木糖醇的生产工艺

木糖醇产业调研报告1.木糖醇概述木糖醇(Xylitol)，又称为戊五醇，是一种五碳糖醇，为白色结晶或结晶性粉末，味凉，甜度相当于蔗糖，热量相当于葡萄糖。木糖醇是一种由农业废弃物玉米芯、甘蔗渣等物质中提取的，纯天然新型功能甜味剂和高级疗用食品。1999年国际食品法典委员会（CAC）批准木糖醇为可按生产需要，无须限量食用的食品添加剂。木糖醇的质量级别主要有三个：工业级、食品级和医药级，其中以医药级为最高级别。目前木糖醇已广泛地应用于食品、医药、口腔保健、工业制造、烟草制品、家庭调味品、化妆品等多个领域。2．木糖醇的生产工艺木糖醇的生产工艺大致可分成2种，化学合成法、生物转化法，介绍如下：2.1化学合成法生产工艺化学合成法其基本原理为多缩戊糖（如木聚糖）经酸（如HCl、H2SO4）水解可得D-木糖，D-木糖在镍催化剂的作用下加氢制得木糖醇。化学合成法有2条典型工艺，即：中和脱酸工艺和离子交换脱酸工艺。中和脱酸工艺是在净化水解液时采用中和法，利用石膏做为中和剂将酸除去。离子交换脱酸工艺就是采用离子交换树脂利用离子交换的方法将硫酸根除去。国内的木糖醇生产企业多使用化学合成法进行生产。但此工艺存在一些缺点：加氢反应中，需高温（115-135℃)、高压（约6.5×106Pa）、易燃易爆的高压氢气，操作较为危险；镍催化剂对溶液纯度要求很高，提高了对分离和净化工序的要求；基本建设投资及操作费用高；污染较严重。生物法生产工艺为克服化学合成法生产木糖醇工艺中的多个问题，国内外科研工作者努力探索出木糖醇生产的新途径——生物转化法。生物转化法的基本原理为农业废弃物(如稻草、蔗渣、玉米芯等)所含的多缩戊糖经稀酸水解后所得主要产物是木糖的水解液，利用微生物细胞内的木糖还原酶，将木糖还原为木糖醇，氢来自细胞内的还原性辅酶和氢离子，不需另行制氢。生物反应过程温和，操作安全，且避免了重金属催化剂的污染，食品安全性好。生物反应能耗低、设备简单，又由于酶的底物专一性，使得原料不必高度精制，生产成本降低。工艺比较工艺名称化学合成法生产工艺生物法生产工艺中和脱酸工艺离子交换脱酸工艺优点工艺比较简单，酸碱消耗少，成本低，设备比较简单，易操作，投资少。克服了中和脱酸工艺中设备结垢的缺点，提高了设备利用率，延长了设备使用寿命，减少了水解液中的灰分和酸的含量，相应地提高了产品质量。新建厂大都采用此工艺。生物反应过程温和，操作安全，且避免了重金属催化剂的污染，食品安全性好。生物反应能耗低、设备简单，又由于酶的底物专一性，使得原料不必高度精制，生产成本降低。缺点沉积在蒸发器管壁上的石膏，使设备结垢，导致设备利用率降低、后期处理劳动强度增大、设备的使用寿命降低。该工艺比较复杂，树脂用量较大，设备较多，投资大，增加了酸碱消耗，加大了成本。虽现有生产成本和化学合成法工艺相当，但转化效率可进一步提高，生产成本仍有降低的空间。需高温（115-135℃)、高压（约6.5×106Pa）、易燃易爆的高压氢气，操作较为危险；镍催化剂对溶液纯度要求很高，提高对分离和净化工序的要求；基本建设投资及操作费用高；污染较严重。木糖醇产业概述近年来，木糖醇行业发展迅速，2009年全球木糖醇的实际产销量大约为8万吨，其中国内市场2.1万吨，产地主要集中在中国、芬兰等国家。丹尼斯克集团公司是目前世界最大的木糖醇生产企业，木糖醇年产能为3万吨左右并在河南安阳建有丹尼斯克甜味剂(安阳)有限公司，重点生产木糖和晶体木糖醇。中国木糖醇产量约占世界产量的一半，主要生产企业包括：山东福田药业有限公司（1.8万吨）、浙江华康药业股份有限公司（1万吨）、山东禹城绿健生物技术有限公司（6000吨）、山东龙力生物科技股份有限公司（2500吨）等。木糖醇的市场化程度很高，国内木糖醇产品绝大多数用来出口。美日欧韩是木糖醇的主要消费市场；国内市场需求主要基于箭牌、好丽友等口香糖巨头在国内的推广无糖口香糖、中国淀粉糖工业协会糖醇专业委员会在《2009年中国木糖醇市场调研报告》显示木糖醇的出口数量由2000年的不足800吨发展到2007年的21000吨，增幅达到了26倍，我国木糖醇在全球市场的份额也由2000年的不足5％扩大到2009年的50％以上。木糖醇价格及市场趋势分析：2000年-2005年期间木糖醇价格非常稳定，价格总体维持在每吨21000—23000元(此价格不含注射用木糖醇，价格通常在30000元/吨以上)。2006年之后的情形出现了一些变化：由于木糖(用作木糖醇的原料)的产量减少，导致木糖醇出现供货紧张，价格开始上扬。2007年木糖醇供不应求，价格飞涨，国内产能迅速扩张，生产能力远大于市场需求。2006年一季度市场价格21500元/吨，三季度价格24000元/吨，2007年二季度价格为26000元/吨，2007年四季度价格为24000元/吨。