CN1802441A - 制造砂糖和有用物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种制造砂糖和乙醇的方法，其能够利用燃烧甘蔗的蔗渣而获得的能量供应出在砂糖和乙醇的制造工序等中被消耗能量的几乎全部量，而不引起砂糖产量的减少。本发明提供由甘蔗制造砂糖及有用物质的方法，其特征在于，包括：(a)从甘蔗生成榨汁及蔗渣的工序、(b)从上述榨汁生成砂糖及废糖蜜的工序、(c)以由工序(a)和(b)得到的榨汁、废糖蜜和蔗渣为原料生产能量和有用物质的工序，上述甘蔗的茎部含有15质量％或其以上的纤维成分，而且，每单位面积的干物产量是40吨/公顷/年或其以上，从燃烧上述蔗渣而获得的能量得到上述制造方法的全部工序中所需能量的90％或其以上。

Description

制造砂糖和有用物质的方法

发明背景

本发明涉及从甘蔗制造砂糖以及以废糖蜜为原料的醇、塑料等的方法。

来自植物的燃料用乙醇，作为防止碳酸气体增加的取代汽油的液体燃料受到期待。关于来自植物的乙醇的制造，一直以来已知有以甘蔗为原料的制造方法(图1)。在该方法中，具有这样的优点，即从燃烧蔗渣而获得的能量，可以得到在制造乙醇时所必需的几乎全部的能量。但是，在以甘蔗为乙醇的原料时，因为与砂糖生产竞争，所以，以现在的耕作面积制造乙醇，就带来作为粮食的砂糖生产量减少的问题。

通常，从甘蔗制造砂糖(粗糖)是以图2所示的方法生产的。在这里，也提出使用砂糖制造工序中的副产物废糖蜜来制造乙醇的方案(图3)。在该方法中，通常使用纤维成分含量为10～12质量％左右的甘蔗制造砂糖，同时燃烧蔗渣来补充制造砂糖和乙醇所需的能量。从而，解决了上述的砂糖生产量减少这样的问题，但燃烧蔗渣而得到的能量较少，因此，仅靠这些不能供应砂糖制造工序等中所消耗的能量，必需用得自电力或重油的能量来补充能量的不足部分。另外，因为废糖蜜较少，所以得到的乙醇量也较少。

发明公开

因此，本发明的目的在于提供一种从甘蔗制造砂糖和乙醇的方法，该方法能够增加所制造的乙醇量，利用燃烧从甘蔗制造砂糖和乙醇时排出的蔗渣而得到的能量，能够供应上述砂糖和乙醇的制造工序等中被消耗的几乎全部的能量，而不引起砂糖生产量的减少。

就上述课题，本发明人们深入研究的结果发现，通过作为甘蔗特别使用甘蔗的茎部含有15质量％或其以上纤维成分的甘蔗，最优化制造方法，能够兼顾砂糖生产和乙醇生产，能量方面也有效地制备。本发明是基于上述见解完成的。

