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内涵式增长推进生物发酵产业转型升级
来源:中国产业经济信息网 发布时间:2017-11-02

生物发酵产业是一种以高科技含量为特征的新兴工业,它是以淀粉(或糖蜜)等农副产品为原料,利用现代生物技术对农产品进行深加工、生产高附加值产品的产业。自20世纪90年代以来,生物发酵产业的迅速发展已经使其在食品工业中占有重要地位。生物发酵产业不仅与国计民生直接相关,而且是提升农副产品附加值、解决“三农”问题和就业率的重要途径。作为生物工程产业化的具体表现,生物发酵产业在国家社会和经济生活中具有不可替代的重要作用,已经创造出巨大的经济效益。

现状

产业结构优化加快 综合竞争力大幅提升

目前,我国生物发酵产业主要包括氨基酸、有机酸、酶制剂、酵母、淀粉糖、多元醇以及功能发酵制品等行业。近年来,我国生物发酵产业通过增强自主创新能力、加快产业结构优化升级、提高国际竞争力,使得产业规模持续扩大,并形成了一些优势品牌。

2012—2016年,我国生物发酵产业规模继续扩大,总体保持平稳发展态势,主要生物发酵产品产量2016年已达到2629万吨,年均增长率为2.7%;年总产值增至3000亿元以上,年均增长率为4.7%。生物发酵行业的主要产品以味精、赖氨酸、柠檬酸、淀粉糖(醇)等产品为主,产量较大。主要产品产量基本保持稳定,但由于存在供需矛盾,没有出现2011年之前的大幅增长态势。同时,由于传统大宗产品市场已经饱和,大部分企业开始研发新产品或转型生产高附加值的小品种氨基酸、药用制剂、新型酶制剂、食品级氨基酸等,以延伸产业链,提高综合利用水平,创造新的经济增长点。生物发酵产业的增产不仅丰富了人们的生活,而且促进了相关行业的发展,为国家创造了利税,使我国发酵工业在国际上具有举足轻重的地位。目前,我国生物发酵产业产品总量居世界第一位,成为名副其实的发酵大国。

2012—2016年,我国发酵行业主要产品出口情况基本保持稳定。2016年,我国发酵行业主要产品出口量为408万吨,年均增长率为9.87%,出口额达37亿美元,年平均增长率为2.13%。受国际经济形势及市场饱和的影响,出口幅度放缓,但较之前5年总量仍有较大幅度提升,由于出口价格的持续降低,出口额增长不明显。我国发酵行业有几个产品的产量居于世界前列,出口量较大:柠檬酸出口量占总产量的70%以上,味精占17%,多元醇占15%,淀粉糖占13%。我国味精产量已占世界产量的70%左右,居世界第一位;柠檬酸产量和出口量均居世界第一位;淀粉糖产量居世界第二位,仅次于美国,其中结晶葡萄糖等产品的产量居世界前列;多元醇产品发展迅速,其中山梨醇、木糖醇的产能和产量居世界前列;酶制剂的进出口额增长较快,总创汇金额较高;酵母产品出口量和出口额大于进口量和进口额,但我国出口酵母产品的平均吨创汇金额明显低于进口产品。

通过内涵式增长,推进产业转型升级,稳步提升软实力和国际综合竞争力的同时,不断开拓国内外新市场已成为我国生物发酵行业的一大亮点。在科技创新的基础上,挖掘新市场、深耕老客户,既缓解大宗产品产能过剩和转型的压力,又及时满足了国内外市场的增长需求。

企业规模扩大行业集中度提高

一直以来,发酵行业企业以中小企业为主,近年来,随着产业政策的调整和引导,行业内并购行为明显增多,涉及相关规模企业达50家以上。经过近几年的行业整合,企业数量虽然减少,但生产企业规模越做越大。发酵行业已经从中小企业为主体转变为大企业、大集团为主导地位的格局,发酵行业已经形成了一批跨地区、跨行业且具有较强竞争力的优势企业、集团,部分龙头企业规模已经达到100亿元以上。

产业布局目前,中国发酵行业企业主要分布于30个省区,全国具有相当规模的发酵生产企业有300余家,产业集中度逐渐提高。其中谷氨酸发酵生产企业从2011年的10多家减少到2016年的7—8家,主要集中在山东、内蒙古、宁夏、新疆等地,味精精制生产企业主要分布在江苏、浙江、四川等地;赖氨酸发酵生产企业从2011年的4—5家增加到目前的9家,其生产规模都在向20万吨以上发展,主要分布在吉林、山东、安徽、宁夏、四川、甘肃、广东等地,赖氨酸产能最大的前5家企业年产量占全国总产量的70%左右。生产大宗氨基酸的大型生产企业基本可以掌控整个大宗氨基酸产品的产量、市场和技术。它们通过产品布局的转移、工艺技术和设备等方面的改进,在原有规模基础上仍可提高不少产能,同时具有产品转换快的优势。因此,大宗产品产量处于可控的平稳趋势。

