糖料副產(chǎn)物的加工利用研究進(jìn)展

摘要糖渣、糖蜜、濾泥是糖廠典型的三大副產(chǎn)物，也是糖廠綜合利用和新產(chǎn)品開發(fā)的主要對象?；谔菑S副產(chǎn)物和廢棄物的組成及其理化特性，綜述了近年來國內(nèi)外甘蔗及甜菜副產(chǎn)物利用的最新研究成果，為我國制糖企業(yè)開展副產(chǎn)物綜合利用及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的新途徑提供參考。

關(guān)鍵詞糖渣；糖蜜；濾泥；綜合利用

中圖分類號TS249"文獻(xiàn)標(biāo)識碼A"文章編號0517-6611（2024）24-0017-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.24.004

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

ResearchProgressonProcessingandUtilizationofSugarByProducts

PANG Cai-wei1， ZHOU Qin^1，2，3

（1.CollegeofModernAgricultureandEcologicalEnvironment，HeilongjiangUniversity，Harbin，Heilongjiang150080;2.BeetQualityInspectionandTestCenter，MinistryofAgricultureandRuralAffairs，Harbin，Heilongjiang150080;3.LaboratoryofQualitySafetyRiskAssessmentforSugarCropsProducts，MinistryofAgricultureandRuralAffairs，Harbin，Heilongjiang150080）

AbstractSugarresidue，molassesandfiltermudarethethreetypicalby-productsofsugarmills，andtheyarealsothemainobjectsofcomprehensiveutilizationandnewproductdevelopmentinsugarmills.Basedonthecompositionandphysicochemicalpropertiesofby-productsandwasteinsugarmills，thispaperreviewedthelatestresearchresultsonby-productsutilizationofsugarcaneandbeetathomeandabroadinrecentyears，andprovidedreferencesforthecomprehensiveutilizationofby-productsandthenewwaysofagriculturalwasteutilizationinChinesesugarenterprises.

KeywordsSugarresidue;Molasses;Filtermud;Comprehensiveutilization

基金項(xiàng)目現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（CARS-170503）。

作者簡介龐彩衛(wèi)（1999—），男，廣西玉林人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)藥降解及農(nóng)藥環(huán)境行為。*通信作者，副研究員，博士，從事食品安全檢測及農(nóng)藥產(chǎn)品分析研究。

甘蔗和甜菜是我國的主要糖料作物，在制糖過程中，除了生產(chǎn)糖之外，還產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)品的濫用不僅浪費(fèi)了自然資源，還使環(huán)境和公眾健康受到威脅。

21世紀(jì)以來^［1］，在甘蔗、甜菜種植面積日趨飽和、制糖成本逐年升高、能源緊缺及環(huán)境惡化的嚴(yán)峻形勢下，國內(nèi)外開始日益重視糖料副產(chǎn)物的綜合利用，大力開發(fā)節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的新工藝，并取得了一定的成效。

制糖企業(yè)副產(chǎn)物主要包括蔗渣、甜菜粕、糖蜜以及濾泥。蔗渣含有豐富的天然纖維，是合成生物復(fù)合材料的良好原料，不僅如此，甘蔗渣還具有良好的再生能力，可廣泛用于廢水修復(fù)、新能源開發(fā)等領(lǐng)域；甜菜粕果膠含量高，可用于提取果膠、生產(chǎn)高果膠飼料；濾泥用于生產(chǎn)飼料和肥料；糖蜜則廣泛應(yīng)用于發(fā)酵領(lǐng)域。隨著制糖工藝的技術(shù)革新以及社會環(huán)保意識的提高，傳統(tǒng)的糖廠副產(chǎn)物綜合利用途徑已不能滿足當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，許多制糖企業(yè)及制糖研究者都在探索糖業(yè)副產(chǎn)物的綜合利用新途徑，以充分發(fā)揮甘蔗、甜菜的資源優(yōu)勢。