即，本发明提供从甘蔗制造砂糖和有用物质的方法，其特征在于，包括：

(a)从甘蔗生成榨汁和蔗渣的工序，

(b)从上述榨汁生成砂糖和废糖蜜的工序，

(c)以由工序(a)和(b)得到的榨汁、废糖蜜和蔗渣为原料生产能量和有用物质的工序，

上述甘蔗的茎部含有15质量％或其以上的纤维成分，并且每单位面积的干物产量是40吨/公顷/年或其以上，

从燃烧上述蔗渣而获得的能量得到上述制造方法的全部工序中所需能量的90％或其以上。

附图说明

图1是从甘蔗制造乙醇的方法的概略图。

图2是从甘蔗制造砂糖的方法的概略图。

图3是从废糖蜜制造乙醇的方法的概略图。

图4表示本发明的粗糖和废糖蜜的制造方法的1个例子的制造流程。

图5表示砂糖的结晶化的配重(mass balance)。

图6是乙醇制造方法的1个例子的概略图。

图7表示乙醇制造方法的1个例子的制造流程。

图8是本发明的砂糖和乙醇的制造方法的1个例子的概略图。

图9表示蔗渣的燃烧能量的计算方法。

图10是表示结晶化次数与粗糖产量和收率的关系的图表。

图11是表示糖蜜中的甘蔗残存率的图表。

图12是表示糖蜜中的HMF和色度的图表。

具体实施方式

本发明的制造砂糖和乙醇的方法，包括：

(a)从甘蔗生成榨汁和蔗渣的工序、

(b)从上述榨汁生成砂糖和废糖蜜的工序、

(c)以由工序(a)和(b)得到的榨汁、废糖蜜和蔗渣为原料生产能量和有用物质的工序。

从甘蔗准备榨汁和蔗渣的工序可以用本领域技术人员公知的方法，例如压榨工序进行。具体而言，将收割的甘蔗的茎部用切割器切断为15～30cm，用粉碎机细微粉碎，用轧辊榨出糖汁。为了提高榨出率，向最终辊注水榨出95～97％的糖分。接着，用热汁器加热到80～100℃，在石灰混合槽中添加石灰，使杂质作为石灰盐沉淀，蒸发浓缩上清液。得到的榨汁中主要含有蔗糖、葡萄糖等。另外，蔗渣主要含有纤维素、半纤维素、木质素等。

本说明书中所谓的“甘蔗”，通常是指属于禾本科(Gramineae)、黍亚科(Panicoideae)、蜀黍族(Andropogoneae)、甘蔗属(Saccharum L.)的多年生草本Saccharum spontaneum L.(细茎野生甘蔗)、Saccharum officinarum L.(热带甘蔗)、Saccharum robustum Jeswiet(大茎野生甘蔗)、SaccharumBarberi Jeswiet(印度甘蔗)、Saccharum sinense Roxb.(中国甘蔗)、Saccharum edule(肉质花穗野生甘蔗)这6种及这些相互之间的种间杂交种，还包括与近缘属植物(Miscanthus属(芒属)、Sorghum属(高粱属)、Erianthus属(蔗茅属)、Ripidium属(斑茅属)等)的属间杂交种并且含有5％以上可制糖(蔗糖)的植物。另外，种间杂交种、属间杂交种总称为甘蔗属杂交种(Saccharumhybrids)。本发明的制造方法中所使用的甘蔗，是由甘蔗属植物之间的种间杂交、甘蔗属植物与近缘属植物(Miscanthus属、Sorghum属、Erianthus属、Ripidium属等)的属间杂交以及它们的3体系杂交得到的杂交种之中，在温带地区的旱田按照甘蔗的典型再生栽培法(typical rationing cultivation)栽培1年时间时，甘蔗茎部的纤维成分含量为15质量％或其以上，优选为20～25质量％的植物。纤维成分含量在15质量％或其以上的情况下，能够从燃烧上述蔗渣而获得的能量得到本发明制造方法的全部工序中所需能量的90％或其以上。更优选得到本发明制造方法的全部工序中所需能量的95％或其以上，特别优选得到100％。

这里，甘蔗茎部的纤维成分含量的测定可以根据《制糖化学便览》(日本分蜜糖工业会)上所记载的方法进行。例如可以以如下顺序测定纤维成分的含量。

(1)用粉碎机细切断10根甘蔗(用于测定的样品)的茎部。

(2)从细切断的样品中，称取500g。

(3)用油压机将500g上述样品榨汁。

(4)测定残渣的质量(榨汁蔗渣重量)，将残渣装入布袋，在干燥机中使之干燥。

(5)于90℃干燥48小时以上之后，测定干燥后的蔗渣的质量(干燥蔗渣重量)。

(6)由下式算出蔗渣纤维重量。

蔗渣纤维重量＝干燥蔗渣重量-(榨汁蔗渣重量-干燥蔗渣重量)×榨汁/(100-榨汁)

