黄原胶的市场状况与技术经济分析

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吴国荃 王金台 罗书凯马国臣
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$ K9 U/ T3 K) O2 y$ x黄原胶又称黄胶、汉生胶，分子量200～600万，浅黄色至白色可流动粉末，稍带臭味。黄原胶是由黄单胞杆菌（Xanthomonas campestris）发酵产生的细胞外酸性杂多糖，是以碳水化合物为主要原料（如玉米、淀粉等），经生物发酵工程培养、乙醇提取、干燥、粉碎而得到的一种高分子微生物聚合物，它是由葡萄糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成﹝1﹞。黄原胶是新型多糖类发酵产品，1961年首先由美国Kelco公司投入工业化生产，目前被广泛应用于石油、地矿、食品、医药、纺织等20多个行业。
1、黄原胶的性能
黄原胶是目前国际上性能较为优越的生物胶，具有独特的理化性质，集增稠、悬浮以及乳化稳定等功能于一身，主要表现为：
* _5 B: Y( F# f. f6 c9 Xa、突出的高粘性和水溶性
黄原胶易溶于冷水和热水，它是具有多侧链线性结构的多羟基化合物，其羟基能与水分子相结合，形成较稳定的网状结构，而且在很低的浓度下仍具有较高的粘度，如l％浓度的粘度相当于明胶的100倍左右，增稠效果显著。
: Z# n8 c6 q0 j* p7 Q4 U( Q7 \b、独特的流变学特性
黄原胶具有独特的剪切稀释性能，当施加一定的剪切力时，流体粘度迅速下降，而除去剪切力后，流体又恢复原有粘度，且这种变化是可逆的。这种流变性能，使黄原胶具有独特的乳化稳定性能（所谓乳化性是指在一个悬乳体中，将油滴分散并悬浮到已增稠了的水溶液中），从而使黄原胶成为一种高效的乳化稳定剂。
$ s; _! H$ u" p$ R) e' Ec、优良的温度稳定性
/ m  c7 B% A* x* c大多数高分子化合物，如羟甲基纤维素、海藻胶、淀粉等一经加热，粘度即明显下降，而温度低至零度左右时，分子结构和性能即发生变化，而黄原胶在一个相当大的温度范围内（-18℃～80℃）基本保持原有的粘度及性能，具有稳定可靠的增稠效果和冻融稳定效果。
4 c. o9 l( @& E0 md、PH稳定性
7 @! e9 C. h3 S) A黄原胶溶液的粘度基本不受酸、碱的影响，在PH 1～13范围内，能保持原有性能。
e、令人满意的兼容性
黄原胶与各种盐类有着良好的兼容性，黄原胶与高浓度的糖或盐类共存时能形成稳定的增稠系统，并保持原有的流变性，与其他化学物质（酸、碱、表面活性剂、防腐剂等）均有令人满意的兼容性。
5 P$ X' k0 K* W" z/ N- }4 Q, h0 }* pf、黄原胶的安全性
7 F6 _# L9 }/ Q4 G' J: i黄原胶是采用天然物质为原料，经发酵精制而成的生物高聚物，1983年联合国粮农组织的世界卫生组织（FAO/WHO）所属食品添加剂专家委员会已正式批准其为安全食品添加剂，而且对添加量不作任何限制。
9 U5 [  C7 {" j% h' Y8 Z- w此外，黄原胶还有较强的抗酶降、良好的润滑性等特点，这些优良的性能大大扩展了黄原胶的应用范围。   
2、国内外生产状况
  S5 f: I) L0 U2、1国外生产状况   
