云南省马铃薯产燃料乙醇的可行性研究

安徽衣业科学, Journal d Anhui Agri.Sci.200,3(1:310-311,315责任编辑庆璿责任校对张士敏云南省马铃薯产燃料乙醇的可行性研究孙传伯,李永丽李云廖梓良,刘士清*(南师范大学能源与环境科学学院,云南昆明602摘要[目的]分析云南省马铃薯生产燃料乙酵的的可行性.[方法根据云南省种植马铃薯的地理条件、种质资源、技术工艺,分析了马怜著生产燃料乙醇的社会效益和生态效益。[结果]云南是马铃薯的最适宜种植区域,马钤薯生产规模大、产量高、云南省有马钤薯研发和繁育优势,选育了一批专用型新品种·。马钤薯属于淀粉质原料,我国淀粉质原料发酵法生产然料乙醉的工艺非常戍熟,可以提高原料的利用率,很好地解决了发酵残渣的回收和污染问题。马铃薯生产燃料乙醇可以带动云南省农业产业结构的调整,缓解日益增长的能源需求,符合工农业发展的实际情况:[结论」以马铃薯为原料生产燃料乙醇在云南省有较好的产业化前景。关键词云南省;马铃薯;燃料乙醇;能源中图分类号S216.2文献标识码A文章编号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能源是现代社会赖以生存和发展的基础,安全可靠的总面积占全国近1/10总产量占全国L/;滇北种植区可作为能源供应和高效、清洁地利用能源是实现经济可持续发展的马铃薯大春一季种植区,其播种面积广、产量高,可为燃料乙基本保证,也是国家战略安全保障的基础之一「。燃料乙醇醇企业提供80%的原料;滇中地区气候条件优越,适合马铃也称生物燃料、燃料酒精汽油醇、乙醇汽油等,将乙醇进一薯周年生产,可为燃料乙醇企业提供原料供应淡季的补充;步脱水再加上适量的变性剂(汽油)后可形成变性燃料乙醇。滇南地区适合冬播一季马铃薯生产,为燃料乙醇企业原料周生产燃料乙醇的原料比较丰富纤维素是地球上最丰富的有年供应提供了更有力的保障。云南省南部热区以及围绕机资源之一,是一种可以再生的资源每年仅陆生植物就可金沙江、澜沧江怒江等广大低热河谷地区,光照充足,水源以产生纤维素约500亿t,纤维素资源还是最主要的生物质丰富,无霜期长,冬季气候温凉每年10月至翌年4月,平均资源,占地球生物总量的60%~80%;对于用纤维素类资源温度为11~21℃,最适合马铃薯生长和薯块膨大适合发展生产燃料乙醇的研究虽然取得不少成果和进展但离实际的冬季马铃薯生产9。近年来,云南省把马铃薯作为一个特色可行性利用还存在很大距离而淀粉及其深加工在我国还有大产业来发展这也给马铃薯生产燃料乙醇提供了强有力的很大的潜力2-6;国家也要求各地根据实际情况选择合适的政策保障原料,对于云南省来说,发展以马铃薯为原料生产燃料有其22马铃薯的种植现状云南省一直把马铃薯当作促进农自己独特的优势。民特别是贫困山区群众增收的特色优势产业来发展,全省马1马铃薯的生物学特性铃薯产业迅速向区域化、规模化转变,从一年一季的种了“填鲜马铃薯含水量为68%-85%,淀粉含量为9%~25%,肚子”,向正季反季菜用型加工型的一年四季种薯求增收粗蛋臼为0.70%-3.67%,灰分为0.50%-1.87%。马铃薯转变。到24年全省马铃薯种植面积已达46.7万hm2以淀粉颗粒大小为5-100m,平均约65m,在常见淀粉粒中上,总产量75万t产值30亿元精深加工达45万t,加工产最大容易糊化。糊化温度为59-64℃,直链淀粉含量为值6.75亿元,成为惠及农户最多的又一特色优势产业。20425%。目前有研究表明用于工业型的马铃薯淀粉含量可年4月农业部部长杜青林在云南视察工作时对云南省马铃达30%左右,并且在云南省已有一定规模的推广种植,适合薯产业的发展给予了高度评价把云南喻为”马铃薯王国”。