(一)行业概况
1、乳酸的特性及应用
(1)乳酸的特性
乳酸又称 2-羟基丙酸,是自然界中最为广泛存在的羟基酸,于 1780 年被瑞典科学家 Scheele 首次发现。乳酸是自然界最小的手性分子,以两种立体异构体的形式存在于自然界中,即左旋型 L-乳酸和右旋型 D-乳酸, L-乳酸和 D-乳酸等比例混合即为消旋的 DL-型乳酸。
乳酸的分子式及化学结构
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纯品乳酸为无色液体,工业品为无色到浅黄色液体。无气味,具有吸湿性。相对密度 1.2060(25/4℃)。 L-乳酸和 D-乳酸熔点均为 53℃, DL-型乳酸熔点为16.8℃;沸点为 122℃(2kPa)。乳酸能与水、乙醇、甘油混溶,水溶液呈酸性,酸度系数=3.85。乳酸具有一般有机酸的性质,其盐类可溶于水。乳酸能与多数醇生成酯,也可以与有机酸、酸酐、酰氯等反应生成酯。在催化剂的作用下,乳酸加热时可发生缩聚反应生成丙交酯或线型聚酯。
(2)乳酸及其衍生物的用途
作为一种历史悠久且重要的有机酸, 乳酸及其盐类等衍生物目前已广泛应用于食品、医药、饲料、化工等传统应用领域;而乳酸通过缩聚反应生成的聚乳酸作为近些年出现的一种环保绿色的新型生物基可降解材料, 在纺织、 塑料、 装、农用地膜、现代医药、 3D 打印等新兴应用领域具有广阔的应用前景。
乳酸及聚乳酸的主要应用领域
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2、乳酸行业发展概况
(1)国际乳酸市场概况
①全球乳酸供应及需求情况
若将乳酸及其衍生物都折算成无水纯乳酸, 2014 年除聚乳酸以外的全球乳酸市场需求量约为 35 万-40 万吨,未来每年以自然增速增长。目前全球市场需求以 L-乳酸为主,纯 D-乳酸全球市场需求仅约 2,000 吨,除聚乳酸应用外主要用于生产农药杀虫剂、除草剂等。目前,全球乳酸生产企业主要集中在美国、中国、泰国、西欧、中南美及日本等,近 70%的厂商采用微生物发酵法进行生产。科碧恩-普拉克公司在美国、泰国、西欧等都建有乳酸生产工厂,其生产的乳酸约占全球 50%~60%的市场份额,中国生产的乳酸约占 30%的市场份额,其余地区的制造商市场份额约占 10%。
目前乳酸的下游应用中,用于食品饮料领域的乳酸在 2015 年占整体市场的46.6%,其次为应用于聚乳酸市场占比约为 37.5%。预计未来几年,随着聚乳酸市场需求快速增长,聚乳酸将超过食品和饮料行业成为乳酸的第一大应用领域。
全球乳酸消费结构变化情况 单位:万吨
应用领域 | 2015 年 | 2020 年 | 预计年均复合增长率 | ||
消费量(万吨) | 比例 | 消费量(万吨) | 比例 | ||
工业用途 | 4.64 | 9.70% | 5.58 | 8.60% | 3.70% |
食品饮料 | 22.22 | 46.60% | 25.89 | 39.90% | 3.10% |
医药和个人护理 | 2.92 | 6.10% | 3.38 | 5.20% | 3.00% |
聚乳酸 | 17.89 | 37.50% | 30.07 | 46.30% | 10.90% |
合计 | 47.67 | 100.00% | 64.92 | 100.00% | 6.40% |
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目前, 乳酸作为聚合单体用于生产聚乳酸的应用占乳酸整体应用领域的占比稍高于 1/3,作为环境友好型生物基可降解材料,未来随着塑料、包装、纺织、农用地膜及现代医药材料等新兴应用领域需求的快速增长,预计至 2020 年全球乳酸需求中用于生产聚乳酸的消费占比将上升至 46.3%。
2015年与2020年全球乳酸消费结构
