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國家重點研發(fā)計劃“林業(yè)資源培育及高效利用技術(shù)創(chuàng)新”重點專項是“十三五”我國林業(yè)科技創(chuàng)新的重要戰(zhàn)略部署,以支撐國家木材安全、生態(tài)安全、綠色發(fā)展和“三區(qū)”(山區(qū)、沙區(qū)、林區(qū))經(jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo),確定速生用材、珍貴用材、工業(yè)原料等樹種為對象,按照產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈、一體化組織實施的思路,從基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與區(qū)域技術(shù)集成示范3個層次,共部署14項重點任務(wù),涉及26個項目。近年來,林化資源加工關(guān)鍵技術(shù)取得了重要進(jìn)展,多項成果在我國林業(yè)產(chǎn)業(yè)建設(shè)中廣泛應(yīng)用,對推動人工林剩余物清潔高效利用、助力特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要作用,本期主要推介以下6項成果。
一、人工林剩余物清潔高效利用技術(shù)
基質(zhì)桉樹木屑的杏鮑菇工廠化生產(chǎn)技術(shù)、燃油揮發(fā)控制用木質(zhì)顆?;钚蕴恐苽浼夹g(shù)、農(nóng)林剩余物高得率清潔制漿技術(shù)3項成果,均屬于國家重點研發(fā)計劃“林業(yè)資源培育及高效利用技術(shù)創(chuàng)新” 重點專項“人工林剩余物資源化利用技術(shù)研究”項目,突破了人工林剩余物生物、化學(xué)和熱化學(xué)高效轉(zhuǎn)化、污染控制與減排等關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)制高附加值產(chǎn)品,實現(xiàn)人工林剩余物清潔高效多元化利用。
1、桉樹木屑的杏鮑菇工廠化生產(chǎn)技術(shù)
杏鮑菇含有7種人體必需的氨基酸,且寡糖含量豐富,與雙歧桿菌共用,有改善腸胃功能和美容的效果。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的基質(zhì)桉樹木屑的杏鮑菇工廠化生產(chǎn)技術(shù),可降低杏鮑菇產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本、提高機(jī)械化水平并改善商品外觀。
該技術(shù)成果創(chuàng)制了一種杏鮑菇優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低價配方。桉樹優(yōu)于闊葉樹木屑、棉籽殼、甘蔗渣、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品下腳料組成的基質(zhì),為杏鮑菇生長提供了適宜的碳源、氮源和碳氮比。使用該技術(shù)成果可獲得杏鮑菇產(chǎn)量每袋470克,產(chǎn)量提高11.9 %。
該技術(shù)成果已建立“人工林剩余物-食用菌-生物質(zhì)顆粒燃料”循環(huán)再利用產(chǎn)業(yè)示范基地,既實現(xiàn)了人工林剩余物綜合利用,又解決了食用菌產(chǎn)業(yè)原料短缺問題,改變了傳統(tǒng)“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄”的增長模式,提高了資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益。
2、燃油揮發(fā)控制用木質(zhì)顆?;钚蕴恐苽浼夹g(shù)
目前,國內(nèi)汽油車在出廠時都必須裝備碳罐。燃油揮發(fā)控制用活性炭是指裝填于汽車碳罐的高端活性炭產(chǎn)品,通過吸附化油器、汽缸等處揮發(fā)出的汽油蒸氣而防止燃油逸出所造成的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所針對當(dāng)前我國車用燃油揮發(fā)控制活性炭依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,開展以人工林剩余物制備汽車燃油揮發(fā)控制用高性能木質(zhì)顆粒活性炭技術(shù)研究,開發(fā)出高性能汽車燃油揮發(fā)控制用顆?;钚蕴?,可滿足中國汽車國六排放標(biāo)準(zhǔn)的活性炭產(chǎn)品要求。
