云南省馬鈴薯產(chǎn)燃料乙醇的可行性研究

安徽衣業(yè)科學(xué), Journal d Anhui Agri.Sci.200,3(1:310-311,315責任編輯慶璿責任校對張士敏云南省馬鈴薯產(chǎn)燃料乙醇的可行性研究孫傳伯,李永麗李云廖梓良,劉士清*(南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,云南昆明602摘要[目的]分析云南省馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙酵的的可行性.[方法根據云南省種植馬鈴薯的地理條件、種質(zhì)資源、技術(shù)工藝,分析了馬憐著(zhù)生產(chǎn)燃料乙醇的社會(huì )效益和生態(tài)效益。[結果]云南是馬鈴薯的最適宜種植區域,馬鈐薯生產(chǎn)規模大、產(chǎn)量高、云南省有馬鈐薯研發(fā)和繁育優(yōu)勢,選育了一批專(zhuān)用型新品種·。馬鈐薯屬于淀粉質(zhì)原料,我國淀粉質(zhì)原料發(fā)酵法生產(chǎn)然料乙醉的工藝非常戍熟,可以提高原料的利用率,很好地解決了發(fā)酵殘渣的回收和污染問(wèn)題。馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙醇可以帶動(dòng)云南省農業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整,緩解日益增長(cháng)的能源需求,符合工農業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況:[結論」以馬鈴薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇在云南省有較好的產(chǎn)業(yè)化前景。關(guān)鍵詞云南省;馬鈴薯;燃料乙醇;能源中圖分類(lèi)號S216.2文獻標識碼A文章編號0617-661(29)01-00310-0Feasibility Stucy of Fuel Ethanol Production from Potato in Yunnan ProvinceSUN Chuan-bo et al College of Energy and Ermvirunmental Science, Yunnan Normal University, Kunming, Yurnan 650092)Abstract [Objective] The study was to analyze the feasibility of fuel ethanol production from potato in Yunnan Province. [Method] According lo the ge-graphical condition to plant potato, gennplasm resource, technological process, the social and ecological benefit of fuel ethanol prduction ron potato waanalyzed.[ Result] Yunnan Prowince was the optimul region to plant potato. The production of potato was in large scale with high yield. Yurnan Prowinceas dominant in potato development and breeding and had selected a batch of new sperial varieties. Potato belonged to the starchy material. The processof pmducinw the fuel ethanol from starchy material in China was very mature, which could increase the utilizat ion rate and well solve the problems such asecovery and pollution of fermentation residue. Fuel ethanol prduction from potato could drive the adjustment of agricultual industry structure, relief theincreasing energy demand and accord with actual condition of industry and agriculture in Yunran Prowince. [Conclusion] Fuel ethanol production withtato as material had a better industrialization prospect in Yunnan provinceKey words Yunnan Province Potato; Fuel ethanol; Energy能源是現代社會(huì )賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎,安全可靠的總面積占全國近1/10總產(chǎn)量占全國L/;滇北種植區可作為能源供應和高效、清潔地利用能源是實(shí)現經(jīng)濟可持續發(fā)展的馬鈴薯大春一季種植區,其播種面積廣、產(chǎn)量高,可為燃料乙基本保證,也是國家戰略安全保障的基礎之一「。