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有关植物类废弃物的综合利用

时间:2023-06-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:植物类废弃物干燥后对热、电的绝缘性和声音的吸收能力较好,且具有较好的可燃性,并能产生一定的热量,热值一般在12~16MJ/公斤,虽比煤的热值低,但含硫量极少,燃烧清洁,且燃烧后产生的灰分有较大的用途。

有关植物类废弃物的综合利用

植物类废弃物干燥后对热、电的绝缘性和声音的吸收能力较好,且具有较好的可燃性,并能产生一定的热量,热值一般在12~16MJ/公斤,虽比煤的热值低,但含硫量极少,燃烧清洁,且燃烧后产生的灰分有较大的用途。它含有大量的粗纤维和无氮浸出物,也含有粗蛋白、粗脂肪、灰分和少量其他的成分。其产量巨大,分布广泛而不均匀,利用规模小而分散,利用技术传统低效等特点,同时从作物秸秆的营养特点分析,其蛋白质、可溶性碳水化合物矿物质胡萝卜素的含量低,而纤维含量高,因而其适口性不好,家畜采食量小,消化率低。不同作物秸秆的有机质成分基本相似,但化学组成和营养成分有所不同。用作饲料食用菌基料的秸秆,要求其粗蛋白、粗脂肪、无氮浸出物的含量高,而纤维素、木质素和灰分的含量低;用作建筑材料和能源材料的秸秆要求其纤维素和木质素的含量和热值要高,而蛋白质、脂肪无氮浸出物的含量关系不大;玉米秸秆外皮中所含纤维素强度极高,韧性好,可用来制造纸、制人造板和一次性植纤餐具,而其内容物的营养成分较高,可用来加工饲料。秸秆是可利用的资源,并且具有可再生性。秸秆中含有丰富的有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等肥料养分,是可利用的有机肥料资源,秸秆还田作肥料是一种简便易行的方法,不同地区都可使用。秸秆还田可增加土壤有机质和速效养分含量,培养地力,缓解氮、磷、钾比例失调的矛盾,并可改良土壤结构,使土壤容重下降、孔隙度增加,更有利于涵养水分,同时秸秆还田还为土壤微生物提高了充足的碳源,促进微生物的生长、繁殖,提高土壤的生物活性,秸秆还田降低病虫害的发病率,减轻土壤盐碱度,增加作物的产量提高作物的品质,优化农田生态环境。秸秆还田的增产机理主要是养分效应,改良土壤效应和农田环境优化效应,即秸秆还田与土壤肥力、环境保护、农田生态环境平衡等密切联系,已成为持续农业和生态农业的重要内容。秸秆作为有机肥料还田,利用方法有三种,一是秸秆直接还田:粉碎还田时采用机械一次作业将田间直立或铺放的秸秆直接粉碎还田,使手工还田多项工序一次完成,生产效率可提高40~120倍,整秆还田主要指小麦水稻和玉米秸秆的整秆还田机械化,将田间直立的作物秸秆整秆翻埋或平铺为覆盖栽培,此法还田具有抗旱保墒,减少作业环节等特点,秸秆覆盖栽培还田具有减少土壤水分蒸发,强化降水入渗,减轻土壤流失,抗御土壤风蚀,提高水分利用率,秸秆覆盖还田技术的关键是配施氮肥,以每亩1000公斤秸秆至少加11公斤纯氮为宜。二是间接还田(高温堆肥):是利用夏秋高温季节,采用厌氧发酵沤制而成,其特点是时间长,受环境影响大,劳动强度高,产出量少,成本低廉。三是利用快速腐熟技术制造优质有机肥:堆沤腐解还田利用快速堆肥剂产生大量纤维素酶,在较短的时间内将各种作物秸秆堆制成有机肥。(有病的植物秸秆带有病毒,直接还田时会传染病害,可采取高温堆肥,以杀灭病菌)利用催腐剂堆沤肥,需掌握“水足(先将秸秆施足水,确保发酵期需水)吃饱(施足催腐剂,酵素菌一般以秸秆量的0.12%施用)盖严(用泥密封,防止水分蒸发,养分流失,冬季可以加盖薄膜缩短堆沤期)”,此技术大多采用在高温、密封、嫌气性条件下腐解秸秆。作物秸秆的腐熟标志为秸秆变成褐色或黑褐色,湿时柔软有弹性,干时很脆易破碎。烧灰还田主要有两种形式:一是燃料燃烧。二是在田间直接焚烧。过腹还田是秸秆经过青贮氨化处理,饲喂畜禽后,以畜粪尿施入土壤。秸秆过腹还田不但可以缓解发展畜牧业饲料粮短缺的矛盾,增加畜禽产品,还可为农业增加大量的有机肥,培肥地力,降低农业成本,促进农业生态系统良性循环。沼渣还田是秸秆发酵后产生的沼渣,沼液是优良的有机肥料,其养分丰富,腐殖酸含量高,肥效缓速兼备,是生产物公害农产品,有机食品的良好选择菇渣还田是利用作物秸秆培育食用菌,然后再经菇渣还田,经济、社会、生态效益兼得。用秸秆制成优质生物有机肥的先进方法,其原理是采用先进技术培养能分解粗纤维的优良微生物菌种,生产出可加快秸秆腐熟的化学制剂,并采用现代化设备控制温度、湿度、质量和时间,经机械翻抛高、温堆腐、生物发酵等过程,将农业废弃物转化为优质有机肥。特点是自动化程度高,腐熟周期短,产量高,无环境污染,肥效高。