从2008年下半年起，随着国际金融危机的到来，木糖醇出口量急剧下降，出口价格大幅滑落，对我国木糖醇的销售产生了很大的影响。随着经济复苏，木糖醇市场也迎来了可喜的局面，价格、销售量显著提升。据统计，2011年2月木糖醇的销售价格约为2.5-2.6万元/吨，且有日益上涨的趋势。市场正以10%-12%左右的速度增长，预计国内增长速度超过30%。随着我国扩大内需政策的调整和国际经济形势转暖、市场复苏，目前国内预计到2012年国内木糖醇的总产量将达到8万吨左右，市场前景良好。3.1木糖醇国内产业现状我国生产木糖醇始于上世纪60年代末。1980年后，随着木糖醇提取工艺的成熟，福建、河北、浙江、山东、河南等地先后建成多家以玉米芯为起始原料的木糖及木糖醇生产企业。2002年由于箭牌、乐天等国际糖果公司开始在中国试销木糖醇口香糖，并依靠强势媒体宣传，很快木糖醇无糖健康概念就传达到了普通消费者心中。目前，木糖醇在中国主要以功能性甜味剂原料形式销售给无糖口香糖工厂，国际性大公司如箭牌、乐天、好丽友等占据中国木糖醇用量的90%以上。据中国淀粉工业协会糖醇专业委员会2009年6月统计数据，2009年，中国的木糖生产能力有8万吨，实际产量不足4万吨；木糖醇的生产能力为5万吨，而实际产量约为3万吨。2010年国内木糖醇产量继续上涨，实际产量约为4万吨，按2.5万元/吨的价格估算，年产值在10亿元以上。综合分析木糖醇市场可知，国内有木糖醇潜在巨大消费市场，应加大培育并开发国内市场。近期国内木糖醇项目应以提高质量为主，大力改进生产技术，提高生产高品质产品，避免重复建设，低价竞争。预计在短期内(半年或一年内)木糖醇价格将在中低位运行，随着全球经济形势改善，销量及价格将会逐步回升。3.2木糖醇国外产业现状近年来，国外木糖醇的应用领域发生了很大变化，市场增长率也令人可喜。国际上最大的木糖醇生产商是丹尼斯克公司，该公司从上世纪70年代初开始生产木糖醇。该公司的木糖醇产品质量和应用研究均高于我国同类企业，不但生产木糖醇，还生产果糖、乳糖醇等其他糖醇，产品品种非常多，不像我国的木糖醇企业，产品品种非常单一。1997年，该厂在奥地利的伦青建立自己的木糖生产厂，因此，从1998年以后，基本停止了从中国的采购，这也是我国木糖企业出口量下降的主要因素之一。另外，法国的罗盖特、日本的东和和韩国的宝乐公司也均有木糖醇的生产，特别是日本市场，在1999年被允许将木糖醇应用于食品当中之后，近几年的使用量大大增加。3.3木糖醇产业的发展方向为实现我国木糖醇行业的可持续发展，未来木糖醇产业应向以下方向发展：1）积极开发新品种、高档次产品国外生产木糖醇的公司，如国际上最大的木糖醇生产商丹尼斯克—卡尔特公司，该公司的木糖醇产品质量和应用均高于我国同类企业，不但生产木糖醇，还生产果糖、乳糖醇等其他糖醇，产品品种非常多，不同于我国的木糖醇生产企业产品单一，经营分散。因此，企业在提高质量和服务的前提下，应着眼于开发新的品种。实现从单一做食品、医药原料，到开发终端产品；从低附加值产品，到高附加值产品；从单一产品，到多元产品的跨越。2）参与国际竞争，与国际惯例接轨面对新世纪全球经济一体化，市场竞争更加激烈，企业要想生存，只有不断的进步，才能立于不败之地。积极实施并通过ISO9001国际质量体系认证，GMP认证，HACCP认证，KOSHER等一系列认证，是企业参与国际市场的准入证。3）加强企业技术进步，提升产品质量，降低生产成本木糖醇行业经过多年的发展已经走向成熟，目前产品价格比最高的1997年降低近50%。但由于技术进步带来的成本大幅度下降而使企业仍能生存发展，关键是企业必须坚持走技术创新，提质降耗，降低生产成本的道路。4）发挥行业协会的作用，走联合发展的道路我国的木糖醇生产企业分散，并且多为中小型企业，规模小，不具备同跨国公司抗衡的实力。然而在出口方面，国内厂家又竞相压价，互相拆台，给国家造成了巨大的经济损失。因此，今后要发挥行业协会的作用，各企业之间加强沟通，走联合发展的道路，提高整个行业的技术水平和管理水平。主要生产厂家经历了21世纪初国际木糖醇市场上的价格战之后，现仅剩几家有一定规模和经济实力的生产企业。其中芬兰丹尼斯克、山东福田药业有限公司、浙江华康药业股份有限公司三家公司的产能占世界木糖醇市场的80%左右，木糖醇市场垄断竞争格局已形成。目前我国木糖醇主要生产企业有山东福田药业有限公司、浙江华康药业股份有限公司、山东禹城绿健生物技术有限公司、山东龙力生物科技股份有限公司等。具体介绍如下：山东福田药业有限公司年产1.8万吨左右，价格：26000元/吨。浙江华康药业股份有限公司年产1万吨左右，价格：25000元/吨。山东禹城绿健生物技术有限公司