朱宏偉 李甘霖

（岳陽(yáng)林紙股份有限公司，湖南岳陽(yáng)，414002）

我國(guó)高檔皮革制造中使用的微晶纖維素大部分依賴進(jìn)口，成本較高。微晶纖維素可在化學(xué)漿或溶解漿的基礎(chǔ)上進(jìn)一步化學(xué)降解得到，利用溶解漿生產(chǎn)微晶纖維素，可實(shí)現(xiàn)溶解漿企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、提高漿廠盈利能力。本文對(duì)微晶纖維素及其國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)、投資規(guī)模和回報(bào)情況等內(nèi)容進(jìn)行了介紹，供相關(guān)企業(yè)及技術(shù)人員決策參考。

1 微晶纖維素

纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料，在一定條件下對(duì)其進(jìn)行酸水解，得到的短棒狀或無(wú)定形結(jié)晶粉末稱為微晶纖維素（microcrystalline cellulose，MCC）。MCC具有高度可變形性，通常粒徑在20～80 μm間，不溶于水、稀釋的酸和多數(shù)的有機(jī)溶劑，在羧甲基化、乙?；?、酯化過(guò)程中具有較高的反應(yīng)性能。由于具有較低聚合度和較大的比表面積等特殊性質(zhì)，MCC 被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品以及輕化工行業(yè)。

1.1 MCC的應(yīng)用

MCC 可用于醫(yī)藥、食品及飲料、化妝品、保健品、合成革和人造革等產(chǎn)業(yè)，還可用于石油、油漆、隔熱罩和防火板制備等其他領(lǐng)域。

1.1.1 醫(yī)藥工業(yè)

MCC 在藥用輔料方面用途廣泛，可直接用于干粉壓片，以及藥物賦形劑、黏合劑、流變改性劑、填充物、崩解劑、抗黏劑、吸附劑和膠囊稀釋劑等。與淀粉或淀粉衍生物相比，MCC 用于醫(yī)藥工業(yè)具有以下優(yōu)勢(shì)：①易于崩解，即藥物進(jìn)入胃后容易崩解并被人體吸收；②由于淀粉是屬于α-葡萄糖構(gòu)型，纖維素是β-葡萄糖構(gòu)型，淀粉酶不能水解纖維素，因此纖維素不易發(fā)霉；③纖維素不易被人體吸收，且與承載藥物不易反應(yīng)，因此安全性更高。

1.1.2 日用化工

MCC 是化妝品的基本原料，集加填、增稠和乳化作用于一身，對(duì)油性物質(zhì)有很好的乳化能力。MCC可用于多種化妝品、皮膚治療與護(hù)理用品及清潔洗滌劑的制造，并且可以替代化妝品中的滑石，減少化妝品中致癌物質(zhì)（石棉）的含量。

1.1.3 食品工業(yè)

因?yàn)镸CC 與人們?nèi)粘z入的纖維素組分相同，所以是一種安全、可靠的食品添加劑。MCC 用于食品添加，作為膠化劑和懸浮劑，可以保持乳化和起泡的穩(wěn)定性，保持高溫穩(wěn)定性，提高液體的穩(wěn)定性；作為非營(yíng)養(yǎng)性填充物和增稠劑，可以改善食物結(jié)構(gòu)；加入冷凍甜食中可提高整體乳化效果，控制冰晶形成，改善口感；還可用于作為減肥輔助用品，減少食品含熱量，如低熱量冰淇淋（代替部分奶脂肪）和沙拉醬（代替部分奶脂肪）等；此外，MCC 與羧甲基纖維素合用還可增加乳飲料中粉劑的懸浮性。

1.1.4 輕化工

MCC 可添加到陶土中以增加濕坯強(qiáng)度，提高半成品率；添加至涂料中可使涂料具有觸變性，以控制涂料的黏度、流動(dòng)性與涂刷性能；MCC 還可用于油漆、指甲油（尤其是硝基漆型）的制造。在濕法制造人造革工業(yè)過(guò)程中，將MCC 作為增黏劑和填料使用，可以使人造革表面平滑、厚度均勻；在合成革生產(chǎn)過(guò)程中，MCC 粉末作為增黏劑和微孔劑，已獲得普遍應(yīng)用。