燃料乙醇醇企業(yè)提供80%的原料;滇中地區氣候條件優(yōu)越,適合馬鈴也稱(chēng)生物燃料、燃料酒精汽油醇、乙醇汽油等,將乙醇進(jìn)一薯周年生產(chǎn),可為燃料乙醇企業(yè)提供原料供應淡季的補充;步脫水再加上適量的變性劑(汽油)后可形成變性燃料乙醇。滇南地區適合冬播一季馬鈴薯生產(chǎn),為燃料乙醇企業(yè)原料周生產(chǎn)燃料乙醇的原料比較豐富纖維素是地球上最豐富的有年供應提供了更有力的保障。云南省南部熱區以及圍繞機資源之一,是一種可以再生的資源每年僅陸生植物就可金沙江、瀾滄江怒江等廣大低熱河谷地區,光照充足,水源以產(chǎn)生纖維素約500億t,纖維素資源還是最主要的生物質(zhì)豐富,無(wú)霜期長(cháng),冬季氣候溫涼每年10月至翌年4月,平均資源,占地球生物總量的60%~80%;對于用纖維素類(lèi)資源溫度為11~21℃,最適合馬鈴薯生長(cháng)和薯塊膨大適合發(fā)展生產(chǎn)燃料乙醇的研究雖然取得不少成果和進(jìn)展但離實(shí)際的冬季馬鈴薯生產(chǎn)9。近年來(lái),云南省把馬鈴薯作為一個(gè)特色可行性利用還存在很大距離而淀粉及其深加工在我國還有大產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展這也給馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙醇提供了強有力的很大的潛力2-6;國家也要求各地根據實(shí)際情況選擇合適的政策保障原料,對于云南省來(lái)說(shuō),發(fā)展以馬鈴薯為原料生產(chǎn)燃料有其22馬鈴薯的種植現狀云南省一直把馬鈴薯當作促進(jìn)農自己獨特的優(yōu)勢。民特別是貧困山區群眾增收的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)來(lái)發(fā)展,全省馬1馬鈴薯的生物學(xué)特性鈴薯產(chǎn)業(yè)迅速向區域化、規?；D變,從一年一季的種了“填鮮馬鈴薯含水量為68%-85%,淀粉含量為9%~25%,肚子”,向正季反季菜用型加工型的一年四季種薯求增收粗蛋臼為0.70%-3.67%,灰分為0.50%-1.87%。馬鈴薯轉變。到24年全省馬鈴薯種植面積已達46.7萬(wàn)hm2以淀粉顆粒大小為5-100m,平均約65m,在常見(jiàn)淀粉粒中上,總產(chǎn)量75萬(wàn)t產(chǎn)值30億元精深加工達45萬(wàn)t,加工產(chǎn)最大容易糊化。糊化溫度為59-64℃,直鏈淀粉含量為值6.75億元,成為惠及農戶(hù)最多的又一特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。20425%。目前有研究表明用于工業(yè)型的馬鈴薯淀粉含量可年4月農業(yè)部部長(cháng)杜青林在云南視察工作時(shí)對云南省馬鈴達30%左右,并且在云南省已有一定規模的推廣種植,適合薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了高度評價(jià)把云南喻為”馬鈴薯王國”。利用其發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇:而且馬鈴薯的種植條件要求不200年春播馬鈴薯373萬(wàn)m2冬播12萬(wàn)hm2.秋播33萬(wàn)高,產(chǎn)量高且穩定,云南省幾乎每個(gè)州、市都有種植。hm2,是全國反季馬鈴薯種植最多的省份,反季馬鈴薯成為云2云南省馬鈴薯的生產(chǎn)條件和種植現狀南最大的優(yōu)勢特色?？蔀榧庸て髽I(yè)周年提供可用原料資源2,1云南省地理環(huán)境云南省是馬鈴薯的最適宜種植區從云南省農業(yè)廳獲悉,200年云南省馬鈴薯年產(chǎn)值已域全省16個(gè)州,海撥6-30m都有種植據云南省達山中國煤化工業(yè)第三大特色經(jīng)濟農業(yè)廳統計的資料顯示,云南省馬鈴薯生產(chǎn)規模大產(chǎn)量高支柱產(chǎn)國內CNMH鈴薯的產(chǎn)地產(chǎn)量在基金項目云南省自然科學(xué)基金(20075049M)門(mén)馬鈴薯不足年產(chǎn)量作者藺介孫傳伯(198-),男,安澈桐城人,在讀碩士,從事生物質(zhì)的10%,為∫把產(chǎn)量?jì)?yōu)勢轉化成為經(jīng)濟優(yōu)勢,在進(jìn)行農業(yè)產(chǎn)能與環(huán)境工程方面的研究?！