5 s( y! o6 `* |1 n" I/ l50年代中期美国农业部北部研究中心在制定开发有用的微生物调查中，Jeanes等人发现了黄原胶，它的生产菌是野油菜黄单孢杆菌X．CampestrisNRRLB-1459，可使淀粉转化为水溶性多糖。1961年，美国Kelco公司首先采用野油菜黄单孢菌NRRLB-1459开始了黄原胶半工业化生产，主要用于油井的钻井泥浆及采油技术，1963年正式工业化生产。此后研究发现甘蓝黑腐病黄单孢杆菌、锦葵黄单孢杆菌、胡萝卜黄单孢杆菌、木薯萎蔫病黄孢菌、美人蕉枯叶黄单孢杆菌等都能产黄原胶。美国经过多年毒理学实验，1969年美国食品与药物管理局（FDA）批准黄原胶作为食品添加剂，其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中应用。1975年，黄原胶载入美国药典，并公布了质量标准。1983年联合国世界卫生组织（WHO）和粮农组织（FAO）也批准黄原胶作为食品工业用稳定剂、乳化剂、增稠剂。目前已有十多个国家和地区生产黄原胶，主要有美国、英国、法国、日本、俄罗斯、德国和中国等，国外主要生产厂家有美国的Kelco公司、Pfizer公司，法国的Rhone-Poulene公司、Nero-Rousselotsatia公司，另有Miles公司、CecaSA公司、ADM公司等。黄原胶工业化生产技术日趋完善，尤其是生物技术的发展使黄原胶的发酵产率、糖转化率、发酵液胶浓度等指标大大提高，发酵周期大大缩短。目前世界上黄原胶生产最高水平已达到：50m3单罐发酵年产量200～240吨；淀粉投料浓度由4％～5％提高到8％～9％；发酵黄原胶浓度已达到5％左右；原料多糖转化率接近80％；发酵周期由72～96h缩短为48～52h。
/ j+ a, g* W8 A$ p7 x) U" _ 1979年全世界黄原胶年产量为18000吨，1990年世界黄原胶产量已超过5万吨， 1996年世界黄原胶产量已超过6万吨，2000年达到10万吨。
2、2 国内生产情况
9 E/ r( D, F  C我国黄原胶研究起步于70年代末，主要研究单位有：南开大学、山东省食品发酵设计研究院、无锡轻工大学、山东大学、中科院微生物所、四川省抗菌工业研究所、郑州工业大学生化中心和河南省科学院生物所等。1979年南开大学生物系首次分离得到一批黄原胶菌株，并提纯鉴定了这种酸性多糖，1985年率先在国内研究食品级黄原胶，并于1986年通过了食品级黄原胶产品和生产菌株的毒理学安全性试验。经国家有关部新门病理学试验与毒性试验后，1988年8月卫生部批准了食品级黄原胶的卫生标准，并被列入食品添加剂名单。
黄原胶发酵液属于高粘度的非牛顿型流体，国内前期试产黄原胶的几家工厂由于发酵设备（主要是溶氧问题）和后提取工艺的问题，都没能形成规模生产。1992年全国产量不足100t，1993年以后由于国内市场不断扩大，黄原胶价格持续上扬，一些科研、生产单位联手合作加强对生产工艺及设备的攻关，生产技术有所突破，陆续建设和扩建了几家300～500t/a的生产装置，1998年全国产量在1500t左右，到2000年底，我国已有十多家黄原胶生产企业，如江苏金湖制药厂、河北新河生物化工有限公司、 河南天冠生物工程股份有限公司、山东淄博金丰润、陕西宝鸡富阳工业有限公司生物厂、上海国润生物技术有限公司、淄博顺达生化公司、山东金粟生物制品有限公司、河南沁阳市生物化学厂、淄博中轩集团等，其中很多企业因多种原因难以达到设计产量。此后随着山东省食品发酵工业设计研究院在黄原胶生产技术上的突破，陆续在省内转让了几家企业，山东省已经成为黄原胶的主要生产基地，其中淄博中轩集团产能已达10000吨/年。到2003年国内总生产能力约为20000吨/年。
7 U5 w+ q/ j* }; d在产品质量方面，主要分为食品级和工业级，食品级中外产品质量标准基本相同，工业级产品质量标准一般由生产厂家和用户商定。
) E* c2 e3 }4 u! m由于黄原胶的市场前景看好，不少单位正在建设或筹建黄原胶生产装置： 安徽省凤台酿酒有限责任公司正招商年产500吨食品级黄原胶项目，项目建设总投资2700万元，其中固定资产2090万元；湖南永顺招商300吨黄原胶生产线项目；肥城市焦化厂招商500吨／年黄原胶项目；河南沁阳市生物化学厂招商从1000吨扩大为5000吨；河北新河生物化工有限公司拟从1200吨扩大为2200吨；河南濮阳黄原胶厂500吨/年招商重新投产。
