朱宏伟 李甘霖

（岳阳林纸股份有限公司，湖南岳阳，414002）

我国高档皮革制造中使用的微晶纤维素大部分依赖进口，成本较高。微晶纤维素可在化学浆或溶解浆的基础上进一步化学降解得到，利用溶解浆生产微晶纤维素，可实现溶解浆企业的转型升级、提高浆厂盈利能力。本文对微晶纤维素及其国内外市场、投资规模和回报情况等内容进行了介绍，供相关企业及技术人员决策参考。

1 微晶纤维素

纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料，在一定条件下对其进行酸水解，得到的短棒状或无定形结晶粉末称为微晶纤维素（microcrystalline cellulose，MCC）。MCC具有高度可变形性，通常粒径在20～80 μm间，不溶于水、稀释的酸和多数的有机溶剂，在羧甲基化、乙酰化、酯化过程中具有较高的反应性能。由于具有较低聚合度和较大的比表面积等特殊性质，MCC 被广泛应用于医药、食品、化妆品以及轻化工行业。

1.1 MCC的应用

MCC 可用于医药、食品及饮料、化妆品、保健品、合成革和人造革等产业，还可用于石油、油漆、隔热罩和防火板制备等其他领域。

1.1.1 医药工业

MCC 在药用辅料方面用途广泛，可直接用于干粉压片，以及药物赋形剂、黏合剂、流变改性剂、填充物、崩解剂、抗黏剂、吸附剂和胶囊稀释剂等。与淀粉或淀粉衍生物相比，MCC 用于医药工业具有以下优势：①易于崩解，即药物进入胃后容易崩解并被人体吸收；②由于淀粉是属于α-葡萄糖构型，纤维素是β-葡萄糖构型，淀粉酶不能水解纤维素，因此纤维素不易发霉；③纤维素不易被人体吸收，且与承载药物不易反应，因此安全性更高。

1.1.2 日用化工

MCC 是化妆品的基本原料，集加填、增稠和乳化作用于一身，对油性物质有很好的乳化能力。MCC可用于多种化妆品、皮肤治疗与护理用品及清洁洗涤剂的制造，并且可以替代化妆品中的滑石，减少化妆品中致癌物质（石棉）的含量。

1.1.3 食品工业

因为MCC 与人们日常摄入的纤维素组分相同，所以是一种安全、可靠的食品添加剂。MCC 用于食品添加，作为胶化剂和悬浮剂，可以保持乳化和起泡的稳定性，保持高温稳定性，提高液体的稳定性；作为非营养性填充物和增稠剂，可以改善食物结构；加入冷冻甜食中可提高整体乳化效果，控制冰晶形成，改善口感；还可用于作为减肥辅助用品，减少食品含热量，如低热量冰淇淋（代替部分奶脂肪）和沙拉酱（代替部分奶脂肪）等；此外，MCC 与羧甲基纤维素合用还可增加乳饮料中粉剂的悬浮性。

1.1.4 轻化工

MCC 可添加到陶土中以增加湿坯强度，提高半成品率；添加至涂料中可使涂料具有触变性，以控制涂料的黏度、流动性与涂刷性能；MCC 还可用于油漆、指甲油（尤其是硝基漆型）的制造。在湿法制造人造革工业过程中，将MCC 作为增黏剂和填料使用，可以使人造革表面平滑、厚度均匀；在合成革生产过程中，MCC 粉末作为增黏剂和微孔剂，已获得普遍应用。

此外，MCC 还可用作多功能添加剂，如作为复写纸配料、橡胶和塑料填充剂、过滤助剂、电焊条黏合剂和助燃剂使用。

1.2 MCC的制备

目前国内MCC 的生产主要以棉、木溶解浆为原料，成本较高；以棉短绒、稻草和甘蔗渣为原料制备MCC 还未形成工业化生产规模。由于稻草等原料来源广泛，成本较低，能够创造较高的经济效益，将其用于MCC 的制备是对其进行开发利用的方向之一。制备MCC 的工艺流程和条件如下：原料在90～100℃的酸化液内保温1～2 h，酸化液浓度0.2～0.8 mol/L，达到要求的水解程度后进行冷却降温；待温度降到60℃以下，用板框压滤机对其洗涤后按15%～18%的固液比进行调浆和湿磨；通过喷雾使雾滴在约200℃下瞬间损失水分，再进行筛分即可得到MCC 产品。传统和新型MCC生产工艺流程图如图1所示。