巴ㄖS作者,碩士生導師副業(yè)結構戰略性調整時(shí),云南省農業(yè)廳確定把馬鈴薯產(chǎn)業(yè)建收稿日期20081022設成為農業(yè)第三大特色經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè),力爭通過(guò)提高馬鈴薯37卷1期孫傳伯等云南省馬鈴黯產(chǎn)燃料乙醇的可行性研究311產(chǎn)業(yè)的整體素質(zhì)依托市場(chǎng)建設和完善技術(shù)體系加快開(kāi)發(fā)高淀粉含量高可以達到充分利用土地資源提高農業(yè)資源反季馬鈴薯,以及具有高附加值的薯類(lèi)產(chǎn)品。把馬鈴薯這一的利用率的目的。④對云南省來(lái)說(shuō)研究發(fā)展以最具潛力的產(chǎn)業(yè)做大做強使其成為云南省農業(yè)、農村、農民增收一大馬鈴薯資源發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇,是解決馬鈴薯加工中廢棄物亮點(diǎn)有效的方法出路也是解決旺產(chǎn)期農產(chǎn)品積壓的有效手段2.3馬鈴薯品種的研發(fā)和繁育種優(yōu)勢“十五"以來(lái),云南是保障云南省馬鈴薯種植與加工產(chǎn)業(yè)鏈健康運轉發(fā)展的重省加強了馬鈴薯新品種的選育、良繁和示范推廣工作,新品要調節措施。種選育由單一糧食和菜用型向糧、菜、加飼方向發(fā)展,一批原料:馬伶薯或木薯,去雜(除去石頭,金屬等硬物)專(zhuān)用型新品種如云薯201、云薯101麗薯1號、抗青91等逐冒柝產(chǎn)物酒精步通過(guò)審定,在全省正反季中已示范推廣067萬(wàn)hm2以上,片以并呈逐年擴大趨勢。2005年全省脫毒核心苗原種及1-3酒艸蒸餾級種繁育體系已基本建立,已有組培室2m00m2,網(wǎng)室000餾線(xiàn)回用與熱能利用淀粉漿戲化、糖化m2,共生產(chǎn)脫毒苗256萬(wàn)株,生產(chǎn)迷你薯90萬(wàn)粒。擴繁補水(液)調漿←—一因體殘渣各級種薯3.33萬(wàn)hm2以上,總產(chǎn)量6838萬(wàn)t。其中,一級種⊥→葡葫禧液為解半纖維素法認薯5.38萬(wàn)t,二級種薯20.9萬(wàn)t,三級種薯42.0B萬(wàn)t,基本滿(mǎn)解纖紲禾多級連續發(fā)甜L的發(fā)臂線(xiàn)查解蛋白質(zhì)足了全省3年1換的需求氏滅菌法跡固分離進(jìn)入酒精餾3馬鈴薯產(chǎn)乙醇的技術(shù)經(jīng)濟分析④殘渣合培母3.1發(fā)酵工藝技術(shù)分析我國乙醇生產(chǎn)以發(fā)酵法為主。按↑游禹或困定生產(chǎn)原料的不同,發(fā)酵法又分為淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇糖質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇、纖維素原料生產(chǎn)乙醇以及工廠(chǎng)廢液生產(chǎn)乙醇非酵母利用方式之一度于不一于優(yōu)化同的回用調等淀粉質(zhì)原料發(fā)酵法是我國生產(chǎn)酒精的主要方法.。而得到及木質(zhì)素轉化物備用馬鈴薯屬于淀粉質(zhì)原料,其發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇工藝非常成熟。原料首先經(jīng)過(guò)粉碎,將植物細胞組織破壞,便于淀粉的圖2原料殘渣回補發(fā)酵乙醇關(guān)鍵技術(shù)流程游離;經(jīng)蒸煮處理,使淀粉糊化、液化,并破壞細胞,形成液化Fig2 Key technological process of ethanol fermented by anaplerosis醪,使其更好地接受糖化酶的作用并轉化為可發(fā)酵性糖后才3.3生態(tài)環(huán)境分析利用可再生資源馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙能發(fā)酵;再進(jìn)行蒸餾得到成品酒精最后脫水就是無(wú)水酒醇,不僅符合云南省工農業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況而且從保護資精。其工藝流程如圖1。源和環(huán)境發(fā)展云南省特色支柱產(chǎn)業(yè)——旅游業(yè)的角度來(lái)看原奸一D來(lái)制段化發(fā)也符合生態(tài)工農業(yè)的基本要求因為該生產(chǎn)具有能耗低、污斗乙2[水5染少、無(wú)生態(tài)環(huán)境破壞、使用過(guò)程中污染廢氣排放減少等優(yōu)點(diǎn)。