1蔗渣

1.1蔗渣成分

甘蔗渣是甘蔗制糖的主要副產(chǎn)品，通常是在清潔和提取甘蔗汁液后產(chǎn)生的。甘蔗渣是一種纖維殘?jiān)?，?0%～45%的纖維素、17%～32%的半纖維素、20%～25%的木質(zhì)素、0.5%～0.9%的灰分和其他一些成分組成^［2］。由于生產(chǎn)過剩，甘蔗渣被大量用作固體廢物燃燒，造成環(huán)境污染。由于環(huán)境問題，廢物回收已成為科學(xué)研究的主要問題。與其他農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物（樹皮、稻草等）相比，蔗渣含有豐富的纖維素和半纖維素，其綜合利用和深加工價(jià)值更高，應(yīng)用途徑也更加廣泛。

1.2甘蔗渣制備復(fù)合材料

生物復(fù)合材料由合成聚合物基體和天然纖維組成，如木粉、非木質(zhì)纖維和來自農(nóng)業(yè)廢棄物的天然纖維素纖維，作為填料或增強(qiáng)劑。在過去的十年中，纖維素納米纖維作為生物納米復(fù)合材料的納米級填料或增強(qiáng)劑引起了人們廣泛的興趣^［3］。甘蔗渣因其含有豐富的天然纖維、成本低、可回收等優(yōu)點(diǎn)，可用來合成生物復(fù)合材料（圖1）^［3］。Ninomiya等^［4］研究了醋酸膽堿（ChOAc）輔助預(yù)處理甘蔗渣粉末，用于后續(xù)機(jī)械納米纖顫生產(chǎn)木質(zhì)纖維素納米纖維的功效。通過ChOAc預(yù)處理與機(jī)械納米纖顫相結(jié)合，增強(qiáng)了蔗渣納米纖顫與SSA的協(xié)同作用。制備的甘蔗渣樣品的組成和結(jié)晶度沒有實(shí)質(zhì)性的變化。制備酯化甘蔗渣/聚丙烯復(fù)合材料時，經(jīng)ChOAc預(yù)處理和納米纖化處理的甘蔗渣在復(fù)合材料中的分散性最好。在酯化的甘蔗渣/聚丙烯復(fù)合材料中，甘蔗渣經(jīng)ChOAc預(yù)處理和甘蔗渣粉末納米纖化制備的復(fù)合材料具有最大的拉伸韌性。Ashori等^［5］研究了聚丁二烯異氰酸酯處理對甘蔗渣-PP復(fù)合材料的影響。與未經(jīng)處理的復(fù)合材料相比，用這種異氰酸酯劑處理的復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸和沖擊性能。Anggono等^［6］比較研究了甘蔗渣-PP復(fù)合材料上的氫氧化鈣和氫氧化鈉，以改善纖維和基體的界面。由此通過不同的處理方法將甘蔗渣中的天然纖維結(jié)合為生物復(fù)合材料具有獲得最佳效用或最大限度地減少合成材料使用的潛力。

1.3甘蔗渣制備吸附劑

隨著工業(yè)化和城市化的持續(xù)發(fā)展，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。水體中的污染物主要包括重金

屬、抗生素以及染料等，主要由工業(yè)廢物排放、采礦、過度使用農(nóng)藥、化肥以及濫用抗生素造成，對人類健康和環(huán)境構(gòu)成重大威脅。在迄今為止使用的技術(shù)中，吸附已被公認(rèn)為從廢水中去除污染物的高效方法，因?yàn)樗杀镜?、操作簡單、易于再生，并且不涉及任何有毒中間體。作為農(nóng)業(yè)廢棄物之一的甘蔗渣由于其成本低、獨(dú)特的化學(xué)成分和可再生性而被廣泛用于廢水修復(fù)。由甘蔗渣生產(chǎn)的活性炭灰分含量低，硬度合理，因此，將甘蔗渣轉(zhuǎn)化為低成本吸附劑是解決環(huán)境問題和降低制備成本的有希望的替代方案。李沖等^［7］以改性的甘蔗渣為作為吸附劑。其最大吸附容量達(dá)到76.25 mg/g，該吸附劑對水溶液中的Cu²⁺具有較好的吸附能力，能夠有效去除水溶液中的Cu²⁺。Harripersadth^［8］研究了甘蔗渣（煮沸、干燥、粉碎和過篩 75～250 μm）作為鎘和鉛金屬吸附劑，發(fā)現(xiàn)由于吸附劑的粒徑減?。?5～250 μm），鎘和鉛的去除率分別增加了2.0% 和3.8%。侯博文^［9］以甘蔗渣為原料，以浸漬法制備了KOH改性蔗渣生物炭（KBC），并研究了其對環(huán)丙沙星（CIP）的吸附性能，發(fā)現(xiàn)其對CIP的最大吸附量達(dá)到179.8 mg/g。通過對甘蔗渣炭進(jìn)行改性，使其對重金屬及多種抗生素?fù)碛休^強(qiáng)的吸附能力。甘蔗渣是制備吸附劑的優(yōu)良前驅(qū)體，可以被應(yīng)用在水體污染的治理中。但是，由于現(xiàn)實(shí)當(dāng)中水體污染問題復(fù)雜，多種多樣。因此，還有很多問題值得細(xì)致深入的研究。