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2015 年全球乳酸的产量约为 47.2 万吨,表观消费量为 47.67万吨。北美是世界上最大的乳酸消费市场,年乳酸消费量为 22.62 万吨,占世界乳酸消费量的 48%,该市场乳酸主要的用途为生产聚乳酸,其次为食品和饮料的应用。亚洲作为世界第二大乳酸消费市场,年乳酸消费量为 11.95 万吨,传统的食品和饮料应用仍是驱动乳酸消费增长的主要动力, 工业和聚乳酸的生产也占据一定的消费比例。在世界的其他地区,乳酸的消费主要应用于食品和饮料领域,其中西欧乳酸年消费量为 8.81 万吨。随着聚乳酸生产线的投产建设,美国、中国和其他亚洲地区的乳酸消费将快速增长。在其他地区,由于乳酸消费量的增长主要由食品饮料行业驱动,乳酸的消费增长速度将保持自然增速。
③全球乳酸进出口情况
从进出口贸易情况来看,普拉克在西班牙和荷兰均设有乳酸生产工厂,促使荷兰和西班牙成为了全球乳酸进出口量较大的两个国家。中国的乳酸生产量不断上升,国内竞争激烈,出口价格相对偏低。近年来,亚洲已超过西欧成为全球第二大的乳酸产品消费市场,预计北美、亚洲和西欧在未来的几年中对乳酸的需求将继续保持较为强劲的增长速度。
(2)我国的乳酸市场概况
①乳酸生产情况
20世纪80年代,我国约有50多家小乳酸厂,数年来,随着市场竞争逐渐淘汰至 10 家左右,年产能合计约 20 万吨。但近两年,随着聚乳酸生产技术的进步及下游应用领域开拓所带来的巨大市场空间, 行业内企业及新进入者开始看好乳酸行业未来发展前景,先后投资建厂以扩大乳酸产能,目前国内乳酸产能(含在建及新投产)约在 28 万吨,行业短期内面临竞争加剧的趋势。
国内主要乳酸及乳酸盐生产企业情况
乳酸企业 | 工厂地点 | 估计年产能(万吨) | 备注 |
金丹科技 | 河南郸城 | 11.3 | L-乳酸及其盐类 |
中粮生化格拉特 | 安徽蚌埠 | 4 | L-乳酸为主 |
武藏野江西宜春厂 | 江西宜春 | 1.5 | 江西厂由 0.5 万吨 L-乳酸扩建至 1 万吨,并加 D-乳酸线 |
海嘉诺 | 江苏盐城 | 1 | 外消旋 DL-乳酸转为 L-乳酸 |
湖南安化 | 湖南益阳 | 0.5 | - |
凯风生物 | 湖北孝感 | 0.5 | 钙盐为主 |
乐达生化 | 河南郑州 | 0.5 | 钙盐为主 |
宜宾五粮液 | 四川宜宾 | 0.5 | 自用为主 |
三江固德 | 湖北武汉 | 约 3 | - |
富欣科技 | 山东淄博 | 约 1 | 试生产 |
巨能金玉米 | 山东寿光 | 约 0.2 | 建厂中, D-乳酸 |
百盛科技 | 山东兖州 | 约 4 | L-乳酸 |
新宁科技 | 浙江绍兴 | 约 0.1 | 建厂中, D-乳酸 |
合计 | — | 约 28.1 | — |
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金丹科技作为目前国内乳酸及其衍生产品生产的龙头企业,其中 L-乳酸年产能 9.5 万吨,乳酸盐年产能 1.8 万吨。安徽丰原和比利时格拉特公司于 2004年合资在蚌埠建立了丰原格拉特乳酸厂,目前产量已经增容到 4 万吨, 2010 年后被中粮生化收购,更名为中粮生化格拉特。日本武藏野与江西省科学院合资,于 2001 年在南昌建立了 5,000 吨 L-乳酸厂,以甲酯法生产乳酸, 2007 年新增D-乳酸生产线。 2009 年日本武藏野全面接收该厂,后在 2014 年将其迁至江西宜春新建 L-及 D-乳酸生产线,共 1.5 万吨产能。江苏海嘉诺沿用原华德公司技术,于 2007 年在盐城建了约 1 万吨的新厂,生产外消旋 DL-乳酸及乳酸钙。宜宾五粮液、湖南安化、乐达生化、凯风生物等乳酸厂规模约为 5,000 吨。三江固德、富欣科技、巨能金玉米、百盛科技、新宁科技等近些年也开始陆续建厂或投产,行业近些年新进入者较多, 主要原因是看好乳酸行业稳定的发展趋势及下游聚乳酸新材料行业的广阔市场前景。
②乳酸需求情况
2015 年我国国内乳酸市场保持持续增长,乳酸产量为 9.5 万吨,进口量 0.75 万吨,出口量 3.61 万吨,表观消费量为 6.64 万吨。
乳酸的下游消费存在着应用范围广的特点。人们饮食文化和消费概念的改变对乳酸消费有一定的影响,各消费去向存在此消彼长的关系。从总体上来看,随着人们对天然、安全、绿色、环保理念的认识加深,乳酸的需求量也在不断稳步上升。从乳酸的消费结构上来看,目前食品饮料仍然是最大的应用领域,占70.03%。我国的聚乳酸生产及应用目前处于起步阶段,消费占比仅为12.20%。预计未来乳酸消费量将随着聚乳酸在新兴应用领域需求的增加, 以高于历史增长率的速度增长。
