甲醇蛋白项目

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1、甲醇蛋白项目一 项目简介1.1 甲醇蛋白简介甲醇蛋白是以甲醇为基质生产的单细胞蛋白。单细胞蛋白(Singlecel 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，

2、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748.57.4鱼粉61.28.17.5大豆4.517.74.61.2 国内外发展概况1.2.1 国外市场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

3、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

4、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。1.2.2 国内研究开发及市场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

5、 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。通过过年国内外的实践证明，甲醇蛋白是被认为可以大规模替代鱼粉、大豆、 骨粉、肉类和脱脂奶粉等喂养家禽、家畜。目前，我国已经成为饲料生产大国， 2002 年国内饲料产量达到 8319 万吨，其中蛋白饲料超过了 5000 万吨/年。预 计到 2010 年，国内蛋白饲料的需求量将达到。 7300 万吨，到 2015 年国内蛋白 饲料需求量将达到8500 万吨。若按5的甲醇蛋白的添加量计算，到 2010 年和 2015 年，国内对甲醇蛋白的需求量将分别达到 365 万吨/年和 425 万吨/年。 所以，甲醇蛋白在国内具有较大的潜在市场。

6、1.2.3 产品价格分析甲醇蛋白产品在国外的市场价格，一般在800900美元/吨，生产成本大 约在750800美元/吨。到目前为止，国内还没有大规模工业化的甲醇蛋白生 产装置和大批量产品供应市场，所以在未来国内市场上甲醇蛋白产品的价格可以 参照国际市场和饲料用鱼粉的价格。普通鱼粉的市场价格在 50005500 元/吨， 鱼粉产品中的粗蛋白含量一般在 6063，而甲醇蛋白产品中的粗蛋白的含量 一般在 7480。按照粗蛋白含量计算， 1 吨甲醇蛋白相当于1.2吨鱼粉的营养 成分，所以甲醇蛋白的产品售价应比鱼粉价格高1.2倍较为合理，即甲醇蛋白的 同期国内市场价格在 60006500 元/吨较为合理

7、。二 生产及拟在建项目2.1 国外已建项目60 年代后期，世界不少国家纷纷研究甲醇蛋白，70 年代初研究单位达 1000 多个。现已成为世界性的研究课题，并取得很大进展。其中，英国占领先地位， 1980年已有 100 kt/a 的甲醇蛋白装置投产。世界主要甲醇蛋白装置见下表：国别公司名称微生物装置规模(kt/a)备注英国ICI细菌11972投资260万美元英国ICI细菌1001980投资6720万美元德国Hoechst一Uhde细菌11978年中试法国IFP酵母中试日本MGC酵母0.51974年，中试美国Provesteen0.075中试，1983年获专利美国Provesteen1.362.2

8、881985年，示范工厂瑞典Norproteim细菌中试西班牙Linde1.51979年，中试捷克国营石油1197年，中试前苏联小试美国于 1983 年 8 月开发出甲醇蛋白生产新工艺，其特点是改进发酵罐热交 换和氧传递条件，生产高浓度甲醇蛋白(达120150 mg/L),而其他工艺仅30人-40 mg/I.。该公司在75 t/a中试基础上建成1.3 62.27 k t/a的工业示范装置。随后， 德 国赫斯特一伍德(HU)、日本三菱瓦斯化学(MGC)、瑞典Norprotein和法国IFP 等公司建立了中试装置。俄罗斯、墨西哥、马来西亚、印尼、沙特阿拉伯等国和 中国台湾都有建厂计划，其中俄罗斯拟

9、用900 kt/a甲醇生产甲醇蛋白。目前，英国ICI和美国菲利浦公司可设计承建100 kt/a的SCP生产装置，如 前苏联拟引进ICI技术建100 kt/a甲醇蛋白装置。ICI和菲利浦公司还在作300 kt/a 甲醇蛋白的可行性研究。2.2 国内拟建设项目地区规模(万吨/年)投资/亿元技术来源备注青海格尔木22.5英国ICI法青海海西州1090.2万吨/a核酸陕西米脂县11.8新疆库车县710宁夏石嘴山市1011.5宁夏宁东基地109河南新乡市22呼和浩特55.2“十五”重点重庆万州109大庆油田10英国ICI法山西焦化22.5英国ICI法四川宏泰1013.5国内技术云南开远103.8英国IC

10、I法黑龙江鹤岗108香港富艺三 产品方案及生产规模3.1 产品方案 甲醇蛋白的生产过程中，出了大量的各种氨基酸外，还产生一定量的核酸。所以在大规模的生产中，可以将价值更高的核酸分离出来，作为副产品出售。3.2 生产规模 根据目前国外工业化生产装置的情况，一般最小的装置规模应在 2 万吨年 以上，并前随着装置规模的扩大，单位投资和生产成本相对降低，更加有利于产 品的市场竞争。建议起步的甲醇蛋白生产装置最低建设 2 万吨年规模，等有了 一定基础后可以通过技术改造达到 10 万吨年；0.2 万吨年核酸。四 工艺技术选择及比较4.1 工艺技术 甲醇蛋白生产主要是以甲醇为碳源，通过采用选择性微生物生产单

