甘蔗渣综合利用发展现状探讨

【摘 要】甘蔗渣是制糖工业的副产物，文章研究概述了近年来甘蔗渣综合利用的最新进展和现状，主要涉及蔗渣浆纸、木聚糖、动物饲料、食用菌基料、木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖和糠醛等领域，希望对甘蔗渣综合利用的产业化发展提供一些新的生产模式。

【关键词】甘蔗渣;综合利用;生产模式

【中图分类号】TS249.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）06-0062-03

0 前言

甘蔗渣是制糖工业的副产物，制糖生产中得到的蔗渣对蔗比为21%～23%（蔗渣水分含量为46%～48%）。2018/2019年榨季广西进厂原料蔗量为5 470.73万t，蔗渣产量与蔗比按23%计算，产生甘蔗渣1 258.27万t。甘蔗渣中含纤维素32%～48%、半纤维素19%～24%、木质素23%～32%、蛋白质2%、灰分2%～3%[1，2]。榨季期间甘蔗集中运到糖厂，经糖厂压榨后得到蔗渣，蔗渣原料具有集团性、集中性特点，比玉米、小麦等农作物秸秆更容易收集。本文针对目前甘蔗渣利用发展方向，提出几点适合广西制糖业的甘蔗渣综合利用对策。

1 甘蔗渣的主要用途

甘蔗渣的主要用途有3个方面：一是作为糖厂热电联产机组锅炉的燃料，因蔗渣水分高达46%～48%，蔗渣的低位热值约8 000 kJ/kg（1 900大卡/kg），热值较低;但蔗渣作为燃料不含硫，腐蚀性低，灰分低，是一种清洁、环保、可再生的生物质燃料。2018/2019年榨季广西进厂原料蔗5 470.73万t，加工百吨蔗生产耗标煤4.30 t，折榨季耗标煤235.25万t，即折耗1 900大卡/kg的蔗渣约866.71万t，用作其他用途的蔗渣为258.27-866.71=391.56万t，即广西70%左右的甘蔗渣被用作糖厂热电联产机组的锅炉燃料，用来发电和供应蒸汽。二是东亚集团和广西南能昌菱清洁能源公司等单位用蔗渣作为生物质发电燃料。三是蔗渣含纤维素32%～48%，可用作纸浆造纸的原料，本色蔗渣浆及本色生活用纸等都是绿色环保产品。此外，利用蔗渣为原料生产木聚糖、动物饲料、食用菌基料、木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖、糠醛、微晶纤维素和活性炭等也是目前综合利用的发展方向。

2 甘蔗渣用作纸浆造纸的原料

2.1 蔗渣浆纸企业产能过剩，蔗渣原料不足

广西以蔗渣为原料的浆厂共计13家（11家公司，13间工厂），年产10万t及以上的有8家，年产5万t及以上的2家。近几年，在市场整体低迷和甘蔗渣原料不足的情况下，很多造纸企业减产或停产，大部分企业蔗渣浆产量均未达到设计产能，造成制浆企业产能过剩。产能过剩的主要原因是一些糖业集团部署了生物质发电，蔗渣不外卖，蔗渣原料缺口大，价格上涨，造成浆纸企业停产减产。据不完全统计，2017年全区蔗渣浆产能为106万t，实际生产68万t，达产率只有64.15%。

按4.2 t已除髓蔗渣（含水分48%）得到1 t蔗渣浆计算，即1 t蔗渣浆需6.8 t蔗渣（含水分48%，未除髓）做原料，2017年蔗渣浆产能为106万t，产能达产需求蔗渣（含水分48%，未除髓）720万t。2017/2018年榨季广西实际榨蔗量为5 082.46万t（蔗渣产量与蔗比按23%计算，产蔗渣1 169万t），加工百吨蔗生产耗标煤4.15 t，蔗渣低位热值按1 900大卡/kg计，折算耗蔗渣燃料量约777万t，用作其他用途的蔗渣为1 169-777=392萬t，缺口蔗渣720-392=328万t，产能过剩的问题突出。制糖企业可通过采用高参数大容量热力机组，通过整体节能降耗技术改造和合同能源管理模式，降低广西制糖企业百吨蔗生产耗标煤，提高蔗渣打包率，将蔗渣打包率从6%提高至10%～10.5%，2017/2018年榨季广西实际榨蔗量为5 082.46万t，按蔗渣打包率提高4.5%计，可以多打包蔗渣228.71万t，为甘蔗渣综合利用提供更多的蔗渣原料。

2.2 蔗渣浆纸企业发展方向

2.2.1 优化产品结构，提升产品品质，加强品牌建设

根据蔗渣原料纤维的特性，在生产实践中，可以生产生活用纸、纸浆模塑产品（纸餐盒、纸杯、纸托等）、文化用纸、擦手纸、特种纸、包装纸和漂白蔗渣浆板等产品。本色生活用纸是目前市场上潜力较大的产品，本色蔗渣浆及本色生活用纸等都是绿色环保产品，在市场上逐渐被人们接受，是具有良好市场前景和发展潜力的蔗渣浆特色产品;纸浆模塑制品用作饭盒、碟、碗、杯子等一次性餐具，目前在国内拥有广阔的市场，在铁路、航空、轮船和外卖行业都有广泛应用;采用蔗渣浆可生产装饰原纸、食品包装纸、薄页纸等产品，装饰原纸行业属于新兴特种纸行业，市场需求量更大。纸浆模塑产品是蔗渣浆造纸新兴的发展方向，很多企业都开始关注这块新兴的领域，优化产品结构，提升产品品质，加强品牌建设，积极发展品牌营销，提高品牌影响力。

