甘蔗糖蜜综合利用对策研究_下_ 5页

10广西轻工业G1X1LightInd12001年第1期1甘蔗糖蜜综合利用对策研究(下)Studiesandstrategyonthemolassesmulti-purposeutilization苏毅BySuYi(广西轻工业研究院广西南宁530031)(ResearchAcademyofScience&TechnologyofGuangxiLightIndustry,Nanning,Guangxi,China530031)分类号:TS24913文献标识码:A鉴于赖氨酸在饲料工业及食品工业的用途日益文章编号:100322673(2001)0120010205增加,尤其是禽畜业的发展,需大量赖氨酸,而除少量国产产品外,大部分靠从日本和南韩进口。此外,(续上期)多品种药用赖氨酸产品也正在发展之中。除了广西桂元赖氨酸有限责任公司(即原广西3糖蜜综合利用发展趋势与对策赖氨酸厂)在万吨规模的基础上有计划扩建至3万吨之外,四川化工厂1995年与日本味之素株式会社3.1几种糖蜜综合利用产品合作成立“川化味之素”公司,共同投资3亿元,在四①焦糖色素川省成都市兴建了年产万吨L-赖氨酸盐酸盐的工焦糖色素是当今世界使用量最大的一种天然食厂。福建泉州的赖氨酸生产项目也正在建设之中。最用色素,占食用色素总量的90%。焦糖色素常用蔗近,国家计委已批复内蒙古华蒙金河(集团)实业有糖和葡萄糖作原料,也可用糖蜜制成,该产品可广泛限公司承建的“年产万吨L-赖氨酸产业化示范工用于软饮料、烘焙食品、酿造制品、熏腌制品等食品程项目”,计划于2000年9月建成投产。及药品加工中,能使食品具有可乐和黑啤酒两种特此外,日本、南韩、法国、墨西哥、前苏联和我国殊的色泽。由于焦糖色素具有防光性,还能提高调味台湾省一直在规模生产,规模以前者为最大,南非亦成分的抗氧化作用和乳化作用,阻止在软饮料中形在1995年建有一间11,000吨ö年的赖氨酸厂,全世[15]成“絮凝”物质等。界总产量据估计约在200,000吨ö年。可见发展据统计,1998年全国着色剂产量达2万吨,其食用和饲用赖氨酸生产仍有一定的空间,关键是技中焦糖色素就占115万吨。有资料估计,我国焦糖色术和生产成本的竞争。素市场容纳量达6万tö年,而国内生产远未满足要③醋酸[16]求。醋酸又称冰醋酸,是重要的有机化工原料,是用近10年来,随着“回归自然热”的兴起,西方食途最广的一种有机酸。由于醋酸用途很广,各国的醋品商不断推出加有天然色素的加工食品。因为天然酸生产能力也在逐步扩大,1990年世界年生产醋酸色素比人工合成色素更受消费者欢迎。目前各种天达到560万t以上。到2000年,我国的醋酸生产能然色素的世界市场年销售额估计为数亿美元。而焦力将达到47万t。糖色(黑色)就属于一种天然食用色素,包括美国食我国是水果生产大国,对果蔬的保鲜灭菌是实品药物管理局(FDA)在内的许多国际权威机构均现农业产业化的一项内容,是现代化农业生产和农[16]将其列入在案。由于焦糖色素用途广泛,市场需村经济发展中最有潜力的产业。食品和果蔬保鲜灭求旺盛,开发前景看好。菌剂将成为热门产品。而醋酸是糖厂的酒精深加工②赖氨酸产品,过氧化氢是电解产品,目前价格均较便宜,产在近代食品工业中,赖氨酸有多种作用,可作为品可以是混合溶液,使用时用自来水加以稀释,用浸营养强化剂、鲜味剂、香味剂、除臭剂和抑制亚硝胺蘸或喷洒方法均可灭菌,使用方便,简单易行。美国生成。弗吉尼亚综合技术学院研究推出一种无毒副作用的 2001年第1期广西轻工业G1X1LightInd111灭菌剂,即醋酸和双氧水(过氧化氢)混剂。这两种化酸标准,1999年1月1日起已开始实施。