进入21世纪第三个十年之后，芯片的短缺成为了全球共同面临的一大难题。近日的一则报道指出，全球的芯片其实被生活中不起眼的小小味精卡住了脖子。
味精的生产过程究竟如何？它又是如何卡住了芯片生产的脖子？伴随着味精工业产生的大量副产品又有哪些重要用途？
1、味精的生产工艺流程
早期的味精生产工艺一般被称之为水解法，通过对原料小麦、大豆的酸水解、脱色、浓缩和结晶提取出谷氨酸。谷氨酸再与碱反应得到谷氨酸钠，提纯后便制得味精。该种方法工序繁琐，且原料浪费严重，目前已经被淘汰。现代味精的生产主要采用发酵法，发酵法沿用至今，不同的技术工艺有着细微差别，总体上可以分为淀粉糖化、谷氨酸发酵、谷氨酸提取及谷氨酸钠生产和味精精制四大步骤。
淀粉糖化
我国一般采用淀粉作为发酵法生产味精的原料，将淀粉水解成葡萄糖，作为后续发酵步骤原料的过程便称之为淀粉糖化。目前糖化工艺普遍采用的是双酶法制糖工艺。
谷氨酸发酵
发酵过程是味精生产的核心所在，主要流程是将糖液和其他配料制成培养基入罐灭菌，同时添加尿素或氨补充氮源，在无菌空气、搅拌和控制温度的条件下进行发酵。
谷氨酸提取及谷氨酸钠生产
从发酵液中提取谷氨酸主要采用等电点或等电点-离子交换法，提取出的谷氨酸和适量的碳酸钠或氢氧化钠溶液中和，制得粗产品的谷氨酸钠。
味精精制
粗产品经过脱色、除铁和过滤等工序除去色素和铁等杂质，再通过减压浓缩、结晶、离心、干燥、过筛等工序，最终制得纯净的味精晶体。
2、味精会成为市场的“新宠”吗？
自20世纪80年代我国味精产业进入高速发展以来，我国味精行业经历了“产能不足”、“产能过剩”和“产能平衡”三大阶段。90年代初，我国味精年产量仅22.3万吨，经历了高速发展和07-08年的产业整合，30%-40%的味精产能退出了市场，行业产能趋向于集中。目前，我国味精生产企业大约为35家，市场产量超过200万吨/年，行业规模超过130亿，整个行业呈现出行业集中度较高、技术壁垒低、创新技术较为分散的特点。
近年来，我国味精消费市场出现了一定程度的萎靡，主要归因于下游需求行业餐饮业的波动和调味品行业产品升级趋势的加剧。受新冠疫情影响，餐饮业遭遇寒冬，下游市场的缩紧势必影响到上游市场的供应。同时，调味品产品升级加剧，调味产品多样性的增强，也进一步减少了用于餐饮业和居民消费的味精需求。随着我国经济内循环脚步加快和餐饮业逐步回暖，未来味精行业会保持一个较为稳健的增长态势。
3、味精卡住了全世界芯片的脖子？
20世纪70年代，日本味之素集团在研究味精生产过程中的副产品时，发现相关副产物可以做出拥有极高绝缘性的树脂类合成素材，进而设计合成出了一种耐用性强、热膨胀性低、易于加工的热固性薄膜—ABF膜，而这种薄膜正好可以用作印刷电路板时的绝缘材料。与英特尔公司展开合作后，味之素集团的ABF膜成了CPU FC-BGA产品的首选材料。
目前，用于芯片的硬质基板材料主要包括BT树脂、ABF膜和MIS，ABF膜主要用于CPU、GPU和电子游戏机产品等高端芯片的封装。随着人工智能产业的大幅度增长，CPU和GPU的需求也持续走高，因而ABF膜的需求量也随之逐年攀升。
同时由于ABF载板更加适合5G基站的建设，5G技术的发展又进一步增强了对ABF材料的需求度。目前，国际上超过九成的ABF材料市场被味之素公司一家独占，相关核心技术皆掌握在味之素公司手中。
可以说，味之素公司的ABF产能在很大程度上影响着CPU/GPU芯片的供应，进而影响到下游各个相关行业，在CPU/GPU制造领域，味精确实卡住了芯片的脖子。
4、味精工业副产品的其他应用领域
除了能够制造ABF膜，卡住全球CPU/GPU领域芯片的副产品，味精在生产过程中还会同时产生种类繁多、产量较大的副产品。光是国内味精巨头莲花味精一年便会产出近20万吨副产品。
如何对这些副产品加以重新利用，成为了味精行业每个从业企业亟需认真思索的命题。
目前，味精产业的价值较高副产物主要包括小麦谷朊粉、菌体蛋白、纯糖蛋白、熟化蛋白、玉米胚芽等。
小麦谷朊粉是在味精制造中生产小麦淀粉时回收的高附加值副产品，目前我国已经拥有年产4万吨的小麦谷朊粉回收产能，强化了对小麦的深加工和利用，从而进一步降低了味精生产的成本。
菌体蛋白是发酵工序中的副产物，可以作为饲料替代部分鱼粉、豆粕降低饲料成本。我国蛋白饲料资源较为短缺，豆粕和鱼粉原材料价格较高，加重了下游畜禽饲养业的压力。谷氨酸菌体蛋白富含蛋白质和其他营养物质，可以作为部分鱼粉、豆粕的替代品，从而缓解我国蛋白饲料短缺现象，降低养殖成本，对养殖业企业降本增效具有重要意义，在未来拥有广阔的开发和应用前景。
纯糖蛋白是在味精生产过程中利用玉米渣和氨基酸发酵液制得的，可以等量替代玉米，可以用来改善饲料颜色，降低饲料成本，在饲料生产和加工中有着广泛的应用前景。
熟化蛋白是味精深加工过程中分离的蛋白质通过发酵、干燥工艺制得的，它是一种高纯植物性蛋白质饲料原料，可以被用于各种饲料的深加工过程。
玉米胚芽是味精工艺初级阶段玉米淀粉制备过程中的副产品，在油脂深加工行业中它被大量用于精制色拉油，而在饲料加工行业中，榨油后的玉米胚芽还可以被用作营养强化剂原料。
传统路线上味精工业的副产品主要应用领域集中在养殖业和饲料加工行业，这与副产品多为蛋白类产品有关。在近几年出现的新技术中，味精工业副产品也被开始应用于制造一些附加值更高的产品，如利用菌体蛋白、米渣为原料，通过酶解、发酵等工艺生产酱油。新技术的开发和推广进一步提高了味精工业副产品的应用价值，拓宽了副产品的应用领域。
作为世界第一大味精生产国，我国味精工业副产品在产量和种类多样性方面具有天然的优势。味精行业从业企业需要积极应用和发掘相关生物、化学化工技术，以技术创新为驱动力，以期在味精工业副产品领域开发出更多高附加值产品。
作者丨褚昱昊，北京化工大学博士，中国石化北京化工研究院工程师
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