随着黄原胶市场竞争的加剧，价格竞争已经不可避免，由于动力成本在总成本中占有很大比例，因此与热电项目相结合已经成为发展趋势，否则企业很难生存，同时热电公司作为热电平衡项目上马黄原胶，具有很强的成本优势，因此新上黄原胶项目必须慎重。  
" _. V& e' q3 P* v: H, j3、市场状况
由于黄原胶性能优越，用途广泛，黄原胶的消费主要主要集中在食品、石油工业及日用品工业等领域。国内大约有45%的黄原胶作为食品级销售，40%作为石油级销售，15%用于农药、饲料、日化、环保等行业。根据有关预测，到2005年，国内黄原胶的需求量将增至1万吨。
食品工业：黄原胶是食品工业中理想的增稠剂、悬浮剂、乳化剂和成型剂，在某些苛刻条件下黄原胶的性能比明胶、CMC（羧甲基纤维素）、海藻等现行食品添加剂更具优越性。应用于奶制品（如奶酪、果奶饮料、冰淇淋、酸奶等）中可改进质量、增加稳定性、易于香味释放、口感细腻清爽等作用。用于果汁饮料，与其他添加剂具有良好的配伍性，能有效悬浮果肉和释放风味，保持液体均匀不分层。加入啤酒中，产泡效果极佳。在沙拉酱或沙司等典型油包水体系中，黄原胶能够改善粘附性，增强口感和风味释放，对固体颗粒持久的悬浮性能，在强酸或高盐调味料中更能显示其优越稳定性，沙拉中乳化稳定可达一年以上。在烘焙食品中，黄原胶能够使其增加蜂窝气泡含量，提高保水性能，增强口感，方便加工过程，不发生胶体脱水收缩现象，保持松软润口。在冷冻食品中，多次冷冻解冻后，仍具有良好稳定性能和保水性能，减少冰冻晶，使食品口感滑爽。黄原胶可耐高温，解决了酒类、罐头、方便面等食品的消毒问题。在副食品加工中，用黄原胶水溶液预处理，对制品的失水能起特殊的保护作用。用于方便面类快餐食品可防止断碎、干裂。据中国科技促进发展研究中心在“黄原胶的技术报告”中指出：仅食品行业的5个龙头产品和糕点、食品香精等，若黄原胶的添加量平均按0.1%计，就需黄原胶8000t/a，若其中即使只有1／2添加，也有4000t/a，加上啤酒和奶制品的需要，数量十分可观。
9 ?" R) z- h; m. @石油行业：由于黄原胶的流变学特性、耐盐性能、增稠效果，使其应用于油田开发方面较之聚丙烯酰胺、CMC、变性淀粉及一些多糖植物（瓜尔胶等）有明显的技术优势。黄原胶作为一种卓越的油田钻井泥浆添加剂，它的应用被称为70年代泥浆技术的最新成就之一，其所独有的在低剪切情况下的高粘度，使低浓度的钻井液可以悬浮固体物质，即使在高温、高浓度酸碱盐溶液中仍保持其性能，这一点尤其在海洋钻井或其他苛刻条件下更为重要，适用于三次采油和提高采率法采油，它的极强的耐温性能使其成为可靠的驱油剂和良好的移动控制剂。在美国和西欧，约有30%～40%的黄原胶用于钻井泥浆和三次采油，在近几年发展起来的“聚合物驱油”新技术中，黄原胶用量占聚合物的30%～40%左右。占我国生产量60%左右的老油田，含水量达到80%以上，三次采油问题已被提到战略高度，但是由于价格因素，我国石油行业的黄原胶用量很少，只有南海、渤海油田及内陆的中原、胜利、塔里木油田等一些中外合资钻井泥浆公司，因外方要求而采用黄原胶作为泥浆处理剂打井。虽然国内油田的目前实际使用量有限，但随着经济发展，市场潜力很大。
& U# K' O  }' V% b日用品工业：黄原胶所独具的特性使其用在牙膏中可改善膏体状态和便于灌装以及赋予良好口感。黄原胶有持久的粘度，易水解性和优越的乳化稳定性，可使牙膏易于成型，分散性好，提高牙膏附刷。黄原胶用在化妆品和洗涤剂中，有助于迅速扩散和吸收，使皮肤倍感滑爽。在洗发液和护发产品中，有悬浮稳定作用并能增加泡沫。在面膜中，其良好粘附性和高度静止粘度，使面膜容易粘附在皮肤上，并且容易剥去。  
7 V& D8 V/ }: t& c其他方面应用：在医药工业中黄原胶用于多种悬浮剂、乳化剂和增稠剂中，如用在维生素乳化剂中可以避免因温度升降引起的分层，另外黄原胶易溶于冷水，使溶液易于配置。在悬浮固体和陶瓷上釉方面，黄原胶赋予产品良好的流动性，防止上釉的压陷和走型。用于水印中，可赋予产品合适粘度，控制渗透性，提高稳定性。用于乳胶漆及不漏水水基涂料中，可改善产品流动性，同时黄原胶可悬浮颜料，在垂直平面的粉刷中，使粉刷外表光滑均匀，黄原胶还可有效控制油漆或涂料，在粉刷或喷洒时的扩散性，并有效预防流陷。在造纸工业中，黄原胶在特殊工序下可很好控制流变性，在温度变化或剪切变化下有效稳定外层覆盖物，并有效悬浮上浆和避免凝集。黄原胶的剪切性能可用于悬浮研磨物质，使产品易于应用和磨擦，提高产品的粘附性。  
