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废糖蜜的综合利用

 废 糖蜜是甜 菜制 糖 的 主要副 产 品之一 。 糖蜜 中约 舍 80 的干 物 质,其 中一半是 糖 类。用离子变换树脂法所产的糖蜜 ,固形物含 量为 75.90 ,其中蔗糖 41.8 ,棉实糖 8.9 ,葡萄糖 2.7 ,果 糖 1.9,野 芝麻 四糖 痕迹 ,肌醇 0.8 ,肌 醇半乳 糖苷 1.2 ,氨基 酸 0.02 ,甜菜碱氯 2.13 ,胞苷 0.13 , 腺 苷 0.185 ,_灰 分 0.29 .糖 蜜 中约含 3O 的答 氨 酸 ,2 的乳 酸 ,l 的 丁酸 ,还有 许多游离氨基酸 ,如亮氨酸 ,异亮氨酸 ,丙氨 酸,l 缬氨酸等 。可见废糖蜜中有多种可利用成 份 ,是一种很宝贵的资源。 目前 ,国 内糖 蜜主要用于生产 酒精 ,柠檬 酸 ,味精等 。从 生产所得利润看 ,首推利用糖 蜜生产味精为好。据石河子八一糖厂统计 ,每 生产一吨 味精 ,需要 消耗 糖蜜 5.4 吨 ,而每吨 味精可获得税后纯利 6000 多元 ,折合每吨糖 蜜可创利 1311元 .而 利用糖 蜜生 产酒精 ,每 吨酒精可获纯利 880 元,生产一吨酒精需要 糖 蜜 4.3 吨 ,每 吨糖 蜜 只能创 利 200 元 .可 见 ,生产味精虽然投资大,技术 比较复杂,但 经济效 益远 比生产酒精 高得多 . 用糖 蜜生产 味精 ,可 以节 约大 量粮食 。

用 糖蜜 生产 味精 与淀粉生产 味精 相 比有下列优 点:①原料价廉 。生产 1 吨味精约需 5.4 吨糖 蜜,或需 3 吨淀粉 。用淀粉作原料比用糖蜜作 原料 成本高约 1.8 倍 。② 转化率高 ,发酵周期 短。糖蜜味精发酵采用 D ¨ O菌种 ,这种苗种 比淀 粉 昧精 产 酸 率 高 2%~ 3%( 产 酸 率 为 所 邮编 830000) 抒壤 霄 、 8 ) ,转化率可达 5O ,比淀粉味精高 5 ~ 8 。发酵周期是 28~ 30 小时 ,比淀粉喙精短 4~5 小时.③投资省。糖蜜味精生产经过发 酵 ,提 取,结晶三个过程 ,而用淀粉生产 味精 还要 多一道 淀粉永 解工 序 ,投资要 比糖 蜜 昧 精多三分之一。④生产周期长。 新疆因夏季凉爽,因此 ,一年四季都可以 进行发酵生产。⑤经济效益好。如我区将用 于生产酒精的糖蜜部分改为生产味精 ,必然 会取得巨大经济效益。 我 国柠檬 酸产 品主 要用 于 出 口,每 年柠 檬酸出口量占总量的 7O 左右。在国际市场 上柠檬酸畅锖,价格上扬的情况下 ,利用糖蜜 发酵生产 柠檬 酸也是 糖蜜利用 比较好 的一种 方法 。但生产柠檬酸比生产昧精投资要大,如 果利 用 国产设 备其 投 资 比生 产 昧精 投 资 多 20 ;如果用进 口设 备 ,则 比生产 昧精投 资多 6d 。生产柠檬酸耗 电也高 ,如生产 1 吨柠檬 酸需耗 电 6100 度 ,汽 7 吨 ,水 400 立方 米 ,而 生产一 吨昧精 要耗 电 4500 度 ,汽 4 吨,水 25O立方米。因此生产柠檬酸在利润方面不 如 生产 味精 ,不 能盲 目扩大 生产 。 利用糖 蜜生产酒 精投资少 ,技术简便 ,易 上 马 ,因而为各糖厂普遍采 用 ,但从经济角度 讲程不合算 ,有些糖厂经营不好,甚至出现亏 损 . 糖 蜜利用有 多种途 径 .生产 哪一种 产品 要根据市场需要和利 润多少 。上述三种产 品 , 目前国内 已大宗 生产 ,这 里就不 再详 细叙 述 .

