发酵产品及其发酵过程我国的发酵工业(也称工业生物技术产业),或者与发酵工业有等同意义的生物化工分属于轻工、医药、农业、化工、能源、环保等行业或部门。轻工行业下的发酵工业可分为以下几大部分:酿酒(白酒、黄酒、葡萄酒、啤酒)、淀粉糖、酵母、酶制剂、有机酸、氨基酸、乙醇和生物材料。发酵工业还涉及大量的医药生物产品(如抗生素等)、农用生物制品及化工产品的生产。除提供大量发酵产品以外,发酵工业还在环境保护等领域为社会做出贡献。我国现代发酵工业经历了几十年的发展,已成为发酵产品品种较为齐全、产业规模宏大的一个大型产业链。涉及生物技术的工业产值达4500亿元以上。酿酒产业是发酵行业中最大的产业,发展速度最快的是啤酒。啤酒产量从20世纪80年代开始大规模扩张,近年来年产量连续多年居世界第一,2011年全世界主要啤酒生产国的年产量为2亿千升,而我国年产量在4898.8万千升。淀粉糖的生产在许多发酵工厂是原料预处理的组成部分,现在已独立大规模生产。目前主要通过酶解法对玉米、小麦、木薯等进行深加工,生产系列淀粉糖(葡萄糖、果葡糖浆、啤酒专用糖浆、麦芽糖及衍生品山梨醇、麦芽糖醇等)。全球淀粉糖年产量2000万左右，其中产量最大的是果葡糖浆,其次是葡萄糖。美国是全球最大的淀粉糖生产国及消费国。我国淀粉糖的生产企业主要集中在山东省(鲁洲集团、西王集团有限公司、保龄宝公司等)。酵母产业在我国是新兴产业。2011年全国酵母总产量超过20万t。其主要产品有活性酵母(面包发酵剂及酿酒用酵母)和非活性酵母(调味品配料)。酶制剂行业年生产能力超过40万t,已实现工业化生产的酶制剂品种有20多种,主要是糖化酶、a-淀粉酶、蛋白酶3大类。此外还有果胶酶、B-葡聚糖酶、纤维素酶、青霉素酰化酶、碱性脂肪酶、木聚糖酶、a-乙酰乳酸脱氢酶、植酸酶等。当前的发展重点是饲料用酶、纺织工业用酶及生物能源产业用酶(含纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、植酸酶、酸性蛋白酶等）的生产。有机酸产业中产量较大的主要是柠檬酸、乳酸和衣康酸。其中柠檬酸的生产规模最大,全球年产量约140万t,其中70%用于饮料。我国是世界上柠檬酸产量最大的国家。乳酸是第二大有机酸产品,用于食品工业。近年来利用淀粉质原料发酵法生产聚乳酸(PLA),这是一种可生物降解的高分子材料,在自然条件下可被微生物彻底分解成二氧化碳和水,对环境没危害,可替代石油基产品。今后其市场潜力非常大。现在除蛋氨酸和甘氨酸外,其他氨基酸基本上都可以采用微生物发酵法生产。谷氨酸和赖氨酸是产量最大的两种氨基酸。全世界谷氨酸年产量超过200万t,主要用于调味品谷氨酸钠。赖氨酸年产量近100万t,主要用于饲料添加剂,以促进动物的生长发育。此外,苏氨酸作为饲料用氨基酸近年的发展也非常快。目前在氨基酸新品种及新工艺方面取得了长足的进步。例如,发酵法生产谷氨酰胺、L-丝氨酸、精氨酸、D-色氨酸都取得了重大进展。利用L-氨基酸转化为D-氨基酸也是当前氨基酸行业的新的增长点。但与日本等先进国家相比,我国的氨基酸行业产品主要是谷氨酸,价格较高的氨基酸品种偏少,主要的生产指标如产酸率、糖酸转化率、提取率等明显较低,高附加值的医药级产品较少,生产成本较高。燃料乙醇是可再生能源,由于石油、天然气和煤的逐渐枯竭,燃料乙醇成为全世界关注的热点之一。美国和巴西是世界上最大的乙醇生产和消费国,美国以玉米为原料,巴西则主要以甘蔗为原料。目前全世界乙醇每年的产能约3000万t。我国也形成了年产600万t的生产能力。但目前我国的乙醇主要用于白酒、医药及化工等行业。我国乙醇的生产原料主要是木薯、玉米和地瓜干。但我国人多地少,发展燃料乙醇虽然列为国家能源战略的一部分,但关键是发展新型的绿色生物能源,以“绿金”代替“黑金”,缓解能源短缺压力。例如,以秸秆为原料或以甜高粱为原料生产乙醇。我国在酱油、食醋等传统发酵产品方面也向来走在世界的前列。酱油年产量600多万1占全世界产量的一半左右。二、发酵过程的主要单元操作在发酵工厂,可以看到整齐的车间和厂房,由各种设备组成的生产流水线等硬件设施和设备,甚至还可看到具体的生产操作。从事发酵工程的专业人员掌握扎实的发酵工程专业理论知识,能够在...
