木片无酸水解液生产木糖和木糖醇的技术研发

发布时间:2015-04-07

所属高新技术领域：  先进制造

属其他学科、专业领域：  造纸行业

单位名称：  山东太阳纸业股份有限公司

单位性质：  企业

联系人：  邱艳

联系电话：  0537-7928719

电子邮件：  qiuyan001119@sina.com

单位网址：  www.sunpapergroup.com

推荐单位：  济宁市科技局

成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　1、任务来源

　　项目来源自立，为山东太阳纸业股份有限公司与山东大学的产学研合作项目

　　2、应用领域和技术原理

　　该项目主要是以木片无酸水解液为原料生产木糖和木糖醇的技术研发，属于完整的木材全组分利用的生物精炼新工艺研发，促进和形成造纸工业和化工产品的产业集聚，对促进造纸和木糖木糖醇产业结构调整、提升产业整体竞争力和水平具有重要意义。

　　3、性能指标

　　顺利完成了利用木片水解液生产木糖和木糖醇的技术研发计划，利用木片水解液生产的木糖产品经山东省食品质量监督检验站检验，木糖产品质量符合国家GB/T 23532-2009标准。

成果创新性：

　　1.2创新性

　　1）国内外首次采用独立连续水解塔水解木片，实现木片连续高效水解、木片无酸水解液的连续抽提；

　　2） 木片无酸水解工艺，主要依靠半纤维素本身水解产生的有机酸为催化剂，减少无机酸对设备的腐蚀，也减少了单糖的进一步降解；

　　3）使用的木片水解液，为采用独立连续无酸水解工艺对木片进行预水解后再从水解塔中连续抽提出的水解液，里面包含了大量的低聚糖类物质。

　　4）国内外首次利用造纸工业的过程废液，研发生产出了符合国家标准的木糖产品，并可进一步加工成木糖醇。既为木糖和木糖醇的生产开辟了新的原材料来源，也做到了废液的资源化利用。与已有造纸工业成熟工艺相结合，可望实现生物质的精炼。

成果独占性：

　　1.3独占性

　　该项目相关技术获得国内外受理发明专利3项，其中国外受理发明专利1项。其中，关键技术成果--可进行连续木片水解的水解塔和木片的连续水解技术已申请了国家发明专利（专利申请号201210059336.6）和国际发明专利（申请号PCT/CN2012/001748）。

　　对利用水解液制备木糖和木糖醇的工艺及条件进行了研究，成功地将木片水解液通过转化生产出木糖产品，并形成了一整套利用水解液生产木糖和木糖醇的生产工艺，并优化了工艺条件。该技术也已申请国家发明专利（申请号201210059336.6）。

成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　技术项目成果技术产业化应用后，将成为世界上首条连续无酸水解木片、连续高效抽提木片水解液、以木片无酸水解液为原料生产木糖和木糖醇产品的生产线。为木糖和木糖醇的生产开辟了新的廉价而丰富的原料新来源，有效缓解以玉米芯为原料生产时可能的原料制约和固体废渣的处理等难题，并可解决目前造纸工业高纯度生物质纤维素生产时普遍存在的难以进行连续化生产问题，在造纸和木糖生产行业都是重大技术突破。可望形成一条完整的木材全组分利用的生物精炼新工艺，形成造纸工业和化工产品的产业集聚，对促进造纸和木糖木糖醇产业结构调整、提升产业整体竞争力和水平具有重要意义。

成果持续性：

　　1.5持续性

　　该项目以连续独立水解塔的木片无酸水解液为原料生产木糖和木糖醇的技术研发，国内外首次采用独立水解塔，实现木片的连续水解、连续高效抽提；水解后的木片用于生产高纯度生物质纤维素，实现木片全组分的生物质精炼，解决传统玉米芯工艺的原料不稳定和水解后废渣难处理的难题，具有可持续性。

成果先进性：

　　1.6先进性

　　（1）原料水平

　　国内木糖和木糖醇的生产企业大都以玉米芯为原料，原料中杂质多、灰分大，需要对其进行水洗、水煮、酸洗等复杂的预处理过程，而且其季节性明显，原料来源单一，原料供应不稳定，生产受原料的影响较大，且水解后的废渣难利用、污染严重，同时也造成了大量的资源浪费。

　　（2）水解工艺技术发展

　　国内外制浆造纸企业在生产溶解浆等高纯度生物质纤维素制品时，普遍都采用间歇式的预水解工艺，水解后的水解液被碱中和，送入污水处理系统，造成资源浪费。目前国内外还没有出现能实现木片的独立连续水解、水解液的连续高效抽提，并以木片无酸水解液为原料开发生产木糖和木糖醇的企业。 

