木質(zhì)纖維基L-乳酸生物制造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

張 麗，李 寒，薛 鋒，高 健，倪 浩

(鹽城工學(xué)院 海洋與生物工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

乳酸(lactic acid)，學(xué)名2-羥基丙酸，是全球公認(rèn)的三大有機(jī)酸(羧酸，羥基酸，酮酸)之一，是重要的精細(xì)化學(xué)品和聚乳酸材料生產(chǎn)的單體物質(zhì)[1-2]，是美國能源部確定的石油替代戰(zhàn)略12個(gè)平臺(tái)化合物之一。乳酸廣泛應(yīng)用于食品、飼料、農(nóng)藥、日用化工及造紙等領(lǐng)域[3]，隨著乳酸及其衍生品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，市場(chǎng)缺口迅速擴(kuò)大，需求量日益增加。乳酸的傳統(tǒng)制造方法是以糧食為主的淀粉質(zhì)原料通過發(fā)酵法生產(chǎn)，但全球糧食供應(yīng)緊張的局面尤其是我國糧食供求矛盾十分突出的現(xiàn)狀，使以糧食為主要原料發(fā)展乳酸的工業(yè)受到制約[4]，不能支撐未來對(duì)乳酸產(chǎn)品的巨大需求。木質(zhì)纖維素是自然界最豐富且可再生的有機(jī)物質(zhì)，富含的纖維素和半纖維素通過預(yù)處理、酶解技術(shù)可轉(zhuǎn)化為被微生物利用的可發(fā)酵糖，繼而可被微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物能源與化學(xué)品。生物相容性好、可降解的生物塑料聚L-乳酸應(yīng)用前景廣闊，國內(nèi)L-乳酸的產(chǎn)能難以滿足可降解塑料制品市場(chǎng)的需求。因發(fā)酵產(chǎn)物L(fēng)-乳酸光學(xué)純度高且米根霉發(fā)酵過程中易形成菌球，有利于產(chǎn)物分離，營養(yǎng)要求簡(jiǎn)單，因此，米根霉可作為L(zhǎng)-乳酸發(fā)酵的優(yōu)良生產(chǎn)菌株[4-5]。

米根霉能以低聚木糖殘?jiān)鼮樵仙a(chǎn)L-乳酸，利用同步糖化的工藝路線(同步糖化發(fā)酵是將纖維素糖化和微生物發(fā)酵在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，纖維素糖化產(chǎn)生的葡萄糖可迅速被微生物發(fā)酵成目標(biāo)產(chǎn)品)，可解除產(chǎn)物葡萄糖對(duì)酶反應(yīng)的抑制作用?；诿赘筁-乳酸同步糖化與發(fā)酵工藝放大的基礎(chǔ)上，為考察其工業(yè)化的可行性和經(jīng)濟(jì)效益，采用SuperPro Designer對(duì)其工藝流程進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算和評(píng)估分析。SuperPro Designer可應(yīng)用于一系列工業(yè)生產(chǎn)(制藥、生物技術(shù)、食品、日用消費(fèi)品、礦物加工、凈化、三廢處理和空氣污染控制等)綜合過程中的建模、評(píng)估和優(yōu)化。工業(yè)生產(chǎn)和操作模塊相結(jié)合使用，能使大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和處理過程通過控制和調(diào)節(jié)，達(dá)到實(shí)際消耗最小化的目的，并且設(shè)計(jì)和評(píng)估可以同時(shí)進(jìn)行。SuperPro Designer已成功應(yīng)用到丁醇[6]、檸檬酸[7]、纖維素酶[8]等的經(jīng)濟(jì)評(píng)估中。目前，全球糧食基乳酸生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展較為成熟，如中國河南金丹乳酸是全球第二的糧食基原料乳酸生產(chǎn)企業(yè)，具有年產(chǎn)12 萬t乳酸及系列產(chǎn)品的生產(chǎn)能力[9]。相比而言，木質(zhì)纖維素原料基乳酸的生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)濟(jì)核算還未見報(bào)道[10-12]。發(fā)展以木質(zhì)纖維素為原料替代糧食制造乳酸，對(duì)于緩解我國糧食供應(yīng)緊張局面、滿足我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)乳酸產(chǎn)品的巨大需求以及培育發(fā)展我國石油替代戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)具有重要意義。

