制浆蒸煮小行实验研究：影响因素与质量控制

引言

在制浆造纸行业中，蒸煮工序承担着将植物纤维原料中的纤维素与半纤维素、木质素分离的核心任务，纸浆的强度、纯度等关键指标均与蒸煮过程密切相关。由于实际生产中的蒸煮设备规模大、调整成本高，小行实验凭借其规模小、成本低、参数易调控的优势，成为研究蒸煮工艺的重要途径。通过小行实验，可在实验室环境下模拟不同工艺条件对蒸煮效果的影响，为实际生产工艺的制定与调整提供依据。然而，蒸煮过程受多种因素交织作用，若无法准确识别关键影响因素并实施有效的质量控制，将导致实验结果偏差，难以指导实际生产。因此，开展制浆蒸煮小行实验的影响因素与质量控制研究，对提升制浆工艺水平、保障纸浆质量稳定性具有重要的现实意义。

一、制浆蒸煮小行实验的主要影响因素

（一）原料特性

原料作为制浆蒸煮的基础物质，其特性对实验结果具有根本性影响。原料的种类（如木材、芦苇、麦草等）不同，其纤维素、半纤维素、木质素的含量及结构存在显著差异，进而导致蒸煮过程中化学试剂的反应效率、纤维的分离难度不同。此外，原料的预处理程度（如是否经过筛选、除尘、切片等）也会影响实验效果，若原料中杂质过多或颗粒大小不均，会造成蒸煮过程中受热与接触化学试剂不均，影响纸浆的均匀性。

（二）蒸煮工艺参数

蒸煮工艺参数是调控实验过程的核心变量，直接决定蒸煮效果。温度作为关键参数之一，影响化学试剂的活性与反应速率，温度过低会导致反应不完全，木质素去除不彻底；温度过高则可能造成纤维素降解，降低纸浆强度。时间参数与温度相互配合，需根据原料特性与温度设定合理的蒸煮时间，时间过短会导致蒸煮不充分，时间过长则会增加能耗与纤维素降解风险。化学试剂用量（如氢氧化钠、硫化钠等）同样关键，用量不足会影响木质素的脱除效果，用量过多则会增加成本，并可能对纤维结构造成过度破坏。

（三）实验设备与操作条件

实验设备的性能与操作条件的规范性，对实验结果的准确性与重复性具有重要影响。设备的密封性若不佳，会导致蒸煮过程中蒸汽泄漏，造成温度与压力不稳定，影响反应进程；加热装置的均匀性不足，会使原料局部受热不均，导致纸浆质量波动。操作条件方面，原料的装锅量是否合理、化学试剂的添加顺序与搅拌是否均匀、蒸煮过程中压力的控制是否稳定等操作细节，均可能影响实验结果，若操作不规范，即使工艺参数设定合理，也难以获得理想的实验效果。

二、制浆蒸煮小行实验的质量控制方法

（一）原料质量管控

加强原料质量管控是保障实验质量的基础。在实验前，需对原料进行严格筛选，去除杂质、霉变及不合格的原料，确保原料纯度。同时，对原料的关键指标（如水分含量、纤维长度、组分含量等）进行检测，根据检测结果选择符合实验要求的原料，并保证原料批次间的一致性，减少因原料差异导致的实验误差。此外，对原料进行标准化预处理，如将木材原料切成均匀的木片、对草本原料进行粉碎与筛选，确保原料颗粒大小均匀，为蒸煮过程中均匀反应创造条件。

（二）工艺参数优化与监控

通过工艺参数的优化与实时监控，可有效提升实验质量的稳定性。在实验设计阶段，可采用正交实验、响应面法等实验设计方法，对温度、时间、化学试剂用量等关键工艺参数进行优化，确定各参数的最佳组合范围。在实验过程中，借助温度传感器、压力传感器、液位计等检测设备，对蒸煮温度、压力、化学试剂浓度等参数进行实时监控，及时发现参数偏离并进行调整，确保实验过程按照设定的工艺参数稳定进行。同时，记录实验过程中的参数变化数据，为后续实验分析与工艺改进提供依据。