我国乳酸消费结构变化情况 单位:万吨
乳酸消费用途 | 2014 年 | 2015 年 | 2014-2015 同比增长率 | 2020 年 | 2015-2020预计年均增长率 | ||
数量 | 数量 | 比例 | 数量 | 比例 | |||
食品饮料 | 4.32 | 4.65 | 70.03% | 7.64% | 6.22 | 61.16% | 6.00% |
医药及个人护理 | 0.37 | 0.4 | 6.02% | 8.11% | 0.52 | 5.11% | 5.50% |
工业级用途 | 0.73 | 0.78 | 11.75% | 6.85% | 1 | 9.83% | 4.90% |
聚乳酸 | 0.75 | 0.81 | 12.20% | 8.00% | 2.43 | 23.89% | 24.60% |
合计 | 6.17 | 6.64 | 100.00% | 7.62% | 10.17 | 100.00% | 8.90% |
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③乳酸进出口情况
我国乳酸出口量由2005-2008年的2-3万吨,增长至 2010-2011 年的 5 万-6万吨。但受国内玉米淀粉价格上涨,成本上升,竞争力下降的影响, 2012-2014年出口量停滞于4万-5万吨之间。 2015 年,我国乳酸产品的出口量下降为 3.73万吨,进口量为 0.84 万吨,进口主要以高端产品为主。
2005-2016 年我国乳酸及其盐和酯出口和进口量
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就我国乳酸产品的进出口价格来看,受进出口产品品质的影响,我国乳酸的进口价格远高于其出口价格。但就近些年的变动趋势分析,随着我国乳酸生产企业的技术进步及工艺水平的提升,出口价格整体呈上升趋势,进出口价格差呈逐渐收窄的趋势。
2005-2016 年我国乳酸进出口价格
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3、聚乳酸行业发展概况
(1)聚乳酸的特性和生产方式
聚乳酸系乳酸所形成的聚合物,是一种典型的合成类可完全生物降解材料,由于其具有可靠的生物安全性、生物可降解性、环境友好性、良好的力学性能及易于加工成形等优点,在生物医用高分子、纺织行业、农用地膜和包装等行业具有广阔的应用前景。
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聚乳酸的自降解以水解为主要形式,通常不需要特殊水解酶,降解产物可参加体内循环,最终以二氧化碳和水的形式排出体外,对环境不产生污染。聚乳酸属脂肪族热塑性高分子材料,其力学性能主要受其结晶度的影响,和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)等相当,可有效替代石油基高分子材料。聚乳酸具有良好的加工性能,可采用注塑、热塑、挤出成型、吹膜成型、发泡成型等方式加工。由乳酸单体聚合生产聚乳酸的技术经过数十年发展, 目前其工业化生产技术已经日益成熟。聚乳酸的生产方法可分为以乳酸单体直接脱水缩聚的一步法,以及先将乳酸脱水生成丙交酯、再开环聚合制得聚乳酸的二步法。
(2)聚乳酸的主要应用
①聚乳酸在塑料行业的应用
