何以解忧，唯有创新——2014年发酵工程研究会常务理事扩大会上的报告

于信令

（沈阳德成生物科技有限公司，辽宁沈阳 110023）

何以解忧，唯有创新
——2014年发酵工程研究会常务理事扩大会上的报告

于信令

（沈阳德成生物科技有限公司，辽宁沈阳 110023）

1 行业现状及存在问题

近两三年味精和氨基酸发酵行业的状况不尽人意，可以说低迷不振。表现在销售市场不景气，产品价位偏低，企业经济效益下滑，有些企业处于停产或半停产状态。对此行业同仁颇感忧虑。但是我们还应看到这期间各有关企业、科研单位、高等院校和设计单位团结合作、勇对困境，克服种种不利因素，在生产能力、技术水平、新产品开发、节能减排、环境保护、生产安全、食品卫生等方面做了大量工作，并做出了很大成绩。

1.1 我国氨基酸产量已达世界首位

目前我国年产味精约180万吨，年产赖氨酸约120万吨，年产苏氨酸及小品种氨基酸约30万吨，合计年产氨基酸约为330万吨。占全世界氨基酸总量（约600万吨）的50%以上。现在我国是全世界氨基酸主要产区，是氨基酸最大生产国之一。

1.2 技术含量提高很大，主要技术指标达到世界先进水平

发酵使用亚适量菌种、温敏菌种、DNA基因重组菌种、高效工程菌，结合工艺设备不断改进使生产技术指标不断提高。目前谷氨酸发酵产酸率达170～200 g/L，转化率达60%～64%，提取收率为88%。赖氨酸发酵产酸率达170～200 g/L，有的达到200 g/L以上，转化率为65%～68%，有的达到70%以上，提取收率为95%。

1.3 我国自行设计、制造、安装的1200 m3超大型发酵罐已投入运行。

2008年我国当时最大发酵罐（800 m3）在宁夏伊品公司投入运行，效果很好。近期（2014年上半年）超大型发酵罐（1200 m3）在甘肃武威荣华工贸公司投产运行，效果很佳。说明我国氨基酸行业大型生产设备的设计、制造安装已进入国际先进行列。

1.4 小品种氨基酸及关联新产品发展较快

近年来除谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸三种大宗氨基酸外，小品种氨基酸，如苯丙氨酸、色氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、精氨酸、脯氨酸等发展较快，发酵水平提高很大，但目前产量不大。

另外，γ-聚谷氨酸（γ-PGA），ε-聚赖氨酸（ε-PL），聚天门冬氨酸（PASP）等作为食品添加剂、防腐剂、生物降解材料、药物载体、抗癌增进剂等新兴生物技术产品，目前处于研发阶段，发展前景看好。

2014年5月，梅花集团年产千吨普鲁兰多糖植物胶囊生产线已投入生产，对食品和医药行业做出新的贡献。

与氨基酸密切相关的肌苷酸（IMP）、鸟苷酸（GMP）和I+G产量和技术水平均有所提高，与国外同类产品颇具抗衡能力，为提高建材质量，有的企业还增加了葡萄糖酸钠产品的生产。

1.5 先进自控设备及DCS计算机控制系统的发展应用较好

近几年为配合氨基酸生产需要，一些设备和仪表公司研制并提供了许多先进自控设备，为行业发展做出很大贡献。如全程控板框式压滤机，用于糖化、脱色过滤；全自动控制下卸料离心机分离谷氨酸、味精受到欢迎；电脑滤清器代替高空采风塔；自控热水器液化效果高；高转速卧螺离心机，带式过滤机适用于生产；多效降膜蒸发器节能效果较好；离心式空压机、溴化锂制冷机应用越来越广泛。以上设备具有高效自控、节能减排的特点而得到广泛应用。另外，近几年计算机DCS（集散控制系统），应用比较广泛，效果较好，越来越得到氨基酸行业的重视和认可。

1.6 近年来企业管理水平有较大提高，有利于生产稳定和发展

目前企业越来越重视制约其生存发展的环保、安全生产和食品卫生等问题。企业需要加强现代化管理，加大投入，使各项控制指标达到国家和地方政府的要求。有的企业污水处理后不但指标达到规定要求，处理后的废水还可饲养可食用的热带鱼。