图1 MCC生产工艺流程图Fig.1 Schematic of MCC production process

2 市场容量及趋势

2.1 国际市场

由于低脂食品的需求增长和药品赋形剂行业的稳步发展，全球MCC 市场在2014—2020 年表现出适度增长。因全球食品和饮料行业需求增长，MCC 市场复合年均增长率达到5.8%，从2013 年的6.33 亿美元增长到2020 年的9.36 亿美元。全球MCC 市场份额如图2 所示，从图2 可以看出，MCC 市场中，药品行业占比最大，2013 年为35%，2020 年达到38%；就市值而言，2015—2020 年的复合年增长率将达到7.9%，为各类用途中最高[1]。在全球关键国家和地区市场中，由于北美的食品、饮料及药品行业对MCC 具有强劲需求，因此，北美成为了最大的地区市场，占全球MCC 市场份额的30%以上；而实现MCC 市场份额最快增长的为亚太地区市场。

由于美国、德国、法国、中国和印度等国家和地区终端用户的高需求，MCC 市场在过去几年呈现出强劲的增长势头，其中发展中经济体（如中国和印度）的MCC 增长速度较快。全球MCC 市场主要受MCC 在食品加工行业和药品行业不断增长的需求推动，发展速度越来越快；药品行业的增长速度居各行业之首，化妆品和保健品行业对MCC 市场的发展也起到了重要贡献。

最近，美国食品和药品监督局同意将MCC 作为一种食用安全添加剂，有望进一步促进全球MCC 市场的发展；同时，全球繁荣的低脂食品市场也象征着MCC市场具有良好的发展机会。

据全球最大MCC 生产企业——美国FMC 公司的相关数据，MCC国际市场现状如下。

（1）市场：目前，全球MCC 的总产量约10 万t，产值约为6.5 亿～7 亿美元；2020 年预计达到10 亿美元。美国占MCC 国际市场份额的1/3，亚洲占1/3，世界其他地方占1/3。具有较先进生产力的MCC 企业分别位于美国、德国、巴西和中国台湾。

图2 全球MCC市场份额Fig.2 Global MCC market share

（2）产品和价格：MCC 主要用作医药产品的黏合剂，价格约3～5 美元/kg；接近纳米级的MCC 主要用作食品添加剂，价格约7～12美元/kg。

（3）生产方法：有盐酸水解法和硫酸水解法两种生产工艺，前者对设备要求较高，生产产品质量也较高。

（4）规模：年产能至少1 万t。如果是单独建厂，项目投资需1亿美元左右；如果利用已投产的溶解浆厂进行MCC 生产，则项目投资约4000～6000 万美元（每吨产品投资额可控制在4000～6000美元），可从一定程度上节省投资。具体投资和生产规模取决于产品级别和质量。

2.2 中国市场

由于我国市场的MCC 产品品质、用途及统计口径存在差异，部分数据与国际统计数据相比有较大差距，但有一点可以肯定，我国的MCC 市场呈持续增长趋势。

早在2008 年，我国MCC 行业就发展迅速，产品生产出现持续扩张趋势。在国家产业政策鼓励及投资者对企业新增投资项目的关注下，MCC 产业向高技术产品方向发展，进一步促进了我国MCC 行业的发展。2009—2012年是我国MCC 行业发展的关键时期，也是我国从“十一五”迈向“十二五”的过渡期；在全球金融危机环境及国内严峻的经济形势下，一系列新的政策陆续出台，对MCC 行业的发展产生重大影响，一批国家重大工程项目陆续开工建设，对MCC行业需求市场产生了极大的拉动作用。2010 年前，我国MCC 的年产量已超过1 万t；2010 年，我国MCC的年产量约为2 万t，并已广泛应用到食品和化工等行业；2015 年，我国MCC 的年产量已超过8.4 万t，市场规模约26.84 亿元。目前，我国市场MCC 产品价格约为22～26元/kg。