学物众所周知是无毒的,它们各自的灭菌力已很强,我国产品生产成本低,出口每磅售55美分,而若两者混合一起,双氧化在酸性条件下则灭菌的范美国一般为75美分ö磅,因而有很大的竞争力。我国围更广泛,效力更强,更适于杀灭致病的各种细菌,业界应审时度势适量生产和销售柠檬酸产品,增加如大肠杆菌、利斯塔氏菌和气单胞菌等。为了扩大醋生产无水柠檬酸并提高产品质量。酸的用途,可以开发醋酸制高效无毒的果蔬杀菌剂。⑥用糖蜜提糖制液体糖浆此外,要研究大型固定化载体糖蜜酒精原料连续生因目前国际国内糖价持续几年低迷,食糖产大产醋酸设备以及开发醋酸的多种高价值利用产品。于销以及WTO的逼近,面临降低关税,因而用糖蜜④酵母和酵母精提糖制液体糖浆不具竞争性。据资料介绍,与甜菜糖蜜、淀粉水解糖以及其他3.2发展酒精问题工业废水相比,甘蔗糖蜜含有更丰富的、更适宜酵母生长的有利成分。甘蔗糖蜜被认为是制造酵母的最3.2.1市场概况[16]好原料。1999年上半年全国酒精总产量11813万吨,其用甘蔗糖蜜生产酵母,再以酵母为原料生产酵中糖蜜进口量为52万吨,生产酒精11156万吨(按母精。415吨糖蜜制1吨酒精计),占上半年全国酒精总产八十年代我国最早引进国外(丹麦)先进设备生量的918%。产高活性干酵母的丹宝利酵母厂(每吨活性干酵母甘蔗糖蜜进口价平均为45171美元,折合人民[16]耗糖蜜6吨),于九十年代已扩建为年产6000币为378元ö吨。应该说糖蜜进口价相对于国内价格吨。建设了继味精、水解植物蛋白、呈味核苷酸之后比较便宜。同是1999年上半年,全国出口糖蜜为原的第四代天然调味料——酵母呈味抽提物酵母精,料生产的未改性乙醇(浓度80%以上)为21055万销路较好,最近又扩建到年产3000吨规模,扩建投吨,平均出口价为39017美元,折合人民币为资近4000万元,关键设备及技术从欧洲引进,是我3231110元ö吨,获802万美元外汇。出口换汇不但国第一家以鲜面包酵母为原料生产酵母精的企业。有利可图,而且利润颇大。酵母精含较高蛋白质、氨基酸肽化合物、核苷甘蔗糖蜜产量大,糖厂为季节性生产,停榨期间酸、维生素、微量元素等多种营养成份,呈鲜肉味、水生产酒精可充分利用糖厂闲置设备和人员。合成酒产品味,是集营养与调味增香于一身的风味强化剂,精由于原料的价格,设备工艺以及使用的局限性等被广泛用于高档食品的风味和鲜味调味基料,较受因素,没有市场竞争力。随着国家粮改政策的实施,国内外食品加工业欢迎,该产品附加值高,该3000粮食价格很难有较大的波动,即使丰产也不会降价吨规模的酵母精项目,投产后可有1亿多元的产值,收购和降价销售。我国酒精生产的主要原料除糖蜜是糖厂综合利用的优选产品。外是玉米和薯类,用糖蜜每加工1吨酒精,需415吨⑤柠檬酸糖蜜,相当于3吨玉米,每吨糖蜜酒精的生产成本比目前全世界消费柠檬酸约60万吨,我国的柠檬用玉米加工低1000元左右。因此,粮食酒精不可能酸设备生产能力达30万吨,以鼎盛时期的1994年增产。广西1998ö1999年榨季糖蜜酒精产量为15万年产量曾达40万吨,出口量达到17万多吨,当时是吨左右,木薯酒精的产量达5万吨左右。世界柠檬酸出口大国,出口量多年来一直居于世界国内酒精价格波动较大,从2700元ö吨～4500首位,柠檬酸生产厂家一百多家。但九十年代中后期元ö吨,受使用量和供给量驱动。利用国内糖蜜原料以来,因国外柠檬酸大型企业的兴建,我国的产品质生产酒精,加上部分玉米、薯类和粮食原料生产酒量与成本均不具竞争力,致出口量逐年下降,而国内精,正常年景应能满足国内需求。一向销售量只占总产量15～20%,容纳量有限,使国际市场糖蜜供应充足,价格低廉。