发酵工业现状与发展趋势讲解课件.ppt
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- 发酵 工业 现状 发展趋势 讲解 课件
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1、发酵工业是以含淀粉(或糖类)的农副产品为原料,发酵工业是以含淀粉(或糖类)的农副产品为原料,以发酵工程技术为手段,对农产品进行深加工,生产高以发酵工程技术为手段,对农产品进行深加工,生产高附加值产品的产业。随着发酵工程技术水平的不断提升,附加值产品的产业。随着发酵工程技术水平的不断提升,发酵工业也已发展成为一个重要的工业体系,在国民经发酵工业也已发展成为一个重要的工业体系,在国民经济的发展中占有重要的地位,并创造出了巨大的经济效济的发展中占有重要的地位,并创造出了巨大的经济效益。益。前前言言 近几年,随着科学技术的进步,国家产业政近几年,随着科学技术的进步,国家产业政策的扶持,发酵工业呈现了健
2、康稳定的发展态势。策的扶持,发酵工业呈现了健康稳定的发展态势。(一)产业现状(一)产业现状表表1 1 新型发酵工业与相关的主要产业及产品新型发酵工业与相关的主要产业及产品行业行业产产 品品氨基酸氨基酸味精、谷氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、精氨酸、肌苷酸、鸟味精、谷氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、精氨酸、肌苷酸、鸟苷酸等苷酸等有机酸有机酸柠檬酸、乳酸、衣康酸等柠檬酸、乳酸、衣康酸等淀粉糖淀粉糖果糖、葡萄糖、麦芽糖(浆)、海藻糖、果葡糖(浆)、糊精、啤果糖、葡萄糖、麦芽糖(浆)、海藻糖、果葡糖(浆)、糊精、啤酒用糖浆酒用糖浆酶制剂酶制剂糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、植酸酶、凝乳酶等糖化酶、淀
3、粉酶、蛋白酶、纤维素酶、植酸酶、凝乳酶等酵母酵母高活性干酵母、鲜酵母、药用酵母、饲料酵母、酵母抽提物等高活性干酵母、鲜酵母、药用酵母、饲料酵母、酵母抽提物等多元醇多元醇山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇、低聚异麦芽糖醇、木糖醇及乙二醇、山梨醇、麦芽糖醇、甘露醇、低聚异麦芽糖醇、木糖醇及乙二醇、环氧乙烷、丙二醇、甘油等环氧乙烷、丙二醇、甘油等特种功能发酵制品特种功能发酵制品低聚果糖、低聚木糖、香菇多糖、灵芝多糖、红曲色素、辅酶低聚果糖、低聚木糖、香菇多糖、灵芝多糖、红曲色素、辅酶Q Q1010等等目前,新型发酵工业主要包括氨基酸、有机酸、酶制剂、酵母、目前,新型发酵工业主要包括氨基酸、有机酸、酶制剂、酵母
4、、淀粉糖、多元醇及特种功能发酵制品等行业。淀粉糖、多元醇及特种功能发酵制品等行业。1 1、产量保持稳定增长、产量保持稳定增长图图1 2004-20081 2004-2008年发酵工业主要产品总产量情况年发酵工业主要产品总产量情况 2004-2008 2004-2008年,发酵工业主要产品的总产量均保持稳定年,发酵工业主要产品的总产量均保持稳定增长的态势,平均年增长率为增长的态势,平均年增长率为21.1%21.1%。产量产量 产品产品 20072007年年20082008年年增幅(增幅(%)味精味精191191184184-3.5-3.5柠檬酸柠檬酸898989890 0乳酸乳酸11118.48
5、.4-23.6-23.6酶制剂酶制剂595961.561.54 4酵母酵母1717191910.510.5淀粉糖(醇)淀粉糖(醇)770770706706-8.3-8.3表表2 20072 2007年和年和20082008年发酵工业主要产品产量年发酵工业主要产品产量 单位:万吨单位:万吨 受多方面因素的影响,受多方面因素的影响,20082008年味精、淀粉糖和乳酸的产年味精、淀粉糖和乳酸的产量受到较大影响,但酶制剂和酵母等产品的产量仍然保持着量受到较大影响,但酶制剂和酵母等产品的产量仍然保持着一定的增长率。一定的增长率。表表3 2004-20083 2004-2008年发酵行业主要产品出口量年
