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1、甲醇蛋白工艺技术开发可行性研究报告学 院: 化学化工学院 专 业: 应用化学 年 级: 2010 级 姓 名: 学 号: 2013 年 6 月目 录1、 产品概述 .12、 国内外发展概况 .22.1 国外研发概况 .22.2 国内研发情况 .23、 市场预测与分析 .33.1 国内市场分析 .33.2 国外市场分析 .73.3 产品价格分析 .74、工艺流程简图 .85、甲醇蛋白生产工艺简介及比较 .85.1 国外甲醇蛋白生产技术 .85.2 国内甲醇蛋白生产技术 .136、工艺路线选择及改良 .14参考文献: .1601、产品概述甲醇蛋白是以甲醇为基质生产的单细胞蛋白。单细胞蛋白(Sing
2、lecel lprotein,SCP)又称微生物蛋白,指的是从纯培养的微生物细胞中提取的总蛋白,可作为人或动物蛋白的补充。单细胞蛋白可用制糖、造纸 、乙醇、皮革、淀粉、木材加工等 产生的废液来生产,但受原料限制产量太小。在单细胞蛋白中,目前能够工业化大量生产的就是甲醇蛋白,被称为第二代单细胞蛋白。甲醇蛋白相对于其它单细胞蛋白来讲,具有资源丰富、原料易得、不占耕地且生产不受气候条件影响、可大规模工业化生产、蛋白质量稳定、营养价值高等特点。 甲醇蛋白是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质,目前主要用作畜禽饲料蛋白,与其他饲料蛋白如鱼粉、大豆等天然动植物蛋白质相比,营 养价值较高。甲醇蛋白的主要成分
3、包括粗蛋白、脂肪、赖氨酸、蛋氨酸以及胱氨酸,甲醇蛋白中的粗蛋白质质量分数平均在 70以上,而且还含有丰富的其他各种氨基酸、矿物质以及维生素等,比动植物性蛋白的营养成分高得多。主要成分比较如下:名称 粗蛋白/% 脂肪/%赖氨酸+蛋氨酸/%甲醇蛋白 74 8.5 7.4鱼粉 61.2 8.1 7.5大豆 4.5 17.7 4.612、国内外发展概况2.1 国外研发概况 随着世界人口的快速增长,食物缺少日益显著,尤其是蛋白质食品,出现短缺。2000 年,蛋白质供需之间相差 约 2500 万吨。 从上世纪 60 年代后期,世界上不少国家相继开始研究开发甲醇蛋白,到 70 年代初涌现出近千个研究单位从事
4、此项工作。其中走在前面的主要是英国,1980 年已经有 10 万吨年的甲醇蛋白生产装置。美国也于 1983 年开发出了甲醇蛋白生产的新工艺,其特点是改进了发酵罐热交换和氧化传递条件,生产出更高浓度的甲醇蛋白。并在中间试验的基础上建成了 2000 吨年的工业示范装置。随后有德国、日本、瑞典和法国也相继建立了中间试验装置,以及俄罗斯、墨西哥、马来西亚、印尼、沙特等国也有建厂计划。 目前,英国的 ICI 公司和美国的菲利浦公司可以 设计承建 10 万吨年的甲醇蛋白生产装置。其中俄罗斯进展较快,拟建设 90 万吨年以上的甲醇蛋白生产装置,并拟引进英国 ICI 的 10 万吨年生产工艺技术。近期,英国的
5、 ICI 公司和美国的菲利浦公司正在 进行 30万吨年的甲醇蛋白生产的可行性研究。 2.2 国内研发情况 国内是从上世纪 70 年以来开始研究开发甲醇蛋白的,相继有山西生物研究所、北京营养源研究所、中国科学院上海有机研究所,中石油克拉玛依研究所,南京工业大学等进行了研究开发。 其中山西生物研究所与太原化肥厂于上世纪 90 年代合作完成了2中间试验工作,但因为用水量较大而没有选到合适厂址。据报道,中石油克拉玛依研究院微生物所于 2005 年开发出 SX 型菌种。南京工业大学目前正与四川南充宏泰生化合作,已进行实验室中试,目前进行工业化 500 吨的放大型中试。3、市场预测与分析3.1 国内市场分
6、析(1(国内生产情况经过 20 多年的发展,我国饲料工业从无到有、从小到大、发展迅速,已经形成包括饲料原料工业、饲料添加剂工业、饲料加工工业、饲料机械设备工业和饲料科技教育、标准化检测等为一体的饲料工业体系,成为了国民经济中新的重要基础产业,饲料产量 20 多年增长近40 倍,饲料工 业在全国统计的 38 个工业行业中排名第 23 位。目前,中国已成为继美国之后的世界第二饲料生产大国。2005 年,我国饲料总产量达到 1.07 亿吨,占世界总量的 1/8,已连续多年居世界第二位。据相关专家介绍,2007 年中国工业饲料(配合、浓缩、预混)产量达到 1.23 亿吨,同比增长 11.5%。其中配合
7、饲料产量为 9319 万吨,同比增长 14.8%;浓缩饲 料产量为 2491 万吨,同比增长 1.4%;添加剂预混合饲料产量 521 万吨,同比增 长 7.2%。与2006 年相比, 2007 年配合饲料产量比重提高了 3 个百分点,浓缩饲料比重下降 3 个百分点,预混合饲料保持稳定。据中国饲料工业协会信息中心介绍,2008 年 1 月至 4 月,全国饲料总产量约为 3920 万吨,同比增长 13.6%。2008 年全年饲料产量增3幅将超过 10%,总产量将超过 1.3 亿吨。巴西、中国和墨西哥 为饲料工业发展最快的三个国家。国内饲料总产量及预测见表 3-1 及图 3-1。表 3-1 国内饲料