能够进入国近年出现出口下降、内销疲软的双重压力,经营较困际市场交易的糖蜜总量每年约1000万吨左右。但很难,一些效益差的工厂已停产,剩下目前只有30余多国家由于环保问题,不允许用糖蜜生产酒精,也有家。现年产量为20万吨,产量占世界三分之一,与欧的国家由于加工成本的问题,宁愿出口糖蜜,进口酒美相当。但我国出口15万吨,出口量占世界第一。国精。广西作为中国最大的产糖基地及糖蜜产地,生产外倾向无水柠檬酸,国内多产含结晶水的产品,致产糖蜜酒精也存在着严重污染问题,国家要求各酒精品难于更新换代;国外产品则质量标准越来越高,我厂在2000年底以前要达标排放,否则关厂。因此各国标准制定滞后。为此,我国最近已重新制定了柠檬酒精厂应首先考虑调整集中规模生产,降低生产成 12广西轻工业G1X1LightInd12001年第1期本,投资建设环保设施,处理污染问题,在酒精废液3.2.3糖厂酒精废液处理技术处理问题未能彻底解决之前不宜进口糖蜜加工酒目前,国内外处理酒精废液技术仍存在运行费精,以免“雪上加霜”。用高,过滤沉淀分离难,蒸发浓缩设备容易积垢,腐酒精作动力燃料可掺入汽油中,占比例可达蚀性大或处理不彻底等问题,未能找到一种经济上26%。为了扩大酒精的用途,最近巴西政府正在试验行得通,技术上可行的办法。将酒精掺入柴油中(酒精∶柴油为3%∶97%)作为糖厂酒精废液处理是一个急需解决的问题,同动力燃料,试图扩大酒精动力燃料的用量。酒精动力时又是一个世界性难题,国际糖业界均在致力于此。燃料作为替代汽油燃料减少城市日趋严重的废气污目前的处理办法有沼气法、兼性好氧处理、生物堆染的一种措施已被国内外许多有识之士所认识。肥、蒸发水分后灰化处理、蒸发水分后干燥,生产牛但为了制止重复建设,我国经贸委近日已作出饲料添加剂等。EM菌处理、白腐真菌脱色等技术也限制性规定,禁止新建酒精生产线、味精生产线和白在探索之中。酒生产线等。因此酒精生产只能在维持总量,集中规巴西主张在大型酒精厂采用生物降解法(即生模生产的框架下调整和改造。产沼气),但沼气的合理利用和沼气废液的二次处理[19]3.2.2技术概况问题还要进一步研究;台湾台糖公司已经从技术在技术发展方面,絮凝酵母连续发酵、生化蒸馏上确认,在公司所有的糖厂中都采用兼性好氧系统,[2]法和固定化载体技术将成为今后相当一段时期内并他们认为该系统易于操作,建造成本低;印度小糖存发展的三项糖蜜酒精高新生产技术。厂小酒精厂多,与我国情况相似,该国酒精废液处理絮凝酵母连续发酵技术目前在印度、台湾各地办法皆因地制宜,有多种技术并用之势,其中流化床[20]都得到广泛应用,印度称为Hiferm-GR法的技术蒸发设备“胡贝斯”为其最新研制系统,据称可解[21]就是其中一种,酵母经简单地重力作用处理后回收,决蒸发罐积垢问题。EM菌处理技术和白腐真菌[22]糖蜜不需要预澄清。酒精产率高,操作简单。脱色技术均在试验之中。生化蒸馏法为瑞典的阿法拉伐公司研制的一种3.2.4酒精发展与废液处理对策[6]发酵与蒸馏相结合的新技术,该法具有酒精产量高、1)集中规模生产酒精能耗少、废液量大大减少等特点。近年世界上已有建议建立产量在3万吨ö年以上的大型酒精厂,20多间大型生化蒸馏法厂投产,其中大部分在巴西集中规模生产糖蜜酒精,便于筹集资金,降低处理废和印度。液费用和提高管理水平。固定化酵母生产糖蜜酒精技术是一项新的生物2)积极采用固定化酒精发酵技术[5]技术,国际上研究始于70年代中,例如巴西、南韩、3)研究或引进絮凝酵母发酵酒精技术菲律宾等国。我国研制在80年代中后期,例如台絮凝酵母发酵糖蜜酒精是国外近年发展起来的湾、四川、江苏、江西、广东等省。