利用聚乳酸成型的生物基塑料有广泛的应用,包括家电及电子产品外壳,可生物降解的医疗植入物,罐、杯、瓶和包装材料等。聚乳酸塑料的力学特点类似于传统的塑料材料,如聚乙烯塑料(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯对苯二甲酸酯(PET);聚乳酸塑料可以利用已有的石化塑料工厂生产,而不需要进一步的工业投资。传统塑料废弃物的处理方法主要有填埋、焚烧和回收利用,然而这三种方法都不能很好的解决环境问题。塑料填埋后破坏了土壤的透气性、阻碍水分流动,导致植物发育不良,减产,如在新疆、甘肃一些地方,长期累积的废旧地膜每亩高达 20 公斤,相当于在土地中铺了 5 层塑料膜,土壤地膜残留使农作物减产10%~20%(中国科学报, 2013 年)。一些塑料本身的聚酯成分和其中辅助材料的存在,燃烧过程中产生大量有毒有害物质,剧毒物质二恶英就是其中一种。我国塑料垃圾主要来自农用地膜和人们日常生活中的一次性包装材料, 回收利用难度大、成本高,塑料回收利用的工业化发展也有较大不足。聚乳酸为可生物降解材料,降解的最终产物是二氧化碳和水,分解的中间产物乳酸对人体无害,且其生产所使用的原料为可再生资源,因此在美国、日本和欧洲等国引起广泛关注和支持,并已较大规模投产与投放市场。
②聚乳酸在纤维行业的运用
聚乳酸纤维具有很多优异的性能,如比PET亲水性好、悬垂性、舒适性和手感好、回弹性好、较好的卷曲性和卷曲持久性、收缩率可以控制;强度高、抗紫外稳定性好、比PET密度小、可以用分散性染料染色、成型加工性好、热粘结温度可以控制、结晶熔融温度可以在120~170℃范围内变化、可燃性低、发烟量小等。这些特性刺激了聚乳酸纤维在纤维和非织造布领域的应用,并且聚乳酸纤维可以制成圆截面的单丝或复丝、三叶形截面的丙纶膨体长丝(BCF,可用于织造地毯和毛毡)、卷曲或非卷曲的短纤维、双组份纤维、纺粘非织造布和熔喷非织造布等,这使聚乳酸纤维在服装市场、家用及装饰市场、非织造布市场、双组份纤维领域有重要的用途。
③聚乳酸在医药行业的应用
聚乳酸具有良好的生物降解和抑菌性能。近年来聚乳酸应用于医药工业比例增加,尤其是 L-聚乳酸对人体有高度安全性,并可被组织吸收。在植入生物体后,不但有足够的初始力学强度,而且在降解过程中,降解速率还应与组织细胞的生长速率相适应,以保持合适的力学强度。所以,需要根据医学上不同的要求制备不同分子量的聚乳酸, 因为聚乳酸的结晶度和其分子量有直接的关系。此外,还可通过自增强技术改善聚乳酸高分子的晶体结构, 以提高聚乳酸材料的力学性能。聚乳酸作为医用生物材料,无毒性是其应用中优先考虑的因素:聚乳酸材料植入生物体后, 对生物体无毒副作用, 而且具有防粘连、 诱导骨生长及逐步降解、吸收等优良特性。目前国内外聚乳酸在医药领域中的应用研究与开发方兴未艾, 新的用途不断被开发出来, 聚乳酸已经成为目前医药领域中应用最广泛和最有前景的高分子材料。
(3)聚乳酸的市场概况
①聚乳酸生产情况
目前,国外PLA年生产能力约15.06万吨,产量约12万吨,生产企业主要包括美国嘉吉NatureWorks 公司、美国生物塑料Cereplast公司、格拉特与道达尔合资的 Futerro公司等。随着聚乳酸作为生物新材料应用前景的日益看好,近年国内一些玉米深加工企业和生物化工企业开始投资进入聚乳酸行业, 2015年9月,江苏允友成生物环保材料有限公司年产 5 万吨 PLA 生产线投产,预计目前国内 PLA 年生产能力近 10 万吨。但受制于技术因素,目前国内企业用于生产聚乳酸的原材料——丙交酯主要是从国外进口,生产成本较高,已成为制约国内聚乳酸产业发展的瓶颈。
②聚乳酸需求情况
2014年全球聚乳酸市场需求量约为 11-12 万吨,预计未来将以 20%-30%的速度增长,至 2020 年聚乳酸市场将达到 30-50 万吨。目前, PLA 的主要消费领域是包装材料,占总消费量的 65%左右;其次为生物医学领域,约占总消费量的 26%。欧洲和北美是 PLA 最大的市场,而亚太地区是增长最快的市场之一。日本、印度、中国和泰国对 PLA 的需求还会持续增长,从而推动 PLA 在亚太市场的增长。2007 年以来,我国聚乳酸的进口数量在国内需求的推动下不断攀升,2010-2016 年聚乳酸进口量年平均增长率达 34.11%, 2016 年进口量再创新高,达 8,109.10 吨,金额为 2,189.10 万美元。随着国内聚乳酸共混改性及成型加工技术的发展,其机械和耐热耐久性能得到进一步提高,促使我国的聚乳酸能够进军性能更加卓越的高端市场,出口价格也在逐渐上升并与进口价格基本持平。
2007-2016 年我国聚乳酸进出口情况