(7)接着，由下式算出纤维成分含量。

纤维成分含量＝蔗渣纤维重量/500g×100

另外，本发明的制造方法中所使用的甘蔗，是每单位面积的干物产量为40吨/公顷/年(40t/ha/year)或其以上的高产品种。如果是这样的产量，就不会带来所制造的砂糖的减产。进一步为了有效地制造砂糖和有用物质，特别是醇或塑料，每单位面积的干物产量优选为65吨/公顷/年或其以上，进一步优选为80吨/公顷/年或其以上。甘蔗的每单位面积的干物产量，例如可以以如下顺序测定。

(1)从收获的甘蔗的茎中挑选5根生育状态中等的样品(尽量不落枯叶地取样)。

(2)以带有枯叶和梢部的状态测定所挑选的5根茎全部的鲜重。

(3)将测定过鲜重的5根茎塞入网中，用干燥机使之干燥(时间根据待干燥物而变化，因为茎难以干燥，所以比干燥蔗渣还费时间)。

(4)干燥后，测定5根茎的干燥质量。

(5)由下式算出干物率。

干物率＝5根茎的干燥质量/5根茎的鲜重×100

(6)每单位面积收获的全部鲜重(包含枯叶、梢部)乘以干物率，得到每单位面积的干物产量。

作为本发明的制造方法中所使用的上述甘蔗，可以列举例如本发明人们育种、开发的甘蔗95GA-27、S8-42、KRSp93-21及KRSp93-30(杉本明、热带农业，46，Extra Issue 2，p49-50(2002))、S3-32、S3-10、SY480、SY435、SY478及97S-133(杉本明、热带农业，45，Extra Issue 2，p57-58(2001))、以及S3-31(杉本明、热带农业，45，Extra Issue 2，p59-60(2001))等。表1中表示这些甘蔗的纤维成分含量和干物产量。另外，表1中，作为比较也一并给出甘蔗普及品种的平均值和以往品种(NCo310)的数据。

表1

甘蔗品种	干物产量(吨/公顷/年)	纤维成分含量(质量％)
			95GA-271)	66.4	20.5
S3-322)	91.4	20.8
			S3-102)	90.8	23
SY4802)	84.7	21.1
			SY4352)	72	17.1
SY4782)	71.7	17.3
			97S-1333)		19.1
S3-314)	73	15.7
			S8-421)	44.6	19.1
KRSp93-211)	53.1	22.4
			KRSp93-301)	58.5	22.5
甘蔗普及品种(以往品种NCo310、NiF5、NiF8、Ni12的平均值)2)	17.0	12.0
			NCo310(以往品种)4)	14.2	10.5

