国外玉米深加工业现状和发展趋势

发布于:2021-10-16 15:46:39

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2004, No. 9 粮食与饲料工业

国外玉米深加工业现状和发展趋势
张 晖, 姚惠源, 王 立
214036) ( 江南大学食品学院, 江苏 无锡

摘 要: 论述了国外玉米深加工业 的现状, 包 括玉米淀 粉及淀 粉糖 工业、 酒精、 机酸、 有 赖氨 酸等深 加工业的现状。国外玉米深加工的比例正逐年提高, 深加工产 品的产量 也不断增加, 由过 去单纯的 淀粉产品发展到淀粉糖、 各种发 酵产品、 变性 淀粉、 玉米油 和蛋白 饲料 等多门 类的 产品体 系。总结 了国外玉米深加工发展趋势, 其中有较大发展 的是酒精和乳 酸, 现 代生物技术 仍将是决定 玉米深加 工业未来发展的关键技术。 关键词: 玉米; 深加工; 发展; 趋势 中图分类号:TS210 文献标识码: A 文章编 号: 1003- 6202( 2004) 09- 0024- 03
张 晖 副教授

Current Situation and Developing Trend of the Overseas Corn Further processing Industry ABSTRACT: This paper discusses the current situation of the overseas corn further processing industry, including the processing of starch, sweeteners, alcohol, organic acids, lysine and so on. The proportion of corn further processing increases year by year, and so do the prod ucts, from only raw starch to starch sugar, various fermented products, modified starch, corn germ oil and gluten feed etc. The developing trend of the industry is also summarized. The alcohol and lactic acid will be developed greatly , and the modern biological technology will still be the key of the industry in future. KEYWORDS: corn; processing; development; trend 玉米深加工 行业 是以 玉米为 原料, 采 用物理、 学方 法 化 和发酵工程 等 工艺 技 术对 玉米 进 行深 度加 工 的行 业, 已 有 150 多年的历史。经过一 个半世 纪的 发展, 国 外玉米 深加 工 产品伴随技术的进步而不断丰富, 由 过去单纯的 淀粉产品 发 展到淀粉糖、 各种发酵产品、 变性淀粉、 玉米油和 蛋白饲料 等 多门类的产品体系。 1 国外玉米深加工现状 1. 1 玉米淀粉 世界上 83% 的淀粉是由玉米加工而成。其中, 美国几 乎 是 100% 。*年, 世界 淀 粉业 取得 较 快发 展, * 均年 递 增 在 14% 以上。而且淀粉深加工在规模上 将继续 扩大, 技术上 更 尖端, 产品更 多样化。根 据法国 赛力斯 达公司介 绍, 1999 年 世界 淀 粉 产 量 约 4 700 万 t。 其 中, 北 美 2 150 万 t、 洲 亚 1 290 万 t, 西欧 770 万 t, 东欧140 万 t, 拉丁美洲 180 万 t, 其它 地区170 万 t。 美国是 世 界 淀 粉 最 大 的 生 产 国, 目 前 淀 粉 产 量 超 过 1 600 万 t。由于美国淀粉原料基地连 片集中, 所以 淀粉厂 的 规模大, 一般年生产能力都在 数十万 吨。CPC 公司 是世界 上 最大的淀粉企 业, 在 40 多 个国 家拥 有淀 粉厂。 因为 美国 的 糖品消费主要是淀粉糖, 加之以淀粉 为原料可以 制造许多 新 材料, 对淀粉的需求日益增长, 所以淀粉工业的发展很快。 1. 2 玉米淀粉糖 与其它淀粉糖相比, 玉米淀粉糖 具有成本低、 副产品多、 效益高等优点。美国玉米 原淀粉有 70% 左右 的用作 制糖 原 料, 仅用于生产糖类的 玉米就 达 3 300 多 万 t, 超过中 国整 个 玉米加工业所用玉米。据美国玉米精加工 协会统计, 2000 年 美国生产玉米淀粉糖耗用玉米 1 491 万 t, 主要产品包括高 果 糖浆( 占 72%) 、 糊精、 葡萄 糖、 山梨 醇、 木糖醇、 露糖 醇、 甘 淀 粉水解产物氢化和麦芽糖醇等。其中一 些品种可防 龋齿, 是 美国主要的食用糖 类。美国 可口 可乐和 百事 可乐两 大集 团 所用甜味剂分别有 100% 和 55% 是 用玉 米淀粉 糖。* 20 年 来, 美国淀粉和淀粉 糖耗 用玉 米不断 增加, 其 中高果 糖浆 是 增长幅度最大的玉米淀粉糖产品( 见图 1) 。