2.2.2 推进糖纸一体化发展

蔗渣浆纸企业发展与糖业发展息息相关，只能依托在糖业企业发展的基础上发展，原料的供应完全由糖业企业生产发展情况而定，因此糖纸一体化发展更为重要，应尽快形成“甘蔗→制糖→蔗渣→浆纸、发电→废液回收→再利用”生态产业链为主的循环经济发展模式。在糖纸一体化的大框架里，蔗渣只是这个框架内的中间产品。发展糖纸一体化的真正意义在于中间产品不能当作商品去经营，避免糖厂无序提高浆厂的原料成本，挤压浆厂的利润空间，降低浆厂竞争力。

2.2.3 推进企业并购重组，提高企业资源配置效率

广西产糖量5万t以上企业（集团）有14家，产糖量20万t以上企业（集团）有9家，2017/2018年榨季产糖量CR4为55.93%，说明广西制糖企业生产集中度相当高。据统计，在我国的39个工业产品中，只有石油、天然气采选业的CR4超过50%，而绝大多数产业的CR4都低于30%，甚至有64%的工业产业的CR4低于10%。2017/2018年榨季产糖量最大的“东亚糖业”，产糖量为103.99万t，实际榨蔗量为874.10万t，全部可供制浆蔗渣量为61.46万t，可生产蔗渣浆14.3万t;2017/2018年榨季产糖量排名第4的“凤糖生化”，产糖量为66.68万t，实际榨蔗量为536.95万t，全部可供制浆蔗渣量为39.41万t，可生产蔗渣浆9.2万t;2017/2018年榨季产糖量排名第9的“湘桂糖业”，产糖量为24.80万t，实际榨蔗量为207.92万t，全部可供制浆蔗渣量为14.63万t，可生产蔗渣浆3.4万t。从数据分析，广西9家产糖量20万t以上的制糖企业排名第9的企业可供企业内蔗渣浆厂的蔗渣量都满足不了制浆造纸行业准入标准年产5万t门槛的要求，每个制糖企业都发展自己的糖纸一体化项目，这是造成目前广西蔗渣浆企业生产规模小的主要原因。

制浆规模小，对制浆的原料价格就非常敏感，据生产企业生产证明：制糖企业的蔗渣运送到浆厂超过80 km，带来的成本增长非常明显。如何能缩短原料运距的问题是浆厂盈利的关键。广西蔗渣浆产业尚未形成产业园式集群化发展，无法实现规模化发展及上下游产业链协同发展，造成广西大多数规模小的企业存在生产成本高、抗风险能力低、资源利用率低、环境污染大、创新能力弱、企业综合竞争不强等突出问题，成为阻碍行业发展最迫切要解决的瓶颈之一。因此，仅从蔗渣浆厂的发展角度来看，制糖企业的并购重组也显得尤为重要。

3 甘蔗渣联产木聚糖

木聚糖是禾本植物细胞壁半纤维素的主要成分，可达细胞壁干质量的40%[3]，是禾本植物纤维素之外最重要的细胞壁多糖。人类最重要的粮食作物与糖料作物都属于禾本植物，有效开发蔗渣中的木聚糖资源，是当前甘蔗渣综合利用研究的重要课题。

蔗渣木聚糖的组成除了木糖、阿拉伯糖这2种戊糖之外，还包含半乳糖和葡萄糖2种己糖[4]，木聚糖具有良好的可发酵性，是支撑牛科动物瘤胃与人类结肠微生物发酵的主要基质[5]。木聚糖不能被胃肠道消化吸收，可被肠道微生物发酵产生有益健康的短链脂肪酸SCFA。短链脂肪酸影响肠壁细胞的增殖和分化，有肠道屏障保护作用[6]，对糖尿病[7]、心血管疾病[8]等有改善功效，与人类代谢健康关系密切。木聚糖是人类肠道微生物生长与发酵，发挥生物学功能的最主要膳食纤维，膳食纤维摄入总量与纤维多样性严重不足，导致肠道微生物多样性下降，菌群结构失衡，是产生代谢性疾病的重要因素。

目前，从农作物中提取木聚糖的方法主要有超声波辅助法[9]、超声处理结合蒸煮法[10]、碱性过氧化氢[11]和碱提-蒸煮法等。研究表明，从蔗渣（含水分15%）提取木聚糖的产量高达10%～12%。