下面着重 谈谈 糖 蜜利用 的其他途径 。 1 利 用糖蜜发 酵生产酵母 酵 母可 供 食 品发酵 ,也可 用怍饲 料和 医 药 ,还可 以从 中提取核酸和辅酶 。 利 用糖蜜 生产酵母 是在通气条件 下发 酵 的,通气使糖蜜进行氧化性酵解,产生大量形 成酵母细胞所需的能量 .发酵前,糖蜜要进行 置清和灭菌 。置清采用机械离心澄清 .这种方 法操作 简单 ,节省 蒸气 、冷 却水 和药 品 ,而所 得酵母 的质量好 。 酵母细胞繁 殖时 ,除需糖 蜜外 。还 需要 复c 水、硫胺 紊、尿 素等氮源和磷酸盐或磷 酸等磷 源 。氮源需要量 根据糖 蜜中含氮量 不同而不 同。一般 1000 公斤糖 蜜需要硫胺紊 50公斤 。 磷源可用磷酸 铵和过磷 酸钙 .过量 投入磷源 虽能提高得率 ,但降低质量。 生 产 酵母 的流加 法发 酵罐容 量 以 5~ 6 万立升较 为方便 ,发酵罐 高以 4~5 米较为台 适。生产商品酵母时 ,培养液PH 值应保持在 d.7~5.0,而生 产种酵 母 时,PH 值应保 持 在 d.2 ~ 4.5,同 时 发 酵 温 度 由 26℃提 高 到 30℃。PH 值靠添 加硫 酸、磷酸或酸式过磷 酸 盐的提取液来保持。培养结束后 ,液体含酵母 为 5%~8 ,用 每小时 30000 立升分 离能 力 的高效酵 母分 离机分 离.每百公斤糖 蜜可获 得 60公 斤优质 酵母 。 2 利用糖蜜发酵生产乳酸 乳酸 广迂 用于 医药 、食 品 、化工 、农业 、制 革 、纺织等行业 。

目前 国 内乳酸生产还不 能完 全满足 需要 。 我 国生产乳 酸以游离 细胞 的间歇发酵 为 主 。而改用 固定化 细胞发酵 。可 以使 细胞保持 相对 较 高 活 力 ,能缩 短发 酵 时 问 ,提 高转 化 率 .菌种 采用 德氏乳 酸杆菌 . 糖 蜜 中除 含糖和一 些营 养物质 外 ,还 含 有一 些 不利于 菌体 生长 的杂质 ,发 酵前应进 行 预
处理 ,除去这 些 杂质。调 PH 值 ,灭菌 后 接入 固定 化细胞进行发酵 。 乳酸 杆菌对营养要求 复杂 ,需要 氮基 酸 、 肽 、核酸衍 生物 ,维生 紊、盐酸 、脂肪或脂肪 酸 类 。但糖 蜜所含 的营 养成份 与乳 酸杆菌 所需 营 养不 完全 吻合 ,因 而有 必要 在 糖 蜜稀 释液 中添加其它营 养物 质 .添加营养 成份进行发 酵 ,乳酸转化率可达 8 ,发酵液 中乳酸浓度 高达每 升 88.4 克 。 3 糖蜜发酵生产甘油 甘 油 用途 很 广 ,如 生 产炸 药 ,化妆 品 ,药 品 、饮料 、塑料 ,涂料等 .在普通 乙醇发酵 时添 加 乙醛 固定剂亚 硫酸钠或者使 培养液成为 碱 性 时 ,便会产 生大量甘 油. 发 酵分 三 种情 况 。第一种 是 普通 乙醇发 酵 ;第 二种是 甘油发酵 ,即在普 通 乙醇发酵 时 加亚硫酸钠使 乙醛 固定 ,从而不生成乙醇 }第 三 种 发 酵 是 加 入 具 有 碱性 反 应 的盐 类 (如 Na2F/PO‘ 和 NaHCOs) 的发酵形 式 .亚 硫酸钠 可使甘油产量提高 20 ~25 ,并且可降低 杂菌感 染 的危 险性 。用 1000 立方米 的发酵罐 进行工业规 模发酵 .加入酵母 和 40 亚硫 酸 钠 ,在 30~ 35℃温 度下 ,搅拌糖 蜜发酵 液 ,发 酵 90 小时结束。甘油可经蒸馏分离。酵母如 用酸液净化 ,可重复使 用数次 。 4 糖蜜发酵生产丙酮 、丁醇 丙酮 与 丁 醇是 消化纤 维 的优 良溶 剂 ,用 于硝化纤 维 、漆和无 烟火生产 。 利用糖 蜜进行丙酮 、丁醇发酵 ,主要菌 株 为 ty licum 和 S a ocha roa cidofu . 以 及 Bacillus bustacon~.通过 发 酵 同时获 得 丁醇 和 丙酮 。并 有部分 乙醇 ,还会 生成异丙酮 . 用 糖 蜜 生 产 丙 酮 和 丁 醇 。发 酵 温 度 37℃ ,PH5.0~ 7.0 。最 初 PH 5.5~ 6.5 ,最 终 PH 值 5.2~ 6.2,在发 酵期 间 ,添加 醋酸或 醋 酸钙 。收率 达 到糖 蜜糖 重 量 的 38 ,其 中丁 醇 为 2O ~ 24 。丙 酮 10 ~ 12%,乙醇 2 ~5%。发酵产 品的收率 与原辩 、菌株 、辅 助 碱辩和发酵温度 有关 。

