, làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan, ứng dụng trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, vật liệu mới, để tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp giấy, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước.

Hiệu quả mang lại

Sau hơn 3 năm triển khai (từ 04/2021 đến 12/2023), các nhà khoa học thuộc Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã xây dựng được quy trình công nghệ ứng dụng công nghệ sinh học cho chế tạo xenlulo tan từ nguyên liệu gỗ keo, bạch đàn quy mô phòng thí nghiệm với các công đoạn chính là tiền xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm sinh học, nấu sunfat, tách loại lignin bằng oxy - kiềm, tiền tẩy trắng bằng enzyme xylanase kết hợp với tẩy trắng theo công nghệ ECF rút gọn và kiềm hóa bằng phương pháp kiềm lạnh. Chế độ công nghệ từng công đoạn cụ thể như sau: 1) Tiền xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm từ chủng nấm NBB29, tỷ lệ sử dụng chế phẩm là 5 g/kg nguyên liệu, duy trì độ ẩm 50%, thời gian xử lý là 14 ngày ở nhiệt độ 28-32^oC; 2) Nấu sunfat với tổng mức dùng kiềm là 19%, độ sunfua là 25%, tỷ dịch (R/L) là 1/4, nhiệt độ nấu là 165^oC, thời gian gia nhiệt là 90 phút, thời gian bảo ôn là 120 phút; 3) Tách loại lignin bằng oxy - kiềm ở nhiệt độ 90^oC trong 60 phút với áp suất oxy 5,5 kG/cm², mức dùng kiềm được tính theo trị số Kappa bột sau nấu và mức dùng MgSO₄ là 0,5%; 4) Tẩy trắng theo sơ đồ X - D₀ - Eop - D₁ với mức dùng enzyme là 1 ml/100 g bột KTĐ; ở pH = 7-7,5; xử lý ở nhiệt độ 60^oC trong thời gian 90 phút. Tổng mức dùng clo hoạt tính là 3,5%; 5) Kiềm hóa bột sau tẩy trắng bằng phương pháp kiềm lạnh với mức dùng kiềm là 90% so với nguyên liệu khô tuyệt đối, ở nhiệt độ 25±2^oC trong khoảng thời gian tối thiểu là 60 phút.

Đề tài đã xây dựng được 02 dự thảo tiêu chuẩn kỹ thuật của xenlulo, làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan. Đã thiết kế 01 mô hình thiết bị chế tạo xenlulo, làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan, quy mô 5 kg/mẻ, bao gồm các thiết bị như: nồi nấu sunfat, thiết bị tách loại lignin bằng oxy - kiềm, thiết bị tẩy, thiết bị kiềm hóa tăng cường oxy và hydroperoxit (Eop), thiết bị kiềm hóa, thiết bị rửa bột lưới nghiêng. Bên cạnh đó, đề tài đã sản xuất được 326,8 kg bột xenlulo tan có ứng dụng công nghệ sinh học đạt chất lượng theo yêu cầu: hàm lượng α - xenlulo là 94,7%; hàm lượng hemixenlulo là 3,9%; hàm lượng lignin là 0,04%; độ tro là 0,06%; độ nhớt là 325 ml/g, hiệu suất kiềm hóa 92% và độ trắng đạt 88,3%.

CMC là một sản phẩm có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, là một thị trường tiềm năng nên việc các nhà khoa học của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô ứng dụng công nghệ sinh học cho sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC đã góp phần tạo ra sản phẩm giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp giấy.

Trong bối cảnh Việt Nam đang tăng cường các biện pháp ứng phó với biến đổi khí hậu, việc phát triển công nghệ sản xuất vật liệu phân hủy sinh học, thân thiện môi trường là yêu cầu cần thiết, phù hợp với xu hướng phát triển công nghiệp toàn cầu. Với nguồn nguyên liệu đa dạng cùng công nghệ hiện đại, Việt Nam có đủ điều kiện để sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC phục vụ nhu cầu trong nước, hướng tới xuất khẩu.

Nguồn: vjst.vn