2008
发展生物能源的形势近年有了新变化，世界 范围发生粮食严重短缺，有些地方甚至出现粮荒， 美国用大量玉米生产燃料酒精遭到非议。一些国 家开始限制用谷物生产酒精。但巴西由于开发土 地资源种植甘蔗，其中约半数甘蔗榨汁用于生产 酒精，年产燃料酒精1.7×107 m3,并不涉及粮食问 题，生物能源的发展不致受到世界粮荒的影响。
我国也一样受到世界缺粮形势的影响，除加 紧致力提高粮食生产，生物能源的发展只能用非 粮食作物生产燃料酒精，其中主要仍以甘蔗糖厂 的废蜜和高粱蔗为原料。至于用甘蔗榨汁作原料 生产酒精的意向，也由于白糖与燃料酒精的相对 市场价格使生产白糖比生产酒精有较高的收益， 因而难于实现。表1[1]是我国甘蔗单产白糖与甘蔗 单产酒精经济效益比较（以100 t 甘蔗计，设： 甘蔗价275 元/t，甘蔗含糖份15％；白糖价3500 元/t，酒精价（95％）4800 元/t；糖蜜价900 元 /t，加工费：白糖为720 元/t，酒精为400 元/t。）。
 | 表1 甘蔗单产白糖与甘蔗单产酒精效益的比较 |
从上述情况，单产酒精比单产白糖的收益降 低近35％。如果要使收益相等，糖价与酒精价比 值要达到1：1.49，即糖价为3500 元/t，酒精价 要达到5200 元/t，或者政府补贴每吨酒精1200 元以上。虽然近年汽油价不断飚升，酒精价也上 涨，但采用单产白糖或单产酒精的办法可能会顾 此失彼，也不适应今后糖与酒精市场不断变化的 趋势。近年甘蔗发展速度快，食糖有供过于求的 趋势，为了充分发挥甘蔗增产的优势；增强糖企 业的应变能力和增加经济效益，建议采取多品种 产业链的策略。过往的实践证明这是有效的举措。 上表所列举的数字只代表某个时期和部分地区的 情况，不一定完全准确和全面。但糖厂若全部甘 蔗用于制酒精而放弃制糖，经济上不合算也是事 实。从2007 年到2008 年进行的多次测算都得出 类似结果。
为使糖厂能利用甘蔗优势多产酒精充实能源 又能取得经济效益，现提出一个食糖与能源联产 的方案供探讨。
图1 为本方案的流程和物料衡算数字。数字 计算是基于设定的一些生产数字。这些数字只是 生产期内有代表性的数字，不同时期和不同地区 可能有些差异，但这项计算只是为了将本方案与 现有生产耕地白糖糖厂的经济效益作比较，因此 是相对的。设定数字的变化不致对这个比较结果 有重要影响。图中所列数字均从设定的数字计算 出。
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图1 甘蔗糖厂联产红糖与酒精流程图 |
设定的数字为：①甘蔗重量100 t，甘蔗含 糖分15％，甘蔗纯度83％，甘蔗纤维分12％， 压榨抽出率95％；②第一汁抽出率80％，第一汁 纯度88％；③第二汁抽出率15％，注加水22％， 蔗渣水分50％，浮渣/粗糖浆15％，未测定损失/ 甘蔗含糖为1％，糖浆浓度65°Bx，增浓后糖浆浓 度92～94°Bx，红糖水分5％。
推算的数字为：①甘蔗汁含干固物18 t，甘 蔗含糖量15 t；②第一汁糖量12 t，干固物量 13.64 t，浓度20.4°Bx，第一汁量66.7 t ；③ 第二汁糖量2.25 t，干固物量4 t，浓度12.93 ％，第二汁量30.94 t；④清糖浆糖量10.2 t， 实际糖量（除去未测定损失后）10.05 t，红糖量 12.21 t；⑤浮渣量1.8 t，干固物量2.05 t，浮 渣汁量3.15 t，浮渣加第二汁34.1 t；⑥酒精量 2 t；⑦沼气量135 m3。
