醇用型甜高粱加工過(guò)程中殘?jiān)木C合利用

王 靜

(甘肅省武威市涼州區(qū)金羊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，甘肅 武威 733000)

0 前言

甜高粱是粒用高粱的一個(gè)變種，其生長(zhǎng)迅速，糖分積累快，生物學(xué)產(chǎn)量高，具有抗病性強(qiáng)、抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿、生物產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣、莖稈富含糖分等特性，是C4作物中光合作用效率最高的作物之一[1]。在世界礦物質(zhì)能源逐漸匱乏的大趨勢(shì)下，生物質(zhì)能源的研究開(kāi)發(fā)方興未艾，作為新興的能源、飼料和糖料作物的甜高梁在研究開(kāi)發(fā)和綜合利用上展現(xiàn)出廣闊的市場(chǎng)前景[1]。甜高粱耐貧瘠、耐鹽堿、抗旱、抗逆性能力強(qiáng)，具有節(jié)水、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，在鹽堿地、沙荒地等地力差貧瘠土地的開(kāi)發(fā)和提升耕地質(zhì)量、增產(chǎn)增收等方面凸顯重要的意義[2]。醇用性甜高粱是以工業(yè)制糖、酒精提取為主要方向的甜高粱品種，其利用途徑以工業(yè)制糖、釀造工業(yè)酒精、造紙、新型板材上等途徑[3]。但是在其以制糖榨汁過(guò)程中大量的莖干殘?jiān)貌坏接行У睦?，造成資源的大量浪費(fèi)，同時(shí)莖干殘?jiān)卸逊e異常發(fā)酵，產(chǎn)生惡臭氣體，嚴(yán)重影響著周邊人居環(huán)境。為延伸醇用性甜高粱產(chǎn)業(yè)鏈條、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)增值的最大化和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效，本文就醇用型甜高粱的榨汁過(guò)程中的殘?jiān)梅绞郊巴緩竭M(jìn)行分析，提出了醇用型甜高粱的產(chǎn)業(yè)綜合利用體系。

1 醇用型甜高粱的加工方式及存在的問(wèn)題

醇用型甜高粱主要在收獲后通過(guò)莖干的榨汁進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工業(yè)酒精，或?qū)⑻鸶吡唤斩挿鬯楹筮M(jìn)行固體發(fā)酵生產(chǎn)酒精[4]。但是，受諸多因素的影響，醇用性甜高粱加工及副產(chǎn)物的綜合利用加工過(guò)程中產(chǎn)生的莖干殘?jiān)?、固體廢渣，成為了困擾醇用型甜高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸和產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸。

1.1 收獲時(shí)間相對(duì)集中，企業(yè)生產(chǎn)加工任務(wù)繁重

甜高粱最佳的收獲時(shí)節(jié)集中在9月下旬到10月上中旬左右，收獲時(shí)間過(guò)早，莖干內(nèi)的糖分得不到有效的積累，糖分含量少，加工利用出糖率低。延遲收獲，北方地區(qū)的早霜凍來(lái)臨，葉片受凍萎縮，水分和糖分含量過(guò)低，影響甜高粱莖干產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)甜高粱莖干不耐貯存，收獲后集中堆積易發(fā)熱霉變，質(zhì)量大幅度降低，故要求隨收獲隨加工。

1.2 殘?jiān)罅康亩逊e，影響周邊生產(chǎn)生活環(huán)境

在醇用型甜高粱生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘?jiān)罅慷逊e、異常發(fā)酵，易滋生蚊蠅、產(chǎn)生污水和酸臭氣體，影響著生產(chǎn)區(qū)域的環(huán)境衛(wèi)生和周邊的人居環(huán)境。同時(shí)殘?jiān)谏a(chǎn)區(qū)域堆積，對(duì)場(chǎng)地設(shè)施的要求較大，尤其是污水、蚊蠅和惡臭氣體的控制上需配置相關(guān)的設(shè)施，增加企業(yè)成本。

1.3 可利用成分大量浪費(fèi)，綜合效益得不到提升

醇用型甜高粱加工過(guò)程中，主要在采用固體發(fā)酵法進(jìn)行時(shí)，殘?jiān)泻写罅康挠幸婢?、微生物，廢棄后造成有效營(yíng)養(yǎng)成分的浪費(fèi)；在采用液體發(fā)酵法進(jìn)行時(shí)，榨汁后產(chǎn)生的莖干殘?jiān)泻欣w維素、半纖維素和少量的糖分，利用不當(dāng)造成可利用纖維素的浪費(fèi)。

