二、利用现状

二、利用现状

(一)甘蔗梢叶

1.直接燃烧

对于广大种植散户来说,收获甘蔗后直接把甘蔗梢叶弃于田间,待晒干后直接燃烧还田,是比较常见办法,这种方式操作简单,省时省力,但会造成环境污染,国家禁止此类焚烧行为。对于规模化种植农场、制糖企业来说,利用甘蔗梢叶等副产物发电既可以有效处理废弃物,又可以满足自身的用电需求,多余的电量还可以并入电网。我国首个利用甘蔗梢叶进行直燃发电项目于2010年在广西壮族自治区柳城县正式投产,以2008年的甘蔗梢叶总量计算,如果全部用来发电,可供应年发电量1.8×109kW·h的电厂93个,总发电量约167.4×109kW·h,与同等发电厂相比年可减少二氧化碳排放量约930万t、二氧化硫排放量约5.58万t、烟尘排放量约3.72万t,同时也因收购甘蔗梢叶为当地农民增加了收入。但收获甘蔗梢叶人力成本和运输成本高,用与发电比较效益低,制约了其发展。

2.饲料化利用

农户历来就有利用新鲜甘蔗梢叶饲喂牛羊的传统,由于贮存条件和技术限制,饲养量较少,致使绝大部分的甘蔗梢叶未被充分利用。甘蔗收获期(11月至翌年4月)正值南方枯草期,利用甘蔗梢叶制作青粗饲料,可以有效缓解南方地区牛羊越冬度春饲料不足等问题。甘蔗梢叶饲料化利用方式是青贮或氨化,国内外大量研究表明,甘蔗梢叶是较好的牛羊饲料资源,国内甘蔗梢叶的利用率为30%左右,大量未被有效利用。

3.留种

甘蔗梢最传统的利用方式就是留种,梢头部分葡萄糖多数还未转化为蔗糖,能够直接被蔗芽吸收,具有出苗快,出苗齐的特点。试验表明,用蔗梢(蔗茎生长点70cm左右的部分)作种,一个月就可以出苗,出苗率达98%,在出苗速度和出苗率方面远优于用蔗茎中段和老头作种。因蔗梢留种工作量大,用工成本高,近年来较少采用。

4.粉碎还田

甘蔗梢叶含有氮、磷、钾、镁、钙等多种营养元素,粉碎后还田可有效改善土壤的团粒结构和理化性状,增加土壤有机质含量,优化土壤生物环境和土壤结构。受机械、耕作、成本等因素影响,推广应用面积小、利用率低。

5.生产功能饮料

蔗汁性寒味甘,具有清热生津、润燥止渴、消积下气的功能,是四季保健的佳饮。广州甘蔗糖业研究所检测中心比较了蔗汁和蔗梢汁中氨基酸、有机酸、矿物质等的含量,发现蔗梢汁营养更为丰富,其蛋白质、氨基酸、维生素、多酚类、酶类的含量比蔗汁高,可生产风味独特的蔗梢汁保健饮料。这种利用方式加工难度大,技术成熟度低,利用数量极少。

6.其他

甘蔗梢叶还可用于生产乙醇、提取抗氧化活性成分等产品,但技术尚不成熟,经济效益低,难以工业化生产应用。

(二)甘蔗渣

1.直接燃烧

甘蔗渣燃烧不产生二氧化硫气体,是可再生清洁燃料,且灰分少,价格低,对于糖厂来说方便低廉,无需外购煤炭等燃料。目前绝大多数的甘蔗渣都是作为锅炉燃料供热、发电,除满足自身厂房所需的电能和热能外,还可向外输电,这种利用方法技术含量低,操作简单,是对甘蔗渣最传统的利用方式,可节约制糖企业能源支出,降低生产成本,同时减少有害气体排放,对环境保护也有一定积极意义(相对于煤炭)。但从资源节约和广义的环境保护来看,这种方式利用效益低,很多学者认为这种模式与经济社会效益的发展不相符合。

