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采用高淀粉甘薯生产车用燃料乙醇的机遇与挑战

作者:李洪民    更新时间:2011-6-12 20:01:31

    目前各种机动车辆主要依赖石油,随着经济的发展,石油在其它方面的应用也日益广泛,消耗量与日俱增。石油是化石燃料,在地层中的储量有限,车辆的增加与燃料供应紧缺的矛盾日益突出,可预见在不久的将来会出现燃料危机,进而影响其他产业,同时大量燃烧化石燃料会增加大气中的二氧化碳含量,造成温室效应,严重影响了地球环境。我国每年的石油产量为一亿四千万吨,只能满足国内需求的60-70%,2003进口了9千万吨,报道说中国需求的增长占全球增长量的一半。进口燃料主要来自动荡不安的中东地区,地区局势的不稳定会影响石油的输入。从国家能源安全考虑,发展石油的替代燃料已成当务之急。目前减少石油消费的办法主要有直流电-汽油混合动力、燃烧氢气、在汽油中添加乙醇等,相比较在汽油中添加无水乙醇最可行,且在添加量较少的情况下不需要改动现有汽车发动机。国外燃料乙醇消费量比较大的国家有巴西、美国等,在巴西乙醇的添加量达到30%以上。与汽油相比,乙醇燃烧时产生的废气少,在添加量10%的情况下可减少一氧化碳排放量的30%,是公认的环保可再生能源。生产乙醇的原料是含有丰富碳水化合物植物体,全球用量较大的有甘蔗及高纤维类原料。甘薯在中国是传统酿酒原料,拥有成熟、高效的生产工艺技术。现有工艺可做到3公斤薯干生产一公斤酒精,如果采用鲜薯约需8-10公斤高淀粉薯块,从原料来源的丰富性、加工工艺、综合利用等方面考虑甘薯具有很强的优势。


一、 应用鲜薯生产酒精的必要性及可行性:传统生产方式是利用薯干进行生产。薯干的加工程序是将甘薯切片后挂在铁丝上晾晒干燥或撒入田间自然干燥,现在这种办法不可行,主要原因是成本太高,用工量大,遇到阴雨天常常大量霉烂,造成损失。特别是长江以南地区没有晒干的习惯,且收获季节往往阴雨连绵,在这些地区完全不可行。现在只有河南一些地区保留晒干的习惯,薯干成为北方地区的抢手货。许多主产区是将甘薯加工成淀粉,有些专家建议利用甘薯淀粉生产酒精,可避免晒干的风险,但加工成淀粉会损失全部的可溶性糖(占干重大约10%)及部分淀粉,且废水排放会污染环境,现在每千克风干粗淀粉价值2.2-2.5元,最多可生产0.5千克无水酒精,这样酒精的成本太高,没有竞争力。可通过技术改造采用鲜薯进行生产,这在工艺上应该没有问题。一个年产5万吨酒精的企业每年需要原料50-60万吨,需要种植30-40万亩土地,一个中等规模的县就可胜任。


二、 种植加工乙醇用甘薯的可行性:甘薯在很多地区曾经是主要粮食作物,只是在近年来随着人们生活方式的改变导致甘薯面积的缩减,在国内绝大部分地区均适宜种植甘薯。甘薯是公认的耐旱、耐瘠、高产、稳产的作物,容易栽插管理,采用机械化可大幅度降低劳动强度,生产成本较低,风险小,可用广大丘陵坡地种植,原料供应不成问题。


三、 高淀粉甘薯的生产体系建设:酒精厂的生产要求持续、稳定,就需要有品质一致的鲜薯常年稳定供应。通过调节栽插期,甘薯的收获期可提前到七月,最晚收获的在十一月中下旬,大量的鲜薯将通过安全储存保持供应。可在原料基地建立大型储存周转库,库的类型可根据储存时期设计,一般应达到千吨规模,国家甘薯改良中心协助省农科院可提供品种、栽培技术、种苗专业户培训、大型储存设施的建造、安全储存技术等方面的技术帮助。酒精用甘薯的品质指标主要是高淀粉,薯形、颜色、大小等均无关紧要,可结合日益红火的食用薯生产,即把不符合要求的薯块全部用来生产酒精,可大幅度提高种植效益。通过土地合理流转,扩大单块规模,进行集约化生产,降低种植效益。由于土质、气候、收获季节等影响了甘薯的干物率,为保证酒厂的利益,收购甘薯以干物率为定价标准,全部折成干物质进行计算。可先行选择合适的高淀粉品种作为原料,不收购其他干物率低的品种,与生产大户签订供销合同,规定各户的供货时间,不能造成酒厂原料积压。


四、 保证原料供应的系统建设:众所周知,鲜甘薯含有大量的可溶性糖分,在收获后会有一些淀粉在淀粉酶的作用下分解形成单糖,甜度增加。这样就给安全储存带来了问题,如果储存不善,将会造成大量薯块腐烂,腐烂的薯块容易产生腐液,会浸染周围薯块,带来更严重的腐烂。如果甘薯的收获期过于集中,农民急于将手中的鲜薯出售给酒精厂,此时价格可能偏低,农民的收益较少,而酒厂大量收购会造成资金紧张,收购的大量薯块堆积如山,如果不能在短时间内加工掉将造成大量软腐,带来直接损失。利用鲜甘薯加工酒精在工艺上没有问题,最大的障碍是在如何保持原料的稳定供应。如果通过科学调节,稳定供应,在避免损失的情况下农民可增加收益,酒精厂也可保持生产的稳定,增加效益。效益来自减少损失,而不是提高价格。由于鲜甘薯在打浆后需要用曲霉分解淀粉,将大分子分解成酒化霉能够利用的低分子糖分,因此,甘薯在自然条件下的糖化作用不会造成糖分的流失,极少量呼吸作用消耗掉的养分可忽略。甘薯是富糖分,贫蛋白质的作物,其氮源基本上能够满足酵母的需求,避免过高氮含量造成产品品质变差。


五、 综合利用服务当地经济:甘薯藤含有丰富的蛋白质及糖分、纤维等营养成份,是理想的饲料,同时酒精生产产生大量的副产品,可用于饲养家畜,废水可用来生产沼气,沼渣是生产专用肥的理想材料。以年产5万吨酒精规模为例,酒糟结合藤蔓及一些精饲料可供饲养30万头,甘薯生产大县将成为养猪大县,经济效益显著,猪粪可用来肥田,形成良性生态循环。我国第一个燃料乙醇生产企业河南天冠集团正在尝试大规模利用甘薯生产乙醇

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