11、细胞蛋 白，即甲醇蛋白。主要原料是甲醇、氨水、硫酸。工艺流程如下：甲醇、氨水、硫酸、营养物采用发酵罐的形式有传统的搅拌式发酵罐、通气管式发酵罐、空气提升式发 酵罐等。采用甲醇为原料生产甲醇蛋白的菌种不多，主要是一些不会引起疾病的 细菌、酵母菌和微型藻类，其中以细菌为主。甲醇专用营养菌的细菌以甲烷单孢 菌属和甲基球菌属居多，甲醇兼性营养以假单孢菌居多。菌体分离一般采用离心 机分离，比较难分离的菌体可加入絮凝剂以提高其絮凝力，便于分离。如果作为 人类食品，则需经过蛋白质抽取、纯化、干燥，除去大部分核酸后成为食物蛋白。目前生产方法主要有以下 5 种方法：4.1.1英国ICI法；ICI法甲醇蛋白工艺流

12、程见图1。预先被灭菌的培养液和含氨空气从发酵罐底 部加入，在高静压下利用空气搅拌促进氧溶解于溶液。增大上升溶液中的空隙率。 由此产生的空气搅拌作用使发酵罐内溶液自然循环。过程中产生的CO：和过剩 空气从发酵罐顶部放出。重度增大后的溶液顺发酵罐的一边下流，在底部由冷却 器完成热交换；培养渡和空气在发酵罐另一边上升循环。粗产品从塔底连续取出。 调节口 H 值将细菌凝集，经离心分离、闪蒸脱水、干燥得到产品。产品有粒状 和粉状两种：粒状用作家畜、家禽、鱼等的饲料蛋白；粉状用以代替奶粉。4.1.2 德国 HoechstUhde 法；该法工艺过程:磷酸、盐、水和微量元素按比例混合，经加热和冷却消毒后泵 人

13、发酵罐;甲醇经加热、冷却消毒后单独送人发酵罐。发酵罐内事先装有培养液 生成的细胞悬浮液。发酵过程中加人氨水，使pH值保持在7左右。发酵罐出来 的物料经浓缩、离心、干燥得到产品。该 公 司 的产品主要供人食用，并可供 家禽、家畜作饲料蛋白。发酵罐中的细菌细胞分成蛋白质和核酸，当蛋白中含核 酸100，就可供人食用，如加人面包中作强化剂。4.1.3 瑞典 Norproteim 法；该法工艺过程是:原料甲醇、营养液、氨、空气、水经严格灭菌后进人发酵罐。 发酵罐在严格灭菌条件下操作，以便产品能满足食品工业的卫生要求。从发酵罐 出来的物料经絮凝、悬浮、过滤、干燥后得到产品。发酵罐排出气体的能量在与 压缩机

14、相连接的透平中得以回收，然后与热空气混合用于产品干燥。为了在不停 产的情况下清扫设备，采用三条生产线，二开一备。4.1.4 日本 MGC 法：该公司以 500t /a 的实验装置，用以确定 60100 kt/a 的生产技术。 原料经过灭菌、过滤后加人发酵罐。发酵罐内设置多层多孔隔板，以空气搅 拌促进氧的迁移。罐中菌体密度为35 kg/m3,生产效率达5 kg/(m3 h)。从发酵 罐出来的培养液经离心机分离，清液返回发酵罐;离心后的物料经预处理、混合、 粒化、干燥后得粒状产品。为了节能，此法可用透平的废气进行菌体干燥。11喷雾干燥禺12.暁何干慄躍门枕洙器 14.耐仓4.1.5 法国 IFP

15、法；该法工艺过程是:培养基液体经喷管系统吸入需要的空气，然后进人一段（或 二段）发酵罐。由发酵罐出来的物料经离心分离、过滤、溶解、干燥后得到产品 除此之外，还有美国 Provesteen 法。其中英国 ICI 法、德国 HoechstUhde 法、美国菲利浦石油和法国IFP法的工技术较为先进，其中英国ICI法已经建有 大规模生产装置。从目前国外技术应用及生产情况来看，英国 ICI 法、德国 HoechstUhde 法、 美国菲利浦石油和法国 IFP 法的工技术较为先进。尤其是德国 HoechstIJhde 法 工艺技术，由于可以得到较高含量的核酸，不仅为进人食品行业创造了条件，同 时也为增加产品的附加值并进一步降低生产成本打下了良好基础。4.2 工艺设备发酵罐是甲醇蛋白生产的关键设备。发酵部分的投资