筛分方式对蔗渣含髓率测定的影响

王成 王霄 梁辰 石美玲 覃程荣 黄显南

摘要：分别采用顶击式标准振筛机、拍击式标准振筛机、数显调速多用振荡器进行蔗渣含髓率测定的筛分实验，并分别对筛出的蔗髓进行分析，确定3种筛分方式对蔗髓的筛分效果。结果表明，不同设备筛分测得的含髓率差别较大，与设备的运动方式有关，其中顶击筛的筛分效果最为稳定。3种筛分方式筛出蔗髓中综纤维素含量超过80%，而木素含量仅有蔗渣木素含量的50%左右。蔗髓中细胞的平均长度和宽度均较小，分布较为集中。通过形貌观察可以看出蔗髓中除含有较多薄壁细胞外，还有较多的细短的纤维状细胞。

关键词：蔗渣；含髓率；筛分设备；化学组分；纤维分析

中图分类号：TS49+6文献标识码：ADOI：1011980/jissn0254508X201803007

收稿日期：20171106（修改稿）

*通信作者：梁辰，博士，讲师；主要从事木质纤维原料综合利用方面的研究。Effect of Screening Method on Determination of Pith Content in BagasseWANG Cheng1，4WANG Xiao1，4LIANG Chen1，3，4，*SHI Meiling2，3QIN Chengrong1，3，4HUANG Xiannan2

（1 College of Light Industry and Food Engineering， Guangxi University， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530004；

2 Guangxi Paper Association， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530004；

3 Guangxi Technical Association of Paper Industry， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530004；

4 Guangxi Key Lab of Clean Pulp & Papermaking and Pollution Control， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530004）

（*Email： liangchen@gxueducn）

Abstract：In this paper， the determination of pith content of bagasse was carried out by using the Standard Tophit Vibrating Screen， the Standard Slap Vibrating Screen and the Digital SpeedControlled Multipurpose Oscillator respectively The pith was screened and analyzed， to evaluate the effect of screening equipment on screening of bagasse pith Results showed that the pith content measured by different devices was different， which was attributed to the movement mode of the equipment The holocellulose content of pith was more than 80%， while the lignin content was only about half of the content of bagasse The average length and width of the cells in pith were smaller and they had more concentrated distribution Through morphology observation， great amount of fine fibrous cells could be found in bagasse pith in addition to contain more parenchyma cells

Key words：sugarcan bagasse； pith content； screening equipment； chemical composition； fiber analysis

甘蔗制糖是廣西的支柱和特色产业，每生产1 t的蔗糖就会产生2～3 t蔗渣[1]。蔗渣中含有丰富的半纤维素、纤维素、木素等，是一种优良的造纸原料[2]，利用蔗渣制浆造纸是广西制糖产业链上的重要一环，是广西糖业循环经济的重要组成部分，其综合利用的社会效益和环境效益显著。制浆造纸企业是规模化的连续生产型企业，持续不断的原料供应、均一稳定的原料质量是正常生产进行的基本保障。蔗渣中含有大量海绵状非纤维的杂细胞，生产中常称之为蔗髓[3]。蔗髓质地松软，吸水性强，在蒸煮中首先和药液发生反应，影响蒸煮的均匀性，降低纸浆得率，增加化学品的消耗，纸浆滤水困难[4]，抄纸时易糊网粘缸，成纸强度降低[57]，纸张发脆[8]，透光点多。另外，蔗髓中硅含量较高，黑液回收困难[9]。

《造纸用原料蔗渣》标准制订于1985年，在1999年进行了修订[10]。在该标准中，蔗渣含髓率测定使用专用的蔗髓筛分设备和检测方法，对蔗髓含量的测定以及蔗髓的分析研究有重要意义。然而随着甘蔗制糖和蔗渣造纸工业的发展，原有的检测过程和设备在蔗渣制浆企业中应用较少。根据广西造纸行业协会在广西造纸企业中的调查发现，目前企业大多是执行企业标准，使用的设备多为干式振动框筛，配有标准的10目和20目不锈钢筛网，筛分设备的构造和测试方法均有所不同，指标要求等差别较大，不同企业之间数据无可比性。因此针对企业目前的情况，寻找一种能够准确快速分析蔗髓含量、满足现代企业生产需求的蔗髓筛分设备很有必要。本实验在调研不同企业的蔗髓测定方法的基础上，选择3种常用的实验室筛分设备，研究了蔗髓的筛分方式、化学组分、形态、组织结构等几个方面，为分析蔗渣含髓率的快速检测方法提供参考。