8、总产量及预测(单位:万吨)产 量0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 160002000200120022003200420052006200720082020年份图 3-1 近年来国内饲料工业总产量统计及预测(单位:万吨)(2)国内消费现状和需求预测我国的猪肉生产、禽蛋生产、畜产品生产总量位居世界第一,中国的禽肉生产位居世界第二,勿庸置疑我国已是世界最大的饲料消费国。但饲料不足,特 别 是高质量蛋白质饲料的短缺将严重影响着我国养殖业的发展。为补充饲料蛋白资源,我国每年必需大量进口鱼粉及豆粕。鱼粉是饲料生产中最重要的动物性蛋白原料,随着我国传统养殖业养
9、殖技术的不断改进,鱼粉作为饲料使用数量大增,导致国内市场需求数量年份 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2020产量 7429 8020 8319 8781 9300 10700 9800 12300 13000 156004随之快速增长。目前,世界上对鱼粉的需求也在快速增长,造成鱼粉的进口国不断增加,输出国主要集中在几个著名的海产资源丰富国家。国际鱼粉市场也因为南美秘鲁、智利等国推行海洋鱼类资源保护和可持续发展政策,使原料鱼产量受到限制;另外全球气候异常对世界各主要渔场自然气候的影响也导致原料鱼的产量下降、鱼粉供求失衡趋大。我国是世界最
10、大的鱼粉消费国,20002006 年消费量 150 万吨左右。全世界鱼粉年产量 600 万吨左右,贸易量约 400 万吨。我国每年进口鱼粉约 100 万吨,占世界鱼粉贸易总量的四分之一。我国鱼粉用量约为世界饲料平均鱼粉用量的 2 倍。近年来我国鱼粉市场供应量的变化见表 3-2。表 3-2 19952007 年鱼粉生产与需求(单位:万吨)据中国农科院饲料研究所的有关专家分析,到 2010 年和 2020 年,我国蛋白质饲料需求量分别为 0.6 亿吨和 0.72 亿吨,而资源供给量仅为 0.22 亿吨和 0.24 亿吨,供需缺口分别为 0.38 亿吨和 0.48 亿吨。我国不可能长期依赖增加鱼粉进
11、口量来满足蛋白质饲料需求,因此,研究开发畜、禽、鱼类生 长所必需的、能促 进其生 长发育、防止疾病以及提高生产性能等作用的质好价廉的新饲料蛋白资源将是当务之急。2008 年第一季度,主要饲料原料价格全面上涨,其中玉米年均价年份 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007国产鱼粉 13 22 50 66 78 68 65 50 45 50 45 62 38.4进口鱼粉 69 63 98 41 63 118 90 96 110 110 135 98 96.6供应总 量 82 85 148 107 141 187
12、155 146 155 160 180 160 1355格普遍在每吨 1650 元以上,同比上涨 15%,豆粕每吨 38504200 元,同比上涨 60%左右。碳酸氢钙由 2007 年同期的 1600 元左右上涨到目前的 3400 元/吨,维生素 E 同比上涨 2.6 被,其它维生素及微量元素都有不同程度的上涨。饲料生产企业成本提高,利润降低,维持在保本或微利生产状态。近年来,随着生物工程科学的进步和世界蛋白资源的紧缺,对单细胞蛋白和菌体蛋白的兴趣又重新高涨起来。从营养角度看,这些产品能储存,有较好的性能和香味。它的优点首先是生长速度快,蛋白质含量高,而且以煤为原料生产蛋白资源,原料丰富、不依
13、靠耕地、不依靠海洋鱼业资源、不受气候反常的影响。如细菌每 20 分钟至 2 小时增加一倍,酵母 13 小时增加一倍。大型发酵容器在 24 小时内甚至可生产数吨的蛋白质,其产品蛋白可高达40% 80%,其次是原料来源丰富。甲醇蛋白具有的优势和特点是明显的。以甲醇为原料合成甲醇蛋白用作高能量的精饲料,每 1 吨可节省粮食 3.5 吨,可配制 10 吨饲料,社会效益和经济效益均十分可观。所以,发展甲醇蛋白是解决我国养殖业及食品工业蛋白质短缺问题的重要途径之一,对解决我国的粮食问题也具有重大的战略意义。近年来,由于甲醇蛋白的原料甲醇来源较广,甲醇蛋白的开发前景已变得非常乐观。这将给甲醇蛋白的技术发展、
14、生产和销售带来较大的商机。无论从开发甲醇下游产品;还是从饲料工业的需求角度分析,甲醇蛋白都是一只十分重要且极具市场潜力和发展前景的产品。我国甲醇蛋白的工业化生产将对畜牧养殖业的发展、国民经济的6发展、保护生态环境及促进相关行业的良性发展都有着重要的推动作用,其将具有无法估量的社会效益、经济效益及环境效益。据我国动物营养专家测算,如果我国人均摄入动物蛋白质达到世界平均水平 , 则畜牧 业蛋白质饲料总需求在 6000 万吨/ 年,相对于国内的供应量而言短缺 50%,即 3000 万吨/年。根据中国农科院饲料研究所的有关专家分析,到 2010 年和 2020 年,我国蛋白质饲料年需求量分别为 6000 万吨和 7200 万吨,而供给量仅为 2200 万吨和 2400万吨,供需缺口分别为 3800 万吨和 4800 万吨。到 2010 年,如果 10%的蛋白质缺口由甲醇蛋白来填补,则甲醇蛋白的年需求量