¹⁾3次重复随机区组法(杉本明、热带农业，46，Extra Issue2，p49-50(2002))。

²⁾栽培约9个月，无重复(杉本明、热带农业，45，Extra Issue2，p57-58(2001))。

³⁾栽培12个月，无重复(杉本明、热带农业，45，Extra Issue2，p57-58(2001))。

⁴⁾栽培约150日，无重复(杉本明、热带农业，45，Extra Issue2，p59-60(2001))。

以往，作为适合制造砂糖的甘蔗被提倡的品种，是蔗糖(sucrose)含量多、纤维成分含量少的品种。但是，在本发明的制造方法中，其特征在于，相反地作为原料使用在砂糖制造中不被提倡的纤维成分含量多的品种，从而可以从纤维成分得到在砂糖和有用物质、特别是醇或塑料制造工序中所必需的几乎全部的能量。另外，作为原料使用干物产量高的品种，能够提高砂糖生产量和有用物质、特别是醇或塑料的生产量，因此，本发明的制造方法是达到砂糖和有用物质、特别是醇或塑料的生产率的提高与能量的节约，有助于该相关产业发展的技术。以往，在日本国作为品种被认可的甘蔗，多为这样的品种，即作为砂糖原料的蔗糖(sucrose)含量高，且为了提高生产率茎部纤维成分含量低的品种。通过品种改良制作的遗传资源中，有整体产量高、但蔗糖含量少、纤维成分含量高的品种。在这些品种中，出于上述理由，尚有未被作为认可的品种。如果将上述未作为品种登记的甘蔗遗传资源用于本系统，则生成蔗渣多，能够燃烧蔗渣而得到制造工序中所需的全部能量，并且由于整体产量的增加可以弥补甘蔗含量的不足。作为在本系统中使用的甘蔗，优选茎部的可制糖(蔗糖)是7质量％或其以上，并且总糖含有10质量％或其以上。

从上述榨汁生成砂糖和废糖蜜的工序，可以用本领域技术人员公知的方法，例如通过结晶化砂糖而进行。具体而言，将上述榨汁每次少量(0.5～1kl)地在真空减压下反复加热浓缩，取出一定大小以上的砂糖结晶。用离心分离机分离为砂糖结晶和废糖蜜。图4表示本发明的粗糖和废糖蜜制造方法一例的制造流程。

上述砂糖的结晶化优选是2次或其以下。如图5所示，在砂糖的结晶化中，随着经过次数的增加，所得到的砂糖量减少，能量效率也下降。本发明中，通过使用上述特定的甘蔗，即使是2次或其以下的砂糖结晶化也不会带来所制造的砂糖量的减少，可以有效地制造乙醇。进一步，能够抑制与结晶化次数成比例地增加的乙醇发酵抑制物质。本发明中，上述砂糖的结晶化优选进行1次。

以由上述工序(a)和(b)得到的榨汁、废糖蜜和蔗渣为原料生产能量和有用物质的工序，可以采用本领域技术人员公知的方法进行。这里，所谓有用物质是指以糖质和植物性纤维成分作为原料的燃料和物质，可举例如甲醇、乙醇、丁醇等的醇，甲烷、氢等的可燃性气体，聚乳酸、多羟基链烷酸酯等的以糖质为原料的生物降解性塑料以及氨基酸、蛋白质等的微生物产生的功能性物质等。在本发明的1个实施方式中，从上述废糖蜜生成乙醇的工序可以采用本领域技术人员公知的方法进行。作为乙醇制造方法，经常使用使酵母等发酵性微生物作用于废糖蜜来产生乙醇的方法。另外，关于发酵方法，有如下方法：以规定比例添加发酵微生物和废糖蜜进行发酵的间歇式；固定化发酵性微生物后连续供给废糖蜜使之发酵的连续式等。另外，作为精制分离所生成乙醇的方法，已知有蒸馏法、膜分离法。

例如可以采用下述的方法进行(图6和图7)。

1)发酵性微生物：日本酿造协会酵母，例如协会7号(saccharomyces cerevisiae)。

2)发酵方法：在藻酸钙凝胶中固定化酵母，在发酵温度10～20℃下进行。生成的乙醇通过蒸馏和膜分离处理分离精制。

3)培养液：将废糖蜜稀释调节成糖浓度20％来使用。

图8概略表示本发明的砂糖和乙醇制造方法的一个例子。

另外，关于超过用于生成工序的能量所需的蔗渣量而产生的剩余蔗渣，通过采用本领域技术人员公知的方法糖化，可以作为新的发酵原料。

蔗渣的糖化工序可以通过例如由酸引起的水解、由纤维素酶等的酶引起的糖化、由高温高压水引起的水解等来进行。具体而言，酸水解中，将蔗渣浸渍在盐酸、硫酸等的酸中，使蔗渣主要成分纤维素的糖苷键开裂而得到葡萄糖。使用过的酸可回收再利用。在由纤维素酶引起的酶糖化中，例如粉碎蔗渣、用碱处理等进行前处理后，使纤维素酶作用，将蔗渣主要成分纤维素转换为葡萄糖。由高温高压水引起的水解中，例如将蔗渣导入300℃或其以上的亚临界、超临界状态的高温高压的水中，分解蔗渣的主要成分纤维素，得到葡萄糖。

