甘蔗渣綜合利用發(fā)展現(xiàn)狀探討

【摘 要】甘蔗渣是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物，文章研究概述了近年來甘蔗渣綜合利用的最新進展和現(xiàn)狀，主要涉及蔗渣漿紙、木聚糖、動物飼料、食用菌基料、木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖和糠醛等領域，希望對甘蔗渣綜合利用的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供一些新的生產(chǎn)模式。

【關鍵詞】甘蔗渣;綜合利用;生產(chǎn)模式

【中圖分類號】TS249.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）06-0062-03

0 前言

甘蔗渣是制糖工業(yè)的副產(chǎn)物，制糖生產(chǎn)中得到的蔗渣對蔗比為21%～23%（蔗渣水分含量為46%～48%）。2018/2019年榨季廣西進廠原料蔗量為5 470.73萬t，蔗渣產(chǎn)量與蔗比按23%計算，產(chǎn)生甘蔗渣1 258.27萬t。甘蔗渣中含纖維素32%～48%、半纖維素19%～24%、木質素23%～32%、蛋白質2%、灰分2%～3%[1，2]。榨季期間甘蔗集中運到糖廠，經(jīng)糖廠壓榨后得到蔗渣，蔗渣原料具有集團性、集中性特點，比玉米、小麥等農(nóng)作物秸稈更容易收集。本文針對目前甘蔗渣利用發(fā)展方向，提出幾點適合廣西制糖業(yè)的甘蔗渣綜合利用對策。

1 甘蔗渣的主要用途

甘蔗渣的主要用途有3個方面：一是作為糖廠熱電聯(lián)產(chǎn)機組鍋爐的燃料，因蔗渣水分高達46%～48%，蔗渣的低位熱值約8 000 kJ/kg（1 900大卡/kg），熱值較低;但蔗渣作為燃料不含硫，腐蝕性低，灰分低，是一種清潔、環(huán)保、可再生的生物質燃料。2018/2019年榨季廣西進廠原料蔗5 470.73萬t，加工百噸蔗生產(chǎn)耗標煤4.30 t，折榨季耗標煤235.25萬t，即折耗1 900大卡/kg的蔗渣約866.71萬t，用作其他用途的蔗渣為258.27-866.71=391.56萬t，即廣西70%左右的甘蔗渣被用作糖廠熱電聯(lián)產(chǎn)機組的鍋爐燃料，用來發(fā)電和供應蒸汽。二是東亞集團和廣西南能昌菱清潔能源公司等單位用蔗渣作為生物質發(fā)電燃料。三是蔗渣含纖維素32%～48%，可用作紙漿造紙的原料，本色蔗渣漿及本色生活用紙等都是綠色環(huán)保產(chǎn)品。此外，利用蔗渣為原料生產(chǎn)木聚糖、動物飼料、食用菌基料、木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖、糠醛、微晶纖維素和活性炭等也是目前綜合利用的發(fā)展方向。

2 甘蔗渣用作紙漿造紙的原料

2.1 蔗渣漿紙企業(yè)產(chǎn)能過剩，蔗渣原料不足

廣西以蔗渣為原料的漿廠共計13家（11家公司，13間工廠），年產(chǎn)10萬t及以上的有8家，年產(chǎn)5萬t及以上的2家。近幾年，在市場整體低迷和甘蔗渣原料不足的情況下，很多造紙企業(yè)減產(chǎn)或停產(chǎn)，大部分企業(yè)蔗渣漿產(chǎn)量均未達到設計產(chǎn)能，造成制漿企業(yè)產(chǎn)能過剩。產(chǎn)能過剩的主要原因是一些糖業(yè)集團部署了生物質發(fā)電，蔗渣不外賣，蔗渣原料缺口大，價格上漲，造成漿紙企業(yè)停產(chǎn)減產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年全區(qū)蔗渣漿產(chǎn)能為106萬t，實際生產(chǎn)68萬t，達產(chǎn)率只有64.15%。

按4.2 t已除髓蔗渣（含水分48%）得到1 t蔗渣漿計算，即1 t蔗渣漿需6.8 t蔗渣（含水分48%，未除髓）做原料，2017年蔗渣漿產(chǎn)能為106萬t，產(chǎn)能達產(chǎn)需求蔗渣（含水分48%，未除髓）720萬t。2017/2018年榨季廣西實際榨蔗量為5 082.46萬t（蔗渣產(chǎn)量與蔗比按23%計算，產(chǎn)蔗渣1 169萬t），加工百噸蔗生產(chǎn)耗標煤4.15 t，蔗渣低位熱值按1 900大卡/kg計，折算耗蔗渣燃料量約777萬t，用作其他用途的蔗渣為1 169-777=392萬t，缺口蔗渣720-392=328萬t，產(chǎn)能過剩的問題突出。制糖企業(yè)可通過采用高參數(shù)大容量熱力機組，通過整體節(jié)能降耗技術改造和合同能源管理模式，降低廣西制糖企業(yè)百噸蔗生產(chǎn)耗標煤，提高蔗渣打包率，將蔗渣打包率從6%提高至10%～10.5%，2017/2018年榨季廣西實際榨蔗量為5 082.46萬t，按蔗渣打包率提高4.5%計，可以多打包蔗渣228.71萬t，為甘蔗渣綜合利用提供更多的蔗渣原料。