图 1 美国* 20 年来淀粉与淀粉糖耗用玉米量 国外玉米 淀粉 糖 除用 于食 品 工业 外, 还 应用 于其 它 工 业, 如淀粉糖可用于 空气 清洁 剂和烟 草的 保湿剂, 也 可以 用 于墙壁作为保湿剂控制水分散失, 保护脆弱 边角。葡萄糖 用 在粘合剂中提高 稳定性, 控 制流 动性, 防止 结外皮。 淀粉 糖 也用于砖瓦制造中, 通过防止干燥过 程中水分 移动减少破 裂 和变形。还可用于 水泥中 延迟 其凝固 时间。葡 萄糖 可作 为

收稿日期: 2004- 03- 15 作者简介: 张 晖( 1966- ) , 女, 副教授, 在职博士, 目前主要从事谷物深加工方面的研究工作。



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目前, 世界上 95% 以上的赖氨酸都作为饲料添加剂 。随 着世界饲料工业的发展, 赖氨酸的 消费量逐 年增加。2000 年 世界赖氨酸产量为 40 万 t 左 右。世界 赖氨酸 生产规 模最 大 的是美国 ADM 公司, 现在的生产能力为 11. 35 万 t/ a, 约占 全 球赖 氨 酸 总 产 量 的 一 半。日 本 味 之 素 公 司 生 产 能 力 约 15 万 t/ a。日本协和发酵公司年产量在 5 万 t 以上, 以上三家 公司目前 生 产 能 力 约 32. 35 万 t/ a, 占 世 界 总 生 产 能 力 的 80% 。产量占世界总产量的 82% 。 1. 6 聚乳酸 聚乳酸是一种完全可以生物降解的 塑料, 对环境保护 和 减少 白色污 染 来说, 是未 来的 一个 发展方 向。在美 国, 聚 乳酸已被用作外科手术的缝合线。据日 本估计, 在若干年 内 聚乳酸 的 年 需 要 量 将 达 到 300 万 t, 美 国 现 有 年 消 费 量 2. 05 万 t, 每年要从欧洲和日本进口弥补国内生产之不足。 美国 Cargill Dow LLC 公司正在建设世界最 大的聚乳酸工 厂。以玉米为 原料 生产 聚乳 酸专 利产 品取 名 PLA。 这种 材 料可用于家庭或办公日用品中, 如 衣服、 杯子、 食物器皿和 糖 果包装。Cargill Dow 工厂建在位于 Blair 的 Carg ill 公司玉米湿 磨加工厂旁边。工 厂由 两部 分组 成: PLA 生 产线 和乳 酸厂, 应用 Cargill 湿 磨工厂生 产葡萄糖。PLA 生 产线于 2001 11 正 式生产。生产能力为年生产 1. 362 万 t PLA。 2 国外玉米加工发展现状 通过对以上国外玉米深加工概况的 分析, 可以将目前 国 外玉米加工发展现状总结如下: ( 1) 玉米用 于深 加工 的比例 逐年 提高: 代表 世界 最先 进 水* 的美国玉米加工业 *年 来玉 米用于 饲料 加工的 比例 稳 定在 59% 左右, 而深加工的 比例逐年 提高, 深 加工产 品的 产 量也 不断增加。其中, 燃料 酒精的 增长幅 度最大, 从 1999 年 开始 超过了一直稳居玉 米深 加工 产品产 量第 一位的 高果 糖 浆, 占食品和工业用玉米产品总量的 30% 。 ( 2) 生产工艺、 技术和装备日 趋先进: 目前国外 先进的 玉 米加工工业都 采用大 型湿 磨、 密闭循 环工 艺, 采用电 子计 算 机对生产过程 进行控 制, 确保 最佳生 产状 态, 使工艺 过程 具 有较高的透明度, 且可以随时变 换和调节工 艺条件。玉米 淀 粉、 蛋白质、 纤维和玉米油 的综 合利用 率达 到 99% 以上。 引 用现代生物酶技术( 高活性多酶种 及固相化酶 连续转化 等) , 色谱分离、 膜分离技术( 提高产品纯度和 质量) , 喷射、 超微 以 及自动化微机 控制等 技术, 使 产业进 入高 科技、 高产 出的 快 速发展阶段。现代生物 技术 尤其 是基因 工程 技术方 面的 进 步, 导致了一系列 酶产品 方面 的创新 和酶 产品 成本的 降低, 极大提高了玉米深加工产品在市场上的竞争力。 ( 3) 玉米加 工企 业集 约化程 度不 断提高: 国 外玉 米加 工 企业由分散走 向集中, 集 约化 程度不 断提 高, 逐步形 成从 原 料到产品 的企业集 团; 无论是 淀粉、 味精、 柠檬 酸行业, 还 是 淀粉糖行业, 国 外都集 中在 5~ 8 家 生产 企业。 使得 行业 的 竞争 向寡头垄 断竞 争方 向发 展。美国 玉米 精加 工协 会 有 9 家公 司, 下属 28 家企业, 分 布在 14 个 玉米主 产区, 年加工 玉 米3 556 万 t, 其中最大 的 4 家 企业的 加工 量超 过 2 600 万 t, 市场 集中度达到 74% 。美 国年产 淀粉 1 000 万 t, 只有 22 家 工厂; 日本原有2 000多家淀粉厂, 如今压缩 到不足 200 家, 而 淀粉产量却增加*两倍。 ( 4) 深加工 产品伴随着技术的 进步而不断丰富, 应用范

改良剂和可塑剂用 于树脂 制造。葡 萄糖 还可 用作尿 素和 甲 醛树脂的稳定剂。它 可以 赋予树 脂粘 性, 延 长发 生罐 寿命。 另外, 淀粉糖也用于纸板粘合剂、 金属减重剂和染料稀释剂。 1. 3 玉米酒精 酒精是玉米 发酵 产品 中发展 最快 的制品。 用玉 米发 酵 生产酒精具有原料充足、 副产品价 值高等优 点。美国的发 酵 酒精工业*几年以每年 30% 左右的速度增长, 现已成为世 界 上玉米酒精 产 量最 大 的国 家, 其 产量 占全 美 酒精 总产 量 的 95% 。同时酒精也是美国玉米深加工 的主导 产品之一 , 尤 其 是燃料酒精的生产, 它是美国玉米加 工业的一个 重大成果 典 范。美国燃料酒精的生产和 使用, 给国 家经济、 农业生产、 贸 易、 人民生活等多方面带来了极大 的益处。据美 国玉米精 加 工协会报告, 2000 年美国玉 米燃料 酒精耗用 玉米 1 562 万 t, 食用酒精耗用玉米 330 万 t。由 于燃 料酒 精的 生产 , 美国 每 年可减少价 值 5 亿美元的 汽油进 口。因此, * 20 年来 , 美 国 燃料酒精耗用玉米量始终处于增长状态, 而饮料 酒精的耗 用 玉米量则相对稳定( 见图 2) 。

