甘蔗渣的利用與發(fā)展前景,岳寬扎

1、甘蔗渣的利用與發(fā)展前景摘要:綜述了目前國(guó)內(nèi)外甘蔗渣資源應(yīng)用于生產(chǎn)燃料酒精可用于合成沼氣池再生能源或經(jīng)過處理提高其蛋白含量用于飼料還可用于生產(chǎn)環(huán)保材料作為木材的替代原料等利用現(xiàn)狀。甘蔗渣資源的開發(fā)利用有著廣闊的前景可作為無(wú)土基質(zhì)和有機(jī)肥料的原料應(yīng)用于生物培養(yǎng)基方面的研究與用甘蔗渣發(fā)電建筑材料等。關(guān)鍵詞：甘蔗渣、利用、發(fā)展。引言：甘蔗渣是制糖工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是一種重要的可再生生物質(zhì)資源。中國(guó)是僅次于巴西和印度的第三甘蔗種植大國(guó)，南方蔗區(qū)甘

2、蔗總產(chǎn)量7000多萬(wàn)t，蔗渣的產(chǎn)量達(dá)到700萬(wàn)t。甘蔗渣的成分以纖維素，半纖維素以及木質(zhì)素為主，蛋白、淀粉和可溶性糖含量較少。甘蔗渣一般含干物質(zhì)90%~92%，粗蛋白質(zhì)2.0%，粗纖維44%~46%，粗脂肪0.7%，無(wú)氮浸出物42%，粗灰分2%~3%。與作物秸稈相比，甘蔗渣的農(nóng)藥殘留量很低，但其木質(zhì)化程度高[1]。但是由于蔗渣的木質(zhì)化程度高、蔗莖表皮存在硅化細(xì)胞，養(yǎng)分不協(xié)調(diào)等原因，蔗渣作為反芻動(dòng)物飼料時(shí)，有機(jī)物消化率只有20%~25%或

3、更低[2]，由于同樣的原因，蔗渣直接用作食用菌的栽培料也受到限制。由于轉(zhuǎn)化利用技術(shù)手段落后，傳統(tǒng)上甘蔗渣經(jīng)常被廢棄不用、或者多數(shù)只用做燃料，其利用率很低，不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且還帶來(lái)了環(huán)境的污染。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用工程技術(shù)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)甘蔗渣不僅是天然高分子材料、綠色化學(xué)品的寶庫(kù)，其中還蘊(yùn)藏著豐富的生物質(zhì)能。而且甘蔗渣作為生物質(zhì)原料具有明顯的優(yōu)勢(shì)：甘蔗渣來(lái)源集中、產(chǎn)量大，收集簡(jiǎn)單、運(yùn)輸半徑小，且甘蔗成

4、分相對(duì)穩(wěn)定、性質(zhì)均一，將其用于高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)，可滿足產(chǎn)業(yè)化所需的原料集中性，連續(xù)性和均一性要求，因此，甘蔗渣是生物煉制的優(yōu)質(zhì)的原料。下面我們針對(duì)甘蔗渣資源的利用價(jià)值及其前景作個(gè)介紹。我國(guó)處于亞熱帶地區(qū)，因此甘蔗在農(nóng)作物中的比重較大。甘蔗原產(chǎn)于印度，現(xiàn)廣泛種植于熱帶、亞熱帶地區(qū)。我國(guó)是僅次于巴西和印度的世界第三甘蔗種植大國(guó)甘蔗作為大宗的糖料經(jīng)濟(jì)作物在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。甘蔗渣是制糖的一種副產(chǎn)品是甘蔗榨糖后的渣粕，蛋白質(zhì)含量和熱量均

5、比較低。甘蔗渣一般含干物質(zhì)９０％～９２％粗蛋白質(zhì)、２.０％粗纖維、４４％～４６％粗脂肪、０.７％無(wú)氮浸出物、４２％粗灰分。甘蔗渣是一大筆非常集中而又?jǐn)?shù)量較多的資源，但是如果不經(jīng)過科學(xué)的加工處理這些資源也將無(wú)法作為能源再加以利用。與作物秸稈相比甘蔗渣的農(nóng)藥殘留量很低但其木質(zhì)化程度高有機(jī)物消化率只有２０％～２５％。長(zhǎng)期以來(lái)，這種大批量的甘蔗渣主要供糖廠本身作為燃料燒掉或廢棄這種利用方法的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常低。開發(fā)利用蔗渣資源不但可以提高糖廠的經(jīng)濟(jì)

6、效益還可為其他行業(yè)提供大量的資源對(duì)許多行業(yè)均具有重大意義。一、甘蔗渣資源利用現(xiàn)狀：1甘蔗渣用作環(huán)保材料；造紙和再利用。目前已有成熟的技術(shù)利用甘蔗渣作為木材的替代原料生產(chǎn)紙杯原紙、紙質(zhì)餐等飲用具。其中全降解紙質(zhì)農(nóng)用地膜是利用１００％蔗渣漿，既能回收用于造紙又能自然降解能解決多年來(lái)使用聚苯乙稀餐飲具造成的白色污染問題，被認(rèn)為是最有前途的新成果。用甘蔗渣制成的餐飲用具有較高的白度和緊密度耐溫耐油性能良好，無(wú)毒無(wú)味，三個(gè)月內(nèi)可完全降解。生產(chǎn)過程