利用其发酵生产燃料乙醇:而且马铃薯的种植条件要求不200年春播马铃薯373万m2冬播12万hm2.秋播33万高,产量高且稳定,云南省几乎每个州、市都有种植。hm2,是全国反季马铃薯种植最多的省份,反季马铃薯成为云2云南省马铃薯的生产条件和种植现状南最大的优势特色。可为加工企业周年提供可用原料资源2,1云南省地理环境云南省是马铃薯的最适宜种植区从云南省农业厅获悉,200年云南省马铃薯年产值已域全省16个州,海拨6-30m都有种植据云南省达山中国煤化工业第三大特色经济农业厅统计的资料显示,云南省马铃薯生产规模大产量高支柱产国内CNMH铃薯的产地产量在基金项目云南省自然科学基金(20075049M)门马铃薯不足年产量作者蔺介孙传伯(198-),男,安澈桐城人,在读硕士,从事生物质的10%,为∫把产量优势转化成为经济优势,在进行农业产能与环境工程方面的研究。“通讽作者,硕士生导师副业结构战略性调整时,云南省农业厅确定把马铃薯产业建收稿日期20081022设成为农业第三大特色经济支柱产业,力争通过提高马铃薯37卷1期孙传伯等云南省马铃黯产燃料乙醇的可行性研究311产业的整体素质依托市场建设和完善技术体系加快开发高淀粉含量高可以达到充分利用土地资源提高农业资源反季马铃薯,以及具有高附加值的薯类产品。把马铃薯这一的利用率的目的。④对云南省来说研究发展以最具潜力的产业做大做强使其成为云南省农业、农村、农民增收一大马铃薯资源发酵生产燃料乙醇,是解决马铃薯加工中废弃物亮点有效的方法出路也是解决旺产期农产品积压的有效手段2.3马铃薯品种的研发和繁育种优势“十五"以来,云南是保障云南省马铃薯种植与加工产业链健康运转发展的重省加强了马铃薯新品种的选育、良繁和示范推广工作,新品要调节措施。种选育由单一粮食和菜用型向粮、菜、加饲方向发展,一批原料:马伶薯或木薯,去杂(除去石头,金属等硬物)专用型新品种如云薯201、云薯101丽薯1号、抗青91等逐冒柝产物酒精步通过审定,在全省正反季中已示范推广067万hm2以上,片以并呈逐年扩大趋势。2005年全省脱毒核心苗原种及1-3酒艹蒸馏级种繁育体系已基本建立,已有组培室2m00m2,网室000馏线回用与热能利用淀粉浆戏化、糖化m2,共生产脱毒苗256万株,生产迷你薯90万粒。扩繁补水(液)调浆←—一因体残渣各级种薯3.33万hm2以上,总产量6838万t。其中,一级种⊥→葡葫禧液為解半纤维素法認薯5.38万t,二级种薯20.9万t,三级种薯42.0B万t,基本满解纤绁禾多级连续发甜L的发臂线查解蛋白质足了全省3年1换的需求氏灭菌法迹固分离进入酒精馏3马铃薯产乙醇的技术经济分析④残渣合培母3.1发酵工艺技术分析我国乙醇生产以发酵法为主。按↑游禹或困定生产原料的不同,发酵法又分为淀粉质原料生产乙醇糖质原料生产乙醇、纤维素原料生产乙醇以及工厂废液生产乙醇非酵母利用方式之一度于不一于优化同的回用调等淀粉质原料发酵法是我国生产酒精的主要方法.。而得到及木质素转化物备用马铃薯属于淀粉质原料,其发酵生产燃料乙醇工艺非常成熟。原料首先经过粉碎,将植物细胞组织破坏,便于淀粉的图2原料残渣回补发酵乙醇关键技术流程游离;经蒸煮处理,使淀粉糊化、液化,并破坏细胞,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转化为可发酵性糖后才3.3生态环境分析利用可再生资源马铃薯生产燃料乙能发酵;再进行蒸馏得到成品酒精最后脱水就是无水酒醇,不仅符合云南省工农业发展的实际情况而且从保护资精。其工艺流程如图1。