该技术先将酵母细一项技术,已普遍应用并在不断完善提高。[23][24]胞用载体固定起来,然后使固定化的酵母细胞在生4)研究或引进生化蒸馏技术(Biostil)长和增殖状态下使用。广西轻工业研究院为国内最该技术特点是能回用酵母和仅为传统发酵法三先将该技术工业化生产,并为该技术的重点依托单分之一或二分之一的废醪液、节能,发酵阶段的酵母位,经原国家科委批准成立的“固定化生产酒精技术细胞浓度提高,发酵时间缩短为12小时,发酵设备国家研究推广中心”设在该院。该技术能减轻劳动强利用率提高3～4倍。对于解决目前酒精废液处理难度,缩短发酵周期,提高发酵率,降低物耗,酵母适应题是一条较好途径。性强,稳定性好,管理粗放,比较适合我国国情。5)用现代分子筛技术生产动力燃料无水酒精采用基因技术生产酒精,最近美国科学家世界能源紧张,石油资源有限,据专家估计,世Doran等人已经测试了各种工程细菌的效率,结合界现有石油开采量至本世纪二、三十年代就会枯竭,[17]用真菌酶,将甜菜废粕水解后生产酒精。美国用除非发现新油田。加上中东产油国局势动荡,石油价玉米发酵制动力酒精也获得了相似的结果。美国还格时涨时落。甘蔗是一种可再生资源,利用甘蔗衍生利用转基因技术,以蔗渣为原料已经工业化试生产物生产动力酒精不仅是一种战略投资,此外还可缓[18〗酒精,并申请了专利。事实上,巴西除了用糖蜜生解由于使用汽油引发的越来越严重的环境污染。国产酒精外,一直在用甘蔗汁生产酒精,看来引进基因外巴西等国已使用酒精作燃料多年,美国近年也有技术大幅度提高生产效率,降低生产成本和保护环大规模使用动力酒精燃料的计划。国内许多城市例境也是为期不远的事情。如北京、成都和南宁等城市已有使用清洁燃料代替 2001年第1期广西轻工业G1X1LightInd113[25]汽油作汽车燃料的规划和可行性报告。术,已在广东省湛江糖厂工业化运作。可考虑在利用广西制造酒精原料丰富的特点,吸收国内广西部分农场糖厂引进该技术,这类农场属糖厂工外先进的基因工程生物技术,开展淀粉质、糖蜜、甘农一体化,糖厂与农场联系紧密,可利用的土地面积蔗汁以及甘蔗渣等纤维素水解液原料制造酒精的研大,制成的生物堆肥易于统一调配使用,蔗地连片,究,具有重大意义,同时应努力解决废液处理问题。施放简单易行。该法缺点是所需的场地较大。在经济增长和可持续发展之间寻求一条可被广泛接4甘蔗糖蜜综合利用的对策措施及建议受的道路。6)建立酒精生产科研机构国外澳大利亚和南非糖蜜利用的实践是三分之为了推进酒精生产技术进步,在“固定化技术国一糖蜜用于制饲料,三分之一糖蜜供出口,三分之一家重点项目推广中心”的基础上建立省级专门酒精发展综合利用,例如制酒精等。我国饲料工业目前利生产科研机构,负责推广固定化发酵生产酒精技术用糖蜜还不多,应着力开发这方面的利用。但恐怕相工作;引进、消化和吸收国内外先进的酒精生产技术当长一段时期内大宗糖蜜利用的途径还是制酒精,和设备;选育耐高温、耐高酸度、耐高渗透压和耐高少部分用于发展制无水柠檬酸、酵母和酵母精等调酒份的酵母菌种;研究、采用、推广和引进酒精废液味料,以及制氨基酸系列产品,例如赖氨酸、味精等。处理技术。利用糖蜜制葡聚糖、黄原胶、乌头酸、衣康酸、焦糖色7)废液的农灌用途素、醋酸及其下游产品杀菌剂也值得探索。糖蜜进口地域宽广的地方可采用氧化塘法,最直接简便问题,在目前酒精、赖氨酸和味精废液处理问题未能且价格低廉;或象巴西大多数糖厂一样在边远山区最终解决之前,我们主张应禁止进口,局部利益服从将废液排放入蔗田。整体利益,经济利益服从社会利益和环保利益。为8)建池兼性好氧处理此,笔者提出如下对策措施及建议。