(一)催腐剂堆肥:催腐剂是化学与生物技术相结合的边缘科技产品,其原理是依据微生物中的钾细菌、氨化细菌、磷细菌、放线菌等有益微生物的营养要求,以有机物(包括作物秸秆、杂草、生活垃圾等)为培养基,选用适合有益微生物营养要求的化学药品配制成定量氮、磷、钾、钙、镁、铁、硫等有营养的化学制剂,有效改善了有益微生物的生态环境,加速了有机物分解腐烂,使用催腐剂堆腐秸秆可加速天然有益微生物的繁殖,促进粗蛋白、粗纤维的分解,并释放大量热量,是堆肥的温度快速提高,平均堆温达54.5℃,不仅能杀灭秸秆中的致病真菌、虫卵和杂草种子,加速秸秆腐解,提高堆肥质量,使堆肥有机质含量比碳铵堆肥提高54.9%,速效氮提高10.3%,速效磷提高76.9%,速效钾提高68.3%,而且能定向培养钾细菌、放线菌等有益微生物,增加堆肥中活性有益微生物数量,使堆肥成为高效活性生物有机肥。催腐剂堆肥的优点是显著的增产增收效果,秸秆催腐应选择靠近水源的场所,地头、路旁平坦地,先将秸秆与水按照1∶1.7的比例充分湿透后用喷雾器将溶解的催腐剂均匀喷洒于秸秆上,然后把喷洒过催腐剂的秸秆堆垛宽1.5厘米、高1米左右,用泥密封,防止水分蒸发,养分流失,冬季为了节省堆腐时间,可在泥上加盖薄膜以提湿保温(厚约1.5厘米)。

(二)速腐剂堆肥:秸秆速腐剂是在“301”菌剂的基础上发展起来的,是由多种高效有益微生物和数十种酶类及无机添加剂组成的复合菌剂。将速腐剂加入秸秆中,在有水条件下,菌株能大量分泌纤维素酶,在短期内可将秸秆粗纤维素分解为葡萄糖,因此施入土壤后可迅速培肥土壤,减轻作物病虫害,刺激作物增产,实现用地养地结合。秸秆速腐剂通常包括两部分:一是以分解纤维能力很强的腐生真菌为中心的秸秆腐熟剂,质量在500g,占速腐剂总数的80%。在它属于高温菌属,在堆沤秸秆时可产生60℃以上的高温,20天左右将各类秸秆堆腐成肥料。二是由固氮和有机无机磷细菌及钾细菌组成的增肥剂,重量为200g,它要求30℃~40℃的中温,在翻捣肥堆时加入,旨在提高堆肥效果。