2.2 蔗渣漿紙企業(yè)發(fā)展方向

2.2.1 優(yōu)化產(chǎn)品結構，提升產(chǎn)品品質，加強品牌建設

根據(jù)蔗渣原料纖維的特性，在生產(chǎn)實踐中，可以生產(chǎn)生活用紙、紙漿模塑產(chǎn)品（紙餐盒、紙杯、紙托等）、文化用紙、擦手紙、特種紙、包裝紙和漂白蔗渣漿板等產(chǎn)品。本色生活用紙是目前市場上潛力較大的產(chǎn)品，本色蔗渣漿及本色生活用紙等都是綠色環(huán)保產(chǎn)品，在市場上逐漸被人們接受，是具有良好市場前景和發(fā)展?jié)摿Φ恼嵩鼭{特色產(chǎn)品;紙漿模塑制品用作飯盒、碟、碗、杯子等一次性餐具，目前在國內擁有廣闊的市場，在鐵路、航空、輪船和外賣行業(yè)都有廣泛應用;采用蔗渣漿可生產(chǎn)裝飾原紙、食品包裝紙、薄頁紙等產(chǎn)品，裝飾原紙行業(yè)屬于新興特種紙行業(yè)，市場需求量更大。紙漿模塑產(chǎn)品是蔗渣漿造紙新興的發(fā)展方向，很多企業(yè)都開始關注這塊新興的領域，優(yōu)化產(chǎn)品結構，提升產(chǎn)品品質，加強品牌建設，積極發(fā)展品牌營銷，提高品牌影響力。

2.2.2 推進糖紙一體化發(fā)展

蔗渣漿紙企業(yè)發(fā)展與糖業(yè)發(fā)展息息相關，只能依托在糖業(yè)企業(yè)發(fā)展的基礎上發(fā)展，原料的供應完全由糖業(yè)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展情況而定，因此糖紙一體化發(fā)展更為重要，應盡快形成“甘蔗→制糖→蔗渣→漿紙、發(fā)電→廢液回收→再利用”生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈為主的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式。在糖紙一體化的大框架里，蔗渣只是這個框架內的中間產(chǎn)品。發(fā)展糖紙一體化的真正意義在于中間產(chǎn)品不能當作商品去經(jīng)營，避免糖廠無序提高漿廠的原料成本，擠壓漿廠的利潤空間，降低漿廠競爭力。

2.2.3 推進企業(yè)并購重組，提高企業(yè)資源配置效率

廣西產(chǎn)糖量5萬t以上企業(yè)（集團）有14家，產(chǎn)糖量20萬t以上企業(yè)（集團）有9家，2017/2018年榨季產(chǎn)糖量CR4為55.93%，說明廣西制糖企業(yè)生產(chǎn)集中度相當高。據(jù)統(tǒng)計，在我國的39個工業(yè)產(chǎn)品中，只有石油、天然氣采選業(yè)的CR4超過50%，而絕大多數(shù)產(chǎn)業(yè)的CR4都低于30%，甚至有64%的工業(yè)產(chǎn)業(yè)的CR4低于10%。2017/2018年榨季產(chǎn)糖量最大的“東亞糖業(yè)”，產(chǎn)糖量為103.99萬t，實際榨蔗量為874.10萬t，全部可供制漿蔗渣量為61.46萬t，可生產(chǎn)蔗渣漿14.3萬t;2017/2018年榨季產(chǎn)糖量排名第4的“鳳糖生化”，產(chǎn)糖量為66.68萬t，實際榨蔗量為536.95萬t，全部可供制漿蔗渣量為39.41萬t，可生產(chǎn)蔗渣漿9.2萬t;2017/2018年榨季產(chǎn)糖量排名第9的“湘桂糖業(yè)”，產(chǎn)糖量為24.80萬t，實際榨蔗量為207.92萬t，全部可供制漿蔗渣量為14.63萬t，可生產(chǎn)蔗渣漿3.4萬t。從數(shù)據(jù)分析，廣西9家產(chǎn)糖量20萬t以上的制糖企業(yè)排名第9的企業(yè)可供企業(yè)內蔗渣漿廠的蔗渣量都滿足不了制漿造紙行業(yè)準入標準年產(chǎn)5萬t門檻的要求，每個制糖企業(yè)都發(fā)展自己的糖紙一體化項目，這是造成目前廣西蔗渣漿企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小的主要原因。