此外，MCC 還可用作多功能添加劑，如作為復(fù)寫(xiě)紙配料、橡膠和塑料填充劑、過(guò)濾助劑、電焊條黏合劑和助燃劑使用。

1.2 MCC的制備

目前國(guó)內(nèi)MCC 的生產(chǎn)主要以棉、木溶解漿為原料，成本較高；以棉短絨、稻草和甘蔗渣為原料制備MCC 還未形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。由于稻草等原料來(lái)源廣泛，成本較低，能夠創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益，將其用于MCC 的制備是對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的方向之一。制備MCC 的工藝流程和條件如下：原料在90～100℃的酸化液內(nèi)保溫1～2 h，酸化液濃度0.2～0.8 mol/L，達(dá)到要求的水解程度后進(jìn)行冷卻降溫；待溫度降到60℃以下，用板框壓濾機(jī)對(duì)其洗滌后按15%～18%的固液比進(jìn)行調(diào)漿和濕磨；通過(guò)噴霧使霧滴在約200℃下瞬間損失水分，再進(jìn)行篩分即可得到MCC 產(chǎn)品。傳統(tǒng)和新型MCC生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 MCC生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Schematic of MCC production process

2 市場(chǎng)容量及趨勢(shì)

2.1 國(guó)際市場(chǎng)

由于低脂食品的需求增長(zhǎng)和藥品賦形劑行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，全球MCC 市場(chǎng)在2014—2020 年表現(xiàn)出適度增長(zhǎng)。因全球食品和飲料行業(yè)需求增長(zhǎng)，MCC 市場(chǎng)復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到5.8%，從2013 年的6.33 億美元增長(zhǎng)到2020 年的9.36 億美元。全球MCC 市場(chǎng)份額如圖2 所示，從圖2 可以看出，MCC 市場(chǎng)中，藥品行業(yè)占比最大，2013 年為35%，2020 年達(dá)到38%；就市值而言，2015—2020 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到7.9%，為各類用途中最高[1]。在全球關(guān)鍵國(guó)家和地區(qū)市場(chǎng)中，由于北美的食品、飲料及藥品行業(yè)對(duì)MCC 具有強(qiáng)勁需求，因此，北美成為了最大的地區(qū)市場(chǎng)，占全球MCC 市場(chǎng)份額的30%以上；而實(shí)現(xiàn)MCC 市場(chǎng)份額最快增長(zhǎng)的為亞太地區(qū)市場(chǎng)。

由于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、中國(guó)和印度等國(guó)家和地區(qū)終端用戶的高需求，MCC 市場(chǎng)在過(guò)去幾年呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，其中發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體（如中國(guó)和印度）的MCC 增長(zhǎng)速度較快。全球MCC 市場(chǎng)主要受MCC 在食品加工行業(yè)和藥品行業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求推動(dòng)，發(fā)展速度越來(lái)越快；藥品行業(yè)的增長(zhǎng)速度居各行業(yè)之首，化妝品和保健品行業(yè)對(duì)MCC 市場(chǎng)的發(fā)展也起到了重要貢獻(xiàn)。

最近，美國(guó)食品和藥品監(jiān)督局同意將MCC 作為一種食用安全添加劑，有望進(jìn)一步促進(jìn)全球MCC 市場(chǎng)的發(fā)展；同時(shí)，全球繁榮的低脂食品市場(chǎng)也象征著MCC市場(chǎng)具有良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

據(jù)全球最大MCC 生產(chǎn)企業(yè)——美國(guó)FMC 公司的相關(guān)數(shù)據(jù)，MCC國(guó)際市場(chǎng)現(xiàn)狀如下。

（1）市場(chǎng)：目前，全球MCC 的總產(chǎn)量約10 萬(wàn)t，產(chǎn)值約為6.5 億～7 億美元；2020 年預(yù)計(jì)達(dá)到10 億美元。美國(guó)占MCC 國(guó)際市場(chǎng)份額的1/3，亞洲占1/3，世界其他地方占1/3。具有較先進(jìn)生產(chǎn)力的MCC 企業(yè)分別位于美國(guó)、德國(guó)、巴西和中國(guó)臺(tái)灣。