另外，氨基酸发酵普遍存在染菌、染噬菌体问题，因近几年采取多项有效措施，并积累了较丰富的经验，染菌基本上得到控制，对稳定生产起了关键作用。

近几年行业在低迷困境中不断前进，取得很大成绩，但全面衡量对比来看，还存在不少不足之处。

1）多年以前就提出来的扩宽使用非粮原料问题，喊的多、做的少，至今仍然是以玉米淀粉为主料，其次是小麦淀粉，极少用非粮原料。

2）近几年增加不少氨基酸及其关联新产品，但与国外先进国家相差很大。工艺新技术的开发成果不够多，说明在研发的人力、资金投入上还不足。

3）污水治理和复混肥料尾气处理比前些年有较大的改善和提高，但还有一定差距，有些企业尚不能真正达到规定指标。

4）近几年重视节能减排，低碳经济，但缺乏具体攻关措施，效果不够明显。

5）对食用味精及各种氨基酸的营养及安全性尚缺乏深化试验数据和宣传力度。特别是近期投入市场的新产品缺乏安全性、营养性、功能性的试验数据，影响销售市场。

6）现在缺乏能对全行业或大型企业现状、存在的主要问题进行分析研究，并提出今后发展战略方针的机构和技术经济专家。

2 坚持创新之路，推动氨基酸行业继续发展

2.1 复合酶法用于小麦淀粉制糖工艺

莲花集团采用糖化酶、普鲁兰酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和蛋白酶的复合酶，进行糖化，粉糖转化率由77.9%提高到86.6%，糖液透光率提高很大，糖化周期减少4 h。为小麦淀粉制糖工艺开辟了新路。

2.2 液化糖化合二为一新工艺探索

由杰能科钱莹、段钢先生提出的把液化工序和糖化工序合二为一的新制糖工艺，能减少设备和人员投入、节约能源、降低成本、提高经济效益。但此新工艺尚需探索，因为能满足新工艺所需要的复合酶制剂，有待酶制剂行业的研发，新工艺生产条件也尚需试验摸索。

2.3 采用富氧技术，提高发酵溶解氧

氨基酸生产多数是好氧发酵，为了提高发酵液的溶解氧，可以采取提高空气压力，即增加罐压，提高氧分压。但是提高氧分压的同时，CO2的分压也同时增加。由于CO2的溶解度比氧大得多，不利于CO2从发酵液中排出，影响产酸和转化率。如果改进提高空气中氧的组合浓度，进行富氧通气发酵，预期可获得良好效果。

多年前因富氧装置价位较高，影响其在发酵行业的应用。近几年富氧技术在工业锅炉、冶炼炉等行业大胆创新，取得突破性成功。

目前采取膜法制氧，膜法制氧是利用空气中各组份透过膜的渗透速率不同，在压力差驱动下，空气中的氧气优先通过，得到富氧空气，富氧空气的含氧浓度为30%（现有普通空气含氧浓度为20%），发酵用空气通风量在原有基础上可降低33%，选用空压机可节电30%。由于使用富氧通风量降低，发酵尾气排放量也相应减少。

采用富氧提高发酵溶解氧是一种新型节能环保技术。目前富氧技术用于实际生产，尚有许多难点需要攻关，希望有能力的企业要尽早行动，与膜法制氧等有关单位合作，取得成功。

2.4 低碳经济是行业今后发展的战略重点

我国“富煤、少气、缺油”的资源条件，决定了以煤为主的能源结构，高碳占绝对优势。经计算，每燃烧1 t煤碳会产生4.12 t CO2气体，比使用石油或天然气多产生30%或70%的CO2。如何实现“高碳”向“低碳”的转变，必须坚持以政府为主导，市场为基础，企业为主体，全社会共同参与的方针，全面推进节能减排，发展“低碳经济”是今后氨基酸行业发展的主题[1]。

氨基酸在国民经济中是一个小行业，但其消耗能源不能低估，以年产氨基酸300万吨为例，年耗标煤折纯碳约228万吨，可产生CO2约930万吨。此外年耗粮食（玉米）折纯碳约168万吨。表明氨基酸行业不但能耗高，而且原料耗碳也高。可见能源和资源双重低碳化对氨基酸行业意义非常重大，实现低碳化是行业今后发展的必由之路。

