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我国淀粉糖发展的历程

  

淀粉是以葡萄糖为单位组成的多糖物质,淀粉糖是指以淀粉为原料,水解后的一系列单糖或寡糖的统称。淀粉及淀粉糖是一种绿色基础性原料,除了可以直接应用外,还可进一步深加工成变性淀粉、糖醇、酒精、氨基酸、有机酸、抗生素等多种商品,在食品、医药、发酵、化工和材料等多个国民经济领域发挥着非常重要的作用。

玉米淀粉是我国最大量的淀粉产业种类,占我国淀粉总类的95%以上,我国的淀粉和淀粉糖产业发展较晚,大约经历了以下几个阶段:

一、起步和缓慢发展的阶段(1956~1978 年)

上世纪50年代中期,我国从苏联引进了具有当时先进技术的淀粉和葡萄糖生产线,建设了华北制药、东北制药总厂等一批规模化工厂,标志着我国现代淀粉和淀粉糖工业的诞生,淀粉和淀粉糖由传统的作坊式生产进入了工业化生产阶段。

在此基础上,这一时期虽有广大行业同仁努力奋进,取得诸多成果,但受限国内同期粮食供给短缺、市场封闭等诸多原因,直到 70年代末,淀粉与淀粉糖行业在生产规模、关键技术与装备方面与同期国际上的技术与产业的显著进步相比,几乎停滞不前,进展缓慢,仅相当于国际50年代水平。全国淀粉平均收率仅为50%左右,单罐浸泡、流槽分离等工艺占主导地位;葡萄糖的生产全部为酸法工艺,已经在国际上流行开来的双酶法工艺等尚未应用到实际生产中。

在生产线规模等工程化方面,到70年代末,淀粉厂、葡萄糖厂规模普遍在几百T到几千T级别,虽然淀粉加工厂高达98家,但玉米淀粉产量仅为17.4万t,单个工厂平均加工能力远低于同期国际水平。

  

二、对外接触和转轨的阶段(1979~1990 年)

改革开放以后,伴随着家庭联产承包责任制和农业种植技术的进步促使我国玉米产量不断增长,国民经济的发展促进下游需求不断扩大。同时随着改革开放的逐步深入,与欧美等发达国家技术交流逐渐增多,当时先进的淀粉与淀粉糖生产技术、装备和理念传入中国,淀粉与淀粉糖行业开始由之前的“苏联”模式逐渐转变为“欧美”模式,行业发展速度逐步加快。伴随着行业发展壮大,1984年,中国淀粉工业协会成立,标志着国家层面的行业组织的诞生。

这一时期,我国陆续从欧美引进了成套生产线和关键设备,欧美的一些酶制剂公司通过香港洋行、代理商等多种渠道,向国内用户推销其各种酶制剂产品,这均对于促进我国淀粉与淀粉糖产业技术进步起到重要作用。

据不完全统计,1980~1988 年全国有50余家企业分别向10多个国家引进淀粉、淀粉糖和变性淀粉设备132台套,40多种类型,引进淀粉设备的产量占全国总产量的40%~50%,引进淀粉糖设备的产量约占全国总产量的90%左右。

通过引进,我国淀粉与淀粉糖行业技术水平得到较大改进,80 年代末,淀粉生产工艺由以离心分离和旋流分离为核心、封闭式的高效机械分离工艺开始替代以沉降分离为基础的敞开式流槽工艺,逆流循环浸泡工艺替代单缸浸泡得到大范围推广,葡萄糖生产由双酶法逐步替代酸法工艺和酸酶法工艺,行业平均淀粉提取率上升到 61%~62%(DS%),干物质回收率提高到92%。技术水平的提升,推动了产业的快速发展,到1989年,全国玉米淀粉总产量增长到89.7万t,生产厂家达到280家,淀粉糖总产量增长到 25.4万t,生产厂家达到127家,比改革开放前均实现了成倍的增长。

尽管技术进步显著,但与国际同行相比仍有较大差距,例如国际上玉米淀粉提取率可达68%~70%(DS%),干物质回收率大于99%,葡糖浆收率达到102%~105%,均大大高于国内水平。t淀粉耗水量国际平均水平仅为2~5t,国内则高达30~50t,蛋白粉蛋白含量国际上平均在60%~62%(DS%),国内为 55%~60%(DS%)。受制于技术水平与装备能力,国产设备与工艺提供商仅能对万t 级淀粉厂提供全部配套,2万t以上的淀粉关键设备和大部分淀粉深加工设备还需要依靠进口。

同时,我国淀粉与淀粉糖生产厂家的生产规模远小于国际同行业水平,玉米淀粉平均单厂产能仅为0.32万 t,淀粉糖平均单厂产能仅为0.2万t,而同期美国年产淀粉1000万t,只有22家工厂,平均每家生产能力达到45万t以上。

三、与国际全面接轨的技术跟跑阶段(1991~2000 年)

上世纪90年代是淀粉和淀粉糖全面与国际接轨的发展期,经过80年代的十年接触和培育,行业已深刻理解与国际先进水平的差距,以欧美等技术先进国家为师,系统引进和学习已俨然成为当时的主旋律。90年代初,牡丹江制药、中粮黄龙公司、新源玉米和中原制药等四家企业率先引进国外大型整套先进装备和DCS自控技术,建成国内首批10万t/年以上规模淀粉生产线。

淀粉糖方面,随着国内高温α-淀粉酶、糖化酶等酶制剂产品的成熟及质量提高,除一般小企业还采用酸法工艺在生产中转化淀粉糖浆产品外,酶法水解淀粉的工艺和技术得到了较为全面的采用,并且开始真正成熟起来。