本文中，筆者以年產(chǎn)5.0 萬t L-乳酸的生產(chǎn)車間為例，利用低聚木糖生產(chǎn)廢渣為底物，采用纖維床生物反應(yīng)器固定化米根霉同步糖化發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸，對(duì)其車間生產(chǎn)成本進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算與評(píng)估分析，以期為纖維素廢棄物高效生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-乳酸的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 玉米芯

玉米芯收集于江蘇東臺(tái)地區(qū)，粉碎至3～5 cm，含纖維素33.87%，半纖維素33.84%。

1.1.2 菌種

米根霉(Rhizopusoryzae)NL02，L-乳酸發(fā)酵菌株，南京林業(yè)大學(xué)生物化工研究所保藏。

米根霉于4 ℃保存在馬鈴薯-葡萄糖-瓊脂(PDA)斜面培養(yǎng)基上。

1.1.3 試劑與儀器

消泡劑204(包裝：1 kg)，Sigma公司。

5 L全自動(dòng)發(fā)酵罐，Biostat?B,貝郎公司。

1.1.4 SuperPro Designer 9.0仿真軟件

SuperPro Designer 9.0仿真軟件[6-8]由Intelligen,Inc.研發(fā)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 纖維床生物反應(yīng)器發(fā)酵制備L-乳酸

發(fā)酵前，纏繞脫脂紗布的圓柱形框體固定于5 L全自動(dòng)發(fā)酵罐的攪拌槳上，在121 ℃下空滅30 min。纖維床生物反應(yīng)器固定化的材料為9 cm×15 cm×0.2 cm脫脂紗布，可連續(xù)使用，吸附較高濃度菌絲體的棉布可以重復(fù)使用較長(zhǎng)時(shí)間，且菌絲體易于從棉布上剝落下來，以利于棉布的循環(huán)使用[13]。在5 L全自動(dòng)發(fā)酵罐內(nèi)加入3 L發(fā)酵培養(yǎng)基后，同樣在121 ℃下滅菌30 min。冷卻后，接種量為發(fā)酵液體積的10%，通氣量為0.1 vvm(1個(gè)vvm為每分鐘通過單位發(fā)酵液體積的空氣體積)，發(fā)酵溫度為40 ℃，攪拌速率為400 r/min，發(fā)酵2～3 d。當(dāng)碳源為低聚木糖生產(chǎn)廢渣進(jìn)行同步糖化發(fā)酵時(shí)，CaCO3在發(fā)酵12 h加入。消泡劑204的加入量為0.5 mL/L。發(fā)酵過程中每12 h取樣1次，每次取樣用于測(cè)定發(fā)酵液中葡萄糖、木糖、L-乳酸和乙醇的濃度。

1.2.2 SuperPro Designer經(jīng)濟(jì)核算

基于在纖維床生物反應(yīng)器中的發(fā)酵結(jié)果放大，采用美國俄亥俄州立大學(xué)提供的SuperPro Designer 9.0仿真軟件，設(shè)計(jì)模擬米根霉利用木質(zhì)纖維原料(低聚木糖生產(chǎn)廢渣)發(fā)酵年產(chǎn)5 萬t L-乳酸的工藝流程，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估。SuperPro Designer是非常實(shí)用的模擬器，其擁有廣泛的化合物成分和混合數(shù)據(jù)庫，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆磻?yīng)堆模塊，可模擬140個(gè)以上的操作單元，可進(jìn)行批處理設(shè)置。本工藝各原料價(jià)格、發(fā)酵設(shè)備等根據(jù)美國網(wǎng)站Alibaba.com(價(jià)格為美元$)進(jìn)行設(shè)置[6]。

SuperPro Designer 9.0軟件繪制工藝流程的主要基準(zhǔn)參數(shù)如下：

1)L-乳酸年產(chǎn)量為5.0 萬t，年工作時(shí)間7 920 h(330 d)?；谡n題組前期同步糖化發(fā)酵研究，采用低聚木糖生產(chǎn)廢渣為生產(chǎn)原料，最優(yōu)底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，以纖維床生物反應(yīng)器連續(xù)化生產(chǎn)，L-乳酸得率達(dá)到0.42 g/g(以每克廢渣計(jì)算[14])。選擇操作模式和年工作時(shí)間。操作模式分批次操作和連續(xù)操作，本工藝操作連續(xù)穩(wěn)定，選擇連續(xù)操作。年工作時(shí)間按默認(rèn)值7 920 h(330 d)。主要產(chǎn)品為L(zhǎng)-乳酸溶液，乳酸乙酯水解產(chǎn)生的乙醇可作為副產(chǎn)品售賣。