1.4甘蔗渣作為能源燃料

煤炭提供40%的地球發(fā)電量，在未來一段時間內(nèi)將繼續(xù)增加^［10］。隨著溫室氣體排放的增加和化石燃料的缺乏，人們的興趣更多地集中在尋找可用的非化石燃料能源來替代。生物質(zhì)是首選能源和可再生能源之一。由于其可再生性，可以通過多種方式獲得它，例如木材，木材廢物和農(nóng)業(yè)棄物等。與風(fēng)能和太陽能相比，生物質(zhì)在發(fā)電中的最大優(yōu)勢之一是可控性，可以根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。生物質(zhì)甚至可以達(dá)到負(fù)排放，一氧化碳在生長時吸收的甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過燃燒時的排放，可以回收到下一代植物生長^［11］。

纖維素作為所有植物材料的主要部分，達(dá)到植物組織的1/3～1/2。最大的纖維素農(nóng)用工業(yè)副產(chǎn)品之一是甘蔗渣，它是制糖工業(yè)的木質(zhì)纖維素殘?jiān)?，提取甘蔗汁后的纖維殘?jiān)?。甘蔗渣大約由50%纖維素、25%木質(zhì)纖維素和25%木質(zhì)素組成。此外，與其他農(nóng)業(yè)殘留物相比，甘蔗渣被認(rèn)為是一種豐富的太陽能，因?yàn)樗哂懈呱a(chǎn)率和強(qiáng)大的再生能力^［12］。

近年來，許多研究人員研究甘蔗渣更深層次的使用。甘蔗渣是一種可以轉(zhuǎn)化的農(nóng)業(yè)廢棄物，如通過自燃成為利益物質(zhì)進(jìn)行固結(jié)。特別是，與高爐渣結(jié)合得到的灰分含量是制備堿活化砂漿的有效用途。隨著生長和收獲的改善，以及更有效的甘蔗渣發(fā)電，它將顯著提高過去14年的乙醇產(chǎn)量，以及改善清潔能源平衡，并減少溫室氣體排放^［13］。

Munir等^［14］進(jìn)行了氮?dú)庀赂收嵩鼰峤夂涂諝馊紵臒釞C(jī)械分析。Kazanc等^［15］調(diào)查了亞煙煤和甘蔗渣共燃的排放，發(fā)現(xiàn)與單獨(dú)燃燒相比，SO2、CO 和 NOx，排放減少。Levendis等^［16］將甘蔗渣變成粉狀，并將其燃燒行為與3種不同的單顆粒煤等級范圍（75～90）和電加熱（1 400 K）進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)煤的褐煤溫度接近2 000 K，而甘蔗渣焦炭的溫度在1 900 K附近。

生物質(zhì)與煤共燃，可有效降低CO2燃煤鍋爐的排放，很容易超過一個有效的單一生物系統(tǒng)^［17］。生物質(zhì)，特別是富含纖維素，可以使用具有成本效益的方法來減少溫室氣體排放和化石燃料消耗。因此，諸多優(yōu)點(diǎn)使得生物質(zhì)和煤的共燃技術(shù)近年來廣泛流行。甘蔗渣作為化石燃料的潛在替代品，對其燃燒和共燃特性的研究具有重要價(jià)值。