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2007-2016 年我国聚乳酸进出口单价变动情况
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4、行业市场化程度及竞争格局
目前,在全球乳酸及聚乳酸市场上,产能超过 10 万吨的企业共有三家:分别为荷兰科碧恩-普拉克(Corbion-Purac)公司、美国 NatureWorks 公司及金丹科技。其中,科碧恩-普拉克为全球最大的乳酸及其衍生物、丙交酯供应商,在荷兰、西班牙、巴西、美国、泰国都有生产工厂,现具有年产 20 万吨乳酸及其衍生物、丙交酯的生产能力,约占全球总产能的 26%。科碧恩-普拉克在荷兰和西班牙的工厂目前主要生产高端产品如医药级的 L-乳酸衍生物和 D-乳酸等。另外,科碧恩-普拉克还通过生产聚乳酸的原料丙交酯参与到聚乳酸的产业链中。美国嘉吉公司下属的 NatureWorks 为全球最大的聚乳酸生产企业, 目前拥有每年 18 万吨的 L-乳酸生产能力, 约占全球乳酸总产能的约 24%, 但 NatureWorks自产的乳酸并不对外销售,而是专门供应 NatureWorks 的 15 万吨聚乳酸工厂。NatureWorks 供应了目前全球市场上大多数的聚乳酸树脂原料,是全球唯一产能达到 15 万吨级的聚乳酸生产商,远远超过其他聚乳酸生产商的生产规模。我国的乳酸及其衍生品行业经过 30 多年的发展,优胜劣汰后行业集中度较高,金丹科技、中粮生化格拉特、百盛科技分别具有 11.3 万吨、 4 万吨和 4 万吨的乳酸及其衍生物的生产规模, 占据了我国乳酸行业的大部分生产能力及市场份额。聚乳酸的生产在我国目前仍属起步阶段,已建并投产的生产线不多,且多数规模较小,通常为几十吨或几百吨。其中,聚乳酸生产规模较大的企业为浙江海正生物材料股份有限公司, 目前拥有每年 5,000 吨的产能, 未来计划扩至 1万吨。2015 年 9 月,江苏允友成生物环保材料有限公司年产 5 万吨聚乳酸生产线投产,为目前国内最大的聚乳酸生产线。国内其他企业,如上海同杰良生物材料有限公司、深圳光华伟业股份有限公司、武汉华丽生物材料有限公司等也陆续投资建设了规模不等的聚乳酸生产线。总体来说,目前我国市场乳酸、乳酸盐及乳酸酯的市场份额主要为国内企业所占据,但丙交酯、聚乳酸产品的市场份额仍为 NatureWorks、科碧恩-普拉克等外资企业所占据,国内企业目前受制于技术水平、产品质量、生产规模等方面的原因,市场份额仍较小,企业实力与 NatureWorks 相比仍有较大差距。
5、行业利润水平的变动趋势及原因
食品发酵行业多是以谷物、薯类、蔗糖等为原材料,利用微生物发酵工艺制成各类调味品、淀粉糖、功能糖、多元醇、氨基酸、有机酸及酶制剂等产品,行业利润水平的变动趋势主要受上游原材料价格变动及各子行业市场竞争激烈程度的影响而有所差异。
食品发酵行业上市公司销售毛利率变动情况
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近两年食品发酵行业上市公司销售毛利率整体曾上升趋势, 显示行业利润水平有所提升。其中量子高科、龙力生物、安琪酵母利润率水平较高,其主要产品涉及各类功能糖、特殊营养品及保健食品等,技术门槛相对较高,故此类公司利润率水平高于行业平均水平;梅花生物、保龄宝、中粮生化其产品主要涉及柠檬酸、氨基酸、味精、淀粉等,行业竞争较为激烈,利润率水平相对较低。预计未来谷物、 薯类及糖料作物等原材料价格的波动以及行业内竞争的激烈程度,仍将是影响食品发酵行业利润水平的关键因素。
6、行业发展趋势
(1)下游需求将保持快速增长
在乳酸的传统应用领域, 来自食品和饮料市场的需求将继续推动乳酸消费的增长。在美国,乳酸主要被用作酸味剂,而在即食肉类行业也将继续保持增长。西欧和日本食品饮料行业对乳酸需求的增长将相对温和。中国和其他亚洲国家食品和饮料市场对乳酸需求的增长会更加强劲,乳酸将被持续用于当地食品保鲜剂、食品强化剂和 PH 调节剂等。药品和个人护理用品已成为乳酸及其盐类和酯类的重要市场。这个市场,美国和西欧将继续稳步增加,而中国则会出现更强的增长,乳酸在该领域的用途主要包括静脉解决方案、洗发水、肥皂、抗衰老的 α-羟基护肤霜和润肤品等。在乳酸的新兴应用领域,全球聚乳酸(PLA)市场未来将以超过 10%的年均复合增长率增长,预计到 2020 年,全球聚乳酸需求量将达到 30.07 万吨。可生物降解的聚合物是市场前景广阔的发展领域,聚乳酸在该领域的市场份额在迅速增加, 聚乳酸塑料有望成为乳酸最有前途的终端应用领域之一。
