摘要：对香蕉（Musa ‘Paradisiaca’）茎秆制造纸浆的工艺进行了研究，并探讨了乙酸溶液浓度对香蕉树原茎化学脱胶效果的影响及过氧化氢、氨水浓度对其漂白效果的影响，最终确定3种试剂的最佳浓度。结果表明，老的香蕉树原茎在加热的情况下选用6.0 mol/L的过氧化氢溶液、5.0 mol/L的氨水、6.0 mol/L的乙酸溶液进行漂白和脱胶，所得纸浆成品效果最好。

 

　　关键词：香蕉（Musa ‘Paradisiaca’）树；纸浆；漂白；脱胶；工艺

 

　　中图分类号：TQ340.6 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1128-03

 

　　香蕉（Musa ‘Paradisiaca’）在植物分类学上属芭蕉科芭蕉属。中国是香蕉的主产国，香蕉资源非常丰富[1]。海南省是中国主要的香蕉产地之一，每年都种植大量的香蕉，2012年种植的香蕉就有5.91万hm2，产量达200万t。作为四大水果之一的香蕉[2]，在供人们食用的同时也有大量的副产品如香蕉茎、香蕉叶等产生，而这些副产品绝大多数都被当作垃圾丢掉，造成再次污染。香蕉茎秆中含有丰富的人体必需的无机元素和微量元素[3]，粗蛋白和粗脂肪的含量也比较丰富[4]。有报道[5-7]用香蕉茎秆制取养猪饲料及生产养鸡的菌体蛋白饲料添加剂等。

 

　　香蕉茎秆可以用来制造纸浆。使用香蕉茎秆制造纸浆有以下几点优势：第一，原料来源广，香蕉树遍布中国大江南北，一年四季均可获得大量新鲜原料，可变废为宝增加农民收益，同时为国家节约大量的木材资源，保护生态环境；第二，脱胶容易，工艺简单，成本低；第三，香蕉树松软，容易加工切碎，且无需高压蒸煮；第四，无污染，试验过程中使用无污染的过氧化氢溶液，不会有烧碱回收等问题[8]。本试验主要对香蕉茎秆制造纸浆的工艺进行了研究，旨在为香蕉树的进一步开发利用提供参考。

 

　　1 材料与方法

 

　　1.1 仪器与试剂

 

　　案式弹簧度盘秤（广东香山衡器集团股份有限公司），A-103型美嘉宝多功能搅拌机（广州市恒跃家用电器有限公司），DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱（上海金宏实验设备有限公司）；30%过氧化氢溶液，25%氨水，35%乙酸溶液；试验用水均为蒸馏水，其他试剂为分析纯。

 

　　1.2 试验方法

 

　　1.2.1 样品的采集与前处理 试验中所采用的香蕉树均来自海南省五指山市香蕉种植园。在试验开始时选择嫩的和老的香蕉树进行对比试验，根据对比结果选择老的香蕉树进行后续试验。本试验采用的香蕉树原茎是从原料产地取的整根茎条。每个叶鞘的横切面分为3层，即最外韧皮层、形似蜂窝状的中层和含纤维最少的内层。

 

　　试验前将香蕉树原茎从根部开始切成3～5 cm的片段，并将其剁碎，然后送入搅拌机打碎。由于香蕉树茎秆在使用多功能搅拌机打碎时需要添加水辅助打磨，而且在打磨的过程中香蕉树原茎也会出水，所以每次漂白和脱胶试验前均需要将碎屑过滤，然后取100 g样品进行后续试验。

 

　　1.2.2 试验设计 将过氧化氢溶液、氨水、乙酸溶液配制成6个不同浓度的溶液（表1）。在固定其他两种溶液浓度的条件下，考察其中一种溶液对纸浆制品效果的影响。

 

　　1）不同浓度的过氧化氢溶液对香蕉树原茎的漂白效果试验。在氨水和乙酸溶液浓度一定的条件下，考察不同的过氧化氢溶液对香蕉树原茎漂白效果的影响。

 

　　2）不同浓度的氨水对香蕉树原茎的漂白效果试验。在过氧化氢溶液和乙酸溶液浓度一定的条件下，考察不同浓度的氨水对香蕉树原茎碱煮效果的影响。

 

　　3）不同浓度的乙酸溶液对香蕉树原茎的脱胶效果试验。在过氧化氢溶液和氨水浓度一定的条件下，考察不同浓度的乙酸溶液对香蕉树原茎脱胶效果的影响。

 

　　2 结果与分析

 

　　2.1 不同浓度的过氧化氢溶液对香蕉树原茎的漂白效果分析

 

　　为了减少环境污染，造纸工业建议用无氯漂白或少氯漂白[9-11]，过氧化氢作为温和的氧化剂，它是一种对环境友好的漂白试剂[12]。试验在将切碎的香蕉茎秆打碎后，加入不同浓度的过氧化氢溶液（9.0、8.0、7.0、6.0、5.0、4.0 mol/L）和相同浓度的氨水（6.0 mol/L），然后加热。当温度升高至95～98 ℃时加入乙酸溶液（6.0 mol/L），停止加热。静置后将其过滤，将纸浆放入盘中。最后将盘子放入电热恒温鼓风干燥箱，设定在50 ℃下加热14 h。其结果如图1所示。由图1可见，图1D（过氧化氢溶液浓度为6.0 mol/L）的漂白效果最好。