通过提高发酵转化率和提取收率，缩短生产周期，全面实施清洁生产，蒸汽冷凝水回用，扩大变频器使用范围，采用节能降耗新技术、新设备。如节能效果好的机械压缩式蒸发器（MVR）是当前和今后的发展方向，尤其对于蒸汽和冷却水供应困难的企业。另外发酵泡沫自动消除技术（吞沫机）可节约大量消泡剂，连续程控流化造粒干燥机节能效果明显，有利于低碳经济目标的实现。

2.5 发展氨基酸产业，开拓新的生物发酵领域

除谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸三大宗氨基酸外，近几年小品种氨基酸如苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸等发展较快。但精氨酸也应受到重视，精氨酸在机体内生成一氧化氮（NO）的过程中发挥重要作用，而一氧化氮对维持心血管系统的健康非常重要。

此外，聚谷氨酸、聚赖氨酸、聚天门冬氨酸是新兴的生物产品应加快研制生产。

最近报道美国加州硅谷LSG公司实验室发现一种能变废为宝并能产出石油的细菌，用酵母菌和非致病的大肠杆菌进行DNA重组，实现细菌“吐”石油，此项报道对我们有重要启示。如果我们氨基酸行业经过攻关，选出优良的“吐”石油工程菌，其价值和意义就非常重大。此法所用原料为农业废料，它吸收CO2比燃烧产生的CO2还多，真正实现了负排放。根据报道产油水平再提高1倍计算，按我国每日需石油700万桶估算，所需发酵设备规模是全国氨基酸行业现在发酵罐总容积的200倍，发展前景令人振奋。

2.6 深化废水治理和复混肥尾气处理工程

目前废水治理工程多数采用厌氧—反硝化—好氧处理工艺。主要使用UASB（上流式厌氧污泥床）或MQIC（循环式颗粒污泥反应器）作厌氧反应器，副产沼气用于发电或供肥料加热炉使用。厌氧之后的污水进入BRN（生物脱氮技术）进行好氧脱氮处理，再经二沉池等后处理过程，出水达标排放，污泥脱水分离。

另外一种治理工艺为多级生物氧化脱氮工艺（BAO）。此工艺用开放式厌氧取代密闭式严格厌氧塔，投资省、占地少。每个单元都有厌氧、缺氧、好氧、脱氧，铁硫杆菌高效特殊菌种对废水中的有机物进行循环分解和净化，再经深度处理，使废水达标排放，是比较好的一种治理工艺。近几年复混肥生产过程所产尾气处理经过不断改进，目前已取得较好的效果。处理工艺主要是重力沉降、冷却降温、生物滴滤、离子净化。目前生物滴滤塔在原有的生物洗涤塔的基础上有很大改进。利用筛选的高效复合除臭菌种，将有害气体转化为无害的CO2和H2O，除臭效果明显提高。目前有些企业还需补充生物滴滤塔和离子净化器，尾气净化效果会更好。

国家发改委决定，全力加强环保设备的建设，每年增加投入20%。我们要抓住此良机，把环保工作坚定搞上去。

2.7 重视非粮原料的应用

使用非粮原料是过去、现在和将来都要关注的大事情。如日本使用进口的甘蔗糖蜜，法国使用甜菜糖蜜，我国台湾地区使用甘蔗糖蜜，越南使用木薯淀粉作为发酵氨基酸的主要原料。而我国目前还是以粮食为主料，今后应把糖蜜、木薯、山芋、木质纤维素、甘油等用作生产主料，以减轻大量耗粮的压力。对此原柳州味精厂老厂长范玉和先生有比较好的建议可供参考。

2.8 跨出国门参与国际市场竞争

我国现在已是氨基酸最大生产国，技术上也进入世界先进行列，但产品的出口比例并不高。在国外独资、合资建厂也很少。但日、德、法、韩等国多年前就在国外建厂，利用当地人力、原料、能源、销售市场等优势，生产成本较低而企业效益较高。我们也可以大步迈出国门，参与国际竞争，并以此为转折点，尽快提高技术经济水平，使我国成为世界氨基酸强国。

[1]于军，于信令.“低碳经济”是味精工业发展的战略重点[J].发酵科技通讯，2009，38(1)：53-55.

（责任编辑：朱小惠）

2014-09-23

于信令（1935—），男，教授级高级工程师，从事生物化工方面的研究，E-mail：lndfwj@163.com.