实施例1：砂糖和乙醇的制造

(压榨工序)

用切割器(刀13～72片、375～675rpm)将收割的甘蔗(97S-133)的茎部切断为15～30cm，用粉碎机细切碎。用3辊1组的4组(12辊)或5组(15辊)的轧辊(mill roll)压榨被细切碎的甘蔗，榨出糖汁。为了提高榨出率，向最终辊中注水，榨出95～97％的糖分。榨汁的糖度是Bx(白利糖度)13～15。接着，用热汁器将糖汁加热到80～100℃(加热面积4m²)，在石灰混合槽中添加灰(pH7.6～8.0、0.07％CaO(相对于甘蔗))，使杂质成为石灰盐沉淀(上清液送往浓缩工序)，用奥利弗过滤器(转数6rpm、结块量2～4％(相对于甘蔗)、水洗量：块的150％、块的糖分：0.8～1.7％)过滤，将滤液送往浓缩工序。将上清液和滤液在四效蒸发罐中减压下连续地进行蒸发浓缩，得到榨汁(Bx60)。

(结晶化工序)

在砂糖析晶罐中，将浓缩工序得到的榨汁，每次少量(0.5～1kl)地在真空减压下反复进行加热浓缩，取出一定大小的砂糖结晶(Bx92～93)。接着，用离心分离机(1200～1500rpm、5～10分钟一个周期、下网8目、上网0.35)每次一定量地(200～400升)分离为砂糖结晶和废糖蜜。

(乙醇制造工序)

将纯分离的酵母菌株(日本酿造协会9号酵母)接种到含有预培养培养基①(葡萄糖2.0％(w/v)、酵母氮源(Yeast NitrogenBase)(w/o：AA-AS)0.17％(w/v)、硫酸铵0.5％(w/v))的试管中培养，30℃下振荡培养12小时(125rpm)。接着，将酵母接种到含有预培养培养基②(葡萄糖2.0％(w/v)、酵母提取物(Yeast Extract)1.0％(w/v)、细菌蛋白胨(Bacto Peptone)2.0％(w/v))的坂口烧瓶(Sakaguchi flask)(容量500ml)中使其成为2×10⁶细胞/ml，30℃下振荡培养6小时(125rpm)，采集对数增殖期(增殖4代以后)的酵母作为发酵用酵母。

将得到的酵母培养至成为2×10⁷细胞/ml，移到三角烧瓶中的500ml发酵用培养基中，在30℃下使之乙醇发酵。调节结晶化工序中被分离的废糖蜜使其糖浓度成为10％(w/v)，作为发酵用培养基。在无氧条件下静置3日，使之发酵。发酵结束后，用孔径0.45μm的膜滤器过滤发酵液后，用气相色谱法测定乙醇浓度。得到乙醇4.5％(w/v)的发酵液。

实施例2：从高产甘蔗95GA-27和以往品种(甘蔗普及品 种)得到的生成物的量及能量计算

改变结晶化次数计算了从高产甘蔗95GA-27和以往品种(甘蔗普及品种)得到的粗糖和乙醇生产量及能量生产量。实施例1～3是燃烧所得蔗渣的全部量的情况，实施例4～6是只燃烧所需能量部分的蔗渣，剩余的蔗渣糖化后用于乙醇生产中的情况，对照例1～3是燃烧所得蔗渣的全部量的情况。表4表示计算结果。

另外每个数值如下计算。

(1)粗糖、乙醇及蔗渣产量

使用表2所示的数据，根据下式计算了粗糖、乙醇及蔗渣生产量。

①粗糖生产量[t/ha]

②废糖蜜中的可制糖量[t/ha]