(三)酵素菌堆肥:酵素菌是能够产生多种酶的好(兼)菌、酵母菌霉菌组成的有益微生物群体。其原理是把原材料接菌堆制后,好气性细菌,霉菌吸收原材料间隙和材料中的氧气,进行生理活动及分解碳水化合物,释放二氧化碳,产生发酵热,进而使堆制的材料进一步分解发酵。在酵母菌的作用下,糖化的碳水化合物形成了酒精。这些物质为放线菌提供了充足的营养,促进了其对纤维质的分解。在及时翻堆、供给充足氧气的条件下,好气性细菌、霉菌、酵母菌和放线菌快速繁殖,菌量增多,使配料不断分解、发酵及熟化,最终形成优质的堆肥。堆腐方法是:先将秸秆在堆肥池外喷水湿透,使含水量达到50%~60%,依此将鸡粪均匀地铺洒在秸秆上,麸子和红糖均匀撒在鸡粪上,钙镁磷肥和酵素菌均匀搅拌在一起,再均匀撒在麸子和红糖上,然后用叉拌匀后,挑入简易堆肥池里,低宽2厘米左右,堆高1.8~2厘米,顶部呈圆拱形,顶端用塑料薄膜覆盖,防止雨水淋入。优质堆肥的标准是:培养发酵的温度必须升至60℃~70℃;堆肥变成黄褐色至棕褐色,有光泽,腐熟好的堆肥无氨味,无酸臭味。有点霉味和发酵味最优,用嘴品味,舌头无刺激感为优,手握堆肥配料松软,有弹性感,纤维变脆,轻压便碎。

(四)秸秆饲料化技术:秸秆饲料化技术主要是微生物贮存技术,是利用微生物菌剂对秸秆进行厌氧发酵处理的一种方法,有时也称之为“微贮技术”。作物秸秆经收割、晒干、粉碎处理后,按比例加入微生物发酵菌剂、辅料及补充水分,并放入密闭设施中形成厌氧环境,进行发酵。由于生物转化剂分解大量纤维素、半纤维素和部分木质素,并将其转化为易于消化的糖类,因而可提高秸秆的消化效率,同时由于糖分又经有机酸发酵菌转化为乳酸和挥发性脂肪酸,使原料的PH值下降至4.5~5,从而抑制了有害的丁酸菌、腐败菌等的繁殖,有利于秸秆的长时间贮存。此外,秸秆经微贮发酵后,带有酵香味;牲畜喜食;采食量增加。秸秆微贮饲料的含水量一般以60%~70%为宜。因为当含水量过高时,降低了秸秆中糖和胶状物的浓度,产酸菌不能正常生长,导致饲料腐烂变质,而含水量过低时,秸秆不易被踩实,残留的空气过多,保证不了厌氧发酵的条件,有机酸的含量减少,容易腐烂。秸秆微贮技术可利用微生物将秸秆中的纤维素、半纤维素降解并转化为菌体蛋白,具有污染少、效率高、利于产业化生产等特点,因而成为今后秸秆饲料的发展趋势。