2甜菜粕

甜菜在北方普遍種植，由于其產(chǎn)量高且耐寒，是中國僅次于甘蔗的第二大糖類作物。通過凈化、蒸發(fā)、結(jié)晶、花蜜分離和干燥等過程從新鮮甜菜中去除糖分后，留下的物質(zhì)被稱為甜菜漿（SBP），也被稱為甜菜渣。

2.1生產(chǎn)果膠

甜菜粕是甜菜糖工業(yè)中的主要副產(chǎn)品，含有15%～30%的果膠，被認(rèn)為是果膠提取的潛在來源^［18］。果膠是一種重要的陰離子雜多糖，存在于雙子葉植物的細(xì)胞壁中^［19］，果膠作為化學(xué)和食品工業(yè)的增稠劑或膠凝劑越來越受到關(guān)注^［20］。此外，果膠已被描述為一種新興的益生元，具有調(diào)節(jié)結(jié)腸微生物群細(xì)菌組成的能力，能夠?qū)】诞a(chǎn)生有益的影響。與柑橘和蘋果等果膠的主要來源相比，甜菜果膠由于其中性糖含量較高、乙?；康停?%～5%）^［21］、阿魏酸含量較高、蛋白質(zhì)含量較高和其相對較低的分子量而膠凝效果較差，但相比之下，這些分子特性使甜菜果膠具有更好的乳化性能^［22］。從甜菜粕中提取的果膠可以制備穩(wěn)定的水包油乳化劑。

2.2用作動物飼料

甜菜粕營養(yǎng)成分豐富，其中纖維素含量占22%～30%，含多數(shù)不可溶性膳食纖維和部分可溶性膳食纖維，此外還含有一定比例的甜菜堿，以及少量的煙酸和鈣元素^［23］。不可溶性膳食纖維能夠增加腸道蠕動和胃腸道容積，緩慢被腸道菌群發(fā)酵；可溶性膳食纖維可在后腸高度發(fā)酵，調(diào)節(jié)微生物菌群的益生元，利于宿主健康。Wisbech等^［24］發(fā)現(xiàn)，增加甜菜漿的飼料供應(yīng)和膳食纖維，可以改善妊娠母豬的能量保持。

2.3制造生物塑料

塑料是合成的人造異生化合物，具有多種應(yīng)用。它在環(huán)境中的生產(chǎn)用途和處置會對活生物體造成有害影響^［25］。如今，環(huán)保型可生物降解塑料正在使用低成本基材合成，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)和綠色的環(huán)境。生物塑料是綠色和可持續(xù)環(huán)境的驅(qū)動力之一，工業(yè)規(guī)模的生物塑料生產(chǎn)將保護(hù)不可再生的化石燃料資源。使用甜菜漿生產(chǎn)生物塑料將是塑料污染的解決方案，因?yàn)榇祟惿锼芰峡梢栽诃h(huán)境中降解為二氧化碳和水，或者生物回收成原始單體用來重新制造塑料以實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)^［26］。甜菜粕中含有糖、二糖和脂肪酸，人們利用其合成生物塑料。甜菜粕作為一個整體也被用作熱塑性塑料以與其他聚合物混合。Liu等^［27］將高達(dá)50%的甜菜漿與聚乳酸混合，制備的熱生物塑料（圖3），保留了類似于聚苯乙烯和聚丙烯的機(jī)械性能，用于制造白色海綿狀食品包裝的化合物。通過使用加工甜菜粕作為基質(zhì)的生物技術(shù)方法生產(chǎn)生物塑料，由于其生物相容性和生物降解性，具有良好的成本效益和環(huán)保性。

2.4生物乙醇

能源生產(chǎn)和廢物管理是一項(xiàng)全球性挑戰(zhàn)，許多國家正試圖利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)去解決?；剂系目萁咝枰a(chǎn)替代能源。而生物乙醇的生產(chǎn)引起人們的廣泛關(guān)注，生物乙醇是一種液體生物燃料，具有成本低、辛烷值和排放量低的特點(diǎn)。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)使用微生物酶可以將木質(zhì)纖維素水解成可發(fā)酵的還原糖轉(zhuǎn)化為生物乙醇。Berlowska等^［28］通過釀酒酵母和舍弗酵母菌的共培養(yǎng)，使用甜菜粕釋放的碳水化合物進(jìn)行乙醇的生物合成。