（1）甘蔗压榨出来的蔗汁分为第一汁（初压 汁）与第二汁（从第二到第五台压榨机的混合汁）。 第一汁纯度比较高适宜制成红糖且不包含压榨注 加水，可节省蒸发用汽。第一汁经蒸发及上浮澄 清处理后，再经连续蒸浓罐浓缩到92～94°Bx， 然后冷却成红糖。省去煮糖，分蜜及糖浆浮渣过 滤等工序。
（2）第二汁与上述糖浆上浮未经过滤的浮渣 合并作为生产酒精的原料，从而增加酒精产量。
（3）酒精蒸馏后的废液因浓度较低，它能否 被处理或利用，成为酒精能否持续生产的前提取 决于环保的原因。本方案所产生的废液不含硫酸 盐，故适宜通过发酵制造沼气，以增加能源或浓 缩后制成饲料。
本方案的设想将现有一部分耕地白糖厂改为 联产红糖，酒精和沼气产品的工厂。这样的安排 到底有何优越性，能否解决从甘蔗多生产酒精又 能兼顾经济效益的问题。我们可以对此进行讨论。
（1）如上所述，甘蔗压榨汁分为第一汁（初 压汁）与第二汁分别处理，第一汁糖份抽出率80 ％，第二汁抽出率15％。第一汁纯度达88％比第 二汁纯度56.3％高出很多，这对生产红糖比较有 利。因为制成的红糖含有较少非糖成分。作为食 品风味会更好。而且红糖的产率达12％，与白糖 厂产率接近。现在红糖市价高于白糖。即使只用 第一汁生产红糖收益也不低于现有白糖厂用全汁 生产白糖。
（2）第一汁的浓度达到20.4°Bx，而第二汁 为13°Bx。因为22％的注加水全部留在第二汁， 在耕地白糖厂全部榨出汁（混合汁对蔗比大约是 95％，而且浓度仅15°Bx）若蒸发成65°Bx 的糖 浆，耗汽量为20.6 t/100 t 蔗。而在本方案进入 蒸发罐的汁量仅约67％对蔗比，而且浓度达20.4 °Bx，因此同样蒸发到65°Bx，所耗蒸汽粗略计算 为11.8 t/100 t 蔗，可节省约1/3 的蒸发用汽， 即可降低汽耗7％对蔗比。
（3）因为采用石灰法，故糖浆上浮的浮渣量 设定为粗糖浆的15％。浮渣全部不经过滤，直接 与第二汁合并进入酒精车间供发酵。这样就省去 了过滤工序。一般耕地白糖厂的过滤工序糖分损 失为1.5％对甘蔗含糖量。即100 t 含糖分为15 ％的甘蔗可多收回糖0.225 t，多收回的糖用于 制酒精可增加酒精的产量和收入。高浓度的浮渣 （约65°Bx）与低浓度的第二汁（约13°Bx）混合， 可提高浓度至17.8°Bx，较适合用于酒精发酵。
（4）红糖的清净工艺是比较简单的石灰法 （或氧化镁法），可免除耕地白糖厂亚硫酸法困扰 糖业界达半个多世纪的种种弊端：例如蒸发罐积 垢多难以清除；燃硫炉硫气污染影响生产环境； 白糖产品含二氧化硫量容易超标；废蜜中含亚硫 酸及钙离子多影响发酵率；废液易腐蚀蒸发罐以 及影响沼气发酵等问题。用石灰法代替亚硫酸法 还可以省掉对蔗比约千分之一的硫磺费用。
（5）红糖生产采取降温成糖工艺，不用结晶 煮糖过程，也省掉分蜜工序。煮糖结晶操作本来 耗用不少蒸汽（一般达20％～25％蔗），但近年 许多糖厂已做到用汽量的1/3～1/2 是使用蒸发 罐汁汽。另外生产红糖还需在增浓罐用1 MPa 减 压汽，把65°Bx 糖浆浓缩到92～94°Bx。因此虽 不必用煮糖结晶罐，但所省蒸汽量不多。分蜜工 段用电为全厂耗电的1/3，若省去分蜜则可节省 大约8～9 kW·h/t 蔗。
（6）实行本方案，在制炼车间的部分劳动力 如煮糖工，分蜜工都可省去。这两部分劳动力约 占全厂劳动力的20％，节省了劳动力成本[2]。