或象澳大利亚和台湾一样建池兼性好氧处理生4.1由政府相关部门牵头成立“糖蜜综合利用和废产有机肥,返回蔗田。液处理领导小组”,负责制定相关政策、立法草案、进9)蒸发水分后燃烧或浓缩作肥料出口业务的批准和协调生产、产品产量指导;以及负该工艺关键在蒸发设备的选取,蒸发设备因废责指导全区糖厂的治污工作。液固溶物大、易结垢是一道世界性难题。建议引进4.2在广西轻工研究院成立“糖蜜综合利用专题研采用印度Praj公司新近研制的流化床“胡贝斯”热究小组”,负责我区糖蜜综合利用的信息收集、科研交换器作多效蒸发,后配置燃烧或浓缩设备,据称该及开发工作,各大型企业特别是糖业集团也要成立“胡贝斯”蒸发设备能够解决积垢问题,已有印度和相应类似的开发中心。斯里兰卡连续使用两年不结垢的成功经验。4.3有关大专院校应设立糖厂糖蜜综合利用相关10)广西贵糖(集团)公司、南宁糖纸厂浓缩酒精废液课程,负责教育和培训全区糖厂糖蜜综合利用人才;制减水剂;广西红河糖厂利用酒精废液添加部份糖4.4在广西轻工研究院“固定化技术国家重点项目蜜发酵生产饲料酵母粉也是一种治理三废的好途推广中心”的基础上建立省级专门酒精生产科研机径。福建漳州糖厂、云霄糖厂利用酒精废水可以不添构,负责酒精生产的研发工作和酒精废液治理的研加废糖蜜发酵生产饲料酵母,饲料酵母得率为究工作。115%,可以变废为宝,为企业创造良好的经济效益4.5将糖蜜综合利用科研、技术引进及推广纳入政和社会效益。府糖业发展规划,加强领导。在每个“五年计划”中安11)生物堆肥排一定的糖蜜利用项目。制定相关激励政策,充分调在易获多孔易渗透纤维物料例如蔗渣和造纸原动生产、科研、推广、培训等机构的积极性。使科研成料分离后蔗髓和排放标准较为严厉的地方应考虑使果尽快地转化为生产力,提高企业的经济效益、社会用此种方案。通常将废醪浓缩至20～25%wöw干固效益和环保效益。物之间,与有较大表面积和多孔结构易于通气的载4.6要加大科研投入,2000年科研投入要达到占体物料相混合,拌上好氧堆肥细菌培养液,然后将此制糖生产总值的1%,2005年达到2%,2010年要达物堆成堆排列,称为“风干堆”。并定期将此物料翻转到3%。混合,约30～40天以后,废醪中的有机成分就会分4.7要加快科技示范厂的建设速度。2005年前全解,得到一种优良的农用肥料。台湾糖业公司有此技区要建成1～2间科技型多种经营和综合利用示范[2]术,已工业化生产;原轻工业部环保所亦有此技糖厂,多种经营和综合利用销售额要达到制糖业总 14广西轻工业G1X1LightInd12001年第1期销售额的30%以上。1997,(3):1114.8甘蔗糖蜜综合利用要以采用新的化工和生物[9]苏毅译1澳制糖业的酝酿新的综合利用项目1广西轻技术工业,1995,(1):271,开发高附加值产品以及保护生态环境和保证[10]张克旭等1氨基酸发酵工艺学1北京:中国轻工业出可持续发展等方面来考虑发展重点。版社,1992:349～35214.9南非制糖业的产糖量与我区相仿,但前者集中[11]苏毅1南非糖业技术和科研现状及其发展趋势1广西规模生产,全国有16间糖厂(包括一间精炼糖厂),轻工业,1996,(4):81但仅设一间酒精厂;而我区却有大大小小糖厂110[12]SugartechnologyinIndia:theneedtomodernize1ISJ,间之多,酒精厂几乎遍地开花,规模太小,治污困难。1998,(9):443～4481如每厂都大搞综合利用产品是不现实的,只有在糖[13]苏毅译1糖厂蒸汽的有效生产及利用1广西轻工业,厂规模调整集中的基础上,相对集中原料生产,因地1996,(2):581制宜,开发附加值高而又适销对路的糖蜜副产品。