2)輸入L-乳酸發(fā)酵工藝中各組分?jǐn)?shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)庫中無目標(biāo)組分時(shí)，自定義組分。本工藝的主要組分為葡萄糖、纖維素酶、乙醇、L-乳酸和CaCO3等，同時(shí)設(shè)置其相應(yīng)的物化性質(zhì)。

3)設(shè)定工藝參數(shù)，包括勞動(dòng)力、耗材和原材料單價(jià)等。

4)建立工藝流程中的模塊，選擇合適的單元操作建立模擬流程，實(shí)際裝置中的設(shè)備或某種操作單元與模塊若不對(duì)應(yīng)，可在相似模塊的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際操作對(duì)模塊進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

5)按發(fā)酵流程對(duì)操作單元確定循環(huán)物流，輸入初始化參數(shù)。

6)對(duì)設(shè)備、原料等進(jìn)行成本和經(jīng)濟(jì)評(píng)估。SuperPro Designer為所有加工設(shè)備和原料設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)或成本初始值，本工藝根據(jù)美國網(wǎng)站Alibaba.com進(jìn)行研究和重置。

2 結(jié)果與討論

2.1 5.0 萬t/a L-乳酸生產(chǎn)車間的主要工藝流程

圖1列出了米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的工藝流程，大致可分為L(zhǎng)-乳酸發(fā)酵及分離精制兩個(gè)工段，各工段主要技術(shù)說明如下。

1) L-乳酸發(fā)酵工段。玉米芯預(yù)處理采用NaOH抽提，NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，固液比為1∶ 7，在12 m3堿預(yù)處理蒸煮鍋85～90 ℃反應(yīng)1 h。玉米芯經(jīng)過NaOH抽提之后的濾液制備低聚木糖，剩余固體廢渣采用72% H2SO4(質(zhì)量分?jǐn)?shù))調(diào)pH至4.5～5.0,為未洗物料。未洗物料水洗3次，即為水洗物料。低聚木糖生產(chǎn)廢渣由江蘇康維有限公司提供，在玉米芯生產(chǎn)低聚木糖工業(yè)中，原料中木聚糖經(jīng)堿抽提用于制備低聚木糖，剩余富含纖維素的廢渣被遺棄，不僅污染了環(huán)境，而且浪費(fèi)了寶貴的生物質(zhì)資源。如果利用低聚木糖生產(chǎn)廢渣制備L-乳酸，不僅解決了困擾低聚木糖工業(yè)生產(chǎn)中的固體廢渣利用問題，更可變廢為寶，提高農(nóng)林廢棄物酶法生產(chǎn)低聚木糖產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[15-16]，而且可為其他纖維素廢棄物生物制備乳酸提供參考和示范。

米根霉種子罐(SFR-101)中，種子培養(yǎng)基的加入量為發(fā)酵罐體積的10%，將纖維素酶0.06 g(以1 g纖維素計(jì))和進(jìn)行連續(xù)殺菌并冷卻后的低聚木糖生產(chǎn)廢渣同時(shí)加入發(fā)酵罐FR101中，通入凈化壓縮空氣后進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵12 h后加入CaCO3。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液進(jìn)入儲(chǔ)罐V102。

