全 文 ：试验研究
Paper and Paper Making Vol.29 No.4 Apr 2010 15
作者简介：于光先生(1983-)，在读硕士研究生，联系电话：13969724681，Email：freefish.yg@163.com。
*联系作者：黎振球先生（1963-），男，博士后，教授，主要从事轻化工程清洁生产、高浓废水处理及天然产物的超临界提取；
联系电话：13869826152，Email: lizhenqiu@qust.edu.cn。
废弃杨梅树皮和余柑树皮
硫酸盐法制浆
● 于　光，黎振球 *，李敬华，张元静，曹承 ，苏彦芳
（青岛科技大学化工学院，山东青岛 266042）
摘要：采用硫酸盐法，对经焦亚硫酸盐法提取植物多酚后的杨梅树皮和余柑树皮进行制浆造纸试验。结果表明：蒸
煮脱木素后，杨梅树皮和余柑树皮细胞得到了分离。分离后的杨梅树皮和余柑树皮在造纸过程中使用，可以缓解纸
浆的滤水性能，增加纸张的平滑度，同时还可以提高纸张的柔软性能。因此杨梅树皮及余柑树皮可以替代部分短纤
维在造纸过程中进行搭配使用，为保证成品纸张质量，其搭配比例不宜超过 30%。
关键词：硫酸盐法制浆；植物多酚；造纸
中图分类号：TS743+.1 文献标识码：A 文章编号：1001-6309(2010)04-0015-03
随着科技迅猛发展和人们生活质量的提高，对
诸如森林、石油等自然资源的开发已经接近枯竭的
边缘 [1]。因此，开发新资源已成为世界各国都急需
解决的问题。鉴于此，为减少对森林资源的过度开
发，对废弃生物质资源的利用显得意义尤为重大 [2]。
我国杨梅树、余柑树产地主要集中在广西、浙
江、湖南、江西等地，其中广西最多。多用于医药，
还有制革、印染等行业。杨梅树皮和余柑树皮富含
植物多酚，是制革鞣剂的主要来源 [3]。被提取活性
物质后的树皮量相应也较大，如果直接作为废弃物
处理，会造成资源的浪费，因此考虑将其转变为附
加值较高的造纸原料使用，或是作为复配原料也具
有现实意义和市场前景。本文就这类废弃物制浆
造纸的可行性进行探讨。
1　实验
1.1　实验仪器
HYX-0.5G 高压釜及循环系统，S-450 扫描
电镜显微分析仪，PV9100 能谱仪，ZQS5-Φ300 筛
浆机，ZQS7-PFI 打浆机，ZT6-00 抄片器，TTM-
500A 电脑抗张试验机，DCP-NPY1200 电脑测控
纸张耐破度仪，J-SLY1000 纸张撕裂度仪。
1.2　实验方法
实验所用的杨梅树皮和余柑树皮原料来自广
西地区，杨梅树皮和余柑树皮经过焦亚硫酸盐水溶
液萃取植物多酚。其萃取工艺为：焦亚硫酸钠的
用量为原料绝干量的 1.5%~1.8%，液比 5:1。采用 4
罐逆流提取工艺，新鲜药液加到首罐，提取的温度
为：余柑树皮首罐 80℃，尾罐 105~115℃；杨梅树
皮原料首罐 80~90℃，尾罐 115~120℃。总时间为
16~20h。经提取后的树皮外观为黑色小块状，其原
料成分如表 1所示。
表 1　杨梅树皮和余柑树皮的成分分析
原料 纤维素 聚戊糖 木素 灰分
杨梅树皮 17.12 16.63 37.54 3.24
余柑树皮 22.42 16.32 24.61 10.24
对提取多酚后的树皮采用传统的硫酸盐法进
行蒸煮试验。根据原料的特点将硫化度定为 25%，
DOI:10.13472/j.ppm.2010.04.015
试验研究
2010 年 4 月 第 29 卷 第 4 期16
采用平衡法探索蒸煮工艺条件，蒸煮试验在 ZQS1-
5L电热蒸煮锅中进行，4个平衡罐为 4×1.5L的
小群罐，升温曲线为：空转 30min, 90 min加热至
120℃，小放气后 40min加热至 140℃，保温 30min，
接着加热 30min达到 170℃，保温 100min，根据结
果，得出下列调整后的工艺。
杨梅树皮、余柑树皮硫酸盐法蒸煮工艺：用
碱量 33%(Na2O计 )，硫化度 25%，液比 3.9:1，装
锅量 3 000g。升温曲线为：从初温加热至 120℃，
90min，小放气后 30 min升至 140℃，再用 90min升
至 170℃，保温 90min。
2 结果与讨论
蒸煮结束后，用长板筛对纸浆进行筛选，并用
纤维离解器离解浆料。在纤维投影仪上观察细胞
发现：余柑树皮细胞粗短，壁厚，其平均细胞长度
为 0.52mm，杨梅树皮细胞较短，纤细，壁薄，而头略
尖。平均纤维长度为 0.44mm，纤维长度只是竹纤
维的 50%，蒸煮结果如表 2 所示，其显微镜图见图
1～图 4。
表2 余柑树皮、杨梅树皮废弃物硫酸盐法蒸煮结果
样品 残碱 Na2O
/(g·L-1)
固形物
/%
纸浆得率
/%
Kappa 值
平均纤维
长度
/mm
杨梅树皮 8.2 32 4 0 22.00 0.44
余柑树皮 9.3 30 32 30.66 0.52
注　固形物是指黑液在 105℃下烘干水分后的固体残渣。
图1　杨梅树皮细胞全貌×400 图2　杨梅树皮细胞局部×400
图3　余柑树皮细胞全貌 ×400 图4　余柑树皮细胞局部×400


图 5　杨梅树皮细胞 图 6　杨梅树皮细胞
常温切片全貌 常温切片端面
图 7　杨梅树皮细胞 图 8　杨梅树皮细胞
冷冻切片全貌 冷冻切片端面
图 9　余柑树皮细胞 图 10　余柑树皮细胞
常温切片全貌 常温切片端面
图 11　余柑树皮细胞 图 12　余柑树皮细胞
冷冻切片全貌 冷冻切片端面
从图 5~ 图 8 杨梅树皮细胞电镜图和图 9~ 图
12 余柑树皮细胞电镜图分析，杨梅树皮细胞壁薄腔