附產(chǎn)品落發(fā)加工廢解液處理3.3.1廢糟液。馬鈴薯原料經(jīng)圖2殘渣回補工藝發(fā)酵產(chǎn)燃料乙醇后的廢糟液可以進(jìn)行產(chǎn)沼氣衛2·。廢糟液經(jīng)產(chǎn)沼氣處圖1淀粉質(zhì)原料發(fā)酵法生產(chǎn)無(wú)水乙醇的工藝流程理后原料中部分NPK殘留其中,又有適宜的pH值,所以Fig 1 Technological process of anhydrous alcohol from starchy ma是一種良好的有機肥料;其中有部分有機物轉換成有機質(zhì)隨著(zhù)發(fā)酵工藝技術(shù)的不斷改進(jìn),一些實(shí)際生產(chǎn)良好的可起到改良土壤的作用發(fā)酵模式在工藝上得到進(jìn)一步的完善和創(chuàng )新,如同步水解工3.32廢水廢氣廢渣。根據目前的燃料乙醇生產(chǎn)系統,可藝、生淀粉發(fā)酵工藝、濃醪發(fā)酵、清液發(fā)酵和連續發(fā)酵等。云以采用殘渣回補工藝和乙醇高效清潔生產(chǎn)新工藝相結合,將南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院云南省農村能源重點(diǎn)實(shí)驗廢水降到最低程度。對產(chǎn)生的廢水根據其QDr、BO3含量室針對馬鈴薯的特點(diǎn)研發(fā)一套原料殘渣回補發(fā)酵乙醇關(guān)鍵高低,可生化性好的特點(diǎn),一部分放到沼氣池發(fā)酵;一部分進(jìn)技術(shù),該技術(shù)提高了原料的利用率很好地解決了發(fā)酵殘渣行厭氧一好氧處理使其達到國家排放標準,對環(huán)境基本無(wú)的回收難和污染問(wèn)題做到了經(jīng)濟環(huán)保,對燃料乙醇生產(chǎn)企污染。燃料乙醇發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)C2氣體,除一部分用以回收外,業(yè)起到降低成本,減少污染處理費用、提高了原料的轉化效其余在發(fā)酵工段產(chǎn)生的CO2不回收直接通過(guò)高排氣管排到率。其工藝流程如圖2。大氣中,以抵消馬鈴薯在生長(cháng)過(guò)程中消耗掉的CO,維持CO232杜會(huì )效益分析馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙醇工廠(chǎng)的建立能夠循環(huán)中的生態(tài)平衡:另外,生產(chǎn)中由鍋爐產(chǎn)生的煙氣除了果給云南省帶來(lái)巨大的社會(huì )效益。①該項目的實(shí)施將以工業(yè)用鍋爐自身靜電除塵器進(jìn)行除塵處理外,還采用氣動(dòng)乳化脫反哺農業(yè)帶動(dòng)云南省農業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整,達到促進(jìn)農業(yè)硫除塵發(fā)展增加農民收入,減少農村失業(yè)人數的目的為解決“三低于鍋農”問(wèn)題做出貢獻;②緩解云南省日益增長(cháng)的能源需求提高產(chǎn)生H中國煤化工,經(jīng)處理的廢氣均可料乙醇生產(chǎn)過(guò)程中CNMH面基層材料水泥混應對世界石油危機的能力;③栽培條件要求不嚴格,具有良土路面摻和料;細灰可以作為水泥骨料或直接摻入水泥使好的抗旱性,耐瘠性,在荒山荒坡、荒灘都可以種植,尤其是用。利用灰渣生產(chǎn)煤渣輕質(zhì)建筑砌塊,具有保溫吸音等特用于加工型馬鈴薯不僅栽培條件要求不嚴格而且種植產(chǎn)量(下轉第315頁(yè))3卷1期陸希尋珠三商地區海陸風(fēng)的數值模擬及城市化對其影響研究315附近。這充分證明了城市熱島環(huán)流與海陸風(fēng)局地環(huán)流相互作用造成了珠三角東岸閉合環(huán)流的形成1600160012000 Im/s 2w/s 3n/s 4/s注:為控制試驗;b為敏感試驗。圖a、b中藍線(xiàn)等值線(xiàn)為垂直速度,單位m/sNote: a: CTRL; b: Sensitivity experiment. Blue isolines in a and b. vertical speed, unit: m/s:圖72日1:00控制試驗與敏感試驗沿23N風(fēng)場(chǎng)垂直剖面Fig 7 Vertical aoM section of wind fied along the Latitude 2.3N in the CiRL and sensitivity experiment4結論ty94:10-34(1)在該模擬的時(shí)間段內海風(fēng)在8:00開(kāi)始發(fā)展,在14[2]李華宏沈桐立,王曼等伴模式同化系統在修正模式地形中的應用南京氣象學(xué)院學(xué)報X00,28(3):30-360以后達到最大值超過(guò)6m/s,并且滲入到珠江東岸的內陸3] vUKOVICH F M. Theoretical analysis d the effec d meam wind and sability地區。