圖2 全球MCC市場(chǎng)份額Fig.2 Global MCC market share

（2）產(chǎn)品和價(jià)格：MCC 主要用作醫(yī)藥產(chǎn)品的黏合劑，價(jià)格約3～5 美元/kg；接近納米級(jí)的MCC 主要用作食品添加劑，價(jià)格約7～12美元/kg。

（3）生產(chǎn)方法：有鹽酸水解法和硫酸水解法兩種生產(chǎn)工藝，前者對(duì)設(shè)備要求較高，生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量也較高。

（4）規(guī)模：年產(chǎn)能至少1 萬(wàn)t。如果是單獨(dú)建廠，項(xiàng)目投資需1億美元左右；如果利用已投產(chǎn)的溶解漿廠進(jìn)行MCC 生產(chǎn)，則項(xiàng)目投資約4000～6000 萬(wàn)美元（每噸產(chǎn)品投資額可控制在4000～6000美元），可從一定程度上節(jié)省投資。具體投資和生產(chǎn)規(guī)模取決于產(chǎn)品級(jí)別和質(zhì)量。

2.2 中國(guó)市場(chǎng)

由于我國(guó)市場(chǎng)的MCC 產(chǎn)品品質(zhì)、用途及統(tǒng)計(jì)口徑存在差異，部分?jǐn)?shù)據(jù)與國(guó)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相比有較大差距，但有一點(diǎn)可以肯定，我國(guó)的MCC 市場(chǎng)呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

早在2008 年，我國(guó)MCC 行業(yè)就發(fā)展迅速，產(chǎn)品生產(chǎn)出現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張趨勢(shì)。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)及投資者對(duì)企業(yè)新增投資項(xiàng)目的關(guān)注下，MCC 產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)MCC 行業(yè)的發(fā)展。2009—2012年是我國(guó)MCC 行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是我國(guó)從“十一五”邁向“十二五”的過(guò)渡期；在全球金融危機(jī)環(huán)境及國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，一系列新的政策陸續(xù)出臺(tái)，對(duì)MCC 行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響，一批國(guó)家重大工程項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工建設(shè)，對(duì)MCC行業(yè)需求市場(chǎng)產(chǎn)生了極大的拉動(dòng)作用。2010 年前，我國(guó)MCC 的年產(chǎn)量已超過(guò)1 萬(wàn)t；2010 年，我國(guó)MCC的年產(chǎn)量約為2 萬(wàn)t，并已廣泛應(yīng)用到食品和化工等行業(yè)；2015 年，我國(guó)MCC 的年產(chǎn)量已超過(guò)8.4 萬(wàn)t，市場(chǎng)規(guī)模約26.84 億元。目前，我國(guó)市場(chǎng)MCC 產(chǎn)品價(jià)格約為22～26元/kg。

纖維素填料在合成革生產(chǎn)中用量較大，出口的服裝革和高性能鞋革均會(huì)利用進(jìn)口MCC 作為填料，其用量一般為聚氨酯的20%～30%。2015 年，人造革和合成革的產(chǎn)量約300萬(wàn)t，填料用量約60萬(wàn)t。一家服裝革企業(yè)的纖維素填料年用量約1000 t，其中包括進(jìn)口MCC和通過(guò)物理方法研磨得到的小尺寸纖維素。

近年來(lái)，人們不斷深入研究MCC 的制備方法、性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，并將其廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥及食品等領(lǐng)域。MCC 以其自身豐富的功能性，極具實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)發(fā)價(jià)值，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要的地位。由于我國(guó)擁有豐富的棉短絨資源，生產(chǎn)MCC 的原料廣泛，隨著MCC 的應(yīng)用進(jìn)一步推廣，未來(lái)我國(guó)將有望成為世界上最大的MCC生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。

3 投資規(guī)模和回報(bào)情況

在自有溶解漿廠（年產(chǎn)量23 萬(wàn)t）建設(shè)一條年產(chǎn)3萬(wàn)t（絕干）MCC 生產(chǎn)線，物料及能源平衡圖如圖3所示[2]。

經(jīng)過(guò)商業(yè)分析，計(jì)算的投資規(guī)模和回報(bào)情況如下。

（1）MCC生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量3萬(wàn)t。

（2）投資總額：2500 萬(wàn)歐元，包括征地、建筑、土建、設(shè)備（包括槽罐和管道）、公用設(shè)施、電氣設(shè)備、工藝控制、咨詢服務(wù)、設(shè)備的安裝和開(kāi)機(jī)等。通常還需準(zhǔn)備投資金額20%的預(yù)備金。