图2

* 20 年美国酒 精耗用玉米量

1. 4 有机酸类产品 玉米深加工得到的有机酸主要包括柠 檬酸、- 乳 酸和 LL 苹果酸, 它们是食品 添加 剂工业 中主 要的 酸味剂, 其 中柠 檬 酸占 70% 的份额, L 乳酸和 L- 苹果酸则因性能独特或新需 求 的诞生而成为最有潜力的新品种。特别是聚乳酸( PLA ) 塑 料 的问世, 使 L- 乳酸的应用扩大到化工、 环保等领域。因此, L乳酸的发展前景喜人。 ( 1) 柠檬酸: 柠檬酸是一种重 要的有机 酸, 主要 用于食 品 工业。20 世纪 90 年 代起 世界柠 檬酸 消费 量猛增, 其 中美 国 的消费量最大, 2002 年达 到 26. 40 万 t; 欧洲的消费量在 18~ 20 万 t; 日本消费量多年一直维持在 2. 0~ 2. 6 万 t, 主要靠 进 口。据不完全统计, 全 球柠 檬酸年 需求 量约 92 万 t, 而全 球 柠檬酸年生产量约 91. 5 万 t, 供 求基本 持*。预计 发达国 家 如美国柠檬酸的需求年增长率在 3% ~ 5% , 发展中国家会 高 于这个水*。 ( 2) L 乳 酸: 传 统 上, L- 乳 酸主 要 是用 于 食品 中 做 酸 味 剂。当前, 美国和西欧在 软饮料 生产用 酸味剂 方面, 有 L- 乳 酸取代柠檬酸之趋 向。在啤 酒生产 中已 禁止 用磷酸 调节 麦 芽汁 pH 值而改用 L 乳酸 。但 L 乳酸未来的最大市 场, 将 是 聚乳酸( PLA) 塑料制品的开发。世界乳酸的生产 能力已超 过 10 万 t/ a, 其中 发酵法占 40% , 化 学合成法占 60% 。 1. 5 赖氨酸 玉米深加工产品 中, 氨 基酸 类的 产品主 要是 味精( 谷 氨 酸钠) 和赖氨酸。味精的生 产 主要 在中 国, 赖氨 酸的 生产 主 要在美国和日本。

