纤维素生产工艺及发展现状的可行性研究

第一节 纤维素的简介

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起，其结合方式和程度对植物源食品的质地影响很大。而植物在成熟和后熟时质地的变化则有果胶物质发生变化引起的。人体消化道内不存在纤维素酶，纤维素是一种重要的膳食纤维。自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。（可行性研究）

第二节 纤维素的生产工艺

生产方法一：纤维素是世界上蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，生产原料来源于木材、棉花、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我国由于森林资源不足，纤维素的原料有70%来源于非木材资源。我国针叶材、阔叶材的纤维素平均含量约43-45%；草类茎秆的纤维素平均含量在40%左右。纤维素的工业制法是用亚硫酸盐溶液或碱溶液蒸煮植物原料，主要是除去木素，分别称为亚硫酸盐法和碱法。得到的物料称为亚硫酸盐浆和碱法浆。然后经过漂白进一步除去残留木素，所得漂白浆可用于造纸。再进一步除去半纤维素，就可用作纤维素衍生物的原料。

生产方法二：用纤维植物原料与无机酸捣成浆状，制成α-纤维素，再经处理使纤维素作部分解聚，然后再除去非结晶部分并提纯而得。

生产方法三：将选好的工业木浆板疏解，然后送入已加1%～10%的盐酸(用量为5%～10%)的反应釜进行升温水解，温度为90～100℃，水解时间0.5～2h，反应结束后经冷却送人中和槽，用液碱调至中性，过滤后滤饼在80～100℃下干燥，最后经粉碎得产品。

生产方法四：由木浆或棉花浆制成的纤维素。经漂白处理和机械分散后精制而成。

第三节 纤维素的应用范围

纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于一百六十多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。

生理作用

人体内没有β-糖苷酶，不能对纤维素进行分解与利用，但纤维素却具有吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少的作用，从而可以预防肠癌发生。

膳食纤维

人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解，从而得以吸收利用。食物纤维素包括粗纤维、半粗纤维和木质素。食物纤维素是一种不被消化吸收的物质，过去认为是“废物”，2013年认为它在保障人类健康，延长生命方面有着重要作用。因此，称它为第七种营养素。

膳食纤维素，一般采用从天然食物（魔芋、燕麦、荞麦、苹果、仙人掌、胡萝卜等）中提取的多种类型的高纯度膳食纤维。膳食纤维素的主要功能为：

纤维素分子结构

1、治疗糖尿病

膳食纤维可提高胰岛素受体的敏感性，提高胰岛素的利用率；膳食纤维能包裹食物的糖分，使其逐渐被吸收，有平衡餐后血糖的作用，从而达到调节糖尿病患者的血糖水平，治疗糖尿病的作用。

2、预防和治疗冠心病

血清胆固醇含量的升高会导致冠心病。胆固醇和胆酸的排出与膳食纤维有着极为密切的关系。膳食纤维可与胆酸结合，而使胆酸迅速排出体外，同时膳食纤维与胆酸结合的结果，会促使胆固醇向胆酸转化，从而降低了胆固醇水平。

3、降压作用

膳食纤维能够吸附离子，与肠道中的钠离子、钾离子进行交换，从而降低血液中的钠钾比值，从而起到降血压的作用。

4、抗癌作用

自七十年代以来，膳食纤维在抗癌方面的研究报道日益增多，尤其是膳食纤维与消化道癌的关系。早期在印度的调查显示，生活在印度北部人们膳食纤维的食用量大大高于南部，而结肠癌的发病率也大大低于南部。根据这个调查结果，科学家做了更加深入的研究，发现膳食纤维防治结肠癌有以下几点原因：结肠中一些腐生菌能产生致癌物质，而肠道中一些有益微生物能利用膳食纤维产生短链脂肪酸，这类短链脂肪酸能抑制腐生菌的生长；胆汁中的胆酸和鹅胆酸可被细菌代谢为细胞的致癌剂和致突变剂，膳食纤维能束缚胆酸等物质并将其排出体外，防止这些致癌物质的产生；膳食纤维能促进肠道蠕动，增加粪便体积，缩短排空时间，从而减少食物中致癌物与结肠接触的机会；肠道中的有益菌能够利用膳食纤维产生丁酸，丁酸能抑制肿瘤细胞的生长增殖，诱导肿瘤细胞向正常细胞转化，并控制致癌基因的表达。

5、减肥治疗肥胖症

膳食纤维取代了食物中一部分营养成份的数量，而使食物总摄取量减少。膳食纤维促增加唾液和消化液的分泌，对胃起到了填充作用，同时吸水膨胀，能产生饱腹感而抑制进食欲望。膳食纤维与部分脂肪酸结合，这种结合使得当脂肪酸通过消化道时，不能被吸收，因此减少了对脂肪的吸收率。

6、治疗便秘

膳食纤维具有很强的持水性，其吸水率高达10倍。它吸水后使肠内容物体积增大，大便变松变软，通过肠道时会更顺畅更省力。与此同时，膳食纤维作为肠内异物能刺激肠道的收缩和蠕动，加快大便排泄，起到治便秘的功效。

第四节 纤维素的发展现状

目前，国内纤维素统计产能为13000吨，除少数厂家外，其余多为改性、复配产品，并非真正意义上的纤维素，主要面对三线市场，国内纯纤维素产量不足为3000T/年,目前国内市场容量为10000吨/年，其中70%以上依靠进口或由外资企业提供。主要用于涂料、日化行业，而其中的70%以上的市场份额被国外产品占据，国内产品主要在中低端涂料、日化市场，石油助剂市场和部分纺织、树脂、油墨市场。国内与国外产品存在明显的质量差距，国内高端市场基本为国外产品所垄断，国内产品基本在中低端市场，在涂料与日化行业，一、二线客户还将国内产品与国外产品搭配使用，降低风险。

纤维素市场的需求按地域来说，是以珠三角（华南片区）为第一；其次是长三角（华东地区）；再次，是西南地区，华北地区；乳胶涂料前十二名的企业，除了立邦和紫金花总部在上海，其余基本都设在了华南片区。日化企业的分布也主要是在华南、华东地区。

从下游的产能情况看，涂料是纤维素消费最大的行业，其次是日化，再次是石油，其他行业用量很小。国内纤维素供求：总体供求平衡，高品质的纤维素略显缺货，较低端的工程涂料级纤维素、石油级纤维素、改性纤维素由国内企业主供。国内纤维素市场总量的70%被国外高端纤维素所占领。

 

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