該技術(shù)成果以磷酸為活化劑制備高吸附-脫附能力的木質(zhì)顆?;钚蕴?,創(chuàng)新了原料預(yù)熱解技術(shù),顯著提高活性炭吸附性能;開發(fā)了原料粒度調(diào)控技術(shù),使活性炭表觀密度增加10%以上,有效提高活性炭丁烷工作容量;研發(fā)了真空捏合技術(shù),提高了活性炭強(qiáng)度;創(chuàng)制的高性能活性炭產(chǎn)品的丁烷工作容量、耐磨強(qiáng)度、灰分等指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
該技術(shù)成果適用于木質(zhì)活性炭制造企業(yè),還可提升人工林剩余物的附加值,帶動和促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級。目前已建立年產(chǎn)1000噸的車用燃油揮發(fā)控制用木質(zhì)顆粒活性炭示范生產(chǎn)線1條,試產(chǎn)500噸以上,實現(xiàn)新增經(jīng)濟(jì)效益2500萬元。
3、農(nóng)林剩余物高得率清潔制漿技術(shù)
我國優(yōu)質(zhì)木材原料供應(yīng)短缺,目前和今后較長時間內(nèi),制漿工業(yè)只能利用大量農(nóng)林剩余物等低質(zhì)混合纖維原料進(jìn)行生產(chǎn)。由于材性和纖維品質(zhì)差異大,普遍存在藥液滲浸難、木片軟化效果差、生產(chǎn)消耗高、紙漿質(zhì)量差和污染發(fā)生量大等問題。
為此,中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所針對相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)理論問題和技術(shù)關(guān)鍵難點進(jìn)行系統(tǒng)研究,開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)林剩余物高得率清潔制漿技術(shù)和配套核心設(shè)備。創(chuàng)新了混合木片快速識別、均質(zhì)浸漬軟化、低溫解離節(jié)能磨漿、高效清潔漂白和廢水低成本高效處理與回用等關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)制了適合農(nóng)林剩余物及混合材特點的節(jié)能擠壓疏解及磨漿關(guān)鍵設(shè)備,實現(xiàn)了低質(zhì)原料優(yōu)質(zhì)化制漿,填補(bǔ)了國內(nèi)空白。
該技術(shù)成果可減少化學(xué)品用量20%以上,節(jié)約磨漿電耗30%以上。紙漿強(qiáng)度高、均一性好,纖維束含量減少50%以上,減少進(jìn)口化學(xué)木漿用量10%以上。符合木質(zhì)纖維和秸稈類非木纖維原料高得率、低能耗、低污染清潔制漿和裝備自主化要求,推廣應(yīng)用前景廣闊,已成功應(yīng)用于多家企業(yè)。
二、林化資源加工關(guān)鍵技術(shù)
矮化人工林枝葉采集預(yù)處理及揮發(fā)油高效提取關(guān)鍵技術(shù)與裝備、皂莢多糖高效分離及改性利用技術(shù)、木豆葉資源高值化加工利用關(guān)鍵技術(shù)三項成果,均屬于國家重點研發(fā)計劃“林業(yè)資源培育及高效利用技術(shù)創(chuàng)新”重點專項“人工林非木質(zhì)林產(chǎn)資源高質(zhì)化利用技術(shù)創(chuàng)新”項目,為推動我國林產(chǎn)化工行業(yè)進(jìn)步,特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要技術(shù)支撐。
1、矮化人工林枝葉采集預(yù)處理及揮發(fā)油高效提取關(guān)鍵技術(shù)與裝備
針對我國人工林枝葉人工采集勞動強(qiáng)度大、效率低、揮發(fā)性成分易損失,人工林枝葉資源利用率低、揮發(fā)性成分提取效率不高等問題,國家林草局哈爾濱林業(yè)機(jī)械研究所、江西農(nóng)業(yè)大學(xué)以我國南方主要經(jīng)濟(jì)林樹種矮化香樟為對象,成功研究開發(fā)了矮化人工林枝葉采集預(yù)處理及其揮發(fā)油高效提取關(guān)鍵技術(shù)與裝備,突破了人工林枝葉采集預(yù)處理及揮發(fā)性成分高效提取關(guān)鍵技術(shù)。
矮化人工林枝葉采集預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備創(chuàng)新性在于成功研制爬坡和越障性能好、適應(yīng)性強(qiáng)的枝葉自動采集機(jī)輕型履帶式動力底盤和枝葉把扶護(hù)茬切割裝置,完成矮化人工林枝葉采集預(yù)處理設(shè)備樣機(jī)試制,并成功應(yīng)用于人工林枝葉采集試驗。設(shè)備技術(shù)指標(biāo)達(dá)到采集量3-5畝/小時、預(yù)處理枝葉成料長度30-60毫米。開發(fā)人工林枝葉揮發(fā)油高效提取技術(shù)與裝備創(chuàng)新性在于改進(jìn)傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾技術(shù),開發(fā)了三段減壓水蒸氣蒸餾枝葉揮發(fā)油提取技術(shù)與裝備,矮化香樟枝葉揮發(fā)油提取率提高到96%以上。