　　该项目以连续独立水解塔的木片无酸水解液为原料，进行生产木糖和木糖醇的技术研发，在国内外首次采用独立水解塔，实现木片的连续水解、连续高效抽提；木片无酸水解液开发生产木糖和木糖醇，水解后的木片用于生产高纯度生物质纤维素，木质素随蒸煮废液进入碱回收系统，获得热能或提取后生产其他木质素产品，既可以实现木片全组分的生物质精炼，同时解决传统玉米芯工艺的原料不稳定和水解后废渣难处理的难题，具有广阔的市场前景。

成熟度：  大批量

市场分析：

　　2.1市场分析

　　木糖和木糖醇是重要的化工产品和原料，既可以作为甜味剂应用于功能性食品等的生产，满足糖尿病患者对糖的需求；也可作为化工原料，例如：木糖醇可用于生产有抑菌性质的表面活性剂、乳化剂、破乳剂、醇酸树脂及涂料，并可代替甘油应用于造纸、日用品及国防工业。此外，木糖醇还在皮革鞣制行业用于制备无色皮革鞣剂、在化妆品中作为湿润调整剂用来生产洗面乳、美容霜、化妆水等，在烟丝、防龋齿牙膏、漱口剂、防冻保湿剂等方面也有广泛应用。在医药工业，木糖醇也被作为制造各种药物的原料。目前木糖和木糖醇已被广泛应用于食品、保健品、医药、香精、轻工和化工等多个行业，具有广阔的市场前景。

商业模式分析：

　　2.2商业模式分析

　　国内外木糖醇生产企业主要有丹尼斯克集团公司、山东福田科技集团有限公司、浙江华康药业有限公司、山东龙力生物科技股份有限公司等，以上几家企业占据了木糖醇市场90%左右的份额，目前我国木糖醇产能为20万吨，其中70%销售是以国际市场为主。

营销状况：

　　2.3营销状况

　　就国内市场而言，我国有近9000万糖尿病患者，以每人年均消费1公斤计算，就需90000吨；从儿童食品分析，如每名儿童年均消费0.5gk，全国城市儿童约8000万，则需4万吨；从口香糖一项分析，仅生产箭牌口香糖的广州生产公司，每年需2000吨木糖醇。在医药领域、在化工行业还有较大的缺口。由此分析看，国内到2015年，每年需求总量不少于15万吨。我国刚刚在北京成立了木糖醇健齿专家组，今后的主要工作就是进一步将木糖醇的应用普及到千家万户。由此可见，该产品市场潜力大，前景广阔。

拟采取的转化方式：  合作研发

应用推广的已投入情况：  8000万元

资金需求额：  5000万元

融资用途：  产品研发

核心管理团队人员情况：

　　核心管理团队人员情况

应广东，项目管理

　　教授级高工，泰山学者，享受国务院特殊津贴，全国优秀科技工作者，国家科技奖评审专家、中国科协委员、中国造纸学会专家委员会专家、加拿大UNB大学访问学者、天津科技大学、广西大学、陕西科技大学、齐鲁工业大学客座教授等职务，在全国造纸行业具有相当大的影响力。1999年加盟山东太阳纸业集团，现任山东太阳纸业股份有限公司副总经理、总工程师，技术中心总监，并任万国纸业太阳白卡纸有限公司董事等职，负责公司技术研发、设备运行、设备技改、电仪、新上或重大技改项目、企业知识产权等全面工作。 28年来一直从事制浆造纸领域科研和工程项目管理工作，负责博士后科研工作站、院士工作站、国家级企业技术中心和泰山学者岗位多个科研平台。并依托这些高层次的研发平台，积极申请并承担了大量国家、省部级科研课题，包括国家科技部“863”项目一项，“十一五”、“十二五”科技支撑计划五项，国家发改委、国家工信部、财政部及省级重大科研课题多项。其中，中高浓度纸浆清洁漂白技术获得2010年国家科学技术进步二等奖、无菌食品液体包装原纸技术开发与应用获轻工业联合会一等奖，并获得山东省科技进步奖6项。他积极创新，申请专利11项，其中发明专利9项，申请国际发明专利2项。在国内国际刊物和重要学术会议上，发表有《提高纸板挺度》等论文的10余篇。

　　在企业管理方面，指导企业高级工程技术人员，他为太阳纸业引进了先进的国际企业管理理念。为企业培养了一大批技术过硬、敢打敢拼、年轻有为的管理和技术人才，使他们迅速地成长为能够担当重任的管理和技术骨干。应广东同志还特别重视对员工的各项技能的培训工作，强调要通过各种形式的岗位技能培训使员工的综合素质得到不断地提高，以满足企业不断发展的需要。