加0:00以后海風(fēng)開(kāi)始減弱,陸風(fēng)在珠江口出現。14:00a hea island circulation characteristic d an urban compex[]. Man Wea RevM979:919-96的海風(fēng)有很大的西風(fēng)增量,造成了珠江東岸,特別是香港地4] LO JC F.AU A K H, CHFN F,a. Hban recation in a mesoscale m的輻合增強。d a the effects un the local coulton in the pea river de(2)通過(guò)敏感性試驗,城市化使得陸地升溫更快加大了(s陳訓來(lái)王安字李江南等香港地區海陸風(fēng)的顯式模扎研究[]氣海陸溫差從而導致了海風(fēng)強度的增加和滲人內陸的距離加(8x:23如 d,dmnd的長(cháng)。香港地區受到嚴重的影響低層出現多個(gè)輻合帶。而且輻合強度增加,時(shí)間延長(cháng)。但城市化對于夜間的影響不大he Pear River DHua d China[ J]. Atmosphere Envirmrememt,24.38: 67376750(3)通過(guò)對海風(fēng)環(huán)流垂直結構的研究得出,城市化造成[7]朱根林錦,壽紹文等天氣學(xué)原甲和方法[M]3版,北京:氣象了珠江口和香港中西部的閉合環(huán)流和低層西風(fēng)。閉合環(huán)流出版社,205[8壽紹文勵申豐姚秀萍中尺度氣象學(xué)「M]北京:氣象出版社,00:83的形成使得污染物堆積,不易擴散參考文獻9]張立風(fēng)張銘林宏源珠江口地區海陸風(fēng)系的研究[刀]大氣枓學(xué)9,(5):5-5[1]SIMPSON JE. Sa breene and loral wind[M]. Cabridge: Carrbridge Universi-中葉十十十““十一十“十““十“十十“+1(上接第311頁(yè))]酸酒,306,3(2):13-16點(diǎn),是一種很好的建筑材料。[4]劉,石根蘭木所f維泰轉化為燃乙醇的研究進(jìn)展現代化工3065.25(3);19-244結語(yǔ)[5]徐芬芬葉和民,于愛(ài)斌我國的淀粉糖類(lèi)和維植物資源及其用干發(fā)展馬鈴薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)有利于云南省經(jīng)濟和生態(tài)匕醇發(fā)酵的討門(mén)中國甜特產(chǎn),3(3):63-65旅游業(yè)發(fā)展有利于緩解云南省的能源短缺問(wèn)題同時(shí)對開(kāi)6蘇人軍以瑤以和等燃料酢酵技木研究進(jìn)展(副南農拓農業(yè)的發(fā)展空間農業(yè)深加工空間以及解決農村剩余勞70汝華趙繼倫酒精發(fā)酵工藝學(xué)M.廣州:華南理工大學(xué)出版社動(dòng)力等方面有著(zhù)突出的意義,在環(huán)保設施得到落實(shí)的基礎(8]孫茂林李先平楊萬(wàn)林云南馬鈴害種植區城以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析門(mén)]上,還具有能耗低、污染少、無(wú)生態(tài)環(huán)境破壞等優(yōu)點(diǎn)。所以中國罵鈴薯x,6(3):8-18隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步利用馬鈴薯生產(chǎn)燃料乙醇有著(zhù)可預見(jiàn)的91李峰,楊腺芬,白建明云南冬季馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢冋問(wèn)題及對策刀云南農業(yè)科技,x06(51):23-D25好技術(shù)和經(jīng)濟前景10董丹丹趙黛青廊舉萍.生物其燃料乙醇生產(chǎn)工藝的能耗分析與節參考文獻能技木述[門(mén)]化進(jìn)展,m,x6(1):196-160.1}華閘工學(xué)院,無(wú)輕工業(yè)學(xué)院,天津輕工業(yè)學(xué)院等.麗精與白酒工藝[]李軍吳平治,李美茹等能源植物的研究進(jìn)展及其發(fā)展趨勢[]自然雜志,M021):21-25[2]孫H中國煤化工研究門(mén)現代農業(yè)技2]王月林建強,張蕭,等直接生物轉化纖維素類(lèi)資源生產(chǎn)燃料乙醇的開(kāi)究進(jìn)展[門(mén)]山東大學(xué)學(xué)振:自然科學(xué)版mm2,3(4)525-5[3]傅CNMH(的合效益分析湖3}李盛宗,賈樹(shù)彪穎立文和用纖維素原料生產(chǎn)燃料情的研究進(jìn)展南千又于