3糖蜜

糖蜜是制糖工業(yè)重要的副產(chǎn)物，呈深棕色，具有黏稠、流動性差的特點(diǎn)^［29］。因?yàn)椴粫Y(jié)晶，可以通過離心罐從結(jié)晶糖中分離出來。一般來說，1 t原糖生產(chǎn)伴隨著0.38 t糖蜜的產(chǎn)生。中國是世界上最大的食糖生產(chǎn)國之一，制糖業(yè)每年可產(chǎn)生高達(dá)4萬t糖蜜^［30］。糖蜜中含有一定量的氨基酸、維生素、無機(jī)鹽，營養(yǎng)價(jià)值高，且價(jià)格相對低廉，因此被廣泛地用于食品、醫(yī)藥、建材等行業(yè)^［31］，例如直接利用（如飼料添加劑、混凝土添加劑等），發(fā)酵領(lǐng)域（如酒精、氨基酸、有機(jī)酸等生產(chǎn)），有效成分的分離回收（分離提取蔗糖和色素）等。

3.1直接利用

作為飼料添加劑，糖蜜直接或者經(jīng)過簡單處理之后，加入產(chǎn)品中。這種利用方式比較簡單，主要利用糖蜜的某一些特性，達(dá)到改變產(chǎn)品品質(zhì)的效果。

糖蜜富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素和其他元素，能改善消化系統(tǒng)健康，平衡反芻動物的菌群。甘蔗糖蜜的泛酸濃度高，味道有點(diǎn)甜，可以掩蓋日糧中的不良?xì)馕?，使飼料更適口，提高飼料的卡路里含量，改善飼料轉(zhuǎn)化率，最終提高反芻動物的體重。研究表明，糖蜜可以促進(jìn)喂養(yǎng)清飼料和全株玉米青貯飼料的牛犢的日重和凈重增長。根據(jù)一項(xiàng)試驗(yàn)研究的結(jié)果，在青海高原半細(xì)毛羔羊的日糧中添加高劑量的糖蜜，可顯著提高飼料轉(zhuǎn)化率和日重量增長。在新疆細(xì)毛羔羊的日糧中添加甜菜糖漿后，喂養(yǎng)含有6%糖漿的羔羊的日重量增長明顯增加^［32］。

糖蜜中含有大量的二元糖和單糖，當(dāng)石灰被添加到糖蜜中時，會產(chǎn)生絡(luò)合物。這些絡(luò)合物具有高度的親水性和黏性，很容易吸附在水泥顆粒的表面，改變水泥的結(jié)構(gòu)，從而增加了水泥的流動性，延長了凝結(jié)時間。此外，這種方法還能增強(qiáng)水泥的塑性、機(jī)械強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度^［33］。為了最大限度地減少用水，提高混凝土質(zhì)量，并減少水泥用量，在建筑業(yè)中，糖蜜經(jīng)常被添加到混凝土中作為緩凝的減水劑。