有机酸发酵行业的生产集中度较高,生产企业主要集中在山东、安徽、江苏等地。近年,柠檬酸企业、柠檬酸盐企业变化不大,柠檬酸酯发展较快。我国柠檬酸发酵生产企业有7家,其中东部地区6家,规模较大;西部地区1家,规模较小。产量排名前两位的企业产量占全国总产量的85%以上。

淀粉糖的生产企业主要集中在我国北方,特别是玉米主产区,如山东、河北、辽宁、吉林、黑龙江等地,其中山东淀粉糖的产量最大,占全国淀粉糖总产量的48.3%,依次为河北、辽宁,前10名淀粉糖生产企业占市场份额的80%以上;多元醇生产企业分布与淀粉糖类似;酵母生产企业也在扩大规模,生产基地向原料基地转移,主要分布在广西、新疆、山东、黑龙江、广东等地,上述5个地区占全国总产能的73.6%,其他还有湖北、云南、内蒙古、安徽、河北等地。目前,国内有一定生产规模的酵母企业10多家,其中安琪酵母、联合马利、乐斯福3家酵母生产企业的生产能力已占全国酵母年生产能力的80%以上,行业集中度不断提高。

产业特色基地“十二五”期间,生物发酵产业特色基地得到快速发展,以山东禹城功能糖城特色产业基地、山东昌乐柠檬酸特色产业基地为代表的生物发酵产业集群对产业发展的带动效应显著,成为产业发展新的增长点。山东禹城功能糖城特色产业基地利用当地丰富的玉米资源,以玉米和玉米芯为原料加工生产各种功能性糖(醇),打造了玉米深加工产业链条。功能糖产业在品种、规模、质量、创新等方面都取得突破性发展,企业产品多元化,从单纯生产功能糖的企业逐步综合生产糖类、食品、能源等产品,产业链不断拉长,终端产品不断增加,产品复合型企业已成为主流。山东昌乐柠檬酸特色产业基地在历史上是一个农业基础雄厚的地方。中国柠檬酸特色产业基地核心企业主要有柠檬酸和食用酒精两大主导产品,围绕这两个主导产品,不断延伸产业链条,以发展循环经济为理念,以“三废”综合治理为抓手,建成了一批循环经济项目,在资源综合利用和环境保护方面走在了行业前列。

新局面

自主创新能力增强 生产技术水平显著提高

生物发酵产业的发展不仅带动了相关行业发展,而且对节约粮食、增加产品品种、提高产品质量及改善环境等发挥重要作用。发酵行业属于技术密集型产业,技术创新活跃,企业在技术研发、技术改造等方面的投入持续增长。近年来,生产技术指标不断提高,生产工艺得到明显改进,产品质量和产率达到较高水平。味精、柠檬酸、山梨醇、果葡糖浆、酵母等产品生产技术工艺业已达到国际先进水平,从而大大提高了产品市场竞争力。

近年来,通过技术革新和装备革新,我国氨基酸工业的生产技术和装备水平显著提升,大宗氨基酸的生产技术水平已达到国际先进水平,小品种氨基酸产品的生产技术水平也明显提高,主要技术指标稳中有升。在味精行业,目前谷氨酸发酵绝大部分企业采用了高性能的温敏菌种发酵工艺,使谷氨酸产酸率和转化率明显提高,平均产酸率提高了一倍,糖酸转化率也提高到近70%。这些指标的提升,降低了产品粮耗、能耗和水耗,减少了COD的产生,很好地起到了节能降耗的作用。此外,味精生产中的新型浓缩连续等电提取技术逐步替代等电离交工艺老工艺,降低了各项消耗,提高了产品质量。

随着有机酸企业大型化与集约化程度不断提高,有机酸行业选育高产菌种,采用高效节能技术、自动化智能化生产技术、连续色谱提纯及连续离子交换等清洁化高效分离提取技术及其综合利用技术等,使得各项生产技术指标、技术指标每年都在持续进步。以柠檬酸行业为例,2016年,柠檬酸行业的平均产酸率比2011年上升了15.2%;行业平均发酵周期比2011年缩短了3.5小时;行业平均总收率比2011年上升了1.7%。