1实验

11原料

蔗渣，取自广西某制浆造纸企业的原料堆场，已在料场露天堆放3个月，未经除髓。经风干后，放入密封袋储存备用。

12蔗髓筛分方式

风干蔗渣试样，分别采用以下设备进行蔗渣含髓率测定的筛分实验：顶击式标准振筛机（SDB V-Φ200，不锈钢筛网，筛子摇动次数（221±5）次/min，顶击次数（147±3）次/min，筛子往复摇动行程125 mm）；拍击式标准振筛机（SDB200B，不锈钢筛网，摇动（旋转）次数290次/min，拍击次数156次/min，拍击高度38 mm）；数显调速多用振荡器（HY2A，不锈钢筛网，频率310次/min，往复运动）。

实验方法：将10目标准筛、20目标准筛按顺序叠好，将绝干蔗渣试样倒在10目标准筛框内，盖好，固定，启动振筛机，同时开始计时，筛60 s；将底盒中蔗髓全部转移入称量容器中，称量，记录，计算。

13蔗髓化学成分分析

取筛后的蔗髓部分，经植物粉碎机粉碎，取颗粒大小在40～60目之间的蔗髓原料备用。

131灰分测定

蔗髓灰分含量按照 GB/T 742—2008 测定。

132抽出物含量测定

蔗髓的苯醇抽出物含量按照GB/T 26776—1994测定。

133木素含量测定

Klason木素：按照 GB/T 26778—1994 中72%硫酸法测定，经苯醇抽提后的蔗髓样品在20℃用浓酸水解2 h，再用3%硫酸煮沸水解4 h。用已恒质量的G4玻璃滤器（过滤孔径3～4 μm）过滤，用热蒸馏水洗涤并烘干至恒质量，即得到Klason木素。

酸溶木素含量：上述过程滤液用3%硫酸溶液稀释一定倍数，并以3%硫酸作参比液，采用德国耶拿SPECORD50 PLUS紫外分光光度计测定波长205 nm处特征吸收峰的吸收值，计算酸溶木素的含量。

134综纤维素含量测定

按照GB/T267710—1995的亚氯酸钠法处理蔗髓原料，并按GB/T 742—2008测定综纤维素中的灰分含量。

14蔗髓纤维形态与组织结构分析

141纤维样品制备

将蔗髓试样放在水中多次煮沸，并换水多次，以排除试样中的空气。然后，用 1∶1（体积比）的冰醋酸和过氧化氢（30%～35%）溶液将试样在60°C下浸泡约30～48 h，以使试样变白、分散。分散好的试样经过充分洗涤后，备用。

142蔗髓纤维形态分析

将试样制成质量分数005%的悬浮液备用。取一定量的蔗髓悬浮液到纤维分析仪（Metso FS300）中分析蔗髓纤维形态。

143蔗髓组织结构分析

光学显微镜：按照GB/T 10336—1989规定的显微镜制片方法，通过光学显微镜对蔗髓的组织结构进行观察。

扫描电子显微镜：取少量试样均匀分散于水中，经砂芯漏斗抽滤后的滤饼置于40°C真空干燥箱中干燥4 h，冷却后喷金，用扫描电子显微镜分析表面形貌。

2结果与讨论

21蔗渣含髓率的测定

蔗渣含髓率是指绝干蔗渣经10目标准筛及20目标准筛筛60 s后，筛出的蔗髓量，以百分数表示。本实验中分别采用顶击式标准振筛机（以下简称顶击筛）、拍击式标准振筛机（以下简称拍击筛）、数显调速多用振荡器（以下简称振荡器）测定蔗渣含髓率，实验结果如表1所示。

表13种设备测定的蔗渣含髓率%

筛分方式蔗渣含髓率标准偏差顶击筛3551275拍击筛2717318振荡器3756281注表中数据为测试30次结果的平均值。从表1可以看出，振荡器蔗渣含髓率数值偏高，与顶击筛较为接近，拍击筛蔗渣含髓率最小。振荡器底盒蔗髓中细小纤维较多，20目筛上蔗渣试样中细碎试样较多（或为蔗髓），振荡器的运动方式为左右往复运动，频率较快，底层的蔗髓筛下后，因无翻转，中上层的蔗渣难以筛得充分，而底层小一些的纤维又容易被筛落。顶击筛与拍击筛进行平面圆周运动的同时还有上下运动。其中拍击筛测得的蔗渣含髓率较小，标准偏差较大，其20目筛上蔗渣试样量较大，其拍打装置位于顶部，对下部的20目篩作用较小，使得大部分蔗渣试样留于20目筛中，以至于筛落的蔗髓量较小。顶击筛蔗渣含髓率的标准偏差最小，仪器重复性较好，其产生上下运动的装置位于底部，能更好起到筛分作用。由表1数据和筛分效果可以看出，筛分设备的运动方式对蔗渣含髓率的测定有较大影响。