3.2發(fā)酵領(lǐng)域

糖蜜的重要用途之一是用來生產(chǎn)酒精，可以減少對玉米、薯類等農(nóng)產(chǎn)品的使用，緩解我國的糧食短缺。然而糖蜜一般比較濃稠、流動性極差，其主要含蔗糖（40%～50%）、泛酸（高達(dá)37 mg/kg）、膠體物質(zhì)（5%～12%）、灰分及少量重金屬離子，它們會抑制酵母繁殖生長和發(fā)酵，也會導(dǎo)致設(shè)備結(jié)垢^［34］。設(shè)備的角落處容易出現(xiàn)雜菌污染，導(dǎo)致酸化和產(chǎn)酒率下降；酒精精餾塔中會有大量的糖蜜酒精廢液，含有很多的酸性有機(jī)物，其化學(xué)需氧量（ＣＯＤ）高達(dá)6萬～9萬mg/L，會帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題^［35］。而這些問題在很大程度上限制了糖蜜在酒精領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前微生物發(fā)酵存在產(chǎn)量不高、菌株性能不穩(wěn)定、生產(chǎn)成本高、難以工業(yè)化生產(chǎn)等問題，篩選高產(chǎn)菌株、優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基與培養(yǎng)條件是提高產(chǎn)量的主要手段。目前，生產(chǎn)菌株常用碳源有葡萄糖、蔗糖、淀粉、甘油等。糖蜜中以蔗糖為主，因此糖蜜可以作為碳源被應(yīng)用到微生物發(fā)酵中，如李祥松等^［36］以廉價(jià)甘蔗糖蜜作為碳源，利用單因素與響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基，結(jié)果顯示，最佳培養(yǎng)基聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）產(chǎn)量為（67.88±0.41） g/L，與預(yù)測值67.17 g/L非常接近，相較于優(yōu)化前γ-PGA產(chǎn)量提高了1.19倍，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。除此之外，糖蜜還可以用來發(fā)酵生產(chǎn)其他有機(jī)酸，例如醋酸、檸檬酸等。

3.3糖蜜的主要活性物質(zhì)及其生理功能

目前，國內(nèi)外已有較多關(guān)于糖蜜活性物質(zhì)生理功能的報(bào)道，其中糖蜜多酚類物質(zhì)的研究最多，其次為甜菜堿、低聚糖，這些活性物質(zhì)具有眾多生物活性作用（表1）。

3.3.1酚類物質(zhì)。

糖蜜含有較多的天然多酚如單寧酸、酚酸和黃酮類物質(zhì)。由于其強(qiáng)大的抗氧化和抗菌能力，酚類化合物和含酚類的糖蜜提取物經(jīng)常被用作防腐劑、抗菌劑和抗氧化劑，它們還被用來治療或預(yù)防各種疾病，包括高血糖癥、高脂血癥、心血管疾病和腦血管疾病^［37］。甘蔗糖蜜除了具有更多的酚類成分外，其總酚類濃度也比甜菜糖蜜高。研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗糖蜜的總酚類濃度比甜菜糖蜜高6倍，表明其多酚類物質(zhì)作為抗氧化劑的能力更強(qiáng)。

3.3.2甜菜堿。

甜菜堿（N，N，N-三甲基甘氨酸）是一種氨基酸衍生物，對生物體產(chǎn)生許多有益作用，在新鮮甜菜中含量可達(dá)0.3%～0.7%，制糖過程中甜菜堿幾乎不受破壞地進(jìn)入廢蜜中，廢蜜中甜菜堿含量可高達(dá)8%^［38］，是提取天然甜菜堿的良好原料。甜菜堿在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有許多積極的藥理作用，有助于氨基酸和脂類的代謝、調(diào)節(jié)滲透壓、促進(jìn)生長和抑制細(xì)胞凋亡等，對治療高半胱氨酸血癥和肝臟疾病特別有效^［39］。

3.3.3棉籽糖。

功能性低聚糖可以促進(jìn)人和動物有益菌的生長，提高免疫力，降低血液中的膽固醇，增加身體的抗氧化能力，并保護(hù)腸道健康^［40］。棉籽糖是一種功能性低聚糖，主要從棉籽粕和甜菜糖蜜中提取，其中甜菜廢蜜中的棉籽糖含量達(dá)1.0%，經(jīng)處理后甜菜糖蜜中的含量可更高^［41］。

4濾泥

在白砂糖生產(chǎn)過程中，由于原料汁中含有一些非糖分物質(zhì)和無機(jī)雜質(zhì)對煮糖的結(jié)晶過程不利，所以要將氫氧化鈣、二氧化硫、二氧化碳等物質(zhì)加入原料汁中，其中沉淀下來的物質(zhì)即為濾泥^［42］。濾泥作為制糖生產(chǎn)一項(xiàng)大宗廢棄物，含水量高達(dá)70.0％～75.0％，其中的甜水轉(zhuǎn)光度為2.0%～2.5％^［43］。濾泥根據(jù)原材料的不同可以分為甘蔗濾泥和甜菜濾泥^［42］。甜菜糖廠濾泥成分范圍值為碳酸鈣73.0%～80.0%、不含氮有機(jī)物12.2%、含氮有機(jī)物6.0%～10.0%、其他鈣鹽3.0%、其他無機(jī)物4.0%；甘蔗糖廠濾泥分布見表2。