③废糖蜜中的非可制糖量[t/ha]

④乙醇生产量[t/ha]

⑤蔗渣生成量[t/ha]

可制糖(蔗糖)

1mol(342g)          4mol(184g)

非可制糖(葡萄糖、果糖)

1mol(180g)               2mol(92g)

理论产量

可制糖1[g]→乙醇0.538[g]＝0.690[mL]

非可制糖1[g]→乙醇0.511[g]＝0.655[mL]

表2  计算中所使用的数据

压榨效率		95％
			澄清化损失		1.5％
结晶化收率	1次	71.7％
			2次	87.5％
	3次	95.4％
			离心分离损失	可制糖	5％
非可制糖	10％
		发酵效率		95％
蔗渣水分含有率					50％

(2)蔗渣的燃烧能量

蔗渣的燃烧能量基于图9所示的理论性考察计算。所得到的蔗渣的燃烧能量，相关于蒸汽量，每1吨蔗渣为1.85吨蒸汽；相关于发电量，每1吨蔗渣为74kWh。

(3)粗糖制造中所需的能量

粗糖制造中所需的蒸汽量，基于上述蔗渣的燃烧能量的考察，从《平成13/14年期甘蔗和甘薯生产实绩》(冲绳县农林水产部)第80页的表中的蔗渣与重油的燃料消耗量，求出每1吨原料的蒸汽量。另外，粗糖制造中所需的发电量，基于《原料糖制造法》(山根狱雄著、精糖技术研究会发行)第43页中记载的数据决定。还基于《原料糖制造法》(山根狱雄著、精糖技术研究会发行)第41～43页的表2·1与表2·3所示的数据计算了将结晶化次数减少到1次和2次时的蒸汽量及发电量。即，将与结晶化有关的“煮糖、助晶、分蜜”部分的能量分成3部分，按照次数分配而计算。表3表示得到的粗糖制造中所需的蒸汽量和发电量。

表3  粗糖制造中所需的能量

	所需的蒸汽量[t-蒸汽/t-甘蔗]	所需的电力用量[kWh/t-甘蔗]
			3次结晶化	0.470	18.0
2次结晶化	0.418	16.7
			1次结晶化	0.366	15.4

(4)乙醇制造中所需的能量

乙醇制造中所需的蒸汽量与发电量，从《精糖产业的副产物-向产业利用的导入-》(日本分蜜糖工业会编)第262页的表11所示的制造数据B、C及D的平均值求出。得到的能量，相关于蒸汽量，每1kL乙醇是5.38吨蒸汽；相关于发电量，每1kL乙醇是120KWh。

表4

			实施例1	实施例2	实施例3
						甘蔗品种		95GA-27
	结晶化次数		3次结晶化	2次结晶化	1次结晶化
						粗糖结晶化收率	[％]	95.4	87.5	71.7
	甘蔗品种的品种特性	单位产量	[t/ha]	162.5
干物产量							[dry-t/ha]	66.4
		可制糖率	[％]	8.8
非可制糖率							[％]	3.6
		纤维成分率	[％]	20.5
最终产物量							粗糖生产量	[t/ha]	12.13	11.12	9.11
	乙醇生产量	[kL/ha]	3.47	4.16	5.55
						燃烧蔗渣能量供应量	蔗渣生产量(燃烧量)	[t/ha]	66.63
由燃烧蔗渣产生的蒸汽量	[t/ha]	123.26
					蔗渣燃烧发电量		[kWh/ha]	4930
蒸汽用量	粗糖生产	[t/ha]	76.38	67.93							59.48
					乙醇制造	[t/ha]	18.66	22.39	29.85
	电力用量	粗糖生产	[kWh/ha]	2925						2714	2503
乙醇制造					[kWh/ha]	416	499	666
		燃烧蔗渣能量贡献率	在总消耗能量中所占的蔗渣蒸汽贡献率	[％]					130	136	138
在总消耗能量中所占的蔗渣发电电力贡献率	[％]				148	153	156

