耿博,梁龙,沈葵忠,韩善明,吴珽,邵心怡,房桂干.杨木生物化学机械法制浆节能和改善浆料强度性能的研究[J].中国造纸,2026,45(2):10-17 本文二维码信息
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杨木生物化学机械法制浆节能和改善浆料强度性能的研究
Study on Energy Saving and Improving the Strength Properties of Pulp by Biochemical-Mechanical Pulping of Poplar Wood
收稿日期：2025-06-20  修订日期：2025-07-02
DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2026.02.002
关键词:  杨木  酶预处理  磨浆能耗  纤维解离
Key Words:poplar wood  enzyme pretreatment  pulping energy consumption  fiber dissociation
基金项目:国家重点研发计划“生物-原生浆”及功能化木质素制备关键技术产业示范”（2022YFC2105503）；中央财政林业科技推广示范资金项目（苏［2023］TG07）。
作者单位邮编
耿博* 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
梁龙 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
沈葵忠* 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
韩善明 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
吴珽* 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
邵心怡 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
房桂干 中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏省生物质能源与材料重点实验室, 国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心,江苏南京,210042
南京林业大学,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心, 江苏南京,210037 		210037
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摘要:为探讨生物酶预处理在化学热磨机械制浆过程中的更多应用途径，采用木聚糖酶、纤维素酶和复合酶制剂3种方式对挤压后的杨木片进行预处理，研究通过酶预处理对化学机械法制浆的能耗和纸浆强度性能的影响。结果表明，采用生物酶对双螺旋挤压后的杨木片进行处理，具有显著的节能效果，与未加酶制剂的样品比较，复合酶制剂预处理节能效果最好，磨浆能耗降低13.2%。3种方式预处理对浆料的强度性能具有不同程度的改善作用。游离度400 mL CSF下，复合酶处理可使浆料的耐破指数由0.840 kPa·m2/g提升到1.02 kPa·m2/g，提高21.4%；木聚糖酶处理可使浆料的抗张指数由19.3 N·m/g提升到23.8 N·m/g，提高23.3%。场发射扫描电子显微镜与透射电子显微镜分析表明，酶预处理后，磨浆时纤维解离更多发生在纤维细胞壁的S1层与S2层之间，为后续磨浆解离提供了有利条件，在纤维精磨时更易发生纤维的润胀和外部细纤维化。
Abstract:To explore more application routes of biological enzyme pretreatment in the chemical thermal grinding mechanical pulping process， three methods (xylanase， cellulase and composite enzyme agent) were used to pre-treat the poplar wood chips after extrusion. The effects of enzyme pretreatment on the energy consumption and pulp strength performance of chemical mechanical pulping were investigated. The results showed that treating the poplar wood chips after double helix extrusion with biological enzymes had a significant energy-saving effect. Compared with the samples without enzyme preparations， the composite enzyme agent pretreatment had the best energy-saving effect， with a 13.2% reduction in pulping energy consumption. The three pretreatment methods had different degrees of improvement on the strength performance of the pulp. At a free volume of 400 mL of CSF， the combined enzyme treatment could increase the burst strength index of the slurry from 0.840 kPa·m2/g to 1.02 kPa·m2/g， an increase of 21.4%； the xylanase treatment could raise the tensile strength index of the slurry from 19.3 N·m/g to 23.8 N·m/g， an increase of 23.3%. Field emission sacanning electron microscopy and transmission electron microscopy analysis indicated that after enzyme pretreatment， more fiber dissociation occurred between the S1 and S2 layer of the fiber cell wall during pulping， providing favorable conditions for subsequent pulping dissociation. During fine grinding of fibers， fiber swelling and external micro-fibering were more likely to occur.
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