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围不断扩大 : 国外玉 米加 工业经 过一 个半 世纪的 发展, 产 品 种类不断增 多, 涉及 的行 业和领 域越 来越 广, 由过去 单纯 的 淀粉产品发展到淀粉糖、 各种发酵产 品、 性淀粉、 变 玉米油 和 蛋白饲料等多门类的产品体系; 并且 各类产品都 各自形成 了 产品系列, 广泛 应用 于食品、 药、 医 纺织、 造纸 等各 领域。 同 时新的产品如聚乳酸等也在不断地出现。 ( 5) 玉米加工产品市场需求稳步 增长: 食品、 医药、 造纸、 化工、 纺织等工业增 长和 升级的 需求 拉动, 导 致下游 行业 形 成巨大需求, 推动该行业快速的发展。 许多主 要的玉 米化学制 品包括 聚乳酸 和丁醇 即将商 品 化, 预计市场每年要扩大 22% , 在 21 世纪的头十 年结束的 时 候化学制品市场将 增至 现在 的 3 倍多。科 技进 步将 使以 醣 类为原料的化学制品比石化产品更具竞争力。 ( 6) 玉米加工业具有良好的经济 和社会效益 : 一般 来说, 用 3 t 玉米可以得到 2 t 淀粉和 1 t 副产品。1 t 副产 品的收益 可以抵消 3 t 玉米原料的成本; 2 t 玉米淀粉的收益往往比 1 t 副产品的收益高 3~ 4 倍, 而玉 米淀粉 的进 一步 精深 加工 则 效益更为显著。玉米精深加工延长了农业 的产业链, 提高 了 农民的收益 , 随着综 合利 用技术 的发 展, 玉米 的利用 率达 到 98% ~ 99% , 增值 5 倍以上, 经济和社会效益俱佳。 美国的玉米种植面积仅占耕地面积的 24% , 但每年都 创 造出 200 多 亿美 元的农 业产 值和 40 多亿美 元的 出口 创汇。 在消费产品中玉米作为原料或配料每加工 一次, 都增加了 玉 米的经济价值; 提供了新的就业机会 ; 增加 了生产商、 运输 服 务、 售商和 财政机构 及供应 商的收 入。1999 年, 全美玉 米 零 深加工业的员工仅 10 000 人, 耗用玉米价 值 29 亿美元, 由 于 加工增加的价值达到 45 亿 美元, 人 均达到 45 万美 元。20 世 纪 80 年代初期玉米加工制品仅占美国玉米 出口的 8% , 经 过 短短的 10 来 年时间, 已上 升到 20% 以 上。玉米深 加工产 品 为美国出口带来了可观的收入。 ( 7) 玉米加 工业 具有高 效合 理的 产业组 织体 系: 为提 高 玉米生产、 贸易及深 加工 的组织 化程 度和 产业竞 争力, 美 国 成立了玉米生产者协会、 玉米储藏与 加工协会和 玉米精加 工 协会, 且 3 个协会之间长期保持稳定 的协同关 系。参加玉 米 精加工协会 CRA( Corn Refiners Association) 的成员 都是采用 湿 磨法将玉米 加工成淀 粉、 高果 糖浆或 其它 淀粉产 品的 企业。 美国玉 米加 工业 产业 组织 具有 4 个 明显 的特 点: 一是 规 模 大。如玉米精加工协会有 9 家公司, 下属 28 家企业, 分布 在 14 个 玉 米 主 产 区, 年 加 工 玉 米 3 556 万 t, * 均 每 家 企 业 127 万 t, 日 处 理 玉 米 3 500 t 以 上。二 是 市 场 集 中 度 高。 28 家玉 米 精 加 工 企 业 中, 最 大 的 4 家 企 业 的 加 工 量 超 过 2 600 万 t, 市场集中 度达到 74% 。三 是资 源利 用率 高, 各 公 司都注重玉米的 综合 利用, 普遍 实行 淀粉、 产品及 淀粉 深 副 加工的联合 生产, 使玉米 原材 料的利 用率 达到 98% ~ 99% 。 四是行业效益好。 ( 8) 具有完 善的 质量标 准与 质量 控制体 系: 除普 通玉 米 标准外, 国外如美国还有许多玉米相 关产品的标 准, 如 罐 装 甜玉米等级 标准 、 去皮 带棒玉 米消 费者标 准 、 青 玉米 标 准 、 罐装奶油状玉 米等 级标准 、 整籽 粒便 装玉米 等级 标 准 、 整籽粒速冻玉米等级标准 、 整穗速 冻玉米等级 标准 等国家标准。全面详细地规定了每一产 品的分等质 量要求。 另外对玉米及玉米产品制定了严格的安全 和卫生标 准, 如 玉