[14]苏毅编译1印度副产品利用近况1甘蔗糖业,1999,(3):4914.10在“国际甘蔗糖学会(ISSCT)1999年第23[15]苏毅译1甘蔗副产品的发展趋势1广西轻工业,1996,届年会”上,国际糖业界已将“副产品”(By-(2):471products)一词改称“联产产品”(Co-products),他[16]黎锡流,曾利容1甘蔗糖厂综合利用1北京:中国轻工们认为糖厂以蔗渣、糖蜜和蔗糖等为原料生产的衍业出版社11998:551生产品应该与糖产品并列。笔者建议:应该考虑在国[17]Doranetal1:Paperpresentedatthe30thGen1Meeting内今后的文献中采用这一新的提法,以便与国际接Am1Soc1SugarBeetTech1,Orlando,USA1,February轨。199914.11此外,以前述国内外南非、台湾和江门三个典[18]苏毅译1美国用蔗渣工业化生产酒精1甘蔗糖业,型例子看,笔者建议对单个糖厂或全行业综合利用1999,(4):60～611率的考核指标观念相应应扩展到以多种经营的销售[19]苏毅译1印度、巴西糖厂酒精废液处理技术简介1广西蔗糖,1999,(2)1额和利润率来统计,其中包括糖厂利用自有原料,例[20]Inamdar,S1Alcoholproductionanddistilleryeffluent如糖蜜、蔗渣和蔗糖等原料生产的产品“综合利用treatment1ISJ,1998,(9):463～4681率”,才比较符合糖厂特别是糖业集团目前的生产实[21]李胜超1当前我区甘蔗糖厂酒精废液几种处理方法的际。调查1广西轻工业,1999,(3):4314.12应把甘蔗这种可更新能源发展动力酒精作为[22]苏毅译1生物降解精炼糖厂废液有色物质的试验1广一项中长期战略措施来考虑。西轻工业,1999,(3):531参考文献:[23]钟春芳1印度Biostil酒精生产技术考察1广西轻工[1]苏毅译1南非糖业经济运行近况1广西轻工业,1998,业,1997,(3):401(4):641[24]李玮1Biostil糖蜜酒精生产技术1广西轻工业,1999,[2]苏毅编译1台湾制糖业的技术进展1广西轻工业,1999(1)1(4):41～451[25]陈立平等1甘蔗糖厂酒精废液堆肥实现零排放的工程[3]全国甘蔗糖业信息中心11996ö1997年生产期全国甘蔗实践1广西轻工业,2000,(1):13～161制糖工业企业主要技术经济指标统计资料11997,121[26]苏毅译1甘蔗糖蜜脱糖技术的新进展1广西轻工业,[4]全国甘蔗糖业信息中心11997ö1998年生产期全国甘蔗1996,(2):561制糖工业企业主要技术经济指标统计资料11998年[27]苏毅1国外制糖业技术发展的新动态1广西轻工业,11211994,(4):61[5]苏毅译1台湾制糖业的技术研究与开发1广西轻工业,[28]BiodigestionofvinasseinBrazil1ISJ,1998,(8):403～1996(4):49;1997,(1)14131[6]钮公藩1采取分片集中生产酒精解决糖厂污染问题的[29]陈其斌,周重吉编著1高大维译校1甘蔗制糖手册112建议1广西蔗糖1999,(2):40～421版119931[7]苏毅译1巴西的无水酒精生产1广西轻工业,1994,[30]Paturau,J1M1By-productsofthecanesugar(3):451industry1Second,CompletelyRevisededition119821[8]苏毅译1澳大利亚制糖业的副产品利用1广西轻工业,(续完)