2.饲料化利用

甘蔗渣纤维含量高,农药残留量低,经物理、化学、生物及复合处理可作为牛羊等反刍动物的粗饲料,代替部分青绿饲料。谢勇等研究了不同处理(碱化、氨化、复合)甘蔗渣纤维类物质的瘤胃降解特性,以7%NaOH碱化与复合处理最佳,不仅提高了其营养物质的降解率,还提高了动物对蔗渣的采食量;毛华明等分别用尿素、Ca(OH)2和NaOH处理甘蔗渣,ADF、NDF和木质素均有不同程度的下降,以NaOH的效果最好,当NaOH用量为80g/kgDM时,甘蔗渣营养价值可达中等羊草的水平;Change等发现添加Ca(OH)2可以提高瘤胃甘蔗渣的酶解程度,如木质素含量降低14个百分点,且证明每克干物质中添加0.1g Ca(OH)2为最宜。随着养殖业的发展及饲料价格的上升,甘蔗渣作为反刍动物的粗饲料正慢慢兴起。

3.造纸及其他环保材料

甘蔗渣化学成分与木材相近,主要含纤维素,可替代木材作为制浆造纸或者生产人造板的原料。甘蔗渣制浆虽然具有来源广、成浆简易、经济成本不高、纸张表面平滑等优点,但存在制浆效率低、纸浆质量相对差、纸的柔韧性和档次较低、环境污染较为严重,且比木材造纸多一道除髓工艺等缺点。甘蔗渣制造人造板既节省木材资源,又增加了经济效益,是目前甘蔗渣利用传统途径之一,但人造板在潮湿环境下,容易发霉,且人造板材家具甲酸含量偏高,对人身安全造成隐患,其市场占有率不高。

4.生产木糖、木糖醇、糠醛

甘蔗渣木聚糖主要由D-木糖构成,所以甘蔗渣可以作为制备低聚木糖的优质原料,甘蔗渣的半纤维素—蔗髓是生产木糖的主要成分,蔗髓经水解、净化、浓缩、结晶、分离等工序制成木糖。蔗渣水解提取木糖的同时,采用现代多项高新技术还可提取出另一种稀有的单糖:L-阿拉伯糖,它是近年日本、美国等发达国家积极推崇的一种新型甜味剂和抗病毒、治疗白血病、艾滋病、癌症的药物中间体。也是国家卫生部2008年12号公告批准生产和使用的保健食品。

甘蔗渣含有丰富的聚戊糖,也是生产糠醛的原料。利用含有聚戊糖的甘蔗渣为原料通过水解方法可以制得糠醛(又名呋喃甲醛)。以糠醛和氯气为主要原料生产的一种有机合成中间体(糠氯酸),主要用于合成磺胺嘧啶类药物,以及生产杀虫剂、杀菌剂和除草剂等,是甘蔗渣产物的深加工产品。

5.改性制备吸附剂

甘蔗渣容易粉碎且颗粒很细,结构疏松,可用于开发高效能的吸附剂。通过不同处理方法和材料对甘蔗渣进行改性,可制备特定功能的吸附剂,如石油吸附剂、重金属吸附剂,以及染料吸附剂等,在环境保护方面具有广阔的发展前景。

6.其他

甘蔗渣含有大量的纤维素、半纤维素、木质素,以及一定量的氮,适合一些菇类的生长营养要求,把甘蔗渣制成菇类的培养基,菇类生长过程中会产生纤维素酶、半纤维素、木质素酶等将甘蔗渣降解,并把降解物质作为自身营养吸收。甘蔗渣同时也是一种很好的膳食纤维,目前我国人民由于膳食不平衡以及营养过剩的情况下,甘蔗渣制作膳食纤维的研究对改善我国人民身体健康具有重要意义。此外,甘蔗渣作为一种来源相对集中、产量较大的可再生生物质资源,用以生产燃料乙醇等,前景也非常广阔。

(三)糖 蜜

1.用作发酵原料

糖蜜是优良的发酵原料,含有丰富的蔗糖、还原糖、蛋白质以及各种微量元素,与粮食和其他经济作物原料相比,省去了烦琐的糖化工艺,节约了粮食,降低了成本。目前,国内糖蜜发酵主要用于生产醇类、氨基酸、有机酸、酵母等产品。

