甘蔗副产物的综合利用

甘蔗副产物的综合利用甘蔗全身都是宝，甘蔗的茎是制糖的主要原料，制糖的副产物蔗渣是造纸和加工其它产品的 原料；糖蜜可以用来加工酒精和生产饲料；糖蜜经过发酵提取酒精后，酒精废液可以在甘蔗 种植时作为肥料还田；而滤泥可以用来加工成很好的有机肥料；另外，甘蔗叶片、蔗尾是畜 牧业、食用菌业发展的好原料。第一章、甘蔗的特性介绍甘蔗是禾本科甘蔗属植物，是一年生或多年生宿根热带和亚热带草本植物。甘蔗是一种高光 效的植物，属C4作物，光饱和点高，二氧化碳补偿点低，光呼吸率低，光合强度大，因此 甘蔗生物产量高。甘蔗秆直立，粗壮多汁，表面常披白粉。叶为互生，边缘具小锐齿状，花穗为复总状花序。 甘蔗为喜温、喜光作物，年积温需55008500°C，无霜期330天以上，年均空气湿度60%， 年降水量要求8001200mm，日照时数在1195小时以上。甘蔗对土壤的适应性比较广泛， 以粘壤土、壤土、砂壤土较好。土壤pH值在4.58.0,甘蔗都能生长，但以土壤pH值6.5 7.5为适宜。现代医学研究表明，甘蔗中含有丰富的糖分、水分，此外，还含有对人体新陈代谢非常有益 的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质（含蛋白质、脂肪、糖类、钙、磷、 铁和16种氨基酸以及延胡索酸、琥珀酸、甘醇酸、苹果酸、柠檬酸、草酸等有机酸及维生 素B1、B2、B6、C等）。甘蔗不但能给食物增添甜味，而且还可以提供人体所需的营养和热 量。甘蔗是制糖的主要原料，原产于印度，现广泛种植于热带及亚热带地区。甘蔗种植面积最大 的国家是巴西，其次是印度，中国位居第三，种植面积较大的国家还有古巴、泰国、墨西哥、 澳大利亚、美国等。中国蔗区主要分布在广西、广东、福建、四川、云南、江西、贵州、湖 南、浙江、湖北等省。近年来，广西成为中国第一产糖大省，其甘蔗种植面积达1200万亩以上，产糖量达600一 800万吨，占全国产量的60%以上。第二章、甘蔗的副产物的种类和产生的数量甘蔗副产物主要是蔗渣、滤泥、糖蜜、酒精废液、甘蔗叶、蔗尾等。一般情况下，糖厂 生产含水量为50%、未除髓蔗渣量为入榨甘蔗量的24%左右，例如广西2007/2008年榨季理论产含水量为50%的甘蔗渣量为：7500万吨 入榨量X24%=1800万吨蔗渣。滤泥为入榨甘蔗的3%4%左右，如果60万吨的入厂原料蔗，滤泥的产量为2万吨 左右，按干料计算，估计为6000吨左右。糖蜜产量为入榨甘蔗量的3%，例如广西2007/2008年榨季糖蜜理论产量为：7500万吨入榨 量X3%=225万吨。酒精废液是指以甘蔗糖蜜为原料，经发酵后的醪液在酒精粗馏塔中蒸馏，在蒸出酒精后经粗 馏塔底部排出的废液。酒精生产的方式不同，产生的废液量和浓度也不同，采用常压塔蒸馏， 生产1吨酒精产生1315吨（平均按14吨）废液，浓度为812° BX，采用差压蒸馏（或 常压塔加再沸器）生产一吨酒精产生1113吨废液，锤度为15.5016.80° BX，比用常压蒸 馏的废水量要减少21%。甘蔗叶和甘蔗尾的亩产量为13吨，如按1000万亩甘蔗种植面积计算，总产量可达1000 3000万吨。第三章、甘蔗副产物的综合利用方法、蔗渣 蔗渣的主要成分是纤维素和半纤维素，均属多糖，甘蔗渣的直接利用，可作为锅炉燃料和用 于造纸纸板加工。1、蔗渣作锅炉燃料蔗渣作为锅炉燃料，这是最简单、最古老的利用方法，而且目前仍然还在采用。每年有 大量的蔗渣作为锅炉燃料烧掉，虽然能解决糖厂的能源问题。但是这种利用比较单一，经济 效益低，造成资源浪费。越来越不适应经济的发展要求。2、蔗渣造纸(1) 、蔗渣造纸的起源蔗渣是甘蔗制糖厂的副产品，历来是被糖厂作为燃料烧掉的。很早就有人研究如何利用 这一丰富的原料资源造纸，但均因蔗渣浆制成的纸张过于脆弱，而宣告失败。