源和环境发展云南省特色支柱产业——旅游业的角度来看原奸一D来制段化发也符合生态工农业的基本要求因为该生产具有能耗低、污斗乙2[水5染少、无生态环境破坏、使用过程中污染废气排放减少等优点。附产品落发加工废解液处理3.3.1废糟液。马铃薯原料经图2残渣回补工艺发酵产燃料乙醇后的废糟液可以进行产沼气卫2·。废糟液经产沼气处图1淀粉质原料发酵法生产无水乙醇的工艺流程理后原料中部分NPK残留其中,又有适宜的pH值,所以Fig 1 Technological process of anhydrous alcohol from starchy ma是一种良好的有机肥料;其中有部分有机物转换成有机质随着发酵工艺技术的不断改进,一些实际生产良好的可起到改良土壤的作用发酵模式在工艺上得到进一步的完善和创新,如同步水解工3.32废水废气废渣。根据目前的燃料乙醇生产系统,可艺、生淀粉发酵工艺、浓醪发酵、清液发酵和连续发酵等。云以采用残渣回补工艺和乙醇高效清洁生产新工艺相结合,将南师范大学能源与环境科学学院云南省农村能源重点实验废水降到最低程度。对产生的废水根据其QDr、BO3含量室针对马铃薯的特点研发一套原料残渣回补发酵乙醇关键高低,可生化性好的特点,一部分放到沼气池发酵;一部分进技术,该技术提高了原料的利用率很好地解决了发酵残渣行厌氧一好氧处理使其达到国家排放标准,对环境基本无的回收难和污染问题做到了经济环保,对燃料乙醇生产企污染。燃料乙醇发酵过程产C2气体,除一部分用以回收外,业起到降低成本,减少污染处理费用、提高了原料的转化效其余在发酵工段产生的CO2不回收直接通过高排气管排到率。其工艺流程如图2。大气中,以抵消马铃薯在生长过程中消耗掉的CO,维持CO232杜会效益分析马铃薯生产燃料乙醇工厂的建立能够循环中的生态平衡:另外,生产中由锅炉产生的烟气除了果给云南省带来巨大的社会效益。①该项目的实施将以工业用锅炉自身静电除尘器进行除尘处理外,还采用气动乳化脱反哺农业带动云南省农业产业结构的调整,达到促进农业硫除尘发展增加农民收入,减少农村失业人数的目的为解决“三低于锅农”问题做出贡献;②缓解云南省日益增长的能源需求提高产生H中国煤化工,经处理的废气均可料乙醇生产过程中CNMH面基层材料水泥混应对世界石油危机的能力;③栽培条件要求不严格,具有良土路面摻和料;细灰可以作为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、荒滩都可以种植,尤其是用。利用灰渣生产煤渣轻质建筑砌块,具有保温吸音等特用于加工型马铃薯不仅栽培条件要求不严格而且种植产量(下转第315页)3卷1期陆希寻珠三商地区海陆风的数值模拟及城市化对其影响研究315附近。这充分证明了城市热岛环流与海陆风局地环流相互作用造成了珠三角东岸闭合环流的形成1600160012000 Im/s 2w/s 3n/s 4/s注:为控制试验;b为敏感试验。图a、b中蓝线等值线为垂直速度,单位m/sNote: a: CTRL; b: Sensitivity experiment. Blue isolines in a and b. vertical speed, unit: m/s:图72日1:00控制试验与敏感试验沿23N风场垂直剖面Fig 7 Vertical aoM section of wind fied along the Latitude 2.3N in the CiRL and sensitivity experiment4结论ty94:10-34(1)在该模拟的时间段内海风在8:00开始发展,在14[2]李华宏沈桐立,王曼等伴模式同化系统在修正模式地形中的应用南京气象学院学报X00,28(3):30-360以后达到最大值超过6m/s,并且渗入到珠江东岸的内陆3] vUKOVICH F M. Theoretical analysis d the effec d meam wind and sability地区。