新技术、新工艺、新设备和新产品的不断涌现,促使淀粉糖行业不断深入发展。如高效酶制剂的应用,大幅度提高了糖化水平;喷射液化、膜分离技术、自动控制技术和连续多效蒸发器等工艺创新和关键设备的国产化;淀粉糖行业坚持开发与节约并重、节约优先的方针,如推广管束干燥机废气回收技术,采用新工艺进行节水技术改造,将生产用水封闭循环利用,提高水循环利用率等。这些措施大大减低了企业的生产成本,经济效益显著提高,逐步形成了低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型循环经济增长方式。目前,企业为增加盈利和持续发展,都在积极延伸玉米深加工产业链,形成了原料循环利用、产品梯次开发的循环经济模式,做到了“污水排放最小化、废物资源化和无害化”,产业链延伸比较好的企业玉米原料总利用率高达99%以上。

酶制剂企业十分重视技术创新,一方面是酶制剂的选育取得了新进展,菌株的pH广适性和温度稳定范围等均有显著提高,更好地适应不同应用环境。另一方面是酶制剂生产工艺及设备进行了改进和优化,而且不同酶制剂品种的应用领域也得到了拓展。

酵母的研发水平和引进吸收再创新能力在不断提高。近年来,我国酵母制造关键装备的国产化水平普遍提升,信息化、自动化控制技术得到大规模应用,增强了高质量产品的稳定性,提高了劳动效率;高密度发酵技术、浓醪发酵应用技术、酵母酶解技术、复配技术、酵母废水治理技术、微生物防治技术等酵母生产核心技术取得重大突破,质量和技术水平大大提高。酵母的应用领域已从酿酒、面食发酵等传统用途向营养保健、动物养殖、生物培养基、食品调味等领域拓展,产品也从一般的面用酵母、酒用酵母发展富含多糖的营养酵母、富含微量元素的保健酵母和生物饲料酵母,酵母的深加工产品已有酵母抽提物、酵母细胞壁、β-葡聚糖、甘露聚糖、酵母核酸、核苷酸等。我国酵母工业的新技术产业化和应用技术推广步伐明显加快,对食品、调味、酿造、养殖、发酵等多个行业的科技进步起到引领和助推作用。

开启绿色制造打造绿色生产力

近年来,发酵工业从提高生产技术水平入手,节能降耗、提高效率,通过绿色制造,化害为利,大幅度减轻污染物的排放,这对资源综合利用、减轻环境污染发挥了重要作用。

绿色制造水平逐步提升,节能减排取得显著成效。在产量增长的同时,企业对产品质量安全和技术、装备有了更高的要求,更加重视清洁生产和循环经济的开展,积极进行技术创新和改造,在提升产品质量、提高资源利用率、节能降耗等方面取得了较大进步。如采用连续喷射液化酶法制糖生产技术,不仅液化彻底,糖收率高,而且解决了酶法制糖最大的难题——过滤问题;采用高效酶制剂,提高原料转化水平,降低生产成本,并减少废水排放;进行节水技术改造,工业用水采用阶梯式循环利用技术,水循环利用率≥75%等,这都使行业的整体水平上了一个新台阶。

生物发酵产品在生产和提取过程要排出很多废水和废渣等,发酵行业企业根据自己的特点,为了消除这些污染源纷纷加大资金投入,对生产过程中的“三废”进行治理和回收利用,取得了显著效果。工业废水通过厌氧好氧 深度处理技术,废水综合利用率在80%以上;固体废弃物包括活性炭、硫酸钙等综合利用率超过90%。我国生物发酵主要产品节能减排效果显著。这些年味精行业采取了一些主要措施,气溶胶处理技术在喷浆造粒烟气的污染大多数企业推广采用,实现有机物的去除率95%以上。柠檬酸生产废水属于高浓度有机废水,可生化性好,目前在柠檬酸行业,IC厌氧处理和好氧处理结合应用较多、相对比较成熟的工艺;在锅炉上均采用了烟气脱硫除尘设备,烟气均为达标排放;柠檬酸厌氧污泥产生量多,且颗粒大、均匀,适合给其他污水处理作为菌种。酵母企业废水治理工艺路线基本相同,都是采用清污分流、浓淡分开的治理工艺,末端一般采用厌氧—好氧结合的生化处理。酵母工业的废气治理一般采用水洗、碱洗或者生物处理技术。在资源日益紧张的今天,将其中有效成分综合循环利用,是实施清洁生产,发展循环经济的重要手段,具有很大的发展潜力。

