糖蜜废液的资源化处理及应用
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1.1 糖蜜简介

1.1.1 糖蜜的来源

糖蜜又叫废糖蜜,是制糖工业的副产品。这是一种黏稠、黑褐色、呈半流动性的物体。主要含有蔗糖、少量果糖和葡萄糖,非糖部分主要含生物素、氨基酸、盐类如钙盐、钾盐、草酸盐、氯化盐等。主要来源为甘蔗和甜菜等糖厂制糖过程中的副产品。以甘蔗制糖为例,见图1-1。

图1-1 甘蔗制糖工业糖蜜产出图

糖蜜中含有大量的可发酵性糖,因此是良好的发酵原料,目前主要用作酒精、酵母、氨基酸和味精等发酵制品的底物或基料。同时也可作为食品和动物饲料的原料使用。

根据原料的不同,其总糖含量有所差异。甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中总糖含量约占48.0%和49.0%;水分含量约占35.0%和23.0%;粗蛋白质含量约占3.0%和6.5%。此外,糖蜜还含有3%~4%的可溶性胶体,主要为木糖胶、阿拉伯糖胶和果胶等。

1.1.2 糖蜜的分类

糖蜜根据来源可以分为甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、葡萄糖蜜、玉米糖蜜,产量较小的有转化糖蜜和精制糖蜜。我国糖蜜产量最大的是甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜。

(1)甘蔗糖蜜

甘蔗糖蜜是甘蔗糖厂的一种副产物,是通过将甘蔗压榨出汁后,把蔗汁经过一系列如澄清、净化和过滤等处理后,经过蒸发浓缩、结晶及助晶、离心分离等工序后得出不能再重复加工和结晶的浓稠液体,一般呈棕色或棕褐色。其产量为原料的3%~4%,呈酸性,pH约为6.2。

甘蔗糖蜜含有大量的可发酵性糖,其中蔗糖约占30%,还原糖约占20%。在制糖工业中,虽然甘蔗糖蜜不能继续加工制糖,但仍可作为发酵工业的原料用于生产酒精、酵母、氨基酸等。

①甘蔗糖蜜的成分。由于甘蔗的产地和气候以及制糖方法和工艺条件等不同,因此不同地区的糖蜜成分也有所差别,详见表1-1。

表1-1 不同地区甘蔗糖蜜的成分

②甘蔗糖蜜的质量要求。制糖厂数量众多,且不同省份产出的甘蔗成分不一、工艺不同,《甘蔗糖蜜》(QB/T 2684—2005)[1]对甘蔗糖蜜的质量要求做出了相关的规定,详见表1-2。

表1-2 质量要求

注:总还原糖、纯度低于以上指标值及酸度、总灰分、菌落总数高于以上指标值时,若买卖双方仍要进行交易,可制定详细的合同,按质论价。

③甘蔗糖蜜污水排放限值。甘蔗糖蜜虽然促进了地方经济发展,但同时也带来了严重的环境问题,尤其是发酵液造成的水污染,对当地水体造成了巨大影响,表1-3为甘蔗制糖企业水污染排放限值。

表1-3 甘蔗制糖企业水污染排放限值

(2)甜菜糖蜜

甜菜糖蜜是甜菜制糖工艺过程中的副产物。甜菜制糖过程中糖分经结晶、分离的母液称为甜菜糖蜜。甜菜糖蜜杂质含量较高,已不能重新加工成糖,因此称为废糖蜜。甜菜糖蜜是浓稠的黏性液体,通常呈黑褐色,呈碱性,pH约为7.4。

甜菜可以生产3%~4%的甜菜蜜糖。甜菜糖蜜主要产自我国东北、西北和华北等地区。

甜菜糖蜜含有大量无氮抽出物,几乎全部为蔗糖和还原糖,同样可作为发酵工业原料用于生产酒精、酵母、氨基酸等。

①甜菜糖蜜的成分。甜菜的产地、气候和工艺条件等因素不同,其产生的糖蜜成分也有所差别,详见表1-4。

表1-4 甜菜糖蜜的成分

甜菜糖蜜中含有丰富的氨基酸,具体含量可以参考表1-5。

表1-5 甜菜糖蜜中的氨基酸含量

甜菜糖蜜与甘蔗糖蜜的维生素含量有所不同,具体参考表1-6。

表1-6 糖蜜中的维生素含量

②甜菜糖蜜的质量要求。《饲料添加剂 天然甜菜碱》(GB/T 21515—2008)[2]对甜菜糖蜜的质量要求做出了相关的规定,详见表1-7。

表1-7 甜菜糖蜜的质量要求

③甜菜制糖的废水特征。甜菜制糖厂的废水主要是洗涤水、冲洗滤泥水、压粕水和车间生产加工高浓度有机废水等。生产中蒸汽冷凝水和设备冷却水污染程度较轻,除温度略高外,水质变化不大,因此属于低浓度废水,其水量约占总排水量的30%~50%。洗涤水等废水含有较多悬浮物和一定数量的溶解性有机物,COD值一般约为3000mg/L,SS值(水中悬浮物值)为500mg/L以上,该部分废水量占总排废水量的40%~50%。冲洗滤泥水、压粕水和车间生产加工高浓度有机废水含有大量悬浮物和有机物,因此属于高浓度有机废水,COD值通常大于5000mg/L,水量较少,通常占总排水量的10%[3]。表1-8、表1-9分别为甜菜制糖生产过程中污染物排放负荷和废水的部分水质指标。

表1-8 甜菜制糖生产过程中污染物排放负荷

表1-9 甜菜制糖厂废水部分水质指标

(3)其他糖蜜

其他糖蜜如葡萄糖蜜、玉米糖蜜、转化糖蜜和精制糖蜜等,同样具有可发酵性糖,可作为发酵原料用于生产酒精、酵母、氨基酸等。