1 u1 U/ b& Q  C0 f) \2 c4、2000吨/年黄原胶项目的技术经济分析
5 B4 }8 R9 w8 R/ Y$ j对黄原胶的生产来说，2000～3000吨是比较经济的规模，现选取2000吨/年装置进行分析。生产黄原胶的主要原材料淀粉、酒精、辅料等外购，由于黄原胶的生产与热电紧密相关，电和蒸汽价格按自备热电的成本价计算。   
A 成本指标表：
2 f( q- R7 w( w% r  

/ K7 k/ N* C- E9 {; C4 {& g名  称	单位	7 E$ Z% w) g! A) ^- m单价（元）	5 t4 u% d5 l+ O! u* X" G年用量	金额（万元）
/ y' _% U% S: F( c* X7 c原材料成本 : y% i/ E5 u' s: x8 j9 }* A
淀粉	]+ H  _, H# d3 u% B2 n吨	1550 5 P! x- B5 M/ E2 j, }1 o	3200	496 $ d' |% q2 s$ B
$ ]5 d' C$ |  F! ?/ y3 x辅料	吨	800 / l& M7 \7 @+ X; p	' x' z* {8 x9 O2 q& m1 `4000 ) O8 Y) l5 ~$ S* S$ n" b5 Z	320
9 C; I2 h2 U8 I3 K8 \  G3 s" S酒精	+ C0 e% d. K9 e: T吨	3200 + z0 C* A9 W& u* Z% ~* ^	1800 + b5 N6 q" C9 i; I; v& B	576 9 R) Y2 Q; {: y# x8 h* b, C
# }& w, m( v  Z. R' S助剂 - m/ x* S1 ~5 Q& ]/ f- a/ h+ J* H	& R  T* b' q8 K5 V, x克 - x1 e, q7 Q/ ?' @	, o9 G" |' S3 K/ a	a" B) U" G1 d% Y$ v/ Z40000 0 i1 _. d# Q0 b+ c1 w! U1 a	4
包装	个	4 X" f( v$ D7 R/ G. a4 K+ V4 K	: h4 d  N/ D1 z! Z1250000 " G$ n. P0 H& f7 k+ \  u	128 , P  w: L1 }/ M
合计 - T) t% r; M/ X; C& n	1524
8 }. d" R! x& O% v动力成本
6 e& Q1 f0 i, |  `4 U+ s水	8 o1 O3 E3 y# e- [万吨	3.0	/ {6 p  h1 u5 G! F- |% ]; f2 a+ [20 8 E; m: `( Y; v6 u1 K# |	60 ; U0 f. j2 c( a5 _, d4 e
. S/ ]% G0 G4 p/ z电	万度 , e% j* V5 `: J3 h( M" e& ]	% J8 w+ p2 E6 h/ I" o. o  0.20	/ y1 p  K7 \3 N7 r  Q' l' b2400 0 L" o3 I& ?7 ^, f+ l7 k! A' W	( D: Z& C! H  Z7 x& v   480 ) H* I3 h) w  ~6 [3 V3 @
汽	$ s* ]+ z$ G5 J万吨	2 b4 ^0 ]6 |: Y, p& ~- |6 H1 h60 - j( K; K) X/ ?+ l4 r. @  _  T	! I6 _/ B: P+ p8 R16万吨	7 j* d; Y, \- a+ N  Z5 ]# y960 4 y0 ^8 x, l1 B( `5 s2 {' ?