纤维素填料在合成革生产中用量较大，出口的服装革和高性能鞋革均会利用进口MCC 作为填料，其用量一般为聚氨酯的20%～30%。2015 年，人造革和合成革的产量约300万t，填料用量约60万t。一家服装革企业的纤维素填料年用量约1000 t，其中包括进口MCC和通过物理方法研磨得到的小尺寸纤维素。

近年来，人们不断深入研究MCC 的制备方法、性质和结构，并将其广泛应用于化工、医药及食品等领域。MCC 以其自身丰富的功能性，极具实际生产开发价值，在国民经济发展中占有十分重要的地位。由于我国拥有丰富的棉短绒资源，生产MCC 的原料广泛，随着MCC 的应用进一步推广，未来我国将有望成为世界上最大的MCC生产和消费国。

3 投资规模和回报情况

在自有溶解浆厂（年产量23 万t）建设一条年产3万t（绝干）MCC 生产线，物料及能源平衡图如图3所示[2]。

经过商业分析，计算的投资规模和回报情况如下。

（1）MCC生产规模：年产量3万t。

（2）投资总额：2500 万欧元，包括征地、建筑、土建、设备（包括槽罐和管道）、公用设施、电气设备、工艺控制、咨询服务、设备的安装和开机等。通常还需准备投资金额20%的预备金。

（3）年销售收入：5330万欧元。

（4）年总运作成本：3300万欧元。

（5）第一年税前净利润：2040 万欧元（20%设备折旧）。

图3 自备溶解浆厂生产MCC的物料及能源平衡图Fig.3 Material and energy balance diagram of MCC by the self-provided dissolving pulp plant

（6）第一年税收净利润：1730 万欧元（20%设备折旧）。

（7）投资回报率：69.2%。

（8）溶解浆料附加值：77.2%。

（9）定员：20人（五班工作制）。

如图3所示，以岳阳林纸股份有限公司为例，依据岳阳市物价，即水费1.658元/t、电费0.339元/kWh、气费31.235 元/GJ、硫酸成本0.650 元/kg、工资60000元/（a·人）、溶解浆（风干）成本6000 元/t；自产湿浆所带的水为77098 t/a，溶解的碳氢化合物3333 t/a可送碱回收燃烧回收热能以节省成本；进行经济测算，结果如下：

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

（2）电费：280 kWh/t×0.339元/kWh=94.92元/t

（3）气费：（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）回收汽费用：-0.7GJ/t×31.235元/GJ=-21.86元/t

（6）溶解浆成本：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

经计算可知，MCC（绝干）成本为7677.42 元/t，折算成风干成本为6909.68 元/t；目前我国MCC 市场销售价格为2 万～2.5 万元/t，因此，投资生产MCC 具有较大的利润空间。

综上所述，国内已运行和投产的溶解浆厂可以利用先进的生产技术优势，在MCC 的可投资项目方面加大市场技术调研力度，形成可行性研究报告，早日决策，使MCC 生产线成为公司新的经济利润增长点，实现成功转型；与国内用户（如皮革制造商）进行商讨，确认需求和国产MCC 产品的使用问题，建立潜在客户，积极寻找合作伙伴；调研生产其他特种纤维素产品（如醋酸纤维素）的可能性，降低商业风险，避免生产MCC 的产能过剩；也可与国际知名MCC 生产公司合作，减少技术风险的同时积极参与国际市场竞争。

4 结 语

MCC 作为天然产品，其生产及应用具有得天独厚的优势，如能加强其基础研究及开发利用，对解决目前资源短缺、环境恶化等问题具有重要意义；目前，MCC 在医药、食品、轻化工和日用化工等领域获得了广泛的应用。作为天然植物纤维原料制品，MCC 在医药和食品工业中具有先天优势和独特性质，可以作为多功能助剂以代替合成产品而应用，从而开辟MCC 应用的途径。为了进一步实现市场效益，未来仍需不断探索，利用更廉价的原料和更环保的方法来制备MCC，并积极探究其潜在用途。