秸秆微贮方法主要有水泥池微贮法、土窖微贮法、塑料袋窖内微贮法和大型窖微贮法,其中水泥池微贮法与传统青贮方法相似,是将农作物秸秆切碎,按比例喷洒菌液后装入池内,分层压实,封口。这种方法的优点是,池内不易进水进气,密封性好,经久耐用,成功率高。微贮原料必须是清洁的,应选择发育中等以上,无腐烂变质的各种作物秸秆,品种越多越好,至少要选择三种以上的原料,从而可以保证原料之间的营养进行互补。同时,秸秆切断有利于提高微贮窖的利用率,保证微贮饲料的制作质量。建窖位置应选在地势较高,地下水位低,畜禽舍近,制作取用方便的地方。秸秆微贮之前要准备好发酵活干菌、食盐和尿素。按1%的比例在水中加入食盐和尿素先配制成食盐溶液,然后按比例将复活的菌液倒入充分溶解的1%食盐溶液中混合好,并与切碎的秸秆均匀混合在一起,再经压实封口后入窖贮存发酵,一般经过2周后,生物发酵即可结束。优质秸秆微贮饲料具有醇香味和果香气味,并具有弱酸味,当压实程度不够和密封不严,有害微生物发酵,会造成饲料有腐臭味、发霉味。

青贮技术是生物处理法中应用最为广泛,操作最简易的方法,即将新鲜的秸秆切短或铡碎,装入青贮池或青贮塔内,通过封埋等措施造成厌氧条件,利用厌氧微生物的发酵作用,以提高秸秆的营养价值和消化率的一种方法。制作青贮饲料的主要目的是贮藏生长旺盛期或刚刚收获作物后的青绿秸秆,以供饲料短缺之时的需要,是保证常年均衡供应家畜饲料的有效措施。秸秆青贮是一个复杂的微生物活动和生物化学过程,其实质将新鲜植物紧实地堆积在不透气的容器中,通过微生物(主要是乳酸菌)的厌氧发酵,使原料中所含的糖分转化为有机酸,主要是乳酸,当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时,就能抑制其他微生物的活动,并制止原料中养分被微生物分解破坏,从而将原料中的养分很好地保存下来。乳酸发酵过程中能产生大量的热能,当青贮原料温度上升到50℃时,乳酸菌停止活动,发酵结束,通过此发酵过程,秸秆的营养成分发生了变化,不易消化的成分变成了易于消化的成分,从而使秸秆的饲料价值和消化率得到了提高。此外,由于青贮原料是在密闭并停止微生物活动的条件下贮存的,因此可以长期保存不变质。青贮工艺关键的两点是:青贮原料要有足够的糖分,即必须含有最低需要的含糖量;青贮中保证排尽空气,装填紧密,造成无氧条件。在一定的酸度下,原料中的糖分含量越高,以乳酸菌为主的微生物生长得越好。所以,选用含糖分超过6%的原料可以制成优质青贮,而含糖量低于2%的则制不成优质的青贮饲料。排气是为了造成无氧条件,除制作青贮时压紧外,可加水提高排气效果,装填压紧排出空气是制作青贮的最主要的技术措施。青贮秸秆的容器可采用青贮塔(造价较高,容积大,难于压实,新建的动物羊、牛场一般很少采用,其内的适宜温度一般为30℃),青贮窖(运用于养殖量大的养殖户,适宜的温度为30℃),塑料袋(仅使用于养殖量少的养殖户),常常在制造青贮饲料的时候添加青贮添加剂,主要有三种:一是发酵促进剂,促进乳酸菌发酵,达到保鲜贮存的目的。二是保护剂,抑制青贮原料中有害微生物的活动,防止青贮原料腐败、霉变,减少养分损失。三是添加含氮的营养物质,提高青贮原料的营养价值,改善青贮原料的适口性。常见的添加剂有:乳酸菌、纤维素酶、营养添加剂、尿素、石灰粉、氨、酱渣等。秸秆青贮的工艺流程包括:原料的切碎,入窖,压实,密封,贮存等过程。正常的青贮饲料具有酸香味和芳香味,如有腐败的脂肪臭味以及令人作呕的气味,说明产生了丁酸,这是青贮饲料失败的标志。霉味则说明压得不实,空气进入了青贮窖,引起饲料霉变,有时秸秆与氨化前无多大变化,无氨味,则说明漏气跑氨,此时应继续封闭氨化一段时间。质量好的青贮饲料手感松散,而且质地柔软湿润。