(2)新产品及技术进步有助于应用领域的开拓
针对乳酸生产企业来讲,在提高产品的纯度和质量的同时,加大对于食品饮料和医药护理等附加值较高行业的应用研究和推广, 由单纯的乳酸产品生产商向为客户提供乳酸及应用技术服务的供应商转变是行业内企业未来保持竞争力的途径之一。聚乳酸作为一种新型可降解的环保型材料,其特点为绿色环保、安全无毒,这种高分子的材料由于其环保的性质,在包装、医药、食品、纤维、 3D 打印等行业应用前景广阔。随着近些年乳酸缩聚、催化技术的进步,聚乳酸的生产成本逐渐降低,其在下游各行业的推广应用在时机上已日益成熟,近几年聚乳酸产业的市场和生产规模都有很大增长。我国聚乳酸行业发展在经历前些年的导入期后,目前正进入成长期,未来几年有望迎来快速发展阶段。目前, 以玉米淀粉作为糖源通过发酵法生产乳酸仍然是行业内主要的乳酸生产工艺, 在乳酸下游新兴应用领域需求快速增长的同时, 乳酸上游探索利用秸秆、玉米芯、甘蔗渣等作为原材料生产乳酸的新技术就变得十分必要和意义重大。该方面的技术进步,一方面有利于解决“与人争粮,与粮争地”的问题;另一方面,则有利于降低乳酸生产成本及解决秸秆焚烧所导致的环境污染问题。
(二)行业技术水平及特点
1、行业技术特点和技术水平
目前国际上乳酸生产方法主要有两种:化学合成法和微生物发酵法。美国斯特林化学公司及日本的武藏野化学公司均采用化学法合成乳酸。化学法可实现乳酸的大规模连续化生产,且合成乳酸也已得到美国食品和药品管理局(FDA)的认可,但其原料主要是石油基化学品,因此受原油供应及价格波动影响较大,且原料具有毒性,不符合目前倡导的绿色化学的要求。化学合成法通常只能合成消旋的 DL-乳酸,由于 D-乳酸在人体内的代谢问题,在食品领域受到了限制。综上,化学合成法制备的乳酸市场较小,仅适用于对乳酸化学纯度要求较低的金属电镀、洗涤剂等领域。发酵法的主要原料一般是玉米、甘蔗、甘薯等淀粉质原料,发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下,调节 PH 值 5 左右,发酵二到三天得到粗乳酸。一般商业化乳酸浓度约为 80%-88%(含 12%-20%的水),浓缩乳酸达到 92%-93%的浓度即可用于聚合应用。对生产出来的粗乳酸进行提纯并进一步加工,可以形成乳酸盐和乳酸酯等其他产品。发酵法因其工艺相对简单,原料充足,发展较早而成为比较成熟的乳酸生产方法,约占乳酸生产的 70%以上。微生物发酵法生成的乳酸主要为 L-乳酸,其化学性能良好,市场更为宽广。目前,我国及世界上的大部分乳酸制造企业使用发酵法生产乳酸。目前绝大多数乳酸和聚乳酸生产厂商使用玉米或淀粉基为发酵原料, 部分企业开始尝试利用地域性原料如糖类作为碳源进行乳酸生产。个别行业领先企业开始着手于木质纤维素发酵底料技术的研发,工作集中于以玉米秸秆、木屑、稻草等为原料进行发酵生产。发酵底料的迭代始终以碳源为中心。
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发酵控制是乳酸生产中的难点,国内大部分企业采用人工对 PH 值、温度、搅拌、通气量、接种量、菌龄、二氧化碳等参数进行控制,也有部分企业通过实验模拟根据经验值进行自动化控制。乳酸提取技术比较复杂,发酵液中残糖、蛋白的分离是其最大的难点,分离不彻底将严重影响产品质量,还会影响后续产品的生产。当前国内 L-乳酸的生产主要的提取方法有离子交换法、酯化法、膜分离法、分子蒸馏法、萃取法等。
2、行业周期性、季节性特点
行业产品的生产和销售均不存在明显的周期性和季节性特点。
3、行业经营模式特点