①生产醇类:主要生产乙醇、丁醇,用于食品、化工、汽车燃料等。

②生产酵母:生产面包酵母、食用酵母和饲料酵母,其中高位的面包酵母和食用酵母是糖蜜酵母的主流产品,市场前景乐观。

③其他:用于赖氨酸、L-亮氨酸和谷氨酸(味精)等氨基酸的工业生产。

2.用作饲料

糖蜜富含糖类、蛋白质等营养物质,可为反刍动物提供易利用的能量必要的维生素、无机盐等;其甜味可掩盖饲料的不良气味,改善饲料的适口性;其黏稠性和半流动状态使糖蜜具有黏结作用,可降低饲料的粉尘率、提高颗粒饲料质量;可为反刍动物瘤胃微生物提供充足的速效能源,从而提高微生物的活性。因此,糖蜜可用作反刍动物饲料的辅料或添加剂,其利用效率高且绿色环保。

①动物日粮:反刍动物日粮中添加糖蜜,可增加采食量,并提供一定能量,提高日增重和饲料转化率。

②青贮添加剂:制作青贮时添加一定比例糖蜜,可提高青贮品质和适口性。

③制作舔砖:用糖蜜及尿素制作的舔砖饲喂反刍动物,可提高采食量和增重速度,有利于冬季保膘,提高繁殖率、产奶量和产毛量,改善牛奶品质和羊毛质量,对于低氮高纤维的作物秆,可提高采食量和消化率。

3.制备焦糖色素

糖蜜可用来制备焦糖色素,即胺法生产焦糖色素。焦糖色素又称酱色,是以优质的葡萄糖、蔗糖或其它糖品为主要原料,采用特殊的配方及工艺技术加工制成的天然色素。该色素具有着色力强、水溶性好、性质稳定、安全无毒等特点,是常用的食用色素。以甘蔗糖蜜为原料生产焦糖色素,工艺简单,原料成本低,具有很高的开发利用价值。

(四)滤 泥

1.用作肥料

这是滤泥最主要的利用方式,目前绝大多数滤泥都是直接用作肥料或者经加工制成肥料。滤泥中含有氮、磷、钾和其他的矿物质元素,可用作农用肥料,而且在经过发酵的滤泥中还存在着大量的细菌、放线菌和真菌等微生物,经过一定的生化处理,再混配一定量的氮、磷、钾及其他营养元素,可制成系列专用复混肥。施用这种肥料,既能使土壤得到大量有机质,具有肥效长、改良土壤、提高地力、避免土壤板结等优点,又具有无机肥效果,使农作物得到速效的氮、磷、钾及其他营养元素,促进农作物生长同时由于滤泥所含有机质及各种营养成分,是甘蔗生长过程中从土壤中吸收而得,通过制作肥料又返回到土壤中去,有利于形成工农业生产的良性系统循环。

2.用作饲料

滤泥含有丰富的蛋白质、无氮浸出物、粗脂肪以及各种微量元素,是一种优良的畜禽饲料资源。据分析,甘蔗加工制糖后的干滤泥中粗蛋白含量比稻谷饲料高0.42倍,粗纤维含量比稻谷低0.18倍,磷钙含量分别高1.93倍和69.71倍,但代谢能略低于稻谷。还含有畜禽需要的适量的铜、铁、锰、锌、钴、镁、硫等微量元素,而且含可溶性糖16%左右,有较好的适口性。经适当加工和合理搭配,滤泥可制成牛、猪、鸡、鸭、鱼等畜禽和水产饲料。

3.提取高附加值产品

滤泥中含有约0.1%的类脂物,它由蜡状类脂物和脂肪状类脂物组成,蜡状类脂物主要为甘蔗蜡,由醋、游离酸、醇和碳氢化合物组成;脂状类脂物主要为蔗脂,含有油脂、凿醇类、游离脂肪酸、醇类、叶绿素、氮磷化合物等。蜡状类脂物和脂肪状类脂物有很高的经济价值,从滤泥中提取,步骤繁杂、有机溶剂消耗量大、提取率及纯度低,难以产业化应用。