[00132465]再生资源甜高粱的综合利用研究

1、课题来源与背景：能源危机是当今社会发展面临的巨大挑战之一，中国是世界上唯一的无石油战略储备的石油消费大国，利用可再生能源为石油代用品变得更加重要。因此，我国急需研究、开发新的可替代能源，来保证我国的能源安全与现代化经济高速发展的需要。生物质能因其清洁、可再生等优点被认为是最有希望的替代能源之一。从目前的技术发展水平上看，最成熟的技术就是发酵法生产乙醇，但是所用的原料主要来自糖类和淀粉，作为中国这样一个人口大国，虽然已基本解决温饱问题正进入小康社会，但是利用粮食发展燃料乙醇仍会受到很大限制，这不但存在着粮食安全问题，而且加工成本较高。而甜高粱作为一种高能作物，具有生育期短，转化太阳能的效率高，并可利用种子繁殖，具备了石油、煤炭等矿物能源没有的特点-可再生性，弥补了石油、煤炭等能源越来越少之不足，是二十一世纪最佳的生物能源。我国将甜高粱列为“十一五”的三大能源作物之一，具有广阔的前景和重要的战略意义。甜高粱茎秆生产乙醇单位面积产量、生产效率可以和甘蔗相媲美，但甘蔗生育期为7-24个月，而甜高粱的生育期为5个月，若选用粮、秆并用型的甜高粱，其生产效益和经济效益更高。甜高粱的籽粒不但可食用、饲用，还可以生产我国优质的大曲酒，籽粒的壳可生产天然色素，应用于各种食品加工。甜高粱茎秆汁液生产酒精，榨汁后的残渣既可以加工饲料，也可以加工高质量的纸张、纤维板，叶片直接用于养殖牛羊鹿，可见甜高粱全身是宝。种植甜高粱不但可以调整农业种植结构，提高对资源的利用率，改善生态环境，增加农民收入，促进农村经济的发展，而且还可以大大降低乙醇生产成本及缓解目前纸浆紧缺的状况。因此，将再生资源甜高粱的综合利用作为重要的研究和开发方向，其产生的巨大经济效益和社会效益是可以预期的。是符合我国国情发展需要的。同时，也是吉林省农业发展重要环节，符合建设生态省的要求，对区域经济的发展将产生积极的影响。因此，对甜高粱进行综合利用的研究意义重大，而且是十分必要的。鉴于这种目的，吉林省轻工业设计研究院食品发酵研究所承担了“再生资源甜高粱的综合利用的研究”项目的试验工作。2、技术原理及性能指标：以甜高粱茎秆中的可发酵性糖为原料生产燃料乙醇，降低乙醇的生产成本，而且可以实现不与人争地、争粮。（1）当甜高粱茎秆汁液的糖浓度达到20%时，发酵醪中的乙醇浓度可达10.2%以上。完成合同的指标。（2）17.3吨甜高粱秆生产1吨燃料乙醇，完成合同规定的指标。3、技术的创造性与先进性：（1）将玉米糖化醪添加到甜高粱汁中进行酒精发酵。试验表明：高粱汁与玉米醪混合发酵的效果好于每一种原料单独发酵效果，发酵结束时醪液的酒精含量高于高粱汁原料的1.6%，说明混合发酵工艺可行。（2）本项目的另一个创新点是最终实现了高梁全秆的阶梯式利用。本试验利用榨汁后的高粱秆残渣纤维进行了抄纸试验，纸张的抗张指数为47.23[N m/g],撕裂指数4.79[mN*m2/g]，使残渣纤维得以利用。4、技术的成熟程度，适用范围和安全性：与传统淀粉质原料酒精生产相比较，以甜高粱茎秆汁液为原料生产酒精可以降低成本400元。此外，利用甜高粱茎秆中的糖份发酵生产燃料乙醇有良好的市场前景，不但可以推动生物能源的快速发展，缓解能源危机；也可以实现农民增收、农业增产，企业增效；更重要的是降低环境污染。综上所述，用甜高粱茎秆工业化生产燃料乙醇实现了能源性、经济性和环保性这三个目标。5、应用情况及存在的问题：本研究完成了2吨规模发酵罐的试验，需进一步扩大试验规模，为工业化生产提供更加科学合理的工艺参数。