2)L-乳酸分離精制工段。精制乳酸主要包括3個(gè)關(guān)鍵步驟：乳酸與乙醇酯化生成乳酸乙酯，乳酸乙酯的提取，乳酸乙酯水解生成乳酸。L-乳酸的分離精制工藝復(fù)雜，需要脫除菌體與木質(zhì)纖維原料混溶物、殘?zhí)羌案碑a(chǎn)物等雜質(zhì)。首先，發(fā)酵2～3 d后的粗L-乳酸鈣發(fā)酵液進(jìn)入存儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐(V-102)中的發(fā)酵液通過旋轉(zhuǎn)真空過濾器(RVF-101)過濾除去微生物菌體、剩余殘?jiān)取Ｆ浯?，發(fā)酵液經(jīng)過濾處理后，可得到乳酸鈣，將其送入酸解罐(V-101)，添加H2SO4酸解，得到粗L-乳酸，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)真空過濾器(RVF-102)過濾除去CaSO4，可得到粗乳酸。最后，酯化水解精制乳酸工藝中，主要涉及乳酸與低級(jí)醇類酯化及水解這一對(duì)可逆反應(yīng)，低級(jí)醇一般采用甲醇或者乙醇，因甲醇具有毒性，且易揮發(fā)，本研究選用低級(jí)醇乙醇在110 ℃溫度條件下，醇酸比為4∶ 1進(jìn)行酯化[17]。在這個(gè)反應(yīng)體系中，沸點(diǎn)從大到小依次為乳酸酯(乳酸乙酯 154 ℃)、乳酸(122 ℃，12 mmHg；常壓沸點(diǎn)為190 ℃)、水(100 ℃)和醇(乙醇，78.4 ℃)。

蒸餾是乳酸提純最基本、最簡(jiǎn)易的方法，為得到高純度的乳酸，可通過蒸餾方法蒸餾出乳酸。乳酸屬熱敏性物質(zhì)，在常壓(101.3 kPa)下沸點(diǎn)190 ℃，乳酸在此溫度下會(huì)完全分解；加熱到140 ℃以上時(shí)，乳酸發(fā)生分解和聚合反應(yīng)；要使乳酸無明顯的分解，蒸餾溫度不得超過130 ℃。因此需要降低蒸餾的壓力，使沸點(diǎn)低于分解溫度，則可以使乳酸蒸餾出來。酯化反應(yīng)結(jié)束后的反應(yīng)液主要含有未反應(yīng)的乙醇、乳酸以及產(chǎn)物乳酸乙酯、水等。這些混合物引入分餾塔(C-101)，乙醇、水等主要通過常壓蒸餾的方式除去，然后進(jìn)行減壓蒸餾，餾出產(chǎn)物為粗制乳酸乙酯。水和酯的共沸混合物則被導(dǎo)入水解罐(R-103)中。

采用110 ℃的蒸餾溫度進(jìn)行減壓蒸餾，可使酯的提取率最高[17]。在水解罐(R-103)內(nèi)通入水蒸氣進(jìn)行乳酸乙酯水解反應(yīng)，控制加熱溫度為78 ℃，流出液流量控制在0.2～0.3 mL/min，水酯比為20，當(dāng)柱頂溫度達(dá)到98 ℃時(shí)停止水解，可以達(dá)到較高的水解率，即可得到精制的乳酸水溶液。水解罐(R-103)中產(chǎn)生的乙醇通過分餾塔脫水，可再回用于酯化反應(yīng)，或作為產(chǎn)品低價(jià)售出。L-乳酸連續(xù)結(jié)晶后，經(jīng)旋轉(zhuǎn)真空過濾(RVF-103)除去乳酸鈣晶體，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮(RDR-101)，即可獲得高純度的成品L-乳酸。

2.2 主要設(shè)備成本

L-乳酸發(fā)酵工段所涉及設(shè)備相對(duì)較少，然而從發(fā)酵液中分離純化L-乳酸的“下游工程”需要較復(fù)雜的工藝和大量設(shè)備。米根霉利用木質(zhì)纖維原料生物制造L-乳酸工藝模擬流程(發(fā)酵工段和分離精制工段)如圖1所示。年產(chǎn)5 萬t L-乳酸發(fā)酵主要設(shè)備成本如表1所示。

圖1 木質(zhì)纖維原料米根霉生物制造L-乳酸工藝模擬流程Fig.1 Process simulation of L-lactic acid production by R.oryzae from lignocellulosic biomass (separation and refining process)