 

　　2.2 不同浓度的氨水对香蕉树原茎的漂白效果分析

 

　　试验将切碎的香蕉茎秆打碎后，加入不同浓度的氨水（6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5 mol/L）和相同浓度的过氧化氢溶液（9.0 mol/L）后加热。当温度升高至95～98 ℃时加入乙酸溶液（6.0 mol/L），停止加热。静置后将其过滤，将纸浆放入盘中。最后将盘子放入电热恒温鼓风干燥箱，设定在50 ℃下加热14 h。其结果如图2所示。由图2可见，随着氨水浓度的降低，纸浆成品的纤维出现强度下降的情况，主要表现为纸浆变脆；漂白效果变化不大，但黏度出现一定变化规律。经比较后发现图2C（氨水浓度为5.0 mol/L）的纸浆成品比较好。

 

　　2.3 不同浓度的乙酸溶液对香蕉树原茎的脱胶效果分析

 

　　香蕉树茎纤维化学脱胶是利用香蕉树茎纤维中的纤维素和胶杂质成分对碱、无机酸和氧化剂作用的稳定性的不同，在不损伤或尽量少损伤纤维原有性质的原则下，去除其中的胶质成分，而保留或制取纤维素的化学加工过程[13]。试验在将切断的香蕉茎秆粉碎后，加入相同浓度的过氧化氢溶液（9.0 mol/L）和相同浓度的氨水（6.0 mol/L），然后加热。当温度升高至95～98 ℃时加入不同浓度的乙酸溶液（6.0、5.5、5.0、4.5、4.0和3.5 mol/L），停止加热。静置后将其过滤，将纸浆放入盘中。最后将盘子放入电热恒温鼓风干燥箱，设定在50 ℃下加热14 h。其结果如图3所示。由图3可见，随着乙酸溶液浓度的降低，其纸浆成品的黏性增加，脱胶效果逐渐减弱。纤维之间的黏连性较大，而且纤维有膨胀的现象，静置空气中纸浆成品出现变潮的现象，成品变黏。综合分析后认为图3A（乙酸浓度为6.0 mol/L）的纸浆制品效果最好。

 

　　3 小结与讨论

 

　　香蕉树原茎中所含的纤维素含量的多少直接影响其纸浆成品制成率。老树原茎纤维素含量比嫩树原茎纤维素含量多，所制造出的纸浆成品质量评定结果比嫩树好。过氧化氢溶液虽为温和性的氧化剂，但其浓度过高时会破坏一部分纤维，而浓度过低则漂白效果不理想；随着氨水浓度的降低，纸浆成品的黏性增大，放置空气中易吸收空气中的水分受潮。乙酸作为化学脱胶试剂，随着其浓度的降低，纸浆成品的黏性加大，脱胶效果逐渐减弱，且其成品容易吸收空气中的水分受潮进而长霉。试验结果表明，老的香蕉树原茎在加热的情况下选用6.0 mol/L的过氧化氢溶液、5.0 mol/L的氨水、6.0 mol/L的乙酸溶液进行漂白和脱胶，所得纸浆成品效果最好。

 

　　参考文献：

 

　　[1] 柳新燕，郁崇文.香蕉纤维的性质与开发应用分析[J].上海纺织科技，1997（5）：11.

 

　　[2] 李玉萍，方 佳，董定超，等.世界香蕉产业的发展现状与发展趋势分析[J].广东农业科学，2008（2）：115-119.

 

　　[3] 陈 蓉，梁 永，杨素娇，等.香蕉假茎营养成分的分析[J].湛江师范学院学报（自然科学版），2000，21（2）：11-14.

 

　　[4] 杨礼富，陆海燕.香蕉茎叶资源的饲料化研究[J].云南热作科技，2000，23（4）：11-12.

 

　　[5] 魏登山.用香蕉茎秆、废菌筒制菌饲料养猪实验[J].福建热作科技，1995，20（1）：22-24.

 

　　[6] 叶涌清.香蕉茎秆生产菌蛋白饲料添加剂技术和产品喂鸡实

 

　　验[J].福建热作科技，1995，20（1）：19-21.

 

　　[7] 韦英明，邹隆树.香蕉茎秆饲喂泌乳牛实验[J].广西农业生物科学，2001，20（1）：34-36.

 

　　[8] 杨春燕.香蕉茎纤维制取工艺研究[D].上海：东华大学，2009.

 

　　[9] GRIMSLEY S A，ROBINSON J C，SCHROEDER M A. Method of bleaching high yield pulp by using dithionite ion and excluding oxygen[P].US：4863564，1989.

 

　　[10] HAGIMORI K，ABE Y，KANKE T.Method of decomposing hydrogen peroxide[P].US：5348724，1994.

 

　　[11] MENDIRATTA S K，GAWLFIELD D.Process for gas phase delignifying wood pulp using chlorine dioxide at subatmospheric pressure[P].US：5474654，1995.

 

　　[12] 孙庆祥.麻类作物的微生物漂白[J].中国麻作，1981（1）：38-41.

 

　　[13] 王晓玲，徐剑辉，周国英.竹纤维的利用[J].安徽农业科学，2006（8）：1578-1579.