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米、 玉米食品和饲料中黄曲霉毒素 含量标准; 玉米、 玉米食 品 和饲料中镰孢菌毒素含量标准; 仓贮 玉米用的 杀虫剂限量 标 准; 玉米田用的除草 剂和 杀虫 剂限量 标准; 玉 米淀粉 及其 衍 生产品中化学物质残留标准; 玉米油( 非氢 化) 中化学物质 残 留标准; 玉米深加工产品中化学物质残 留标准等。 国外玉米加工业发展趋势 国外玉米深加工业的发展趋势可以归纳为以下几点: ( 1) 深加工 用玉 米的 比例将 进一 步提高: 美 国深 加工 玉 米比例目前是 15% 左右, 预计到 2010 年将提高到 18% 。 ( 2) 在玉米 深加 工产 品中, 未来 有较大 发展 的是 酒精 和 乳酸 : 从深加工的主要产品来看, 果葡糖 的需求已 趋于饱和, 变性 淀粉的品 种和 数 量已 趋于 稳 定, 预计 在 今后 一段 时 间 里, 只会随着造 纸、 纺织等 工业 的增长 而缓 慢增长。 柠檬 酸 在食品工业中的应用亦趋稳定, 今后 能否得到 发展取决于 它 作为洗涤剂助剂与 其它产 品在 技术 经济方 面的 竞争力。 赖 氨酸和黄原胶的产量都不大, 而且其 生产能力 是最*几年 才 扩建的, 估计在*期内不会有大 的发展。因此 未来将有大 发 展的是燃料酒精和乳酸。 在未来 10 年内 美国 的燃 料酒 精生 产会 增加 3 倍, 是 未 来玉米深加工产品 中增加 幅度 最大 的。潜在 的市场 有重 新 组成的汽油、 传统的汽油、 E85( 85% 乙醇 混合的 汽油) 和燃 料 盒。在 未 来 的 5 年 内, 美 国 燃料 酒 精 工 业 将 给 国 家 生 产 35 亿美元的纯 税金收 益和免 税成本 10 亿美元, 同时 为国 家 创造* 10 亿美元的价值。 乳酸发展 的关键 是如 何降低 生产 成本。美 国已 在研 究 改变乳酸发酵 菌种, 并采 取发 酵与分 离同 时进行 的方 法, 有 可能大大降低乳酸的生产成本, 为聚 乳酸的推 广应用创造 条 件。美国当前每年需用 400 万 t 可生 物降 解塑料, 如 果用 乳 酸取代其中的 10% , 每 年就 需要乳 酸 40 万 t, 其发展 空间 相 当大。 ( 3) 进一步 开拓 玉米 深加工 产品 新的用 途和 市场: 据 美 国 2001 年玉 米年 报报道, 在 传统 工业产 品淀 粉、 油和 饲 糖、 料中, 淀粉已成为工业应用的龙头, 在一 些工业领域, 淀粉 已 经得到了很好的应 用。但开 发新 用途和 扩展 原有用 途的 工 作将继续进行。淀粉除 了在 传统 的造纸 和纺 织行业 的应 用 外, 还可用于建筑产品的增稠剂、 粘合剂 和喷涂剂; 铸造和 陶 瓷中 的脱模剂 和防 裂 剂, 肥皂 和 清洁 剂的 填 充剂 和粘 合 剂 等。这些新用途的发现 和拓 展也 是目前 国外 玉米深 加工 业 的一个发展趋势。 ( 4) 现代生物技术仍然是决定玉 米深加工业 未来发展 的 关键技术: 玉 米深 加 工业 的发 展 离不 开现 代 生物 技术 的 支 撑。玉米深加工业未来新产品的开发、 市场的 开拓依然要 依 赖于 现代生物 技术, 尤其 是现 代 生物 酶技 术 和基 因工 程 技 术, 未来这方面 的研究 趋势 是: ( a) 继 续致力 于新 酶的 研究, 包括新的酶使环糊精产品在气味封存方 面适应新市 场; 通 过 麦芽基酶同淀粉分枝结合生产高麦芽糖 浆; 新 的高效酶化 过 程生产葡萄糖酸; 超葡萄糖苷酶生产 具有功能 和营养特性 的 IMO 糖浆。( b) 寻找 一种能 将玉 米纤 维 中的 葡萄 糖、 木糖 和 阿拉伯糖转化为酒精的微生物, 使玉 米转化为 酒精的转化 率 提高到 20% 。( c) 改进乳 酸的 发酵菌 种和 生产工 艺, 使乳 酸 的生产成本进一步降低。 ( 责任编辑: 黄小*) 3


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