(五)秸秆氨化处理技术:秸秆氨化处理技术是将秸秆中加入一定比例的氨水、无水氨、液氨、尿素等,在密闭的条件下通过它们的作用促使木质素与纤维素、半纤维素的分离,使纤维素和半纤维素部分分解,细胞膨胀,结构疏松,从而提高秸秆的消化率。氨化秸秆的原理有三方面:一是碱化作用。秸秆的主要成分是粗纤维、粗纤维中的纤维素,半纤维素可以被草食牲畜消化利用,木质素基本不能被家畜利用,秸秆中的纤维素和半纤维素有一部分与不能消化的木质素紧紧结合在一起,阻碍牲畜的消化吸收,碱的作用可使木质素和纤维素之间的酯键断裂。打破它们的镶嵌结构,溶解半纤维素和一部分木质素及硅酸盐,纤维素部分水解和膨胀,反刍家畜瘤胃中的瘤胃液易于渗入,消化率提高。二是氨化作用。微生物利用氨合成微生物蛋白质,尽管瘤胃微生物能利用氨合成蛋白质,但非蛋白氮在瘤胃中分解速度很快,特别是在饲料可发酵能量不足的情况下,不能充分被微生物利用,多余的则被瘤胃壁吸收,有中毒的危险。经氨化处理秸秆,可减缓氨的释放速度,促进瘤胃微生物的活动,氨进一步提高秸秆的营养价值和消化率。三是中和作用。氨呈碱性,与秸秆中的有机酸化合,中和了秸秆中的潜在酸度,形成了适宜瘤胃微生物活动的微碱性环境,由于瘤胃内微生物大量增殖,形成了更多的菌体蛋白,加之纤维素、半纤维素分解可产生低级脂肪酸,可促进乳脂肪、体脂肪分合成,铵盐可改善秸秆的适口性,提高家畜对秸秆的采食量和利用率。

化工艺主要有:堆垛氨化法是用的最多的方法,工艺为:氨化原料→铡碎秸秆→备氨→堆垛→压实密封→注氨→取用。氨化池法即塑料袋氨化法。氨化要求物料含水率为25%~40%,湿度不够,需要喷洒或浸湿方法补充水分,而且物料最好成捆铺放整齐且压实,氨化的适宜温度为0℃~35℃。堆垛场地应选择在交通方便、向阳、背风及排水良好的地方。氨化剂最好选用氨水或无水氨是最为经济的氨源。氨化良好的秸秆质地柔软,颜色呈棕黄色或浅褐色,释放余氨后气味糊香,如果秸秆变为白色、灰色、发黏或结块,说明秸秆已经霉变,这通常是由于秸秆含水量过高、密封不严或开封后未及时晾晒所致。生物技术法:尤其利用反刍动物瘤胃瘘管尼龙袋新技术测定秸秆消化率的方法。热喷处理法是将铡碎成约8厘米长的农作物秸秆,混入饼肥、鸡粪等,装入饲料热喷机内,在一定压力的热饱和蒸汽下,保持一定时间,然后突然降压,使物料从机内喷爆而出,从而改变结构和某些化学成分,并消毒、除臭,使物料可食性和营养价值得以提高的一种热压力加工工艺。

气化技术:气化是指含碳物质在有限供氧条件下产生可燃气体的热化学转化,植物纤维性废弃物由碳、氢、氧等元素和灰分组成,当它们被点燃时,供应少量空气,并且采取措施控制其反应过程,使其变为CO2、CH4、H2等可燃气体,生物质中的大部分能量都被转化到气体中。气化后的可燃气体可作为锅炉燃料与煤混燃,也可作为管道气为城乡居民集中供气。气化原料的优点有:炭的活性高,挥发性高,秸秆的含硫量低,可大大降低气体脱硫净化的费用。炭化技术是将松散的植物纤维性废弃物原料压制成棒状,放入炭化设备炭化后制成生物质炭的过程。