數(shù)量/個(gè) 編號(hào) 設(shè)備名稱 說明單價(jià)/$ 總價(jià)/$6FR-101發(fā)酵罐 容積=86 752.23 L 196 0001 176 0003BF-101帶式過濾機(jī) 帶寬=22.96 m 30 00090 0001SFR-101種子罐 容積=753.81 L 100 000100 0005RVF-101旋轉(zhuǎn)真空過濾器過濾面積=79.82 m250 000250 0001V-101中和器 容積=55 902.87 L 20 00020 0006RVF-102旋轉(zhuǎn)真空過濾器過濾面積=72.54 m250000300 0004R-102攪拌槽 容積=35 830 L80 000320 0002C-101蒸餾柱柱體積=11 487.28 L 50 000100 0006C-103蒸餾柱柱體積=15 032.60 L 50 000300 0001R-103攪拌槽 容積=28 665.77 L 80 00080 0002CR-101結(jié)晶器 容積=21 450.44 L 30 00060 0001RVF-103旋轉(zhuǎn)真空過濾器過濾面積=24.48 m250 00050 0002RDR-101旋轉(zhuǎn)干燥器 干燥面積=128.24 m220 00040 0001V-102平底槽 容積=12 2697.25 L 20 00020 0001C-102蒸餾柱柱體積=3 344.95 L 50 00050 000其他設(shè)備739 000總價(jià)3 695 000

由圖1和表1可知，米根霉L-乳酸發(fā)酵的設(shè)備使用主要集中在L-乳酸的分離精制工段。L-乳酸發(fā)酵工段的主要設(shè)備為6個(gè)發(fā)酵罐(FR-101)。L-乳酸分離精制工段的主要設(shè)備為5個(gè)過濾面積為79.82 m2的旋轉(zhuǎn)真空過濾器(RVF-101)、6個(gè)過濾面積為72.54 m2的旋轉(zhuǎn)真空過濾器(RVF-102)、1個(gè)24.48 m2的旋轉(zhuǎn)真空過濾器(RVF-103)和9個(gè)蒸餾柱(C-101、C-102和C-103)。設(shè)備的總價(jià)約為$3 695 000。

2.3 車間生產(chǎn)成本

對(duì)年產(chǎn)5 萬t L-乳酸的車間生產(chǎn)成本(主要包括原材料、勞動(dòng)力等)測(cè)算如表2所示。

表2 L-乳酸年操作成本

從表2可知：原材料費(fèi)用高達(dá)$150 612 000，占年操作成本的75.79%，可見原料價(jià)格對(duì)產(chǎn)品成本的影響較大。除此之外，年操作成本中約7.69%用于勞動(dòng)力工資，13.28%屬于公用工程費(fèi)用。設(shè)施維持和實(shí)驗(yàn)室費(fèi)用分別占年操作成本的2.09%和1.15%。

生產(chǎn)原料成本費(fèi)用的主要構(gòu)成如表3所示。高純度的L-乳酸的售出單價(jià)設(shè)置為$1 500。

由表3可知：原材料中，乙醇的成本達(dá)$102 222 000，占原材料成本的67.87%，但本工藝流程中乙醇可循環(huán)利用，或低價(jià)作為產(chǎn)品賣出獲取利益。因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中，乙醇的成本可大大降低。纖維素酶的總價(jià)達(dá)到$28 572 000，占原材料成本的18.97%。Novozymes 以及 Genencor 兩大酶制劑公司雖在纖維素酶制備上取得很大的進(jìn)展，但目前的纖維素酶成本仍然過高。因此，應(yīng)該合理開發(fā)生產(chǎn)纖維素酶，降低其生產(chǎn)成本，可大幅度降低原材料成本。玉米芯僅占原材料成本的2.72%，相較于葡萄糖和淀粉質(zhì)為原料制備L-乳酸，玉米芯來源廣泛且成本較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年約產(chǎn)生2 000 萬t玉米芯[18],這些玉米芯由于得不到充分利用而大量焚燒，浪費(fèi)了寶貴的生物質(zhì)資源，而玉米芯中木聚糖抽提用于生產(chǎn)低聚木糖，再利用低聚木糖生產(chǎn)廢渣制備L-乳酸，這不僅可解決困擾低聚木糖工業(yè)生產(chǎn)中的固體廢渣利用問題，而且還能提高農(nóng)林廢棄物酶法生產(chǎn)低聚木糖產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