根据广西植物研究所官网科技成果科技动态网上电子公告《广西延伸甘蔗产业链路上的重要创新——我所和桂林唐传生物技术有限公司合作开发出食品级高纯度蔗渣木聚糖（2017-12-20）》，廣西植物研究所和桂林唐传生物技术有限公司已合作开发出食品级高纯度蔗渣木聚糖。木聚糖是当今唯一尚未实现商业性生产的人类基础膳食纤维，食品级木聚糖产业化将填补膳食纤维补充剂的结构性缺口，为现代人精准调控肠菌结构、改善代谢健康提供重要的基础物质，实现食品级木聚糖产业化是现代大健康产业不可缺少的重要环节。

4 甘蔗渣用作动物饲料原料

甘蔗渣纤维成分丰富，甘蔗渣内含的水分和糖分能够满足反刍动物的需求，是一种很有利用价值的饲料资源，如经适当加工处理可作为良好的粗饲料，有利于降低饲料成本，提高养殖业的经济效益。陈彪等人[12]利用高压蒸汽裂解处理蔗渣，有效地破坏了蔗渣纤维，处理后的蔗渣还原糖浓度明显提高;巴西圣保罗大学农学院采用高温高压膨化处理甘蔗渣作牛、羊、鱼的饲料，也取得了较好效果[13]。谭文兴等人在广西农垦绿姆山牛场利用膨化蔗渣+甘蔗梢叶青贮料作为粗饲料进行饲喂试验，结果表明，蔗渣经膨化处理后，能很好地破坏其细胞壁结构，不仅使处理后的蔗渣松软、消化率高，还增加了焦糖香味，大大提高其适口性，可直接作肉牛粗饲料，饲喂效果较好[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发展的方向，目前已将甘蔗渣成功应用于花卉、木耳、蘑菇、蔬菜工厂化育苗等栽培中[15]。大球盖菇色泽艳丽，清香脆甜，国内誉为“菌业新秀”，中国科学院实验室完成了以甘蔗渣为主料的大球盖菇的栽培技术，如能优化以甘蔗渣为主要原料、适合广西气候条件的大球盖菇栽培模式，优化各栽培模式下光照、温度和湿度等参数，建立甘蔗渣栽培大球盖菇的技术体系，并进行推广示范，可实现减轻木材资源消耗，降低成本，促进食用菌产业转型升级和乡村振兴。

6 甘蔗渣用作木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖等功能糖醇原料

木糖是生产木糖醇的主要原料，木糖醇主要用于口香糖、牙膏、无糖糖果等用途，木糖醇对糖尿病、护齿、减肥、上呼吸道感染与肝类疾病的防治效果越来越为人们所认识;L-阿拉伯糖在预防肥胖、调节血糖、控制糖尿病、新资源食品等方面的应用前景看好。甘蔗渣经酸水解、脱酸、脱色、膜过滤、离子交换、蒸发浓缩、糖液结晶、离心干燥后得到木糖;结晶母液经模拟移动床（SSMB）分离，得到L-阿拉伯糖馏分，蒸发浓缩，结晶、离心干燥后得到L-阿拉伯糖。木糖通过加氢生产木糖醇。

7 甘蔗渣用作糠醛原料

甘蔗渣中的半纤维素在高温酸催化剂条件下可以生产糠醛，是重要的化工中间体原料，主要用于下游产品糠醇树脂、糠醛树脂、顺丁烯二酸酐等化工产品的生产原料，同时广泛地应用于医药、石油炼制等新领域。目前，国内50%产量以上的糠醛用于生产糠醇，而80%～90%的糠醇用于生产呋喃树脂。呋喃树脂是理想的钢铁铸造业的砂（型）芯黏结剂。1 t糠醛需要蔗渣原料（含水分48%）约25 t，糠醛渣可以作为生物质锅炉燃料按一定比例混烧，糠醛生产无组织排放产生的异味问题，是影响生产的主要环保问题。

8 甘蔗渣用作高密度纤维板原料

甘蔗渣含有较高的纤维素和木质素含量，是生产高密度纤维板的理想原料。近几年，因原料蔗渣价格大幅上升，导致蔗渣纤维板生产成本大幅增加，纤维板生产经营出现亏损。随着社会的进步和发展，人民的生活水平不断提高，环保意识亦不断增强，对低甲醛的板材的需求越来越严格，整个蔗渣纤维板市场已经严重萎缩，即使是现在继续从事蔗渣纤维板经营的商户，大多是以其他木材类板材为主营业务，蔗渣纤维板属搭配销售，作为低档板材的蔗渣纤维板的需求量逐年减少，取而代之的是相对环保的各种中密度板、生态板等。2019年9月，广西环保主管部门要求在2019年底前广西所有的人造板生产企业必须申领人造板排污许可证，否则一律不得开机生产。预计2～3年后，蔗渣纤维板基本退出市场。

甘蔗渣作为制糖的副产品，具有良好的发展潜力和空间，蔗渣如何高值化利用，发挥投资效益，需要在产业布局和技术突破方面统筹考虑，需要国家政策支持。

参 考 文 献

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【作者简介】林荣珍，女，广西糖业集团有限公司高级工程师，从事制糖工艺技术研究和管理工作。