（7）第二汁与糖浆上浮的浮渣合共含糖4 t， 可生产酒精约2 t。现有的白糖厂100 t 甘蔗约 产废蜜3 t，一般4 t 废蜜产1 t 酒精，则可产 酒精0.75 t。本方案100 t 蔗可产酒精2 t，因 此不但能保持产糖方面的收益，并可多产1.25 t 酒精，所产酒精是现有白糖厂以废蜜产酒精的2.7 倍，达到多产酒精增加效益的目的。
（8）本方案生产的酒精蒸馏废液不含三氧化 硫易于资源化治理。过去20～30 年的生产实践发 现用亚硫酸法糖厂的糖蜜为原料发酵酒精的蒸馏 废液，其难点主要是三氧化硫的影响。如用作灌 溉，三氧化硫积累过多使土壤与钙结合产生亚硫 酸钙或硫酸钙引起土壤板结；用作沼气发酵，在 发酵过程三氧化硫衍生硫化氢，在发酵液内会毒 害发酵沼气的菌体而中断发酵，使有机物BOD5 的 降解效率低。上世纪80～90 年代广东平沙糖厂， 福建漳州糖厂，广西覃糖糖厂，以及近年湛江遂 溪特种酒精厂沼气法治理废液都因为这个原因而 遭遇困难。我国沼气发酵有很成熟的经验，若废 液不含三氧化硫则成功的可能性很大，至于废液 用浓缩后加以利用的办法，则因三氧化硫钙盐生 成，使蒸发罐产生大量积垢降低效率；用于焚烧 也因三氧化硫产生二氧化硫腐蚀炉膛和烟气含二 氧化硫超标污染大气产生酸雨。本方案的制糖过 程不用亚硫酸法，故酒精废液基本不含三氧化硫， 适用于投资较低的沼气法、农田灌溉法以及辅助 代替锅炉烟道气水帘除尘，沼气法可回收热能供 锅炉燃烧或家庭作燃料。若废液浓缩后作饲料， 每吨酒精可得1.4 t 浓缩液，市值约700 元，除 去成本200 元尚可收入500 元/ t。
按100 t 蔗计算：①蒸发罐汽耗减少7 t 汽 （每吨汽43 元计）= 300 元；②省去分蜜机电耗 800 kW·h（每kW·h 0.6 元计）= 480 元；③省 去100 kg 硫磺消耗（硫3800 元/t）= 380 元； ④分蜜、煮糖岗位劳动力占全厂20％（劳动力工 资1800 元/100 t 蔗）= 360 元。100 t 蔗加工成 本降低数合计为1520 元。
从网上查得2007/08 年榨季每吨糖加工费为 720 元，分项列出为：辅助材料+劳动力+动力及 其他 = 350 + 150 + 220 = 720 元/t 糖，按100 t 蔗产12 t 白糖折算= 4200 元 + 1800 元 + 220 元 = 8640 元/100 t 蔗。联产食糖和能源方案100 t 蔗加工费= 单产白糖加工费 - 可降低加工费= 8640-1520 = 7120 元/100 t 蔗。联产食糖和能源 方案每吨红糖加工费 = 7120/12.2 = 584 元/t 红糖
表2 是甘蔗单产白糖与甘蔗联产食糖与能源 的效益比较（100 t 甘蔗计）。
| 表2 甘蔗单产白糖与甘蔗联产食糖与能源的比较 |
设：甘蔗价275 元/t，甘蔗含糖份15％，白 糖价 = 红糖价 = 3500 元/t，酒精价（95％）4800 元/t，加工费：白糖720 元/t，红糖584 元/t， 酒精400 元/t。
从表2 所列数字可见，联产食糖与能源的方 案比单产白糖可增加利润 = 16880 – 9160 = 7720 元/100t 蔗。
表2 数字未包括用废液制造沼气的收益。按 每吨酒精产生废液30 m3 计，1 m3 废液产沼气4.5 m3（相当1 kg 煤的热值）。则2 t 酒精产生的沼 气相当270 m3 沼气或270 kg 煤的热值。由于废 液生产沼气的试生产尚在一些糖厂中进行，故未 列入上表。但在治理污染和增加能源的意义上是 还有一定价值的。估计今后用本方案生成的废液 含硫量比现有亚硫酸法糖厂废液少得多，沼气发 酵可能比较容易成功。