22蔗髓化学组分的分析

蔗髓的化学组分分析如表2所示。从表2可以看出，采用不同设备筛分出的蔗髓中综纤维素含量接近，在8210%～8320%之间；灰分在359%～538%之间，其中振荡器最高，而拍击筛的最少；Klason木素含量差别较大，在1050%～1421%之间，而酸溶木素的含量差别不大。苯醇抽出物含量变化不大，在088%～122%之间，拍击筛稍低于顶击筛和振荡器。

23蔗髓形态与组织结构分析

231蔗髓纤维的长宽分析

蔗髓纤维的平均长宽结果如表3所示，3种设备筛分的蔗髓中纤维重均长度在109～126 mm，明显小于蔗渣纤维的平均长度（173 mm），平均宽度也小于蔗渣纤维平均宽度（225 μm）[11]。3种筛分方式得到的蔗髓与蔗渣相比，纤维相对较小，表明顶击筛、拍击筛和振荡器均可以有效地筛分出蔗渣中的蔗髓部分。

与顶击筛和拍击筛不同的是，振荡器筛分出的蔗髓中纤维的重均宽度为2056 μm，明显大于其他两种蔗髓，长度和宽度均较为接近蔗渣纤维。蔗髓的纤维长宽分布如图1所示，3种筛分方式得到的蔗髓中纤维的长宽分布较为接近。从图1的蔗髓纤维长度分布中可以看出，振荡器筛分的蔗髓中长纤维（>100 mm）的比例较高，接近50%。这是由于采用振荡器筛分时，会有较多的长纤维被筛分出来，造成测得的蔗髓含量数值较高（见表1）。

拍击筛筛分出的蔗髓中短纤维含量较高，尤其是长度在040～100 mm的比例接近40%，宽度较小的纤维比其他两种蔗髓要小。顶击筛筛分出的蔗髓纤维的长宽小的占比较高。

232蔗髓组织结构分析

蔗髓的组织结构如图2和图3所示。由图2（a）可见，蔗髓中含有大量的呈长方形的杂细胞，大小差别较大，这些杂细胞经过滤后会形成片状结构（见图3（a）），其进入纸浆中会对滤水性产生影响[4，6]。蔗髓中的纤维状细胞较少，长度较短，宽度较小，均在20 μm。还可以看出筛分出的蔗髓细胞形态与蔗渣有较大不同，蔗髓细胞以片状的杂细胞为主，这部分的杂细胞主要来源于甘蔗的髓部，在制浆之前应尽量筛分出来。

3结论

31采用顶击式标准振筛机、拍击式标准振筛机和数显调速多用振荡器3种筛分方式对蔗渣进行筛分除髓，测得的含髓率有较大差别，与各个设备的运动方式有关。平面圆周运动同时上下振动的方式有利于蔗髓的筛分，其中顶击式筛分效果更加稳定均衡。

32与蔗渣相比，3种筛分方式筛出的蔗髓中综纤维素含量较高，超过表3蔗髓纤维长宽分析

筛分方式纤维长度/mm纤维宽度/μm细小纤维含量/%数均L（n）长均L（l）重均L（w）数均L（n）长均L（l）重均L（w）数均L（n）长均L（l）顶击筛035±0001069±0001116±0041672±0311643±0081651±0704098±1201303±035拍击筛034±001066±001109±0041635±0241593±0311587±0144143±0511060±022振荡器036±001073±002126±0041643±0181631±0142056±0374029±0081289±027

图1蔗髓纤维的长宽分布图图2蔗髓组织结构的光学显微镜图图3蔗髓组织结构的扫描电镜图80%；而木素含量较小，仅有蔗渣木素含量的50%左右。

33蔗髓中细胞的平均长度和宽度均较小，分布较为集中。通过形貌观察可以看出蔗髓中除含有较多薄壁细胞外，还有较多的细短的纤维状细胞。

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詹怀宇. 纤维化学与物理[M]. 北京： 科学出版社， 2005.CPP（责任编辑：董凤霞）

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