固化技术是将秸秆以碳水化合物为主要成分,其中主要是纤维素、半纤维素和木质素,由于木质素属于非晶体,没有熔点只有软化点,对秸秆进行加热时,温度达到70℃~110℃,木质素就塑化具有黏性,在140℃~270℃时,则液化成胶黏剂,此时,加以一定压力使其与纤维素紧密黏合,并与相邻秸秆颗粒互相胶接,待冷却后即可固化成型。因此,秸秆的加压成型就是对秸秆加热,以木质素为胶黏剂。以纤维素和半纤维素为骨架,在一定的温度和压力下把碎散的秸秆制成所需规格的过程。炭化技术就是利用炭化炉将生物质压块进一步加工处理,生产出可供烧烤等使用的木炭。固体成型燃料具有易着火,使用方便,燃烧效率高等特点,而且造成的环境污染相对较少,成为“生物煤”。

(六)植物纤维性废弃物制备生产原料技术:

植物纤维性废弃物制备生产原料的技术方法是:

1.膨化改性植物纤维技术主要采用的有水解、酶解、软化、菌解、膨化技术:其共同特点是投资大、工艺复杂、成本高,在生产过程中还会排出酸、碱、有机废水等,并且植物纤维分解利用程度低。利用膨化技术生产的改性植物纤维,具有组织结构疏松,分子量小,可塑性好,热成型,产品表面光滑,有害分子少等优点,同时具有加工成本低,加工机械化程度高,劳动强度小,无三害污染,经济效益高等特点。可广泛运用于石油钻探(钻井液用植物改性纤维油气层保护暂堵剂)、化工(改性纤维吸附剂)、材料(一次性餐具材料、家具材料)、造纸(原料膨化处理)、园艺绿化材料等生产加工领域。(www.zuozong.com)

2.制备阳离子交换树脂吸附重金属离子的技术:工业废水中的重金属离子有铬、铅、镉、锌、钴、铜等,如果排入江河湖海,将会使水体受到污染,严重危害人体健康及渔业和农业的生产,处理的方法有化学沉淀、氧化、还原、离子交换和浮选法等。植物纤维性废弃物具有的特性有成本低,不需要再生,采用氧化的方法可回收重金属和热能;细胞的毛细管结构使其具有高的表面积、多孔性;较高化学活性,易产生高浓度的吸附金属离子的活性基团,更容易化学改性;比纤维材料更加容易交联,不易溶于水;对于重金属离子含量低的废水更加有效。目前研究使用的植物纤维废弃物包含制糖甜菜废丝、甘蔗渣、大豆壳、花生皮、玉米芯等,这些原料的天然交换能力和吸收特性来自于组成它们的聚合物:纤维素、半纤维素、果胶、木质素和蛋白质,这些聚合物的氨基、羟基是结合重金属离子活性的因素,通过共聚和交联作用等化学改性方法,可以提高其对于重金属的结合能力。