2 中 国 甜 菜 糖 业 5l 5 糖 蜜发 酵生产 富马酸 富马酸 可 以用 来制 造塑 料 ,并 能电解还 原成琥 珀酸 ,而 成为 合成酒的原料 。富马酸可 以翻 成 无水 马来 酸 ,用 于 生 产合 成 树 脂 、涂 料 。富马酸镁和 富马酸钠是药 品 。 富 马 酸 生 产 苗 PJ lizopus nlgrlcans Asperillus Fccma~cus.富 马酸 发酵 时 ,首 先 生 成乙醇,乙醇再全部氧化成乙酸 ,由乙酸合成 琥珀酸,琥珀 酸脱氢而生成富马酸。 生产 富马酸有深 层发 酵法和表面发酵法 两种 ,但工业上生产多采用探层发酵法。培养 基 中宜 加入氮 源 ,无机盐和微量元 素 .氮源可 以添 加 硫 胺 紊 、铵 盐 或 尿 素.无 机盐 则 用 K2HPO‘ 和 MgSO~。为 促进 霉 菌 生长 和 酸产 生 ,需 加锌和铁 ,微 量的锰和铜能提高 锌的作 用 。 其 他有机 酸 的游离酸容易从钙盐 中溶解 出来 ,即加入硫酸就能形成硫酸钙 ,然后把钙 除 去。但 游离 富马酸 的藩解度 小 ,所 以不 能使 用硫酸 。回收富马酸时 ,要对发酵液进行浓 缩 ,加 入盐 酸 或硝 酸 ,形 成可播性 钙 盐 ,使难 溶 的富马酸析 出和分 离 。所分离的 富马酸溶 于热水 ,加活性碳进行过滤,便能再结晶成纯 净 无色的结 晶体 。 6 糖 蜜发酵 生 产丁 二醇 丁二醇对生产合成橡胶有重要意义。

发 酵 使 用 的 微 生 物 是:AerohaCtet ~~ ogcnc$, A cr om on as h y dz oph l i a ,A e ro ba c il ]cc~ poey m a x a , Aerobactcr fasni.在这一发酵过程中,除乙醇 和 2.3一丁二 醇外 ,还 会产生 3一羟丁酮 。含 糖 7.5 的糖 蜜发酵 后 ,1公 斤糖 可生成 400 克丁二 醇与 3一羟 丁酮 ,100 克乙醇 。 7 糖 蜜发 酵生 产赣 氨酸 赖 氨 酸 是 人 类 和 其 他 动物 必 需 的氨 基 酸,并且这 种氨基酸不能在人体或动物体 内 合成,而必须 由体外供应 ,因而显得格外重 要 。目前 国外 赖氨 酸 生产工业发 展很快 ,每年 生产的赖氨酸绝大部分用于饲料添加剂 。赖 氪 酸可用 作食 品添加剂 ,用 以强化食 品.在 蹑 药方面 ,赣氨酸 可用作输液成份 。椟氨酸盐 制 剂 可用 作肝 细胞再生剂 ,治疗肝脏疾病 。 生产赖氨酸有酶法和发酵法两种,发酵 法 成本 比酶法 低 ,因此普遍 采用发 薛 法 生产 椟氨 酸 。 生产赣氨酸的设备基本上与生产谷氨酸 的设备相同。用甜菜糖蜜直接发酵生产赖氨 酸常用菌株为营养缺陷螫变异株和抗赖氨酸 结构类似物菌株等. 国 产赖氨 酸 因价 格远 比进 口的贵 ,因 而 赖氨酸生 产难 以发 展起来 。 8 糖蜜发酵生产丁酸 丁酸可代替乳酸用来鞣革 ,并 以瞎的形 式用于香料生 产 . 乙酸发 酵 除产 生 丁酸外 ,还 产生二 氧化 碳 和氢 。 丁 酸发 酵 的糖 蜜锤 度应为 10.5~10.8 ~Bx ,PH 应为 6.8~7.2。发酵 时加入 碳酸钙 , 室 温条件 下 ,发酵持 续 94~ 96 小时 。丁酸 收 率 为 总糖量 的 d6 ~47 。

发 酵结 束后 ,按 
处理乳 酸的方法 制取 游离丁酸 。 9 用 蜜= 糖 酶法回收糖 蜜中的糖分 日本子 1968 年研制成功用蜜二糖 酶分 解棉实糖技术 ,从而实现了无废蜜制糖. 蜜二糖酶是 从葡萄 色被包霉菌 中提纯和 结晶出来的。棉实糖在这种酶的作用下 ,分解 成半乳糖和蔗糖 ,从而消除了棉实糖对结晶 的影响,同时分解产生的蔗糖可以回收。其过 程先是将糖蜜加入调节捅 ,用热水稀释,使锤 度变为 29~31。Bx 。加硫酸调 节至 PH5.0~ 5.2,然后转 入酶 反应器 ,作用 时问 1.5~2.5 小时,温度保持 48~45℃。从酶反应器出来 的糖蜜 ,经过振筛 除渣后 ,进去用蔗糖钙法 处 理 .目前生产的酶制剂有两种:冷冻菌体、干 燥 菌体 。酶的 使用周期 为 25天 ,干燥酶每天 平均 降低活力 17.2 单位 。由于酶的 活力 降低 及 搅拌磨损 ,每 天要 加新 酶以保持 其一定 的 活 力 。当甜 菜 含棉 实糖 0 1 ,一 个 日处 理 2000 吨的 糖厂 ,每天 需用干燥菌体 70 公斤 ,



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