绿色制造标准是评价的重要依据,根据发展需要,将不断完善行业绿色制造标准。发酵行业已有的污染物排放方面标准有:《柠檬酸工业水污染排放标准》《味精工业污染物排放标准》《酵母工业水污染物排放标准》《淀粉工业水污染物排放标准》,目前大部分企业已经按照国家要求做到了达标处理和排放。绿色制造方面的标准有《柠檬酸单位产品能源消耗限额》《味精单位产品能源消耗限额》《葡萄糖酸钠单位产品能源消耗限额》《味精行业节水型企业标准》《清洁生产味精行业》《淀粉行业清洁生产评价指标体系》。正在制定《味精行业清洁生产评价指标体系》《木糖行业清洁生产评价指标体系》《柠檬酸行业清洁生产评价指标体系》《黄原胶行业清洁生产评价指标体系》《酵母行业清洁生产评价指标体系》。这些标准远远不够覆盖发酵的所有产品,也不能够满足绿色评价的需要,未来将进一步加快相关标准的制定和落实,及时推出团体标准,充分发挥标准体系对绿色发展的作用。

产品标准有序规范质量水平不断上升

生物发酵行业的标准化建设工作也越来越受到行业的高度重视,根据国家标准体系建设的要求不断完善自身的标准体系建设,行业内企业、高校、科研院所参与制标的积极性越来越高,推进发酵行业标准化建设的组织体系已初步形成。

标准体系不断完善。2012—2016年期间,发酵行业食品安全国家标准、国家标准、行业标准完成50余项,对发酵行业的产品、生产规范、清洁生产等方面进行了规范和提升。2015年,国务院印发了《国务院关于印发深化标准化工作改革方案的通知》,对国家标准化体系进行了完善,大力推行团体标准化建设。行业协会为《贯彻实施〈深化标准化工作改革方案〉行动计划(2015-2016年)》等有关精神,同时为了与国家标准、行业标准相配套,组合成适应市场需求的生物发酵产业标准体系,促进行业蓬勃发展,助力产业核心竞争力的提升,中国生物发酵产业协会自2015年6月启动了生物发酵产业社团标准制定的有关工作,注册成为全国团体标准信息平台的注册用户。2016年1月组建了第一届中国生物发酵产业标准化技术委员会,制定了《中国生物发酵产业团体标准制定管理实施细则》,使生物发酵产业团体标准的制修订走上了规范发展之路,生物发酵产业团体标准得到了大力发展。2016年初立项了《葡萄糖酸》《酵母调味料》《甜菜碱及其盐》《DL-丙氨酸》等9项团体标准计划,已经发布实施《葡萄糖酸》《酵母调味料》《甜菜碱及其盐》《酵素产品分类导则》《食用酵素良好生产规范》《食用植物酵素》和《厌氧颗粒污泥》7项团标。根据行业发展需求,2017年立项两批20项团标计划,陆续制定中。

 发酵行业的企业管理体系建设带动了行业走上科学、高效的发展轨道。在企业进行经济建设的同时,确保生产和服务过程的产品质量,提升企业的核心竞争力。企业的生产条件和生产经营行为得到有效规范,产品抽检合格率上升,有力保证了产品质量和安全。发酵行业大中型企业基本都通过了ISO9000质量体系认证,很多企业通过了ISO14000环境等管理体系认证和HACCP食品安全管理体系、GMP食品洁净安全认证,使发酵制品质量提升,接近国际先进水平,部分产品已达到国际先进水平。在追求各种科学高效管理体系认证的同时,行业内企业也意识到品牌效应对企业发展的影响,大中型企业都积极参与“全国淀粉糖二十强企业”“全国酶制剂行业重点生产企业”“食用酵素产品规范生产企业”“中国发酵行业十强”“中国轻工业百强”等资质和品牌的认定,通过认定评比,发挥骨干企业的示范效应,对提升企业品牌认知度,扩大企业品牌影响力产生了积极的影响。

今后产业发展的重点仍将放在去产能、降成本、去库存、抓环保、抓标准。从布局上,通过政策引导,实现分地区分领域的差异化发展格局,减少低水平重复建设。从内容上,对行业发展进行统筹规划,通过技术改造降低成本提升质量,增强企业活力;在稳定传统优势产品供给的前提下,不断开发更高附加值的产品,培育新的市场竞争能力。从效果上,通过资源合理配置,形成资源依赖产业向北部西部原料和能源丰富地区转移和发展;通过渠道建设,引导大企业和中小企业形成专业分工,提高效率和效益,建立协同创新、合作共赢的协作关系;通过产业示范和产业集聚,带动行业形成横向完整和纵向特色的产业价值链。


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