6、发酵行业主要产品出口量 单位:万吨单位:万吨 发酵工业是食品工业中重要的出口产业,其中味精、山梨醇产量居世发酵工业是食品工业中重要的出口产业,其中味精、山梨醇产量居世界第一位,柠檬酸产量及出口居世界第一位,淀粉糖产量居世界第二位。界第一位,柠檬酸产量及出口居世界第一位,淀粉糖产量居世界第二位。2 2、出口稳定,国际竞争力增强、出口稳定,国际竞争力增强 产品产品 年份年份(年年)2004200420052005200620062007200720082008年均增幅(年均增幅(%)味精、谷氨酸及其盐味精、谷氨酸及其盐4.34.310.210.225.825.821.721.721.621.668
7、.468.4赖氨酸及其盐和酯赖氨酸及其盐和酯2.22.26.46.414.214.214.514.59.29.264.364.3柠檬酸及其盐和酯柠檬酸及其盐和酯44.944.948.548.557.157.170.870.868.768.711.611.6乳酸及其盐和酯乳酸及其盐和酯 1.21.22.02.03.13.13.23.23.33.332.032.0酶制剂酶制剂2.02.02.62.63.53.54.74.76.56.531.631.6酵母酵母2.92.93.03.03.93.94.44.45.65.616.916.9淀粉糖(醇)淀粉糖(醇)24.324.334.134.126.42
8、6.489.589.5109.4109.468.768.73 3、企业规模扩大、产业集中度加强、企业规模扩大、产业集中度加强 发酵行业企业已经从中小企业为主体演变为大企业、大集团为发酵行业企业已经从中小企业为主体演变为大企业、大集团为主导地位的格局。随着企业生产经营水平和市场信誉的提高,形成主导地位的格局。随着企业生产经营水平和市场信誉的提高,形成了一批跨地区、跨行业且具有较强竞争力的优势企业集团。我国已了一批跨地区、跨行业且具有较强竞争力的优势企业集团。我国已拥有玉米综合加工能力亚洲第一、世界第三的大型企业。拥有玉米综合加工能力亚洲第一、世界第三的大型企业。行业行业产量产量企业个数企业个数产
9、量占总量比例(产量占总量比例(%)味精行业味精行业1010万吨以上万吨以上7 78484柠檬酸行业柠檬酸行业6 6万吨以上万吨以上5 57575乳酸行业乳酸行业2 2万吨以上万吨以上2 28585淀粉糖行业淀粉糖行业2020万吨以上万吨以上7 76060酵母行业酵母行业2 2万吨以上万吨以上3 39090 表表4 4 我国发酵行业产业集中度情况我国发酵行业产业集中度情况 产业布局由沿海港口等经济发达地区向原料产地转移产业布局由沿海港口等经济发达地区向原料产地转移 4 4、产业布局基本形成、产业布局基本形成 图图2 2 我国发酵工业产业布局我国发酵工业产业布局5 5、自主创新能力显著增强、自主创
10、新能力显著增强研发投入持续增长研发投入持续增长管理体系标准化管理体系标准化自主创新网络体系形成自主创新网络体系形成 在国家产业政策的正确引导下,发酵工业企业已经越来越认在国家产业政策的正确引导下,发酵工业企业已经越来越认识资源综合利用和节能减排的重要性和必要性,努力提高原料转识资源综合利用和节能减排的重要性和必要性,努力提高原料转化率、副产品的综合利用率,加大对生产过程中产生的废水、废化率、副产品的综合利用率,加大对生产过程中产生的废水、废渣和废气的治理和回收利用,并取得了一定的成绩。渣和废气的治理和回收利用,并取得了一定的成绩。6 6、节能减排初见成效、节能减排初见成效(二)技术现状(二)技