后经长期探索， 终于了解到，影响纸质脆弱的主要因素是蔗渣中的蔗髓，将蔗髓除去后的蔗渣是完全可以制 成合格纸张的。在此认识基础上，台湾于1925年首次试制成功小批量蔗渣纸，随后在1938年建成第 一家日产60吨化学蔗渣浆厂；两年后，又投产了日产100吨化学蔗渣浆的纸厂。这以后， 一些产糖国家逐渐开始用蔗渣造纸，1959年首次在古巴投产的潘地亚连续蒸煮器就是以蔗 渣为原料的。据统计，到1990年全世界已有96家蔗渣制浆造纸厂，年产蔗渣浆约250万 吨，占当时全世界产浆总量的1.4%。由于甘蔗的生长特性，甘蔗糖产区都集中在热带、亚热带地区的巴西、秘鲁、古巴、墨 西哥、菲律宾、印尼和印度等国。这些国家均属发展中国家，经济比较落后，森林资源贫乏， 以蔗渣作为造纸原料显示出其特殊的重要性。蔗渣和蔗糖业的这种天然依存关系，也使蔗渣 造纸具有稳定可靠的资源后方。(2) 、发展蔗渣制浆造纸的有利条件蔗渣原料天然集中，有可能建成经济规模的纸厂，我国木材资源贫乏，草类资源虽然丰 富，但无论是野生茎秆植物还是农作物的废弃茎秆，都存在资源过于分散、原料收购半径大 以及收集和运输费用过高等问题，严重制约了企业的规模和经济效益。蔗渣属于非木材纤维， 从性质上看，可列入草类纤维范畴。但它与一般草类纤维不同，是糖厂的副产品，是一种已 经高度集中了的原料资源。它不需要长途运输，就地即可加以利用，很容易建成年产数万吨 经济规模的制浆造纸厂。糖纸结合可解决糖厂季节性生产的问题，加强糖厂的竞争力，糖厂每年榨季一般为3 4个月，榨季生产过后，糖厂就停机检修，致使全厂设备有大半年处于闲置状态，严重影响 设备和人力的充分利用，降低了企业的经济效益。积极开展蔗渣造纸等综合利用项目，可充 分利用闲置的水电汽和机修等设备，统一调配人员使用，以提高糖厂经济效益。蔗渣化学浆可生产多种文化和生活用纸，蔗渣原料可用常规碱法或硫酸盐法制造化学浆， 易煮易漂，纸浆性能良好，而且蒸煮与漂白的化学品用量也比木材少得多。蔗渣的含硅量虽 然要比木材高，但低于其他草类原料。各种纤维原料的灰分含量可以看出，蔗渣的灰分含 量仅为稻草的1/5,麦草的1/21/3，比竹子和芦苇还要低。因此，也比其他非木材纤 维原料为低。蔗渣纤维长度1.012.34mm.，与阔叶木纤维长度相当。蔗渣漂白化学浆掺配 一定的长纤维，可抄造各种匀度良好的高档文化与生活用纸，如复印纸、胶版印刷纸、高级 卫生纸、餐巾纸等。本色与漂白蔗渣化学浆还是生产瓦楞纸和各种纸板的好原料。蔗渣黑液 碱回收技术是成熟可靠的。广西数家糖厂的黑液碱回收系统均在正常运行。(3) 蔗渣造纸良好的经济和社会效益蔗渣制浆造纸有良好的经济效益，糖纸结合有良好的经济效益，这主要得益于蔗渣低廉 的价格。据估计，每吨50%水分的蔗渣，发热量约为4.4XC10的10次方）J,而每吨原煤 的发热量为8.8X（1O的10次方）J,即只需1t的原煤就可代替2t蔗渣。由于原料价格便 宜，蔗渣化学浆成本较低。在各种纤维原料的纸浆成本构成中，蔗渣与麦草的比例是最低的。3、蔗渣造纸板生产人造板是利用蔗渣最直接最有效的途径，目前正用于造制几乎所有类型的组合板， 包括绝缘板湿加工和干加工组合板、颗粒板以及中等密度纤维板。4、甘蔗渣原料化学制品蔗渣是一种优良的化工原料，加工后可生产多种化工产品。蔗渣通过化学加工可以制造 投甲基纤维素、木糖、木糖醇、糠醛、木质素和膨化饲料等产品。但只有能产生纤维素酶的 微生物才能利用，经过预处理后，则可使蔗渣中纤维素分解成单糖，再由微生物生产多种发 酵品。（1）、羧甲基纤维素（CMC）甘蔗渣经过一定的处理后，通过化学反应，制备附加值较高的羧甲基纤维素（CMC），具有较好的经济、社会和环境效益。（2）、木糖和木糖醇由蔗渣可水解生产木糖，进一步加氧还原生成木糖醇。蔗渣水解法制木糖（醇）只消耗 了原料中的半纤维部分，余下的水解渣尚可制造纸板，又可再水解生产乙酰丙酸。