公用工程費(fèi)用約占年產(chǎn)5 萬t L-乳酸年操作成本的13.28%，其具體使用情況如表4所示。

表3 原材料成本

表4 公用工程費(fèi)用

由表4可知：蒸汽占總能源消耗的68.44%，其主要消耗在分離精制工段。另外，電力和冷卻水分別占公用工程費(fèi)用的5.39%和26.17%。

2.4 項(xiàng)目投資分析

基于低聚木糖生產(chǎn)廢渣年產(chǎn)5 萬t L-乳酸的項(xiàng)目投資分析結(jié)果如表5所示。由表5可知：從原料低聚木糖生產(chǎn)廢渣到產(chǎn)品L-乳酸進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，預(yù)計(jì)3.24年可回收成本。Dong[6]利用木質(zhì)纖維原料制備丁醇,以期在1.39年回收成本。曾宏等[12]生物柴油超臨界甲醇法的投資回收期為2.69年。SuperPro Designer 9.0仿真軟件模擬結(jié)果表明，主要過程數(shù)據(jù)符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，工藝設(shè)計(jì)合理。綜合報(bào)告中的主要收益來源于成品L-乳酸，其他收益來源于酯化后剩余乙醇及乳酸乙酯水解后的乙醇低價(jià)售出，為使發(fā)酵過程的收益最大化，可在發(fā)酵過程中將產(chǎn)乳酸的菌絲體、木質(zhì)纖維素等分離烘干。米根霉菌絲體可以提取殼聚糖，用于飼料中，供應(yīng)養(yǎng)殖業(yè)。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2，回收凈化后可經(jīng)壓縮液化，作為飲料等食品行業(yè)或工業(yè)氣體使用，也可以作為原料與環(huán)氧丙烷聚合生產(chǎn)碳酸酯。

表5 綜合報(bào)告

注：*以成品 L-乳酸計(jì)；毛利率是毛利與銷售收入(或營業(yè)收入)的百分比；投資利潤(rùn)率=年利潤(rùn)總額/總投資×100%，年利潤(rùn)總額=年產(chǎn)品銷售收入-年總成本費(fèi)用-年銷售稅金及附加；投資回收期是指從項(xiàng)目的投建之日起，用項(xiàng)目所得的凈收益償還原始投資所需要的年限；凈現(xiàn)值是指一個(gè)項(xiàng)目預(yù)期實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)金流入的現(xiàn)值與實(shí)施該項(xiàng)計(jì)劃的現(xiàn)金支出的差額；內(nèi)部收益率是指資金流入現(xiàn)值總額與資金流出現(xiàn)值總額相等、凈現(xiàn)值等于零時(shí)的折現(xiàn)率。

在復(fù)分解工段分離出的濾渣，主要成分是CaSO4，它可以作為水泥生產(chǎn)的填料或者生產(chǎn)復(fù)合肥，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。乳酸生產(chǎn)過程中消耗大量的水，可將產(chǎn)生的冷凝水全部收集用于發(fā)酵環(huán)節(jié)，冷卻水實(shí)施閉路循環(huán)使用，提高水循環(huán)的重復(fù)利用率，減少水用量，節(jié)約水資源，降低生產(chǎn)成本，減輕環(huán)境污染。通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)施，有望減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省能源和原材料，減少廢物排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)[13]。

3 結(jié)論

1)基于米根霉發(fā)酵乳酸的菌體形態(tài)特征變化規(guī)律，纖維床生物反應(yīng)器固定化米根霉發(fā)酵制備L-乳酸技術(shù)，可較好地控制菌絲形態(tài)和提高生產(chǎn)效率。利用纖維床生物反應(yīng)器固定化米根霉發(fā)酵系統(tǒng)，以100 g/L低聚木糖工業(yè)廢渣為原料同步糖化發(fā)酵，產(chǎn)品L-乳酸的得率達(dá)到0.42 g/g(以每克廢渣計(jì)算)。

2)采用纖維床生物反應(yīng)器固定化米根霉發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸技術(shù)，以低聚木糖生產(chǎn)廢渣為原料年產(chǎn)5.0 萬t L-乳酸的車間單位生產(chǎn)成本為2 760.14 $/t，其中原材料和公用工程費(fèi)用分別占75.79%和13.28%，年利潤(rùn)率可達(dá)到30.87%，項(xiàng)目建設(shè)投資回收期為3.24年。