3.制备食用菌培养基技术:利用植物纤维性废弃物如作物秸秆、棉籽皮、树枝叶等,按一定的比例粉碎混合,可用来栽培食用菌,栽培效果好,营养价值高。食用菌一般是真菌中能形成大型子实体或菌核类组织并能提供食用的种类,绝大部分属于担子菌,极少部分属于囊菌,其中较大面积栽培的有20多种,我国栽培的主要有:平菇、香菇、金针菇、白蘑菇、草菇、白木耳、黑木耳以及兼有医用价值的猴头、灵芝等。食用菌是腐生型真菌,有的为兼性寄生,可在纤维素材料上生长发育。制备复合材料技术是利用植物纤维性废弃物可生产纸板,人造纤维板,轻质建材板等包装和建筑装饰复合材料。如:以硅酸盐水泥为基体材料,玉米秆和麦秸秆等农业废弃物作为增强材料,再加入粉煤灰等填充料后可制成植物纤维水泥复合板,产品成本低、保温、隔音性能好。以石膏为基体材料,植物纤维性废弃物为增强材料,可生产出植物纤维增强石膏板,产品具有吸热、隔音、透气等特性,是一种较好的装饰材料。以秸秆、稻壳、甘蔗渣等植物纤维性废弃物为原料,经粉碎,加入适量无毒成型剂、黏合剂、耐水剂和填充料等助剂,经搅拌捏合后成型制成可降解快餐具,以替代一次性泡沫塑料餐具。用途:(1)制备植物纤维发泡制品:将农作物的秸秆、稻草、稻草壳、芦苇或甘蔗渣、木屑等植物纤维性废弃物经粉碎成粉末后与适宜的黏合剂、耐水剂、填充料等助剂在一定的工艺下压制而成的,用于制造餐具、托盘、包装内衬及多种包装产品。(2)制备植物纤维餐具:美国学者发现的玉米芯中含有一种蛋白胶质,经提炼后制成薄片,再在其表面涂上一层脂肪酸,就压制成食品包装袋等可降解的绿色包装材料,此种包装材料在土壤中大约14天左右就能分解腐烂,在水中7天左右就可溶解,无论在土壤还是在水中都是优质的肥料。

(七)植物纤维性废弃物制备制取化学品技术:植物纤维性废弃物制备制取化学品技术要点是甘蔗渣、玉米芯、稻草壳等含有1/4~1/3的多缩戊糖,经水解可制得木糖;稻草、麦秸、高粱秆、玉米皮和豆荚可制得淀粉;稻壳可作为生产活性碳的原料;用甘蔗渣、玉米渣等可以制得膳食纤维;以植物纤维性废弃物为原料可制取草酸、酒精等。

低聚木糖(木寡糖)由2~7个木糖聚合而成,主要有效成分为木二糖和木三糖,是一种由半纤维素降解而得到的低度聚合物,主要以富含半纤维素的玉米芯、稻壳、棉籽壳、秸秆和稻草等为原料经处理得到。由于人体胃肠内没有水解低聚木糖的酶系统,因此它不被消化吸收而直接进入大肠,优先为双歧杆菌所利用,是双歧杆菌的增殖因子,具有耐酸、耐热、不易分解等特点,较适合用在酸奶、乳酸菌和碳酸饮料当中。木聚糖的提取和分解是获得质量分数较高的低聚木糖产品的关键步骤。提取一般用的方法有直接高热蒸煮、酸预处理后湿法蒸煮提取、酸预处理后干法蒸煮提取等。试验结果显示,在直接高湿温蒸煮,酸预处理后湿法蒸煮提取、酸预处理后干法蒸煮提取三种方法中,最后一种提取方法效果最好。其提取过程如下:将玉米芯用60℃的0.1%的硫酸浸泡,洗去表面的酸后进行干法蒸煮(不加水蒸煮),然后按固液1∶12的比例加水于干蒸煮后的玉米芯中,用组织捣碎机打浆提取其中的木聚糖。提取物用滤布过滤,滤液既为提取液。用玉米芯水解发酵生产木糖醇越来越受欢迎,木糖醇是一种五碳糖醇,甜度相当于蔗糖,人体的木糖醇代谢无需胰岛素的参加,因此木糖醇可以作为糖尿病人蔗糖的替代品,已广泛运用于食品、医药领域。其生产过程是先用稀酸将玉米芯水解为木糖,后再用纯木糖加氢或水解液发酵的方法制成木糖醇。

糠醛(呋喃甲醛)是一种重要的有机化工原料,在合成树脂、石油化工、染料、医药和轻化工等方面有着广泛的运用。生产糠醛的原料有:玉米芯、棉籽壳、甘蔗渣、阔叶林等植物纤维性废弃物,其中玉米芯中多缩戊糖的含量最高,达38%,糠醛潜含量为25%。