合计 % L0 m2 d1 K' n# `	: G! G  j6 n5 R0 Q' e                                            1500
/ s. g/ a& j9 S人工费用		( n8 {8 e+ g1 _4 z8 M( e" e3万/人年	2 g) N4 G# J' F) Z! }4 K1 B9 {/ M# m- c200人	7 N: t8 t/ ~9 [) Y$ P8 t600 3 @  g, J  B$ K9 ~* R5 Q; ~" l
折旧维修	; v! k5 q/ f4 d/ Z( |. c5 h	. O2 N/ x; S3 O1 g5 Y  \ $ D9 y7 ?" C$ y9 f2 ]. @& |4 k3 S	, \0 n) ]# [0 Z/ ]	2 _7 N, x6 _5 K( w. G2 j+ [500
销售费用	1 o' m. ?" X! M) r  n& e$ q		6 M! T$ n) F9 g- ] 3 x2 M7 V' n& h7 f# D2 Y	60
管理费用 " I7 i$ e. u+ c0 M& w5 s" o	) ~7 |2 o; d( D/ i" _. t% d( U4 i " o! a: C. ?: _! q	; x! I& K  n- {0 n , s" g8 {* I) R* i, M+ ?  j* ]	! p. F* a7 {# {4 v4 d. n	60
成本合计	4244                      5 g( ?' }$ i! C- h& z8 B5 |4 B  E

; o" A- M1 P/ T2 b" aB 主要技术经济指标表：

装置规模	* _# J0 H! Y( A3 X0 m: k6 k! H2000吨/年
1 f6 ]1 P; ^+ v( U+ {项目建设总投资	5500万元 ; p' t$ @* E( p4 H
固定资产    $ G6 d4 N3 S: ^9 h+ E	5000万元
流动资金	500万元
年均销售收入	6000万元（单价按3万元计）
. |# u3 A: q2 m! W% ^2 k年均利润 & ?0 T* O+ N; w1 Y	. |# |7 d; B0 I( @9 G/ t; a/ S1756万元
& U9 u* j$ Y8 P8 n" Q4 r年均税后利润	1177万元 ! \6 ?- P8 Z+ h" b, j& X  X8 S
* m/ J, i! M" X1 O# x! B投资利润率 0 `4 E( J9 F9 ~( }8 Q+ ]' r  I5 o( [	: i* l0 g1 Q8 h* M1 ?# u, d- {1 @31.9% 3 d% o5 E+ x6 O9 R: q/ ?$ K
( w" \9 y- V. _" [( B: Y! [3 t7 [+ _: l税后内部收益率 6 ?- w5 V8 w* R: z	19.6% . u* f8 I, [& t+ H

按照以上计算，对于有自备热电的企业来说，本项目的税后内部收益率为19.6%，投资利润率为31.9%，经济效益非常可观。
6、结论
+ O; T9 g- _- ^) N（1）黄原胶的生产增长很快，投资收益率比较高。由于黄原胶功能性好，悬浮性及耐酸碱性能都优良，是理想的添加剂、增稠剂，近几年增长很快，国内总的生产能力已达20000吨/年，国内黄原胶生产主要集中在山东省，最大的黄原胶企业中轩集团产量已达万吨，世界黄原胶总产量1990年5万吨，1996年6万吨，2000年已达10万吨。
  A3 J) y" ^' ]  C2 `" ~- `. d（2）目前我国黄原胶产量50%以上靠出口，黄原胶的国际市场非常广阔（10万吨以上），国内市场潜力很大，根据有关资料，国产黄原胶和国际产品差价较大，目前中国货在国际市场供不应求，目前国内市场需求量约为7000吨，今后国内市场需求量将稳步增长，增长率约为7%
（3）在黄原胶的生产成本中，电和蒸气成本约占总成本的40%，因此自备热电可以有效的降低成本，增强产品竞争力。现有的黄原胶企业有建设自备热电的趋势，并且由于黄原胶利润可观，热电企业也有介入黄原胶生产的趋势，因此黄原胶市场将会发生整和，没有热电优势的中小企业将会退出，也可以说黄原胶行业已进入成长期，并且随着我国黄原胶生产技术的进步，国内黄原胶生产成本逐渐降低，我国黄原胶产品在国际市场上有比较强的竞争力，中国的黄原胶将会对国际市场造成很大影响，国际市场份额将会不断扩大。

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新加坡投资，江西10000吨黄原胶，山东阜丰发酵在内蒙古赤峰10000吨黄原胶投产。