（3）、糠醛和糠氯酸糠醛又名呋喃甲醛，利用含有聚戊糖的植物为原料，通过水解方法制得。甘蔗渣含有丰 富的聚戊糖，是生产糠醛的好原料。糠氯酸又名粘氯酸，它是以糠醛和氯气为主要原料生产的一种有机合成中间体，是甘蔗 渣产物的深加工原料。（4）、单细胞蛋白单细胞蛋白（SCP）即饲料酵母。可以利用膨化处理的蔗渣进行生产。（5）、酒精蔗渣发酵制酒精是通过酶法将纤维素、半纤维素转化成单糖再经酵母或细菌进行厌氧发 酵生成。这是利用可再生资源制造燃料代替汽油等解决能源短缺的一条可靠途径。（6）发酵饲料蔗渣中粗纤维多，存在木质素，作为饲料影响动物消化，可用效果差。为了提高饲养效 果，蔗渣必须经过处理，破坏木质素和纤维素结合力，使纤维降解。5、微晶纤维素目前，国内微晶纤维素（MCC）的生产都是采用棉、木浆粕为原料。甘蔗渣如果能被利 用替代棉、木浆粕生产价格较高的微晶纤维素，不仅为甘蔗渣的综合利用提供一条新途径， 而且还能创造较高的经济效益。6、制备活性炭甘蔗渣是一种有机物，而有机化合物通过加热处理，分解后即可得到炭。炭材料的原料 多种多样，可用植物杆茎等有机物来制备，随着炭材料的发展，应用的原料来源也越来越广， 凡是有机物都可应用，甘蔗渣也在其中。二、滤泥滤泥含有机质25%以上；氮磷钾3%以上；干物质26%；粗蛋白质10-16%；粗钎维,12-22%； 灰份,14-23%。滤泥占到压榨甘蔗总量的3%4%，因为滤泥含水量高和不易通气等特性，很 难自然干燥，非常容易被杂菌污染，污染了的滤泥进入土壤中，会影响作物生长；滤泥的随 意堆放、倾倒和填埋，日晒雨淋，不仅占用土地资源，还污染空气，更污染地下水源，使滤 泥成为“放没地方放，用又没法用”的废物，不少糖厂每年为此付出不菲的滤泥运输费和土 地占用费，在10年前，滤泥还是糖厂和环保部门的环保难题。由于滤泥的主要成分是碎纤维、脂肪质、蛋白质、矿物质及少量糖份，并含有氮磷钾等多种 可作为作物吸收的营养成份，对其进行活化处理，使其中的有机物质进一步重组腐殖化，就 成为高效、安全、优质的新型生物肥料，并符合有机、绿色农业生产需要。滤泥生物发酵技术，分为静态好氧发酵和翻抛发酵两种方法。滤泥发酵既克服了滤泥产生的 恶臭污染、占地面积大等缺点，又克服了滤泥自然腐熟时间长、含水量高的缺点。加速了对 滤泥的除臭、腐熟、脱水、杀虫和灭菌，让不容易转化的有机质变成作物容易吸收利用的有 机物质，提高了滤泥养分利用率。使滤泥经过生物发酵处理达到无害化、商品化。由于肥料 里含有解磷、解钾、固氮的微生物菌剂，施用到地里会让作物得到更多更好的营养。两种发酵方法的介绍：一是传统方法：是将需要发酵的材料拌好菌种后，条状堆放，定时用 翻抛机器翻抛发酵料，这是处理污泥或糖厂滤泥传统的发酵方法。二是静态好氧发酵方法： 静态好氧发酵是将发酵材料拌好菌种后装入纤维袋，按特殊方式堆垛，不需要翻堆，经过 25天左右静置，让其自动升温、蒸发发酵材料中水分的现代发酵方法。该发酵方法的所用菌种分为菌种1号和菌种2号，在拌好的发酵料中，菌种1号占发酵料的 5%，菌种2号占发酵料的25%；滤泥占70%。经过25天发酵后，这些发酵料发酵成熟， 可以作为有机肥料，也可以作为下一次发酵的菌种2号使用，减少下一次发酵菌种的购买量， 菌种2号可不断循环生产。两种发酵方法的优缺点比较:上述两种发酵方法各具特点，根据两种发酵需要的设备、厂房、 人工、菌种、效果等特点，列表比较结果如下： 静态好氧发酵和传统的发酵技术处理滤泥对照表 对比项目静态好氧发酵目前一些糖厂的机器翻抛技术发酵设备搅拌机、皮带运输机，易于维护，运营费用低。国产翻抛机维护费用高，进口机购买成本高。司机、柴油运营费用高发酵厂房每平方米存放0.8吨。每平方米存放0.2吨。生产人工每吨50兀左右。每吨42兀左右。发酵菌种平摊到成品每吨100元以内。平摊到成品每吨130元升温