乳酸生产从采购玉米、糖类等基础原材料开始,生产企业必须自建制糖、发酵、分离、提纯等完整的生产线,才能生产出满足下游不同行业需求的各级别乳酸产品并对外销售。而在乳酸衍生产品生产中,乳酸钙、乳酸钠、乳酸酯类产品的生产,一些行业内企业或最终用户采取外购乳酸成品,自建乳酸盐、乳酸酯生产线的方式进行生产,以避免乳酸生产阶段大规模的资本投入。聚乳酸的生产中,美国嘉吉下属的NatureWorks公司采取自建乳酸生产线,自产乳酸全部用来生产聚乳酸成品或其中间体丙交酯,并对外出售的商业模式。全球乳酸生产巨头科碧恩-普拉克公司则利用其乳酸生产聚乳酸中间体丙交酯,再将其出售给下游聚乳酸生产企业参与到聚乳酸产业链中。其他中小规模的聚乳酸生产企业,受制于自身技术水平及资金实力,多数采取外购丙交酯,通过改性缩聚生产符合下游各行业需求的聚乳酸成品。
4、行业区域性特点
由于本行业的主要原材料为玉米等淀粉质农作物, 在原材料主产区内设立工厂可以就近取材,节省可观的物流成本,获得不可复制的地域性优势。因此,行业内乳酸生产企业主要集中在河南、山东、安徽、新疆、宁夏及东北三省等农业大省。
(三)行业关联性及上下游行业发展状况对本行业的影响
1、本行业与上下游行业的关联性
发酵品制造行业的上游主要涉及玉米种植、煤炭开采及活性炭、硫酸、液碱等工业品的生产销售等。行业的下游主要为食品、饲料、医药、化工、塑料、纺织等行业。
(1)上游情况
玉米是公司生产所用基础原材料, 在公司乳酸及乳酸盐类产品的生产成本构成中占比较大。公司地处黄淮海夏播玉米区,是我国玉米第二大产区,玉米种植面积占全国的 30%左右,总产量约 5,400 万吨,占全国产量的 25%左右。玉米价格除受气候、种植面积因素的影响外,还受国家玉米收储制度、国际市场玉米行情、燃料乙醇行业的发展、国际油价等复杂因素的影响。在运输半径范围内,玉米交易价格主要受区域内玉米产量及需求关系的影响。发酵行业生产过程中一般需要蒸汽,因此煤炭是主要的能量来源。国内宏观经济增速步入新常态以来,国内煤炭行业产能过剩情况凸显: 2014-2016 年, 全国煤炭产量分别为 38.7 亿吨、 36.8 亿吨和 33.6 亿吨,呈下降态势,截至 2015 年底,全社会存煤持续 48 个月超过了 3 亿吨;受煤炭行业产量过剩的影响,煤炭价格下跌幅度较大,国内动力煤现货交易价格由 2013年初的 663 元/吨降为 2015 年底的 320 元/吨,累计下跌幅度为 51.73%。 2016 年6 月以来,国内动力煤现货交易价格又开始触底回升,至 11 月曾上升至全年最高点 607 元/吨; 2017 年以来,国内煤炭现货交易价格维持在高位运行。宏观经济形势及煤炭行业供求状况变化将引起煤炭市场价格的波动, 并进而影响行的燃料动力成本。活性炭、硫酸、液碱是发酵制品行业生产所需的其他较为重要的原料,该类原材料属常用工业品,行业内企业主要向建立长期合作关系的供应商采购,其市场价格主要受宏观经济形势及下游行业需求变动的影响。随着近些年国内宏观经济增速放缓,上述产品市场交易价格呈现不同程度的下降;但 2016 年下半年以来,受供给侧结构性改革及下游行业需求逐渐回暖的影响,硫酸、液碱市场价格出现了较大幅度的回升。
(2)下游情况
乳酸及其衍生产品的运用范围广阔,下游运用主要为食品、医药、化妆品、饲料及纺织、塑料等诸多行业。乳酸在食品行业中的运用主要集中在乳制品、奶酪制品以及饮料等方面。食品饮料行业需求属于刚性需求。随着人们生活水平的不断提升,对食品营养和安全越来越重视。乳酸作为重要的食品添加剂,能有效搭载各种营养物质,有效促进人体对钙铁锌硒等元素的吸收。除此之外,乳酸优良的性能能显著提升食品的风味,抑制细菌的滋生从而延长食品的保质期。在医药领域,乳酸聚合物用于手术缝合线、骨骼、胶囊等产品,具有良好的生物安全性。乳酸及其盐类在化妆品行业,主要作为保湿剂用于各种护理、洗浴用品。作为动物体内自然的代谢产物,乳酸用于饲料可以直接参与牲畜体内的新陈代谢,提高营养物质消化率。另外,随着聚乳酸产品在塑料、包装、纺织、医药等新兴应用领域的推广使用,乳酸的下游市场需求未来将面临快速扩张期。
2、上下游行业的发展状况对本行业及其发展前景的影响
(1)玉米产业链获政策扶持