糠醛的生产方法:植物纤维原料在催化剂和热的作用下,使戊聚糖水解为戊糖,然后脱水生成糠醛,水解过程中所需的催化剂有硫酸、盐酸和过磷酸钙等,但由于过磷酸钙的价格较贵,而盐酸具有较强的挥发性,而且对设备腐蚀较强,故常用硫酸作为催化剂。

糠醛的用途:作为选择性溶剂,它对于芳香烃、烯烃极性物质的溶解能力很大,而对于脂肪族等饱和物质的溶解能力小;作为在石油工业上精制润滑油,提炼除去其中的芳香族不饱和物质,同时降低硫、灰渣的含量,改进柴油机燃料的质量;动植物油的提炼和从鱼肝中提炼维生素A,可作为树脂和蜡的溶剂。

糠醛的在加工产品包括:1.糠醛树脂:糠醛和丙酮在碱性介质中反应,再和甲醛在酸性介质中反应,可得到糠醛丙酮甲醛树脂,可作为胶黏剂和防腐涂料。糠醛和苯酚在碱性催化剂的作用下缩合,然后再与甲醛在酸性介质中反应,可得到糠醛苯酚甲醛树脂,用于胶木制品生产。2.糠醛氢化产品的生产:糠醛在一定的催化剂的反应温度和压力条件下加氢气可得到糖醇、四氢呋喃、甲基呋喃等重要的化工原料:糖醇同酸性催化剂合成树脂,这种树脂又称之为呋喃树脂,主要用于汽车、拖拉机等内燃机铸造砂的胶黏剂;四氢呋喃、甲基呋喃在有机化工中也有重要的应用。

稻壳含有丰富的木质素、戊聚糖和二氧化硅等成分,是制造白炭黑、活性碳和高模数硅酸钾的良好材料,以稻壳制活性碳不仅成本低,而且杂质含量少,特别适于食品工业的需求,而且潜力大。高模数硅酸钾主要运用于电视荧光屏粉、高温涂料胶黏剂、洗涤剂、还原染料、防火剂、高级陶瓷涂料等的生产,利用稻草中所含有无定型二氧化硅与苛性碱反应,反应活性高,产品纯度高,可为硅酸钾的生产开辟一条新路。

膳食纤维是不为人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素的总称,膳食纤维有较强的持油、持水的能力,增容作用和诱导微生物的作用,能螯合消化道中的胆固醇以及金属等有毒物质,减少致癌物的产生并促进肠蠕动,利于粪便排出,它虽不具有营养价值,但能够治疗许多的疾病,被称之为“第七大营养素”。生产膳食纤维的原料很多如:玉米芯、甘蔗渣、甜菜渣、米糖,以及麦麸。工艺为:小麦麦麸→清选→热水煮沸→酶水解→碱处理→水洗至中性→干燥→粉碎→膳食纤维。

草酸(乙二酸)广泛运用于药品生产,稀土元素提取,织物漂白以及高分子合成等工业。目前国内工业制取草酸的方法有:甲酸钠法。其工艺成熟,质量稳定,但工艺流程复杂,只适用于大企业生产。以糖或淀粉为原料的硝酸氧化法工艺投资少,易于控制,生产厂家较多,但需消耗大量的食糖或淀粉以及用碱或酸处理纤维物质。目前采用的水解—氧化—水解的工艺,以向日葵壳为原料制取草酸,此法兼顾了浓酸和稀酸水解的特点,巧妙地将水解与氧化结合,是生产草酸的有效途径。

酒精:利用稻谷壳、玉米秸、棉籽壳、甘蔗渣的植物纤维性废弃物作为制取酒精的原料。以秸秆为例,工艺为:秸秆洗涤→水解→煮沸→软化→糖化→发酵→蒸馏→取酒。

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