11、术现状近年来,随着科学技术的进步,发酵工业生产水近年来,随着科学技术的进步,发酵工业生产水平已经有了很大的提高。表现在以下四方面:平已经有了很大的提高。表现在以下四方面:1 1、菌种水平、菌种水平 (1 1)氨基酸生产菌株)氨基酸生产菌株 虽然我国是氨基酸生产大国,但我国氨基酸生产所使用的菌株虽然我国是氨基酸生产大国,但我国氨基酸生产所使用的菌株无论是在产酸水平、糖酸转化率还是提取收率方面均与国外有着较无论是在产酸水平、糖酸转化率还是提取收率方面均与国外有着较大的差距。大的差距。(2 2)有机酸生产菌株)有机酸生产菌株 近二十年来,我国柠檬酸虽然在产量和出口方面与国外相比均近二十年来,我国柠檬
12、酸虽然在产量和出口方面与国外相比均具有较大的优势,但我国柠檬酸发酵技术的进步仅体现在硬件和原具有较大的优势,但我国柠檬酸发酵技术的进步仅体现在硬件和原材料粗放两个方面,在其它方面的进步甚小。材料粗放两个方面,在其它方面的进步甚小。生产指标生产指标水平水平产酸率产酸率13%-15%13%-15%糖酸转化率糖酸转化率96%96%提取收率提取收率90%90%表表5 5 我国有机酸菌种生产能力我国有机酸菌种生产能力 近年来,我国各味精生产企业的生产工艺大致相同,但随着近年来,我国各味精生产企业的生产工艺大致相同,但随着新菌种的选育、新技术及新设备的应用,味精发酵工艺水平得到新菌种的选育、新技术及新设备
13、的应用,味精发酵工艺水平得到了不断提高。了不断提高。图图3 3 味精生产工艺味精生产工艺2 2、发酵工艺水平、发酵工艺水平 (1 1)味精发酵工艺)味精发酵工艺 各企业通过行业间的技术交流和与科研院所的合作,使生产工各企业通过行业间的技术交流和与科研院所的合作,使生产工艺得到了不断优化,各项生产技术指标得到不断完善。艺得到了不断优化,各项生产技术指标得到不断完善。指标指标 年份(年)年份(年)20052005200620062007200720082008增幅(增幅(%)糖化收率(糖化收率(%)98.8198.8198.6698.6699.2499.2499.6699.660.80.8谷氨酸产
14、酸(谷氨酸产酸(g/dlg/dl)10.8310.8311.2511.2511.7511.7512.3812.3814.314.3谷氨酸转化率(谷氨酸转化率(%)58.9958.9959.8559.8561.1261.1262.4062.406.06.0提取收率(提取收率(%)95.0395.0395.5695.5695.5495.5494.1894.18-0.8-0.8精制收率(精制收率(%)96.0396.0396.4096.4096.6396.6397.1297.121.11.1淀粉单耗淀粉单耗t/tt/t1.411.411.321.321.281.281.281.28-3.4-3.4表
15、表6 2005-20086 2005-2008年味精生产主要技术指标年味精生产主要技术指标 目前,我国大部分味精生产企业生产技术指标在味精工业清目前,我国大部分味精生产企业生产技术指标在味精工业清洁生产标准的一级与二级之间。洁生产标准的一级与二级之间。生产技术特征指标生产技术特征指标一级一级二级二级三级三级1 1、淀粉糖转化率(、淀粉糖转化率(%)99.599.5999998982 2、发酵糖酸转化率(、发酵糖酸转化率(%)6363606057573 3、发酵产酸率(、发酵产酸率(%)13.513.5121210104 4、谷氨酸提取收率(、谷氨酸提取收率(%)等电离交等电离交989896.5
16、96.59595浓缩等电浓缩等电9090888884845 5、精制收率(、精制收率(%)98.598.596.596.595956 6、纯淀粉出、纯淀粉出100%100%味精收率(味精收率(%)等电离交等电离交85.485.478.178.171.271.2浓缩等电浓缩等电78.478.471.271.262.962.9表表7 7 我国味精工业清洁生产标准指标要求我国味精工业清洁生产标准指标要求(2 2)柠檬酸发酵工艺)柠檬酸发酵工艺 目前,许多柠檬酸生产厂商以玉米作为原料,采用连续喷射液化、目前,许多柠檬酸生产厂商以玉米作为原料,采用连续喷射液化、清液发酵工艺,并取得了显著的经济效益。清液