（3）年銷售收入：5330萬(wàn)歐元。

（4）年總運(yùn)作成本：3300萬(wàn)歐元。

（5）第一年稅前凈利潤(rùn)：2040 萬(wàn)歐元（20%設(shè)備折舊）。

圖3 自備溶解漿廠生產(chǎn)MCC的物料及能源平衡圖Fig.3 Material and energy balance diagram of MCC by the self-provided dissolving pulp plant

（6）第一年稅收凈利潤(rùn)：1730 萬(wàn)歐元（20%設(shè)備折舊）。

（7）投資回報(bào)率：69.2%。

（8）溶解漿料附加值：77.2%。

（9）定員：20人（五班工作制）。

如圖3所示，以岳陽(yáng)林紙股份有限公司為例，依據(jù)岳陽(yáng)市物價(jià)，即水費(fèi)1.658元/t、電費(fèi)0.339元/kWh、氣費(fèi)31.235 元/GJ、硫酸成本0.650 元/kg、工資60000元/（a·人）、溶解漿（風(fēng)干）成本6000 元/t；自產(chǎn)濕漿所帶的水為77098 t/a，溶解的碳?xì)浠衔?333 t/a可送堿回收燃燒回收熱能以節(jié)省成本；進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測(cè)算，結(jié)果如下：

（1）水費(fèi)：15000 t/a×1.685元/t÷30000 t/a=0.84元/t

（2）電費(fèi)：280 kWh/t×0.339元/kWh=94.92元/t

（3）氣費(fèi)：（3.1+1.9）GJ/t×31.235元/GJ=156.18元/t

（4）硫酸成本：500 t/a÷30000 t/a×0.650 元/kg=0.01元/t

（5）回收汽費(fèi)用：-0.7GJ/t×31.235元/GJ=-21.86元/t

（6）溶解漿成本：33333 t/a÷30000 t/a÷0.9×6000元/t=7407.33元/t

（7）人工：60000元/（a·人）×20人÷30000 t/a=40元/t

經(jīng)計(jì)算可知，MCC（絕干）成本為7677.42 元/t，折算成風(fēng)干成本為6909.68 元/t；目前我國(guó)MCC 市場(chǎng)銷售價(jià)格為2 萬(wàn)～2.5 萬(wàn)元/t，因此，投資生產(chǎn)MCC 具有較大的利潤(rùn)空間。

綜上所述，國(guó)內(nèi)已運(yùn)行和投產(chǎn)的溶解漿廠可以利用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在MCC 的可投資項(xiàng)目方面加大市場(chǎng)技術(shù)調(diào)研力度，形成可行性研究報(bào)告，早日決策，使MCC 生產(chǎn)線成為公司新的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型；與國(guó)內(nèi)用戶（如皮革制造商）進(jìn)行商討，確認(rèn)需求和國(guó)產(chǎn)MCC 產(chǎn)品的使用問(wèn)題，建立潛在客戶，積極尋找合作伙伴；調(diào)研生產(chǎn)其他特種纖維素產(chǎn)品（如醋酸纖維素）的可能性，降低商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免生產(chǎn)MCC 的產(chǎn)能過(guò)剩；也可與國(guó)際知名MCC 生產(chǎn)公司合作，減少技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)積極參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

MCC 作為天然產(chǎn)品，其生產(chǎn)及應(yīng)用具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，如能加強(qiáng)其基礎(chǔ)研究及開(kāi)發(fā)利用，對(duì)解決目前資源短缺、環(huán)境惡化等問(wèn)題具有重要意義；目前，MCC 在醫(yī)藥、食品、輕化工和日用化工等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。作為天然植物纖維原料制品，MCC 在醫(yī)藥和食品工業(yè)中具有先天優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特性質(zhì)，可以作為多功能助劑以代替合成產(chǎn)品而應(yīng)用，從而開(kāi)辟M(fèi)CC 應(yīng)用的途徑。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)效益，未來(lái)仍需不斷探索，利用更廉價(jià)的原料和更環(huán)保的方法來(lái)制備MCC，并積極探究其潛在用途。