林產化學加工

林產化學加工是以森林植物為主要原料,借化學或化工方法加工成產品的過程。

林產化學加工

正文

森林植物為主要原料,借化學或化工方法加工成產品的過程。作為工業生產時稱林產化學工業,和森林採伐運輸工業、木材加工工業一起,稱為森林工業的三大組成部分,對合理利用現有森林資源、發展多種經營有重要作用。作為一門學科,林產化學加工是以林學、木材化學、化學工程為理論基礎,研究樹木等原料及其產品的化學組成、性質和加工技術的套用學科。
森林植物中的林木(乾、枝、、皮、、果)、林木的加工剩餘物(板皮、木屑、碎片)、林木受傷後流出的分泌物和由於寄生昆蟲的作用而產生的物質都可作為林產化學加工的原料。一般說,樹木的主體木材是由細胞壁物質和非細胞壁物質所構成。由纖維素、半纖維素和木質素組成的細胞壁物質,是木材的主要成分。非細胞壁物質是存在於細胞壁間和細胞腔內的、分子量較低的物質,是木材的另一類成分(見木材化學)。木材的化學組成和結構特徵隨樹種、生長環境、樹齡以及所在部位而異。因此,林產化學加工技術也須根據原料的組成和結構、產品的理化性質和規格要求確定。
加工範圍 林產化學加工的內容和重點因各國的資源、歷史、社會經濟條件和對林產品的需要而有不同。在中國,加工範圍主要包括木材製漿造紙、樹木提取物加工、木材熱解和氣化、木材水解林副特產品的化學加工利用等5大門類。
木材製漿造紙 製漿是按照抄紙的要求,用化學、物理或兩者相結合的方法,從木材等植物纖維原料中分離和淨化纖維的加工過程。再加入輔助材料(膠料、填料),把纖維加工成厚度均一的薄層,即成紙張和紙板等產品(見木材製漿造紙)。
樹木提取物加工 木材的非細胞壁物質──內含物含量少,成分複雜,可用水、水蒸氣或有機溶劑提取所得產品稱為提取物。其中有些產品有特殊的用途和經濟價值,如栲膠(主要成分是單寧)、樟腦、樹脂、色素等。樹木的分泌物主要有松脂等。中國絕大多數的松香松節油是由采自松樹樹幹的松脂加工製得。這種松香和松節油在國際上稱脂松香和脂松節油。
木材熱解和氣化 即在隔絕空氣或控制進氣量的條件下,使木材受熱分解,從而得到固態(如木炭)、液態(如木醋液、木焦油等)和氣態(如木煤氣)產品(見木材氣化)。
木材水解 即將木材中以纖維素和半纖維素形式存在的高聚糖,在催化劑參與下與水作用,使之分解成葡萄糖、木糖等單糖。木材水解不僅可以利用森林資源生產國民經濟需要的產品,而且能以非食用的原料代替工業用糧生產的產品(見植物原料水解)。
林副特產品化學加工利用 即對油茶油桐橡膠樹漆樹等經濟林木,以及在某些林木上放養的白蠟蟲、紫膠蟲、五倍子蚜蟲等進行化學加工,從而得到茶油、桐油、天然橡膠、生漆蟲白蠟紫膠五倍子等產品。
歷史與現狀 中國古代對木炭、造紙、 松脂、紫膠、蟲白蠟等的生產、使用已有記載。如在商代冶銅遺址中發現木炭;東漢時已有紙漿造紙等。但過去都是手工或作坊式生產,不能滿足社會需要。中華人民共和國成立後,按照本國特點發展以提取物加工為主的林產化學工業,產品數量迅速增加。如松香1936年最高年產量才1.6萬噸,到80年代增加至28~32萬噸,除滿足國內市場外,還可大量出口。紫膠除主要產區雲南外,現又在廣西、廣東、福建等地發展了新產區。此外,活性炭糠醛生產也具相當規模。木材製漿造紙是林產化學工業中產量最大、 產值最高的部門。 1985年中國紙和紙板的產量達1113萬噸(包括台灣產量),居世界第4位。同時適應林產化學工業的需要,有關的科研教育事業也有發展。1950年東北林務總局成立化工處研究室。1952年原林業部林業科學研究所設定林產化學研究室,1956年又在上海設立林產化學工業試驗室。1960年上述兩單位合併,在南京成立了中國林業科學研究院林產化學工業研究所。此外還在一些重點林業省區的林業科學研究所和大專院校相繼開展林產化學加工方面的研究工作。1956年南京林學院(見南京林業大學)首先建立化學科學與工程專業,1959年擴建為系。以後東北林學院(見東北林業大學)、北京林學院(見北京林業大學)、中南林學院和福建林學院都設定相應的專業,培養專門人才。1979年成立中國林產化學化工學會和林產化學工業科技情報中心站,並出版專業刊物《林產化學與工業》、《林化科技通訊》等。
林產化學工業在美國、 加拿大、瑞典、 芬蘭等國是以木材製漿造紙為中心,同時生產浮油松香、木素磺酸鹽香草素、 酒精、飼料酵母等。美國有松脂加工、松香和紫膠再加工、木材氣化等產業。日本也是以製漿造紙為主,兼有燒炭、松香和紫膠再加工、香蕈生產等。這些國家除木材製漿以外的林產化學加工在國民經濟中所占的比重很小。蘇聯的林產化學工業包括松香生產、木材熱解、木材水解等,已形成獨立的工業體系,國家設有專門的主管部門和科研機構,高等學校有專業設定,並出版專門刊物。20世紀80年代,世界浮油松香、飼料酵母、糖醛、紙漿等產品的增長速度較快,活性炭在環境保護方面的用量也有增加。用木材熱解方法對木材剩餘物進行的綜合利用也進一步受到重視。
發展趨勢 林產化學加工是森林資源綜合利用的一個重要方面。其發展趨向表現在:①建立優良的原料基地,以有利於改進目的樹種的品質,並便於管理、採集。②開發林產化學產品的利用途徑,除提高原有產品的質量和擴大使用範圍外,對某些初製品進行改性或再加工,以改善其原有性能和提高使用價值。③進一步發展林副特產品,包括對傳統產品如生漆、五倍子、蟲白蠟等提高其採集、貯存和加工利用的水平,以及開拓木本精油、樹脂、樹膠、色素和藥物的加工利用範圍。此外,木炭、木煤氣、酒精及其他一些化學轉化產品還是生物質能的來源,活性炭可用於廢水處理和解決空氣污染;葡萄糖、酵母等產品則可為日益增長的世界人口將提供部分食物來源。

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