1.每加工100 t 甘蔗，本方案可生产出与甘 蔗单产白糖数量大致相等的食糖（以红糖代白 糖），同时产值不低于原来单产白糖的收入。联产 食糖与酒精总的经济效益可增加利润7720 元 /100t 蔗。
2.与原来甘蔗单产白糖的生产方案比较可增 产酒精1.25 t/100 t 蔗。
3.糖厂在生产中可节约能源；蒸汽7 吨/100 吨蔗，节电800 kW·h/100t 蔗，为全厂耗电量的 30％。
4.节省劳动力20％，免用硫100 kg/100 t 蔗，以及免除燃硫的环境污染和残留二氧化硫对 质量的影响。
但是实现本方案的主要前提是将白糖厂改变 为红糖厂。这就不得不使人考虑到红糖在我国到 底能在食糖市场占有多少份额，市场的前景如何, 是否长久之计？对此我们可以作进一步的探讨。
上世纪80 年代中期，美国最大的糖业公司， 阿姆斯塔（Amstar）面临破产的危机。该公司在 纽约的实验工厂研制出一种带蜜糖新产品称为 brown sugar 投放市场。生产方法是将精糖细晶 粒在分蜜机喷上一层精制过的乙糖蜜，再经干燥 而成。这种带蜜糖要求含准确的水分，因此流动 性好，且耐储存，还带有甘蔗特有的香味。该公 司将它作为一种保健的天然绿色食品进行推销。 该产品售价为精炼糖的1.7 倍，在市场中颇受欢 迎，几年之内销售额已占消费市场的7％～8％， 于是Amstar 得以度过难关。至今历时20 多年， Brown sugar 在美国的市价仍在精糖之上[2]。
近年美国对带蜜糖的营养价值进行过研究， 认为主要是因为甘蔗含有较丰富的抗氧化物质， 它主要是蔗汁中的多酚体，经过生产过程相当一 部分仍留在糖蜜中。美国药物管理局（USDA）用 ORAC（氧自由基吸收功能力）表示人体吸收抗氧 化物质的能力，我国则用“黄嘌呤氧化酶法及铁 离子还原法”简称FRAP 进行测定。高ORAC 值的 水果每100 g 干固物ORAC 值为：梅子5770，葡 萄干2830，菠菜1260。据周重吉等[3]测定的压榨 甘蔗汁，每100 g 干固物ORAC 值达26400，废糖 蜜11370，均比果菜高许多。
抗氧化物对人体健康的影响，在美国所作临 床实验认为其所含的羧基具取代的高反应性和吞 噬自由基的能力。所以有很强的抗氧化活性，可 减缓人体衰老和对脂肪代谢有抑制血浆和肝脏的 胆固醇作用。另外过去传统认为红糖的特别价值 在于它含矿物元素，如铁、锌、钙、镁、磷、钾 等，但近代国内外科技工作者系统的蔗汁成分分 析表明尚含多种氨基酸，其中以苏氨酸、天冬氨 酸、组氨酸含量尤高，这些氨基酸对人体健康都 有一定的营养价值。
瑞士Pronatec 公司对甘蔗汁进行研究，认为 蔗汁中含有的天然矿物质有些是人体代谢所必需 的。在瑞士儿童中进行大量实验证明能防龋病， 此外还含有某些微量元素如铬。食物缺铬会引起 糖尿病和心脏病。因此该公司用甘蔗榨汁，经过 滤、浓缩、干燥制成带蜜糖，称为“SUGANAT”（天 然糖）。产量逐步提高，并扩展至美国市场[4]。
由此红糖作为绿色食品的说法，已得到一些 科学的印证。
我国的红糖与美国带蜜糖（brown sugar）不 同，我们的生产方法不是把糖蜜喷在白糖结晶的 表面，而是把蔗汁经加热、撇泡后浓缩煮成固体 红糖，因此有较多的糖蜜含量。我国自古以来就 是用这种简单的方法在土糖寮中生产出食糖。受 抗日战争破坏的糖寮，解放后逐步恢复生产。由 于人民生活的改善和市场的需要，到上世纪60、 70 年代已有很大的发展。1970 年仅广东省已有糖 寮2700 多间，该年产土糖70.5 万t。我国的居 民特别是北方的农村，除了以红糖作食品，还认 为红糖是补品。产妇生育后以红糖补身成为传统 习惯。对红糖有一定的需求。