（三）实验操作标准化

建立标准化的实验操作流程，是减少人为误差、保障实验结果重复性的关键。制定详细的操作规范，明确原料处理、设备调试、工艺参数设定、试剂添加、实验过程监控、样品收集等各环节的操作步骤与要求，并对实验人员进行培训，确保实验人员熟悉操作规范，掌握操作技巧。在实验过程中，严格按照操作规范执行，避免因操作习惯差异导致的实验误差。同时，定期对实验设备进行维护与校准，确保设备性能稳定，如对温度传感器进行定期校准，保证温度检测的准确性；对设备的密封部件进行检查与更换，确保设备密封性良好。

三、制浆蒸煮小行实验的优化方向

（一）实验设计方法优化

优化实验设计方法，可提高实验效率与参数优化的准确性。传统的单因素实验方法存在实验周期长、无法考虑参数间交互作用的局限性，未来可更多采用多因素实验设计方法，如正交实验、响应面法、田口方法等，通过合理设计实验方案，在减少实验次数的同时，全面分析各因素及其交互作用对蒸煮效果的影响，更精准地确定最佳工艺参数组合。此外，结合计算机模拟技术，建立蒸煮过程的数学模型，通过模拟不同工艺条件下的蒸煮过程，预测实验结果，为实验设计提供参考，进一步提高实验设计的科学性与高效性。

（二）绿色工艺技术融入

随着环保要求的不断提高，将绿色工艺技术融入制浆蒸煮小行实验，成为未来发展的重要方向。探索低污染、低能耗的化学试剂替代传统试剂，如采用生物酶辅助蒸煮技术，减少化学试剂用量，降低对环境的污染；研究新型蒸煮工艺（如深度脱木素工艺、无元素氯漂白前的蒸煮工艺等），在保证纸浆质量的前提下，提高木质素去除效率，减少蒸煮过程中的污染物排放。通过小行实验对绿色工艺技术的可行性与优化参数进行研究，为实际生产中绿色工艺的推广应用提供支撑。

（三）数据化与智能化管理

推动实验过程的数据化与智能化管理，是提升实验质量与效率的重要途径。建立实验数据管理系统，将实验过程中的原料信息、工艺参数、检测结果等数据进行统一收集、存储与分析，实现数据的可追溯与共享，便于实验人员对实验结果进行分析与总结，发现工艺参数与质量指标之间的内在联系。同时，引入智能化控制技术，如采用 PLC（可编程逻辑控制器）系统对实验设备进行自动化控制，实现工艺参数的精准调控与实验过程的自动化运行，减少人为操作误差，提高实验结果的重复性与准确性，为实验研究提供更可靠的技术支持。

结束语

制浆蒸煮小行实验作为制浆工艺研究的重要手段，其影响因素的识别、质量控制方法的完善与实验优化方向的探索，对提升制浆工艺水平、保障纸浆质量具有重要意义。本文通过分析原料特性、工艺参数、设备与操作条件等主要影响因素，提出原料管控、参数监控、操作标准化等质量控制方法，并指出实验设计、绿色工艺、数据化管理等优化方向，为制浆蒸煮小行实验的开展提供了理论参考。在实际研究中，需结合具体实验目标与原料特性，进一步细化影响因素分析，完善质量控制措施，推动实验技术的不断创新，使小行实验更好地服务于实际制浆生产，助力制浆造纸行业实现高质量、可持续发展。

参考文献

[1]陈朝霞. 蔗渣烧碱法大液比制浆工艺与蒸煮历程的初步探究[D]. 广西大学, 2024.

[2]王在梅, 秦昀昌, 陆丽云, 周其满. 不同型式蒸煮助剂混用对竹木混合制浆碱回收蒸发设备阻垢抑垢的应用实践[J]. 造纸科学与技术, 2024, 43(02): 7-10.

[3]陈萌萌, 农光再, 朱添, 李怡静, 覃世佳. 黑液循环蒸煮木片制浆技术研究[J]. 中华纸业, 2024, 45 (02): 44-46.