特别是到了90年代中后期,诺和诺德(现为诺维信)和杰能科分别通过自建与合资,在国内设立酶制剂工厂,加大了市场推广力度,进一步推动了酶法工艺的普及,酶法工艺已经成为主流工艺。对于先进技术的消化吸收和国内需求的不断增长,极大促进了我国在淀粉与淀粉糖生产关键技术和行业规模的快速发展。

到90年代末,我国玉米淀粉工厂干物质回收率进一步提高到91%~96%之间,淀粉收率提高到63%~70%之间,淀粉糖收率提高到95%~102%之间,吨淀粉平均水耗则降低到13.68t,与国际先进水平的距离进一步缩小。其中,以中粮黄龙公司为代表的领军企业,干物质利用率达到98%,淀粉收率达到 69%,吨淀粉水耗降到了4t水平,已与国际水平持平。

这一时期,在国外市场价格上与蔗糖具有较高竞争力的果葡糖浆,国内已开始商品化生产,但因技术与成本因素,在国内市场价格高于蔗糖,且产品类型较为单一,主要为42%果葡糖浆,未获得良好发展。

90年代以前,国内没有10万t以上规模的玉米淀粉生产企业,1万t级和2万t级的厂家也很少,占全部玉米淀粉厂家的比例不到7%,所生产的淀粉总量占全国玉米淀粉产量比例为29.8%。

随着大规模工厂的不断建立,逐渐出现多个10万t级、20万t级的工厂,并在90年代末期出现了50万t级的工厂。到1999年,3万t级规模以上工厂20 家,所生产玉米淀粉产量占全国玉米淀粉产量比例为71.8%。

随着大规模装备制造与生产线建设能力的增强,拥有先进技术的大型化工厂的规模效益日趋显现,技术相对落后的小型淀粉与淀粉糖厂竞争力逐渐丧失,到90年代末,全国玉米淀粉产量增长至422.6万t,分别于1996年超过日本、1999年超过欧盟,成为仅次于美国的第二大生产国,淀粉糖产量增长至118.9万t,十年间年均复合增长率分别为18.2%和19.3%,但玉米淀粉厂和淀粉糖厂的数量则从90年代初高峰时期的245家和134家,快速降低至1999年的88家和56 家,行业集中基本完成。

四、高速发展的技术并跑阶段(2001~2010 年)

进入二十一世纪,国家针对玉米深加工行业,出台了大量的指导性政策,如进一步淘汰落后产能、限制外资占比、鼓励糖醇发展、促进玉米消费、加强环保监管等,这都对玉米淀粉与淀粉糖行业的健康发展和技术进步起到了极大支持作用。在此大环境下,我国淀粉与淀粉糖行业在以中粮、西王、诸城兴贸和双桥集团为代表的龙头企业推动下取得高速发展,技术水平实现与国际领先企业基本齐头并进的态势,

具体表现为:一是国产化设备设计与制造水平逐渐提高,管束干燥机等设备的单体加工能力进一步提高,多种关键设备结束进口历史,转为向欧美地区出口。在这期间,以中粮、西王等为代表的国内玉米加工企业对推动仪器设备厂家的进步发挥重大作用,如中粮集团下属公主岭工厂、榆树工厂、武汉工厂早在建设阶段,系统考察国内外厂家相关设备,在借鉴国外设备优点的基础上,大胆启用国内相关设备厂家,并牵头组织和深入参与到专业配套设备的开发中,如江苏格兰特公司的高效降膜蒸发浓缩系统、MVR系统、带废气预处理功能的新型废热蒸发器、可利用自身尾气余热和冷凝液余热对干燥所需空气进行预热的管束干燥机和气流干燥机、二次蒸汽温度提升15~20℃的高性能MVR和节能热泵等,兆光公司的高效模拟移动床、液化喷射器,为全行业的推广奠定了基础。

二是大规模生产装置的建设和运转经验日趋丰富,国内单厂规模不断扩大,新增产能以10万t为起点,60万t 已成标准规模,最大规模企业产能达到100万t,成套生产线输出到东南亚地区。技术的进步推动着整个行业持续高速发展,2000年后,随着F55生产技术成熟和规模化生产,收率和质量提高,物耗下降,市场价格低于蔗糖,性价比优势明显,市场份额不断扩大。

2005 年玉米淀粉产量首次突破1000万t,到2010年玉米淀粉产量接近2000万t;2006年淀粉糖产量首次突破500 万t,达608万t,我国成为继美国之后第二大淀粉糖生产国;到2010年淀粉糖产量接近1000万t。2000到2010年间,玉米淀粉产量复合增长率为13.8%,淀粉糖增长率则保持在21.3%,行业平均干物质利用率增长至97.5%,平均玉米淀粉收率提高到69.9%,平均水耗降低至2.65%。

  

五、以生物技术强化加工过程为主要特征的技术局部领跑阶段(2011 年至今)

在全行业同仁70年不懈努力下,中国淀粉与淀粉糖行业国产化技术与装备已达到总体国际先进、部分国际领先水平,正向总体国际领先的方向努力发展。在欣喜和骄傲的同时,值得所有行业从事者注意的是,在可预期的未来,由于原料供给和价格不断波动,下游需求将趋于稳定,行业产能阶段性严重过剩的局面将不时出现,我国淀粉与淀粉糖行业将会面临持续地结构调整和优化,从而对于技术创新将提出更高要求。

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