我国土糖寮设备比较落后，一般每间糖寮每 天只能产糖1～5 t（只日班生产）,压榨机糖份 抽出率约70％～75％。比较典型的煮糖设备是一 条长炉，上面六七个锅。糖汁经加热、撇泡后， 浓缩到一定浓度用人力在糖床降温成糖。这种炉 耗燃料较多，蔗渣烧不够，还要添山草。花的劳 动力也比较多。因此存在糖份抽出率低，燃料和 劳动力过多导致成本高的缺点。但因为从种甘蔗 到糖寮生产都是生产队包办，成品交糖烟酒公司 统销，因此还可以得到一些利润，保持农民办糖 寮的积极性，土糖得以不断发展。
从上世纪60 年代起，我国糖业界开始重视土 糖生产技术的改造，逐步能利用土糖寮的生产工 艺用现代化糖厂的设备生产红糖。特别是解决了 糖粉和片糖成型的连续化机械设备，出现了一批 处理甘蔗100～500 t/d 的红糖厂：使用压榨机列、 锅炉供汽、五效蒸发罐和增浓罐、机械连续成型 等高效设备，在糖分抽出率、燃料消耗和劳动力 等方面都扭转了糖寮生产效率低的问题。这种新 型红糖厂到上世纪80 年代迅速发展到超过100 间 以上，产品也畅销，逐步取代了生产力落后的土 糖寮，糖寮的甘蔗也大都交到这些红糖厂。
但节外生枝，上世纪80 年代后期我国的糖业 发展纲要规定了糖厂的规模要向大型发展规模低 于1000 t/d 的糖厂逐步关掉，因此这一批红糖厂 基本上已全部关停。广东博罗地区的观音阁糖厂 却是例外，它生产的红糖被日本商人看中，该厂 日榨量约600 t/d，每个榨季近万吨红糖全部被 日商包购，至今历时20 多年。这间厂和少数其他 糖厂已成为我国机械化生产红糖的活化石。
由于小型糖厂的关停（土糖寮包括在内），曾 经有一段时期国内市场红糖十分短缺，导致部分 大中型糖厂掌握商机生产出一种带蜜糖以满足市 场的需要。这种带蜜糖的生产方法是将亚硫酸法 白糖回溶，加上适量的糖浆或清净过的糖蜜，用 机械成形设备降温成糖。这种片糖或糖粉外观十 分类似土糖寮和小型糖厂用现代化设备的土糖生 产工艺制成的红糖，但风味则相差很远。除此之 外，更严重的是它用亚硫酸法糖厂的糖浆和糖蜜 含有较多二氧化硫和一些重金属盐等影响人体健 康的物质。据分析[5],中山糖厂废蜜含三氧化硫 6.37％，折合含二氧化硫为5.1％，顺德糖厂废 蜜含三氧化硫3.64％，折合含二氧化硫2.8％。 甲蜜和乙蜜含量虽略低于废蜜，但含量仍相当高， 不符合食用卫生要求。
（1）在甘蔗糖厂联产食糖和能源在经济效益 上是可行的。除可保持糖厂原有的食糖产量和收 入外还兼产2 t 酒精/100 t 蔗，因而每100 t 蔗 比原有白糖厂增加利润7720 元。（即每100 t 蔗 可实得利润16880 元，除税）。
（2）利用非粮食作物生产能源酒精，在我国 目前虽然尚未能像巴西那样用全蔗汁制酒精，但 糖厂联产食糖和能源的方案却是经济上可行。假 如红糖的市场份额为总产糖量1500 万t 的13％， 红糖年产量为200 万t，则可产酒精33 万t，对 我国的绿色能源的发展应能起到一定的作用。
（3）执行本方案的糖厂可节约汽耗15％， 节电30％，酒精废液产沼气135 m3/100t 蔗（按 1 m3 废液可产沼气4.5 m3 计算，1 m3 沼气的热值 相当1 kg 煤的热值）[6]，有助于降低糖厂能耗。