7、無(wú)三廢污染且生產(chǎn)成本大大低于紙漿模塑快餐盒。如在廣西馬，山縣雙飛綠色餐具廠，就已經(jīng)出現(xiàn)了這種以甘蔗渣為原料的綠色餐具，為新興的環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)良條件。2生產(chǎn)燃料酒精與乙醇；２０世紀(jì)７０～８０年代，我國(guó)糖廠的甘蔗渣主要是供糖廠本身作為燃料燒掉或廢棄，這種利用方法的經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常低。蔗渣中的纖維素可轉(zhuǎn)化為糖，制成酒精或飼料酵以后的甘蔗渣加入適量的糖酵母、蛋白粉、油脂及礦物質(zhì)微量元素，制成１～２ｍｍ的微粒狀即成。因生此采用這種甘蔗渣餌料養(yǎng)蝦

8、，不僅體現(xiàn)了合理的“物鏈”而且可降低蝦餌料另外甘蔗渣還可作蝦類餌料。美國(guó)赫萊特?zé)釒a(chǎn)養(yǎng)殖研究所研制出一種成本非的成本５５％～７０％，顯著提高養(yǎng)蝦的經(jīng)濟(jì)效益。5.甘蔗渣制備木糖及還原糖；甘蔗渣可以用于木糖的生產(chǎn)原料。木糖是一種半纖維素糖，主要用于在生物轉(zhuǎn)化成木糖醇。另外可以作為糠醛轉(zhuǎn)化的原料。Vazquez15]研究甘蔗渣經(jīng)過不同濃度的磷酸處理后在134℃下水解得到糠醛的產(chǎn)量。蔗渣先經(jīng)過有效預(yù)處理除去木質(zhì)素和半纖維素，能明顯提高纖維素酶

9、解率，纖維素酶的優(yōu)化以及酶載量也同樣能提高酶解率，但由于纖維素酶的活力不高且酶的重復(fù)利用率低等，致使酶解糖化工藝中酶的耗量過高，酶的費(fèi)用占到總成本的50%~60%。目前，以蔗渣生產(chǎn)燃料酒精在經(jīng)濟(jì)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與糖類和淀粉發(fā)酵同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。因此，如何大幅度地提高蔗渣的酶解糖化率，將是實(shí)現(xiàn)蔗渣酶法降解產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵[7]。Dogaris對(duì)此方面進(jìn)行了深入的研究，并且利用熱加工和酶水解法甘蔗渣生產(chǎn)還原糖，研究發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的和已被熱水處理的甘蔗渣通過

10、纖維素酶和半纖維素酶水解成單糖，這些纖維素酶和半纖維素酶是由錘形真菌和粗糙鏈孢菌發(fā)酵產(chǎn)生的。通過孢菌酶的應(yīng)用使兩個(gè)木質(zhì)纖維素的系統(tǒng)的協(xié)同作用最大化。對(duì)甘蔗渣的水解在處理時(shí)間和處理溫度方面廣泛研究，在劇烈的處理?xiàng)l件下（210℃，20min，logR(0)=4.54），半纖維素的剩余率為17.45%，從而形成抑制產(chǎn)品，5羥甲基糠醛，糠醛，醋酸，甲酸，（0.21，0.51，3.36，1.80gL）。未經(jīng)處理的甘蔗渣中纖維素和多糖類的最大轉(zhuǎn)化率

11、分別為23.18%和18.79%，與未經(jīng)處理的的甘蔗渣比起來(lái)，結(jié)合熱水處理和釋放低聚糖和不溶性固體的酶水解使纖維素轉(zhuǎn)化率增加了15%，多糖類的轉(zhuǎn)化率是原來(lái)的兩倍。6甘蔗渣開發(fā)的高性能吸附材料；利用甘蔗渣制取活性炭。以甘蔗渣為原料，以ZnCl2為活化劑，采用先活化再炭化的方法制取生物活性炭[18]。近年來(lái)有國(guó)外學(xué)者將甘蔗渣經(jīng)過酸浸泡活化后，在600~700℃溫度下炭化，可制得性能較好的活性炭[19]。用該方法所制得的活性炭對(duì)城市垃圾滲濾液

12、進(jìn)行吸附處理，發(fā)現(xiàn)對(duì)腐殖酸的去除效果較好[20]。有學(xué)者將甘蔗渣先進(jìn)行化學(xué)活化，再炭化制取活性炭，將這種活性炭用于對(duì)含重金屬離子的廢水進(jìn)行吸附處理，取得了較好的去除效果[21]。Simartanammongkol[22]等人利用蔗渣生產(chǎn)的活性炭給蛋白質(zhì)黑素脫色，Valix[23]通過低溫的化學(xué)處理將硫固定到蔗渣生產(chǎn)的活性炭上，用硫酸處理，并用CO2在900℃進(jìn)行物理活化，發(fā)現(xiàn)可以提高活性碳的吸附性能。Samadi[24]通過高溫裂解蔗渣

13、吸附污水中的鉻等重金屬，效果明顯。7.其他用途：塑料填充料，用化學(xué)法處理后用來(lái)作為塑料的填充劑；作為燃料:加工一噸甘蔗約有300kg甘蔗渣全巴西甘蔗渣量約7500～9000萬(wàn)噸目前約有90%以上甘蔗渣用作燃料供給工廠作為動(dòng)力也有用來(lái)烘烤木材；濾泥，用作甘蔗及其他作物的肥料。日本新三井制糖株式會(huì)社利用的甘蔗渣提取出一種多酚類物質(zhì)，該物質(zhì)具有預(yù)防氏菌的作用因而能夠減少雞的死亡率，提高雞和雞蛋的安全性和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這種多酚類物質(zhì)成本低廉，因此已