制漿規(guī)模小，對制漿的原料價格就非常敏感，據(jù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)證明：制糖企業(yè)的蔗渣運送到漿廠超過80 km，帶來的成本增長非常明顯。如何能縮短原料運距的問題是漿廠盈利的關鍵。廣西蔗渣漿產(chǎn)業(yè)尚未形成產(chǎn)業(yè)園式集群化發(fā)展，無法實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展及上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，造成廣西大多數(shù)規(guī)模小的企業(yè)存在生產(chǎn)成本高、抗風險能力低、資源利用率低、環(huán)境污染大、創(chuàng)新能力弱、企業(yè)綜合競爭不強等突出問題，成為阻礙行業(yè)發(fā)展最迫切要解決的瓶頸之一。因此，僅從蔗渣漿廠的發(fā)展角度來看，制糖企業(yè)的并購重組也顯得尤為重要。

3 甘蔗渣聯(lián)產(chǎn)木聚糖

木聚糖是禾本植物細胞壁半纖維素的主要成分，可達細胞壁干質量的40%[3]，是禾本植物纖維素之外最重要的細胞壁多糖。人類最重要的糧食作物與糖料作物都屬于禾本植物，有效開發(fā)蔗渣中的木聚糖資源，是當前甘蔗渣綜合利用研究的重要課題。

蔗渣木聚糖的組成除了木糖、阿拉伯糖這2種戊糖之外，還包含半乳糖和葡萄糖2種己糖[4]，木聚糖具有良好的可發(fā)酵性，是支撐?？苿游锪鑫概c人類結腸微生物發(fā)酵的主要基質[5]。木聚糖不能被胃腸道消化吸收，可被腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生有益健康的短鏈脂肪酸SCFA。短鏈脂肪酸影響腸壁細胞的增殖和分化，有腸道屏障保護作用[6]，對糖尿病[7]、心血管疾病[8]等有改善功效，與人類代謝健康關系密切。木聚糖是人類腸道微生物生長與發(fā)酵，發(fā)揮生物學功能的最主要膳食纖維，膳食纖維攝入總量與纖維多樣性嚴重不足，導致腸道微生物多樣性下降，菌群結構失衡，是產(chǎn)生代謝性疾病的重要因素。

目前，從農(nóng)作物中提取木聚糖的方法主要有超聲波輔助法[9]、超聲處理結合蒸煮法[10]、堿性過氧化氫[11]和堿提-蒸煮法等。研究表明，從蔗渣（含水分15%）提取木聚糖的產(chǎn)量高達10%～12%。

根據(jù)廣西植物研究所官網(wǎng)科技成果科技動態(tài)網(wǎng)上電子公告《廣西延伸甘蔗產(chǎn)業(yè)鏈路上的重要創(chuàng)新——我所和桂林唐傳生物技術有限公司合作開發(fā)出食品級高純度蔗渣木聚糖（2017-12-20）》，廣西植物研究所和桂林唐傳生物技術有限公司已合作開發(fā)出食品級高純度蔗渣木聚糖。木聚糖是當今唯一尚未實現(xiàn)商業(yè)性生產(chǎn)的人類基礎膳食纖維，食品級木聚糖產(chǎn)業(yè)化將填補膳食纖維補充劑的結構性缺口，為現(xiàn)代人精準調控腸菌結構、改善代謝健康提供重要的基礎物質，實現(xiàn)食品級木聚糖產(chǎn)業(yè)化是現(xiàn)代大健康產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

4 甘蔗渣用作動物飼料原料

甘蔗渣纖維成分豐富，甘蔗渣內含的水分和糖分能夠滿足反芻動物的需求，是一種很有利用價值的飼料資源，如經(jīng)適當加工處理可作為良好的粗飼料，有利于降低飼料成本，提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益。陳彪等人[12]利用高壓蒸汽裂解處理蔗渣，有效地破壞了蔗渣纖維，處理后的蔗渣還原糖濃度明顯提高;巴西圣保羅大學農(nóng)學院采用高溫高壓膨化處理甘蔗渣作牛、羊、魚的飼料，也取得了較好效果[13]。譚文興等人在廣西農(nóng)墾綠姆山牛場利用膨化蔗渣+甘蔗梢葉青貯料作為粗飼料進行飼喂試驗，結果表明，蔗渣經(jīng)膨化處理后，能很好地破壞其細胞壁結構，不僅使處理后的蔗渣松軟、消化率高，還增加了焦糖香味，大大提高其適口性，可直接作肉牛粗飼料，飼喂效果較好[14]。