該技術(shù)成果適用于我國南北方各主要林業(yè)省區(qū)尤其是矮化人工林種植加工區(qū)域。已在江西建立了矮化香樟人工林枝葉采集試驗示范基地,建立人工林枝葉揮發(fā)性成分高效提取中試生產(chǎn)線1條。
2、皂莢多糖高效分離及改性利用技術(shù)
皂莢全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)可滿足我國對高質(zhì)量多糖膠的需求。皂莢多糖高效分離及改性利用技術(shù)成果,為皂莢全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)提供了新技術(shù)、新工藝,可實現(xiàn)多糖資源的高值化利用,同時可促進(jìn)農(nóng)民增收,形成特色產(chǎn)業(yè)。由北京林業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、南京野生植物綜合利用研究院、浙江省林業(yè)科學(xué)研究院、中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所共同研究。項目制定了《皂莢多糖膠》國家標(biāo)準(zhǔn)、《野皂莢多糖膠》和《皂莢皂苷》林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
該成果采用燃?xì)庑D(zhuǎn)炒爐進(jìn)行皂莢種子多糖預(yù)處理,選用一、二、三級研磨機(jī)選擇性破碎種皮,多糖分離過程不使用化學(xué)試劑,不消耗水,多糖得率及固體得率高。皂莢多糖分級提純技術(shù),實現(xiàn)了皂莢多糖膠產(chǎn)品的分級利用,具有高的甘露糖/半乳糖比值的產(chǎn)品更適合用于制備凝膠多糖材料。皂莢多糖微水固相改性技術(shù),將皂莢多糖膠片在含有改性試劑水溶液中水合,再經(jīng)過擠壓、干燥、制粉工藝,獲得皂莢多糖膠改性產(chǎn)品,使皂莢多糖膠改性產(chǎn)品的附加值得到大幅度提升。
皂莢多糖凝膠微水固相改性技術(shù)、多糖凝膠制備技術(shù)、皂莢多糖膠分級提純技術(shù)等已轉(zhuǎn)讓北京瓜爾潤科技股份有限公司、北京拜爾泰克科技有限公司和涼山州朝揚(yáng)新農(nóng)村綠色產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化,多糖膳食纖維等部分產(chǎn)品已經(jīng)面向市場銷售。適用基于多糖開發(fā)的食品行業(yè)、日用化妝品行業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)等。
3、木豆葉資源高值化加工利用關(guān)鍵技術(shù)
木豆是世界上唯一的木本食用豆類植物,葉、花、果實均可食用,具有多種醫(yī)療和保健功效,尤以木豆葉的藥用功效最為顯著,是我國治療股骨頭壞死特效藥“通絡(luò)生骨膠囊”的唯一原料。東北林業(yè)大學(xué)研發(fā)完成的木豆葉資源高值化加工利用關(guān)鍵技術(shù)項目主要致力于木豆葉資源高值化加工利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)研究。
該成果以酶誘導(dǎo)原料炮制、空化強(qiáng)效傳質(zhì)提取等為核心關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)工藝相比,木豆目標(biāo)活性成分含量提高了約30%,木豆資源利用度提高了約25%,生產(chǎn)成本降低了約40%。空化強(qiáng)效傳質(zhì)提取時間縮短了約30%,提取次數(shù)降低了約33%,溶劑用量降低了約25%,能耗降低了約40%。利用上述核心關(guān)鍵技術(shù),在顯著降低原料成本和生產(chǎn)成本的同時,可獲得活性成分含量高的優(yōu)質(zhì)木豆提取物原料。
該技術(shù)具有提取率高、周期短、能耗低、生產(chǎn)成本低、附加值高等優(yōu)勢??赏茝V并提升我國其他林源非木質(zhì)資源加工利用水平,對我國林業(yè)生物制劑產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級具有重大的示范作用和積極的促進(jìn)作用。目前企業(yè)已建成年加工能力9噸木豆葉提取物規(guī)模生產(chǎn)線。