玉米是近年种植面积增加最多,产量增加最快的粮食作物。受玉米临储政策推动,我国从 2014 年开始超过美国,成为全球玉米种植面积最多的国家。2004-2016 年,国内玉米种植面积增加 1.70 亿亩,增加产量占同期粮食总产量增量的 61%;与此同时,我国粮食产量近两年来获得丰收,粮食库存多,玉米产量逐年攀升, 2016 年度,我国玉米产量占粮食总产量的 36%。
近些年我国玉米产量及价格变动情况
数据来源:公开资料整理
2015 年,随着玉米市场价格的大幅下跌,国家下调玉米临储收购价格,但国内外的玉米价差仍然较高,国产玉米难以出口去库存。据统计,国内玉米的主要消费方向,饲料约占 60%,深加工约占 30%,食品约占 10%。由于大麦、高粱等低成本作物替代玉米,玉米饲料的需求放缓。受全球经济低迷及石油价格下跌影响,玉米作为能源作物生产的生物燃料市场备受打击。2016 年初,国家发改委明确取消了玉米临储政策,实行“市场化收购”加“补贴”的新机制。玉米价格的逐渐回落,有利于下游玉米深加工企业降低原材料采购成本,促进玉米产业链的发展。 2016 年 1 月,随着中央一号文件《关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见》 的颁布,政府对农业供给侧改革力度加大,鼓励农业企业加强技术,并支持粮食主产区的农产品深精加工。 2017 年 2 月,中央一号文件《关于深入推进农业供给侧结构性改革加快培育农业农村发展新动能的若干意见》 提出:以规模化种养基地为基础,依托农业产业化龙头企业带动,聚集现代生产要素,建设“生产+加工+科技”的现代农业产业园;发展设施农业、精准农业、精深加工、现代营销,推动农业全环节升级、全链条增值。综上,国家产业政策的有利倾斜和对农产品加工行业的重点扶持,对国内乳酸行业的发展有促进作用。
(2)行业需求受下游突发性事件影响波动较大
近年来我国农产品综合生产能力提高,食物供需基本平衡,居民营养健康状况明显改善,食物营养状况日益受到重视。在乳酸运用广泛的乳制品行业,过去十年乳制品产值上涨了 3 倍。在其他食品领域,乳酸作为调味剂和重要的风味添加剂对食品的营养和美味做出了贡献。在乳酸传统应用领域,产品销售主要受下游食品、饮料等快消品行业经营景气度的影响。随着经济发展和人们收入水平的提高,食品、饮料行业作为消费类行业,产品销售呈稳步增长趋势,但不排除因下游某一行业的周期波动、突发性事件爆发等对食品、饮料、饲料等行业的短期冲击,如三聚氰胺事件对国内乳制品行业需求的影响,瘦肉精事件及苏丹红事件对肉类需求及养殖业的影响等,均将在一定时期内影响人们对相关食品的需求,并进而对上游企业发展造成冲击。
(3)新兴应用领域的开拓有助于行业未来发展
聚乳酸作为生物基可降解材料,在塑料、包装、现代医药、纺织、农用地膜、3D 打印等领域应用前景广阔,预计国内聚乳酸需求将以每年 20%-30%的速度增长。随着近些年人们环保意识的提高,政府治理“白色污染”的决心也越来越大,出于环境保护和可持续发展的目的,我国各省市限塑的步伐也不断加快, 《吉林省禁止生产销售和提供一次性不可降解塑料购物袋、塑料餐具规定》自 2015 年1 月 1 日开始施行, 成为我国首个全面禁塑的省份。 2015 年 9 月, 江苏省出台《江苏省循环经济促进条例》,规定自 2016 年 1 月 1 日起商品零售场所销售或无偿提供不可降解塑料购物袋的,由县级以上地方人民政府监管部门责令限期改正,并可处以罚款。禁塑令之下,以聚乳酸为主的生物可降解材料是替代传统石油基塑料购物袋、塑料餐具的最主要选择。因此,随着未来全国范围内禁塑令的逐步推广实施,将会为乳酸及聚乳酸行业未来发展带来较大的市场空间。
(四)行业竞争状况
目前全球主要的乳酸生产厂商年乳酸生产能力如下:
全球主要乳酸及聚乳酸生产企业产能情况
数据来源:公开资料整理
相关报告:智研咨询发布的《2018-2024年中国乳酸行业深度调研及投资前景分析报告》
2025-2031年中国L-乳酸行业市场行情动态及发展趋向分析报告
《2025-2031年中国L-乳酸行业市场行情动态及发展趋向分析报告》共十三章,包含L-乳酸产品投资前景分析,观点与结论,L-乳酸国内市场投资机会和风险等内容。
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