　　赵建，项目技术负责人

　　承担国家自然科学基金、国家863计划、973计划等十多项，长期从事资源与环境生物技术，特别是造纸纺织生物技术方面的研究。国内外发表研究论文100多篇，著作3部，获山东省科学技术发明二等奖1项。利用溶解浆生产过程中的热水预处理废液生产木糖或木糖醇。

　　刘泽华，木片的连续水解塔生产管理

　　1991年至1995年就读于天津轻工学院。1995年8月加入公司，历任公司工艺员、技术科长、技术处长、兖州天颐纸业有限公司经理、公司副总工程师。2002年1月至今任公司北厂区经理。现任山东太阳纸业股份有限公司副总经理。

　　兖州市优秀科技工作者；兖州市“十大杰出青年”和“新长征突击手标兵”；兖州市第六届职工劳动模范；济宁市劳动模范；“济宁十大杰出青年”、“济宁市新长征突击手标兵”称号；2006年荣获济宁市第2004年度、2005年度“功勋民营企业家”称号；曾被推选为济宁市第十三届、十四届人大代表和兖州市第十六届人大代表；济宁市优秀科技人才。

治理结构：

　　5.1治理结构

　　山东太阳纸业股份有限公司系于2000 年3 月28 日，经山东省体改委鲁体改函字(2000)第13 号文批准，由山东太阳纸业集团有限公司整体变更成立。公司于2000 年4 月26 日获得山东省工商局颁发的企业法人营业执照。股本为201,046,812.00 元。发起人股东为兖州市金太阳商贸有限公司(后更名为兖州市金太阳投资有限公司)、 兖州市新兖镇集体资产经营管理有限公司、兖州市旭东浆纸销售有限公司、兖州市天阳再生资源回收有限公司、兖州市阳光纸制品有限公司，分别占总股本的92.70%、3.80%、2.30%、0.60%、0.60%。

管理结构：

　　5.2管理结构

　　山东太阳纸业股份有限公司连续四年荣登中国最具生命力百强企业榜，技术力量雄厚，成立了博士后科研工作站、院士工作站、泰山学者岗位，拥有国家级企业技术中心，为高层次人才提供了施展才华的舞台，采用自主创新与集成创新相结合，并拥有自主产权技术的多项发明专利，同时公司依托高等院校和科研院所，十分注重新技术和新产品开发，特点是重点对前瞻性技术进行的联合开发，建立了产学研相结合的技术创新体系，与山东大学、华南理工大学、中国制浆造纸研究院等高校科研院所建立了良好的合作关系，增强了企业的科技创新能力和活力。

主营业务名称：  机制纸和纸板、纸浆

近三年主营收入：  2720852万元

净利润：  153552万元

毛利率：  3.97%

评价机构：  济宁市科学技术局

评价方式：  鉴定

评价日期：  2013年05月10日

评价意见：

　　7.3评价意见

　　济宁市科学技术局于2013年5月10日在兖州市主持召开了山东太阳纸业股份有限公司和山东大学共同完成的“木片无酸水解液生产木糖和木糖醇的技术研发”项目科技成果鉴定会，鉴定委员会专家听取了该项目的工作报告、技术报告等，审查了相关资料，经过咨询、讨论，形成如下鉴定意见：

　　1、提供的项目鉴定资料齐全、完整规范，符合鉴定要求。

　　2、本项目在国内外首次利用研发的独立连续水解系统，解决了现有生产工艺中木片无法连续化水解的难题，实现了木片的连续化水解和水解液的连续抽提，为半纤维素的高值化利用和实现生物质精炼产业化创造了条件。

　　3、本项目在国内外首次利用从独立连续水解系统中连续抽提出的木片无酸水解液生产木糖和木糖醇，既实现了造纸过程废液的资源化利用，也为木糖和木糖醇的生产开辟了新的原料来源。与已有造纸工业成熟工艺相结合，可望实现生物质的精炼。该技术的产业化，对促进造纸工业和化工产品的产业集聚，促进造纸和木糖木糖醇产业结构调整、提升产业整体竞争力和水平具有重要意义。

　　4、项目产品经山东省食品质量监督检验站检测，各项技术指标达到国家GB/T 23532-2009标准要求。

　　鉴定委员会一致认为：“木片无酸水解液生产木糖和木糖醇的技术研发”拥有多项重大技术创新，整体技术达到国际领先水平。

　　建议：在该技术基础上，尽快实现产品的产业化生产。

上报单位：  山东省科技厅