续表4

			实施例4	实施例5	实施例6
						甘蔗品种		95GA-27
	结晶化次数		3次结晶化	2次结晶化	1次结晶化
						粗糖结晶化收率	[％]	95.4	87.5	71.7
	甘蔗品种的品种特性	单位产量	[t/ha]	162.5
干物产量							[dry-t/ha]	66.4
		可制糖率	[％]	8.8
非可制糖率							[％]	3.6
		纤维成分率	[％]	20.5
最终产物量							粗糖生产量	[t/ha]	12.13	11.12	9.11
	乙醇生产量	[kL/ha]	5.05	6.00	7.44
						燃烧蔗渣能量供应量	蔗渣生产量(燃烧量)	[t/ha]	55.96	54.18	53.80
由燃烧蔗渣产生的蒸汽量	[t/ha]	103.53	100.23	99.53
					蔗渣燃烧发电量		[kWh/ha]	4141	4009	3981
蒸汽用量	粗糖生产	[t/ha]	76.38	67.93							59.48
					乙醇制造	[t/ha]	27.14	32.29	40.04
	电力用量	粗糖生产	[kWh/ha]	2925						2714	2503
乙醇制造					[kWh/ha]	605	720	893
		燃烧蔗渣能量贡献率	在总消耗能量中所占的蔗渣蒸汽贡献率	[％]					100	100	100
在总消耗能量中所占的蔗渣发电电力贡献率	[％]				117	117	117

续表4

			对照例1	对照例2	对照例3
						甘蔗品种		以往品种(平均值)
	结晶化次数		3次结晶化	2次结晶化	1次结晶化
						粗糖结晶化收率	[％]	95.4	87.5	71.7
	甘蔗品种的品种特性	单位产量	[t/ha]	64.7
干物产量							[dry-t/ha]	26.4*1
		可制糖率	[％]	13.3
非可制糖率							[％]	3.6*2
		纤维成分率	[％]	13.3
最终产物量							粗糖生产量	[t/ha]	7.30	6.69	5.48
	乙醇生产量	[kL/ha]	1.46	1.88	2.71
						燃烧蔗渣能量供应量	蔗渣生产量(燃烧量)	[t/ha]	17.21
由燃烧蔗渣产生的蒸汽量	[t/ha]	31.84
					蔗渣燃烧发电量		[kWh/ha]	1274
蒸汽用量	粗糖生产	[t/ha]	30.41	27.04							23.68
					乙醇制造	[t/ha]	7.87	10.12	14.60
	电力用量	粗糖生产	[kWh/ha]	1165						1080	996
乙醇制造					[kWh/ha]	176	226	326
		燃烧蔗渣能量贡献率	在总消耗能量中所占的蔗渣蒸汽贡献率	[％]					83	86	83
在总消耗能量中所占的蔗渣发电电力贡献率	[％]				95	98	96

^*1与95GA-27的干物产量/单位产量的比值相同地算出。

^*2认为与95GA-27相同。

从表4可知，通过使用本发明的方法，与以往的方法相比，乙醇生产量大大增加，在以往方法中不能从燃烧蔗渣的能量得到粗糖制造和乙醇制造中所需能量的全部量，但通过使用本发明的方法，能够从燃烧蔗渣的能量得到粗糖制造和乙醇制造中所需蒸汽量和发电量的全部量。

实施例3：使用高产性甘蔗95GA-27制造粗糖和废糖蜜(实 验室规模)

(1)甘蔗的压榨、榨汁的澄清化

将约3kg收获后的甘蔗(95GA-27)的茎部用粉碎机切断后，用4组轧辊压榨，得到2L榨汁(糖度Bx＝15.2)。将榨汁移到3L三角烧瓶中，在水浴中加热到70℃后，添加1.00g(相对于榨汁重量为0.05％)的Ca(OH)₂，搅拌30分钟，使杂质沉淀。接着，在转子式离心分离机中以8000rpm离心分离10分钟，分离上清的澄清榨汁与沉淀物。