2 醇用型甜高粱加工過(guò)程中殘?jiān)睦梅绞?/h2>

受醇用型甜高粱加工過(guò)程方式和存在的問(wèn)題的影響，在醇用型甜高粱加工殘?jiān)蒙希瑧?yīng)遵循“資源利用效益化、剩余價(jià)值最大化”的原則，重點(diǎn)從利用殘?jiān)鼉?nèi)纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和發(fā)酵殘留有益菌、部分菌體蛋白上進(jìn)行綜合利用，突出了“醇用型甜高粱+酒(糖)+飼(肥)”的可循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，概括起來(lái)就是利用醇用型甜高粱發(fā)酵或榨汁生產(chǎn)酒精和多糖，剩余副產(chǎn)品及廢棄物生產(chǎn)飼料、肥料和裝潢板材。

2.1 制作甜高粱青貯飼料

榨汁后的醇用型甜高粱殘?jiān)屑尤?0%的粉碎玉米，5%的復(fù)合酶制劑后進(jìn)行裹膜青貯，可作為優(yōu)質(zhì)青貯飼料進(jìn)行利用。在裹膜青貯過(guò)程中，應(yīng)注意選擇厚度適宜、遮光保溫性的膜，過(guò)薄或過(guò)厚均不利于甜高粱莖干殘?jiān)那噘A發(fā)酵。貯存過(guò)程中防止銳器刮破弄爛青貯膜袋，造成氧氣進(jìn)入，需氧菌發(fā)酵，使青貯失敗。

2.2 制作有機(jī)微生態(tài)肥料

將榨汁后的醇用型甜高粱殘?jiān)?00 kg加入畜禽糞便100 kg和酵素菌種3 kg，先將殘?jiān)鶆虻臄備佋谒嗟孛婊蛩芰喜忌?，攤鋪厚度?0～40 cm時(shí)撒一層畜禽糞便厚度為10 cm，反復(fù)進(jìn)行，使殘?jiān)逊矢叨冗_(dá)到2 m，寬度達(dá)到3 m，呈饅頭形為宜，注意不能壓實(shí)，保持透氣性，中間打孔插溫度計(jì)便于掌握發(fā)酵溫度。堆肥過(guò)程中堆溫保持60%～65℃，不能超過(guò)70℃ ，溫度過(guò)高時(shí)及時(shí)散堆降溫，以免殺死酵素菌；濕度春、秋料保持在55%左右，夏季60%左右，以手握料指間有水而不滴水為宜。堆用編織袋或條花布蓋好(不用薄膜蓋)，以防水分蒸發(fā)和陽(yáng)光照射，春秋季6天，夏季4天，冬季8天后，堆溫可升到50℃ 以上時(shí)進(jìn)行第一次翻堆，共翻4次，每隔7 d翻對(duì)一次，約30 d堆肥呈黃褐色或黑褐色、無(wú)異味時(shí)，置于陰涼干燥處陰干，裝袋備用[5]。

2.3 制作沼氣池用料

將1 kg的綠秸靈和5 kg碳酸氫銨分層均勻?yàn)⒃谔鸶吡粴堅(jiān)希叿厼⒉⒀a(bǔ)充水分，充分拌勻，補(bǔ)水量為320～400 kg(以殘?jiān)冾伾?、地面無(wú)積水、用手捏緊指間滴水即可)[6]。拌勻的秸稈堆呈寬1.2～1.5 m，高1～15 m(按季節(jié)不同而異，熱天宜低，冬天宜高)的垛[6]。注意堆料不要拍實(shí)、封嚴(yán)，在晝夜地面平均溫度低于15℃時(shí)，應(yīng)采取保溫措施[7]。堆料頂部要用木棍插深度40 cm左右孔通氣，然后用塑料布覆蓋，防止水分蒸發(fā)和下雨淋濕[8]。夏季秸稈堆漚時(shí)間為3～4 d，春秋季4～5 d，冬季為6 d以上，冬天應(yīng)在料堆上加蓋稻草以便保溫[6]。待堆漚后的秸稈長(zhǎng)有白色菌絲，秸稈變成黑褐色時(shí)即可入池[6]。

2.4 制造裝潢板材

甜高粱收獲后莖干較硬，含有大量的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，可將甜高粱榨汁后莖干殘值處理后進(jìn)行裝潢板材的生產(chǎn)[9]。將甜高粱殘?jiān)M(jìn)行烘干，水分降低至20%以下，用風(fēng)機(jī)過(guò)篩剔除細(xì)碎顆粒和殘留的葉片組織，將過(guò)篩后的莖干殘?jiān)\(yùn)送至板材加工廠，進(jìn)入板材加工機(jī)組，邊上料邊淋入液體粘合劑，使板材盡快成形，成形后烘干即可投入使用。