加0:00以后海风开始减弱,陆风在珠江口出现。14:00a hea island circulation characteristic d an urban compex[]. Man Wea RevM979:919-96的海风有很大的西风增量,造成了珠江东岸,特别是香港地4] LO JC F.AU A K H, CHFN F,a. Hban recation in a mesoscale m的辐合增强。d a the effects un the local coulton in the pea river de(2)通过敏感性试验,城市化使得陆地升温更快加大了(s陈训来王安字李江南等香港地区海陆风的显式模扎研究[]气海陆温差从而导致了海风强度的增加和渗人内陆的距离加(8x:23如 d,dmnd的长。香港地区受到严重的影响低层出现多个辐合带。而且辐合强度增加,时间延长。但城市化对于夜间的影响不大he Pear River DHua d China[ J]. Atmosphere Envirmrememt,24.38: 67376750(3)通过对海风环流垂直结构的研究得出,城市化造成[7]朱根林锦,寿绍文等天气学原甲和方法[M]3版,北京:气象了珠江口和香港中西部的闭合环流和低层西风。闭合环流出版社,205[8寿绍文励申丰姚秀萍中尺度气象学「M]北京:气象出版社,00:83的形成使得污染物堆积,不易扩散参考文献9]张立风张铭林宏源珠江口地区海陆风系的研究[刀]大气枓学9,(5):5-5[1]SIMPSON JE. Sa breene and loral wind[M]. Cabridge: Carrbridge Universi-中叶十十十““十一十“十““十“十十“+1(上接第311页)]酸酒,306,3(2):13-16点,是一种很好的建筑材料。[4]刘,石根兰木所f维泰转化为燃乙醇的研究进展现代化工3065.25(3);19-244结语[5]徐芬芬叶和民,于爱斌我国的淀粉糖类和维植物资源及其用干发展马铃薯燃料乙醇产业有利于云南省经济和生态匕醇发酵的讨门中国甜特产,3(3):63-65旅游业发展有利于缓解云南省的能源短缺问题同时对开6苏人军以瑶以和等燃料酢酵技木研究进展(副南农拓农业的发展空间农业深加工空间以及解决农村剩余劳70汝华赵继伦酒精发酵工艺学M.广州:华南理工大学出版社动力等方面有着突出的意义,在环保设施得到落实的基础(8]孙茂林李先平杨万林云南马铃害种植区城以及产业发展分析门]上,还具有能耗低、污染少、无生态环境破坏等优点。所以中国骂铃薯x,6(3):8-18随着技术的进步利用马铃薯生产燃料乙醇有着可预见的91李峰,杨腺芬,白建明云南冬季马铃薯产业化的优势冋问题及对策刀云南农业科技,x06(51):23-D25好技术和经济前景10董丹丹赵黛青廊举萍.生物其燃料乙醇生产工艺的能耗分析与节参考文献能技木述[门]化进展,m,x6(1):196-160.1}华闸工学院,无轻工业学院,天津轻工业学院等.丽精与白酒工艺[]李军吳平治,李美茹等能源植物的研究进展及其发展趋势[]自然杂志,M021):21-25[2]孙H中国煤化工研究门现代农业技2]王月林建强,张萧,等直接生物转化纤维素类资源生产燃料乙醇的开究进展[门]山东大学学振:自然科学版mm2,3(4)525-5[3]傅CNMH(的合效益分析湖3}李盛宗,贾树彪颖立文和用纤维素原料生产燃料情的研究进展南千又于