17、发酵工艺,并取得了显著的经济效益。图图4 4 柠檬酸生产工艺柠檬酸生产工艺3 3、分离提取工艺水平、分离提取工艺水平 (1 1)味精分离提取工艺)味精分离提取工艺 味精企业中采取的分离提取工艺有等电离交和浓缩等电两种味精企业中采取的分离提取工艺有等电离交和浓缩等电两种 图图5 5 等电离交工艺流程等电离交工艺流程图图6 6 浓缩等电工艺流程浓缩等电工艺流程 目前,行业内正在推广应用目前,行业内正在推广应用“新型浓缩等电结晶工艺新型浓缩等电结晶工艺偶联膜处理技术偶联膜处理技术”。*一次结晶收率达到一次结晶收率达到90%90%以上以上 *无污染物排放无污染物排放 *生产闭路循环生产闭路循环 *提高
18、产品质量提高产品质量 *降低水耗、能耗及生产成本降低水耗、能耗及生产成本 (2 2)柠檬酸分离提取工艺)柠檬酸分离提取工艺钙盐沉淀法钙盐沉淀法 柠檬酸柠檬酸柠檬酸发酵液柠檬酸发酵液 硫酸硫酸废水废水柠檬酸钙柠檬酸钙离交、脱色离交、脱色柠檬酸产品柠檬酸产品CaCOCaCO3 3COCO2 2硫酸钙硫酸钙目前柠檬酸分离提纯工艺基本上都是采用钙盐沉淀法目前柠檬酸分离提纯工艺基本上都是采用钙盐沉淀法 图图7 7 柠檬酸分离提纯工艺流程柠檬酸分离提纯工艺流程 利用色谱分离原理,研究开发新型交换吸附能力强、抗污染利用色谱分离原理,研究开发新型交换吸附能力强、抗污染能力强的连续固定相,利用连续错流变温提取分
19、离柠檬酸发酵液能力强的连续固定相,利用连续错流变温提取分离柠檬酸发酵液中的柠檬酸,从而达到与发酵液中的其他杂质分离的目的,同时中的柠檬酸,从而达到与发酵液中的其他杂质分离的目的,同时实现柠檬酸的清洁生产。实现柠檬酸的清洁生产。新型色谱提取分离技术提取柠檬酸新工艺新型色谱提取分离技术提取柠檬酸新工艺4 4、废物处理工艺、废物处理工艺 (1 1)味精污水处理方法)味精污水处理方法 根据作用微生物的不同,生物处理方法可分为好氧处理和根据作用微生物的不同,生物处理方法可分为好氧处理和厌氧处理两大类型,目前国内味精废水处理工艺一般为厌氧厌氧处理两大类型,目前国内味精废水处理工艺一般为厌氧-好氧生化组合法
20、。好氧生化组合法。(2 2)柠檬酸污水处理方法)柠檬酸污水处理方法 柠檬酸行业主要污染物为废渣和废水,近年来生产过程中产生柠檬酸行业主要污染物为废渣和废水,近年来生产过程中产生的炉灰渣和硫酸钙作为建材使用,解决了固体废弃物的处理问题。的炉灰渣和硫酸钙作为建材使用,解决了固体废弃物的处理问题。图图8 8 柠檬酸废水处理工艺流程柠檬酸废水处理工艺流程(三)存在的主要问题(三)存在的主要问题发酵工业在快速发展过程中,也暴露了诸多问题,突出表现为发酵工业在快速发展过程中,也暴露了诸多问题,突出表现为以下几个方面:以下几个方面:1 1、产业结构不合理、影响行业快速、稳定发展、产业结构不合理、影响行业快速
21、、稳定发展首先是原料结构问题首先是原料结构问题 其次是产品结构问题其次是产品结构问题 2 2、原料转化率不高,副产物及废弃物综合利用水平低、原料转化率不高,副产物及废弃物综合利用水平低 原料转化率只有原料转化率只有85%85%,高低差距大,高低差距大 80%副产物及废弃物没有得到充分利用副产物及废弃物没有得到充分利用 3 3、能耗较高、污染较重、能耗较高、污染较重 发酵工业是能耗较高的产业,我国水平与国际先进水平相比,差距较发酵工业是能耗较高的产业,我国水平与国际先进水平相比,差距较大。生产过程用水量大,由于企业的生产水平和技术装备不同,耗水量差大。生产过程用水量大,由于企业的生产水平和技术装
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