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玉米秸秆制造L-乳酸项目的可行性 研究报告 生物质高附加值化学品的开发对于一个石油资源日益紧缺的世界无疑有着重要意义。玉米秸秆是最大的农作物来源生物质，由于不能很好利用，已成为一重要污染源，是各级地方政府最头痛问题之一。用玉米秸秆制造L-乳酸符合时代需求，产品具有广阔市场前景，具备成为一个大而稳定产业的基础，因此更具投资价值。 一、L-乳酸介绍 乳酸Lactic acid，分子式：，是一种。含有一个因此主要用于配制朗姆、葡萄、果酒聚乳酸在所有生物可降解聚合物中熔点最高，结晶度大，热稳定性好，加工温度在170~230之间，有良好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。其织物比较柔软，是一种优良的面料原料CO2和H2O，非常有利于环保。可作为生物医用高分子材料，如生产一次性输液用具、免拆性手术缝合线、药物缓释包装剂PLA最大的制造商是美国NatureWorks公司，目前的产量是万吨中国的海正，他们产量是5千吨。D,L-乳酸，成本较高，而且原料为乙醛和剧毒的氢氰酸，应用范围极大地受限。目前只有美国的Sterling公司和日本的武藏野采用此法生产乳酸。 乳酸的酶法生产方法主要包括2-氯丙酸酶法转化和丙酮酸酶法转化]两种。酶法工艺繁琐，成本较高，工业上广泛应用有待进一步研究和发展。 发酵法生产乳酸主要以淀粉质原料、淀粉质水解液或者葡萄糖为原料，接种乳酸菌后经发酵生产得到乳酸。用于乳酸发酵的乳酸菌主要有根霉菌和细菌两种。 根霉菌在发酵过程中自身会产生糖化酶和淀粉酶，因此可以利用淀粉质水解液，或者利用淀粉质原料直接发酵生产L-乳酸。根霉菌发酵的优点是对营养要求不高，菌丝体较大易于下游提取处理，但主要缺点是转化率较低，理论上只有50%，并且属于异型代谢发酵类型，发酵产物除了乳酸外，还有乙醇、琥珀酸、苹果酸等副产物[2]。 乳酸细菌在发酵过程中不能产生糖化酶和淀粉酶，因此只能利用淀粉质水解液或者葡萄糖进行发酵。乳酸细菌的代谢机制主要有同型发酵、异型发酵和混合酸发酵三种，其中异型发酵和混合酸发酵的副产物较多，没有工业生产意义。当前，工业上应用的乳酸细菌主要是同型乳酸细菌，发酵过程大多是厌氧或者微好养，因此可以大规模地降低工业生产能耗，减少生产成本，且转化率较高，理论转化率可以达到100%。乳酸发酵菌种主要有乳球菌属（Lactococcus）、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus) 、链球菌属(Streptoccoccus)等[15,16]。 发酵法生产乳酸具有原料来源广且易得，产品光学纯度高、生产成本低、安全性高等优点，因而成为乳酸生产的主要方法。 秸秆等木质纤维素原料含有30%左右的木糖聚糖（半纤维素）等五碳糖聚合物和40%左右葡聚糖（纤维素）等六碳糖等聚合物，可以通过水解得到相应单糖，并进一步通过发酵得到L-乳酸。由于技术上的一系列难题，目前在工业水平应用秸秆等木质纤维素为原料生产L-乳酸还未见报道，实验室研究有一些报道。本实验室通过技术攻关，已成功突破关键技术难题，降低成本，具备了工业实施的能力。 三、市场分析 2013年我国乳酸的总产能约为240 kt/a，生产厂家主要有河南金丹乳酸有限公司、江西武藏生物化工有限公司、安徽丰原生物化学股份有限公司、盐城华德生物工程有限公司、山西乐达生物化学有限公司、湖北亚风乳酸集团公司等,其中前三家公司乳酸总产量约占我国乳酸市场份额的90%。我国乳酸的主要生产厂家情况见表1.2。 表1. 2013年我国乳酸主要生产厂家情况 L-乳酸L-乳酸L-乳酸L-乳酸L-乳酸L-乳酸年份 2005 ＞2008 ＞144.0 70.0 5.1 32.8 42.3 表1.4 我国乳酸的消费结构预估 行业 消费量 2005-2013 年平均增长率% 2005 2008 2013 食品 18-21 19-27 25-30 6.0 轻工、化工 7-9 11-13 17-22 10.0 医药 5-6 6-7 8-9 6.0 总计 30-36 36-47 50-41 7.0 近年来，国家加大建设“资源节约型”、“环境友好型”社会，消除“白色污染”，减少化石资源消耗的呼声愈来愈强烈，PLA用于PLA生产的乳酸的消费量将大幅增加许多PLA 生产厂家都在扩能扩产。中国科学院长春应用化学研究所和海正集团合作建成10kt/a可降解聚乳酸树脂工业示范生产线另外安徽丰原生物化学股份有限公司、山东三星集团、中粮集团