大，余柑树皮细胞壁厚且易于受力变形，细胞壁表
面有棱有角。
由于树皮细胞纤细，卷曲柔软易变形的特性，
使得树皮细胞在造纸过程中难以滤水。从余柑树
皮细胞电镜图中还发现了粘结在细胞表面的细小
颗粒，这是表皮细胞所特有的碎片。碎片的出现
会进一步堵塞造纸成形器的网孔，使滤水更困难。
400
200
0相
对
数
量
/个
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5
能量 /keV
C
O
Cu Al
Au
K Ca
Mn Cu Zn
图 13　余柑树皮细胞表面能谱
试验研究
Paper and Paper Making Vol.29 No.4 Apr 2010 17
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5
能量 /keV
2 000
1 500
1 000
0相
对
数
量
/个
Cu K Ca Mn Cu ZnAl
O
C
Au
图 14　杨梅树皮细胞表面能谱
图 13 和图 14 分别是余柑树皮和杨梅树皮细
胞的能谱图，与其他纤维细胞成分比较，它们钙的
量很高。而钙含量代表了灰分含量，灰分高是树皮
化学组成的特点。表皮细胞的矿质化和栓质化可
以防止内部水分的过度蒸发和病毒的侵入。矿质
化的结果是钙或硅含量升高，栓质化同样导致木素
含量的增加，锰元素的出现反映了细胞结构中木素
的存在状态。
由于该类树皮细胞细短，在造纸过程中滤水困
难，难以成形，因此，难以单独担负起造纸的任务。
但和其他种类纤维复配，特别是和那些因滤水能力
过强同样影响形成的中、长纤维搭配可以获得较好
的抄造效果，并且在缓解滤水性能的同时，提高纸
张成形的匀度，增加纸页的平滑度。
把余柑树皮和杨梅树皮浆料以一定比例和
商品竹浆复配， 经瓦利打浆机打浆，在抄片器中
成形。复配后的浆料较好地克服了单一树皮纸浆
所特有的滤水困难的缺陷。复配的抄片（定量为
60g·m-2），经压榨脱水干燥和平衡水分，在抗张试
验仪、耐破度测定仪和撕裂度仪上测定纸张的物理
性能。结果如表 3所示。
表 3　复配纸浆的物理性能
复配竹浆比例/% 抗张强度/(kN·m-1) 撕裂度/mN 耐破度/kPa
25 3.38 1 119.54 355.39
33 4.84 1 195.40 485.00
75 5.23 1 391.0 560.58
从表 3 可知，只要竹浆比例不低于 30%，复配
纸浆将获得超过原竹浆 70% 物理强度，这种复配纸
浆可以满足一般生活用纸及一般工业包装用纸的
要求。所以，余柑树皮、杨梅树皮在提取了植物多
酚后，经硫酸盐法蒸煮获得的浆料，可以和中、长纤
维浆料搭配造纸。搭配后浆料可以缓解滤水性能，
增加纸页的均匀性和平滑度，纸页的柔软性能也得
到改善。由于树皮经过提取多酚后，纤维碎片和
尘埃等在萃取过程中已大部分被去除，因此尘埃度
小。成纸可以达到文化生活用纸及一般包装用纸
要求 [4]。同时该浆料可以替代部分短纤维，或作为
纸浆的纤维性填料来使用 [5]。
3　结论
杨梅树皮和余柑树皮的废弃物经硫酸盐法制浆
后，可以降低纸浆的滤水性能，同时增加纸张的平滑
度和柔软性。实验结果表明，杨梅树皮和余柑树皮可
以复配70%以上的其他植物纤维用于造纸，成纸可以
达到文化生活用纸及一般包装用纸要求。
参考文献：
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[1]
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[4]
[5]
Kraft Pulping with Waxberry Bark and Citrus Bark
Abstract: Pulping and papermaking experiment of polyphenol extracted waxberry bark and citrus bark was carried by kraft
pulping. It was showed that the waxberry and citrus bark cell were separated after delignification. The filtering property could be
reduced by using the separated bark in papermaking process while the smoothness and the softness were improved. So the waxberry and
citrus bark could replace some short fibre in the papermaking. The ratio should not exceed 30% in order to qualify the paper.
Keywords: kraft pulping; plant polyphenol; papermaking
收稿日期：2009-12-30
YU Guang, LI Zhen-qiu, LI jing-hua, ZHANG Yuan-jing, CAO Cheng-yun, SU Yan-fang
(College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science Technology, Qingdao, Shandong Province, 266042 China)