（4）至于红糖的生产是否可能发展到每年 200 万t 或者更多，这就有赖于我国从事糖业企 业工作者的努力结果，拟再归纳如下几点：
①从我国传统的民间习惯和认识，红糖是一 种有益健康的食品。历来市场对此有一定的需求。 在国外从上世纪80 年代起，欧美的市场也开始迅 速开展对带蜜糖的供应。科学工作者也对带蜜糖 作为绿色食品进行了研究，特别是它所含抗氧化 物之多，引人注目。红糖的生产发展已不限于经 济效益而且有社会效益。
②50 年来红糖生产在我国一直蓬勃发展。红 糖生产者不断作出很大的努力和创新，据手头仅 有的资料，1970 年土糖寮生产的红糖仅广东省已 达到70 万t，其后糖业界发展小型现代化糖厂生 产红糖，逐渐代替生产效率低的土糖寮。但由于 我国糖业发展纲要规定糖厂的规模走大中型化， 小型糖厂及糖寮生产的红糖从市场消失。为了填 补市场真空，有些大中型糖厂用白砂糖和糖蜜生 产出带蜜糖，由于用的是亚硫酸法糖厂的糖浆或 糖蜜含有较多的二氧化硫，这种带蜜糖在二氧化 硫残留指标及营养保健成分方面均不及甘蔗汁用 石灰法直接制成的红糖。
③目前仅有的机械化生产的少数红糖厂，它 们的生产方法和本方案所提的流程基本上相似。 从压榨上浮澄清到蒸发和一般糖厂没有很大区 别，不同的只是在清净工艺及成糖工序，如糖浆 连续增浓罐和连续成糖的机械设备（包括红糖粉 和片糖），这些设备的设计和制造已有一定基础， 扩大并不困难。可以先在一间1000 t/d 甘蔗糖厂 进行实验，然后逐步扩大到其他大中型糖厂。
④据全国甘蔗糖业信息中心2006/07 制糖期 资料：全国252 间甘蔗糖厂，其中173 间糖厂除 白糖外还生产赤砂糖334783 t，有34 间糖厂除 生产白糖兼生产带蜜糖187104 t。这50 多万吨 带蜜糖都是亚硫酸法糖厂生产白糖以外的附加产 品，与甘蔗榨汁后用石灰法直接生产的红糖有本 质上的区别。但由此可见我国的食糖市场对带蜜 糖产品（包括红糖）的需求是相当大的。
| [1] | 保国裕.依靠新技术提高用甘蔗生产燃料酒精的经济效益[J]. 广西蔗糖,2004(4). ( 1)
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| [2] | 陈世治.我国甘蔗糖厂节能问题的若干思路[J]. 甘蔗糖业,2008(3):21. (2)
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| [3] | 扶雄,于淑娟,闵亚光,等.从甘蔗中提取天然抗氧化活性物质[J]. 甘蔗糖业,2003(5). (1)
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| [4] | 黄伟干.糖的品种及其发展[C]//全国甘蔗糖学会及广东糖学会联合年会论文选集广州:广东糖学会,1991 (1)
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| [5] | 甘蔗制糖工业手册编写组.甘蔗制糖工业手册:上册[M]. 北京:中国轻工出版社.1984:612. (1)
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| [6] | 秦人伟.粮薯、糖蜜酒精糟的综合利用与治理[G]轻工资源综合利用选集.北京:中国轻工环保学会,1991. (1)
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