5 甘蔗渣用作食用菌基料

甘蔗渣用作食用菌栽培基料是發(fā)展的方向，目前已將甘蔗渣成功應用于花卉、木耳、蘑菇、蔬菜工廠化育苗等栽培中[15]。大球蓋菇色澤艷麗，清香脆甜，國內譽為“菌業(yè)新秀”，中國科學院實驗室完成了以甘蔗渣為主料的大球蓋菇的栽培技術，如能優(yōu)化以甘蔗渣為主要原料、適合廣西氣候條件的大球蓋菇栽培模式，優(yōu)化各栽培模式下光照、溫度和濕度等參數(shù)，建立甘蔗渣栽培大球蓋菇的技術體系，并進行推廣示范，可實現(xiàn)減輕木材資源消耗，降低成本，促進食用菌產(chǎn)業(yè)轉型升級和鄉(xiāng)村振興。

6 甘蔗渣用作木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖等功能糖醇原料

木糖是生產(chǎn)木糖醇的主要原料，木糖醇主要用于口香糖、牙膏、無糖糖果等用途，木糖醇對糖尿病、護齒、減肥、上呼吸道感染與肝類疾病的防治效果越來越為人們所認識;L-阿拉伯糖在預防肥胖、調節(jié)血糖、控制糖尿病、新資源食品等方面的應用前景看好。甘蔗渣經(jīng)酸水解、脫酸、脫色、膜過濾、離子交換、蒸發(fā)濃縮、糖液結晶、離心干燥后得到木糖;結晶母液經(jīng)模擬移動床（SSMB）分離，得到L-阿拉伯糖餾分，蒸發(fā)濃縮，結晶、離心干燥后得到L-阿拉伯糖。木糖通過加氫生產(chǎn)木糖醇。

7 甘蔗渣用作糠醛原料

甘蔗渣中的半纖維素在高溫酸催化劑條件下可以生產(chǎn)糠醛，是重要的化工中間體原料，主要用于下游產(chǎn)品糠醇樹脂、糠醛樹脂、順丁烯二酸酐等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料，同時廣泛地應用于醫(yī)藥、石油煉制等新領域。目前，國內50%產(chǎn)量以上的糠醛用于生產(chǎn)糠醇，而80%～90%的糠醇用于生產(chǎn)呋喃樹脂。呋喃樹脂是理想的鋼鐵鑄造業(yè)的砂（型）芯黏結劑。1 t糠醛需要蔗渣原料（含水分48%）約25 t，糠醛渣可以作為生物質鍋爐燃料按一定比例混燒，糠醛生產(chǎn)無組織排放產(chǎn)生的異味問題，是影響生產(chǎn)的主要環(huán)保問題。

8 甘蔗渣用作高密度纖維板原料

甘蔗渣含有較高的纖維素和木質素含量，是生產(chǎn)高密度纖維板的理想原料。近幾年，因原料蔗渣價格大幅上升，導致蔗渣纖維板生產(chǎn)成本大幅增加，纖維板生產(chǎn)經(jīng)營出現(xiàn)虧損。隨著社會的進步和發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，環(huán)保意識亦不斷增強，對低甲醛的板材的需求越來越嚴格，整個蔗渣纖維板市場已經(jīng)嚴重萎縮，即使是現(xiàn)在繼續(xù)從事蔗渣纖維板經(jīng)營的商戶，大多是以其他木材類板材為主營業(yè)務，蔗渣纖維板屬搭配銷售，作為低檔板材的蔗渣纖維板的需求量逐年減少，取而代之的是相對環(huán)保的各種中密度板、生態(tài)板等。2019年9月，廣西環(huán)保主管部門要求在2019年底前廣西所有的人造板生產(chǎn)企業(yè)必須申領人造板排污許可證，否則一律不得開機生產(chǎn)。預計2～3年后，蔗渣纖維板基本退出市場。

甘蔗渣作為制糖的副產(chǎn)品，具有良好的發(fā)展?jié)摿涂臻g，蔗渣如何高值化利用，發(fā)揮投資效益，需要在產(chǎn)業(yè)布局和技術突破方面統(tǒng)籌考慮，需要國家政策支持。

參 考 文 獻

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【作者簡介】林榮珍，女，廣西糖業(yè)集團有限公司高級工程師，從事制糖工藝技術研究和管理工作。