江　苏　造　纸

J IANGSU ZAO ZHI

第

期

(

总第

期

)

人 (美国缅因州立大学化工系) 提出使用近中性
的水基抽提技术 ,可以从木材组分中抽提出大
约 10 %的木材物质 (主要是半纤维素) ,抽提液
通过微生物发酵可以用来生产乙醇和乙酸产
品。Nikolai DeMartini 等人 (美国乔治亚技术
学院造纸科学技术研究所) 使用 1 %硫酸对木
材原料进行抽提 ,可以抽提出约 10 %～18 %的
木材组分用于生产乙醇产品。水基抽提后对木

材的制浆漂白性能不仅没有不良影响 ,还可以
对制浆系统带来积极的作用 [ 4 ] 。水基抽提加
制浆造纸的综合生物质精炼工厂在美国已开始
投资运作。

纸浆纤维 (化机浆除外) 主要成分是纤维

素 ,可以使用生物技术生产乙醇。这样造纸工
厂转化 IFBR 工厂就面临是否保留纸浆生产的
争议。从目前北美情况看 ,考虑到成本和经济
效益 ,一般认为 IFBR 工厂的新生物产品应由
半纤维素和木素转化而来 ,而不是立即停止纸
浆生产 ,将纤维素亦转化为新生物产品。但研
究人员没有停止将纸浆转化为生物质燃料的积
极尝试。Tsutomu Ikeda 等人 (日本林业和林
产品研究所木材化学实验室) 通过碱预处理 ,脱
除木片中的木质素 , 通过生物技术生产生物
燃料。

纤维素是一种由单一葡萄糖基通过β- O

- 4 甙键连接的天然长链高分子均聚物。通过

机械或酶处理方法 ,似乎纤维素长链断开联结
键生成葡萄糖单糖似乎非常简单 ,但事实并非
如此。自然选择的结果 ,形成了以纤维素和木
质素结合为主要结构的生物材料 ,具有较高的
抗拒生物菌酶的降解能力 ,否则树木易倒伏或
木质植物长不高。但目前为止 ,把纤维素中的
六碳葡萄糖结构通过生物技术转化为乙醇的经
济型路线仍然是重要的研究课题。其原因有 :

(1) 植物生物质个体组织结构复杂 ; (2) 木质素

的存在大大降低了生物发酵时微生物和酶的作
用效果。用植物纤维素生产乙醇比用谷物生产
乙醇成本要高很多。

3 　造纸工厂改造为综合林业生物质精炼工厂
的几种模式

　　木材造纸工厂改造为林业生物质精炼工厂

有三种类型 : (1) 首先对木片进行酸性或碱性预
抽提 ,抽提液经进一步分离和水解为易于生物
发酵的糖类物质 ,抽提后的木片进入传统造纸
工厂的制浆漂白生产系统 ; (2) 使用传统造纸工
厂的制浆系统首先对木片进行脱木质素 ,然后
纸浆进行水解和发酵 ,生产乙醇等生物质燃料
和化学品 ; (3) 对木质纤维素生物质进行分级利
用 ,通过预抽提分离出半纤维素物质 ,水解发酵
生产乙醇、

乙酸和其它化学品 ,然后对抽提后的

木片进行用制浆方法分离出木质素 ,分离出的
木质素生产表面活性剂等化学品 ;脱除木质素
后的纸浆纤维进行水解和发酵 ,生产乙醇等燃
料和化学品。

3 . 1 　近中性预抽提模/ 制浆模式

近中性预抽提模式其特点是 ,进行硫酸盐

制浆之前先抽提出半纤维素 ,抽提液经过蒸发、
水解、

分离、

发酵和蒸馏 ,用于生产乙醇和乙酸 ,

在生产纸浆产品的同时生产来源于半纤维素的
副产品。

该模式的技术路线是木片原料首先使用

3 %NaO H 进行预抽提 , 然后使用 12 %NaO H
制浆获取造纸纸浆。其具体工艺条件如下 :抽
提用碱量 3 % NaO H ( 有效碱 , 以 Na

O 计) ,

AQ0. 05 % , 160 ℃, 110min , H 因子 700 小时 ,

蒸煮用碱量 12 %(有效碱 ,以 Na

O 计) ,硫化度

30 % ,温度 170 ℃, 液比 1/ 4. 5 , H 因子 800 小
时。木片抽提在汽蒸罐中进行 ,大约 10 %的木
材组分抽提出来。抽提液 (160 ℃,0. 76M Pa) 进
入闪蒸罐进行蒸发 , 回收蒸汽 , 降低温度至

130 ℃和 0. 14M Pa 。离开抽提罐时抽提液中可
溶固含量为 8. 5 %。抽提物在多效蒸发系统中
进一步蒸发。其中碳水化合物使用硫酸进行水
解。硫酸酸水解 p H 为 1 ,水解温度 126 ℃。由
于乙酸和糖醛酸的质子化和碳酸盐的消耗 ,硫
酸的添加量为 2. 84 % ,水解时间为 1. 3h ,以彻

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