4.1作肥料直接施用

糖廠濾泥含有大量植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)，直接用做化肥施入土壤里，有助于提高土壤肥力，進(jìn)而促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)質(zhì)量以及作物經(jīng)濟(jì)效益。Salman^［44］將甘蔗濾泥與堆肥生活垃圾相結(jié)合，得出提高貧瘠土壤甜玉米產(chǎn)量的成功施肥方法，使得生產(chǎn)出更高的植物，葉子更大，谷物和生物產(chǎn)量更高。Wu等^［45］將甜菜種子種植在有甜菜濾泥的土壤中，在它們長成甜菜幼苗后測量其生長、養(yǎng)分和生理指標(biāo)。施用濾泥后，與不施濾泥相比，甜菜幼苗的生長狀況明顯提高。土壤施用濾泥增加了土壤中無機(jī)N、速效P、速效K和有機(jī)質(zhì)的含量。在施用相當(dāng)于中性黑土干重7%的濾泥時，甜菜幼苗生長最明顯。此外，葉綠素含量、蒸騰速率、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和磷酸烯醇丙酮酸羧化酶活性均顯著增加。

大量研究表明，直接施用濾泥可以有效地增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分，使作物獲得生長發(fā)育所需的氮、磷、鉀和其他營養(yǎng)物質(zhì)，最終達(dá)到增產(chǎn)提質(zhì)的目的。

4.2制成生物有機(jī)肥

糖廠濾泥通過堆肥發(fā)酵制成生物有機(jī)肥，發(fā)酵后有機(jī)質(zhì)含量明顯提高，施入土壤中，具有延長土壤肥效時長、改良土壤、提高地力的作用。Gonalves等^［46］通過3種有機(jī)礦物肥料組合物與2種有機(jī)物（OM）來源（濾泥）相關(guān)的100種田間處理，以及0%無肥對照和無施肥對照，獲得連續(xù)兩次收獲期間甘蔗屬性評估，即推薦的有機(jī)礦物肥料施用量為推薦無機(jī)肥用量的102%～109%（581.4和 621.3 kg/hm2有機(jī)礦物肥料）。在第2次甘蔗收獲中，與基于傳統(tǒng)肥料相比，甘蔗濾餅的有機(jī)礦物肥料每公頃糖總量和甘蔗產(chǎn)量分別增加了4.68%和4.19%。Rosas-Martinez等^［47］利用家禽糞便和甘蔗濾泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥，其中禽糞堆肥氮、鉀、鈣、鈉、有機(jī)質(zhì)、總碳、陽離子交換容量和表觀密度的含量最高；家禽糞便和甘蔗濾泥的混合物中磷和鎂的濃度較高。從家禽糞便和甘蔗濾泥中獲得的堆肥在用作有機(jī)肥料方面表現(xiàn)出很高的質(zhì)量，因此，它可以用作農(nóng)作物的基質(zhì)。使用處理過的污水污泥（污染物處于可接受的水平）和甘蔗濾泥作為有機(jī)物來源制備的有機(jī)肥料是獨(dú)家礦物肥料的可行替代品，對甘蔗種植活動具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

5展望

當(dāng)前，我國糖業(yè)面臨著嚴(yán)峻的資源環(huán)境壓力。發(fā)展制糖副產(chǎn)物、廢糖綜合利用和糖料深加工是制糖企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要措施。隨著研究的不斷深入，制糖資源的利用方式越來越多，但目前甘蔗制糖工業(yè)的綜合利用還沒有得到優(yōu)化，產(chǎn)品的綜合利用和工業(yè)應(yīng)用較少，二次利用過程中副產(chǎn)品和廢棄物造成的二次污染尤為突出。在糖業(yè)未來的發(fā)展中，將制糖技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品深加工、綜合利用與清潔生產(chǎn)、科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，使糖廠副產(chǎn)品和廢棄物的利用從實(shí)驗(yàn)室研究走向工業(yè)應(yīng)用，是促進(jìn)糖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一。

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