(2)澄清榨汁的浓缩、结晶化

在3L容积的旋转式蒸发器中将上述工序中得到的澄清榨汁以烧瓶内温50℃的真空减压下(70～110mmHg)，浓缩约4小时(蒸发水分量1700mL)，得到约300mL的浓缩糖浆(Bx＝80.0)

(3)浓缩糖浆的结晶化

向浓缩糖浆中，作为晶种添加50g市售粒状糖(粒径250～500μm)，在烧瓶内温50℃的真空减压(120mmHg)下，使之结晶化约4小时。

(4)粗糖与糖蜜的分离

在使用了50～100μm筛目滤布的有孔壁型离心分离机中以3000rpm将上述结晶化的糖和糖蜜的混合物离心分离20分钟，分离为结晶化糖(一次糖)与糖蜜(一次蜜)。回收的一次糖经干燥、放冷一晚后，称重，减去晶种添加量作为产量。

(5)糖蜜的再结晶化

在上述得到的糖蜜(一次蜜)中注水，调成Bx＝80后，重复(3)和(4)的操作，得到二次糖和二次蜜。再一次注水后，重复(3)和(4)的操作，得到三次糖和三次蜜(废糖蜜)。图10表示结晶化次数与粗糖收率的关系。

从图10可知，粗糖收率，一次糖约是70％，一次糖与第二糖加起来约为90％。

对上述得到的糖蜜(一次蜜、二次蜜)，测定蔗糖残存率及发酵抑制物质HMF(羟甲基糠醛)的生成量及色度，与以往方法中的废糖蜜(三次糖)进行比较。蔗糖残存率是将实施例1的浓缩糖浆中所包含的蔗糖量作为100％，减去各结晶化糖的收率算出的。关于HMF，以《砂糖手册》(浜口荣次郎、樱井芳人监修、朝仓书店、1964)第682页记载的方法(从已知浓度的检量线求出波长284μm的吸光度与波长245μm的吸光度的差值的方法)进行。色度是在水中稀释30倍后，加入石英池中使用比色计(EBC)测定。图11与图12表示其结果。

从图11可知，结晶化次数少的糖蜜，其蔗糖残存率高，将此作为乙醇发酵原料的情况下，乙醇产量增加。

另外，由图12可知，结晶化次数少的糖蜜，其发酵抑制物质HMF的生成量及色度降低。即，可知使用结晶化次数少的糖蜜显示出良好的发酵，并且能够减轻制造后的排水的着色问题。

产业上的可利用性

本发明的制造方法，可以从燃烧蔗渣而获得的能量得到本发明的制造工序的全部工序所需的大部分能量。

另外，能够不导致砂糖生产量减少地制造有用物质如乙醇。

由于以单一的系统从甘蔗原料制造砂糖与乙醇，因此能够在能量方面有效地制造砂糖和乙醇。

由于能够减少砂糖的结晶化次数，因此能够减少美拉德反应产物的生成，其结果能够防止着色，减少发酵抑制物质(糠醛等)的生成。另外，通过减少砂糖的结晶化次数，还可以减少以往废糖蜜的发酵原料用途中成为问题的对糖的盐浓度的浓缩(日本专利特开昭7-59187号公报中记载的问题)，即使在不具有耐盐性的发酵性微生物中也变得可以使用。

Claims (6)

1.一种从甘蔗制造砂糖和有用物质的方法，其特征在于，包括：

(a)从甘蔗生成榨汁和蔗渣的工序，

(b)从上述榨汁生成砂糖和废糖蜜的工序，

(c)以由工序(a)和(b)得到的榨汁、废糖蜜和蔗渣为原料生产能量和有用物质的工序，

上述甘蔗的茎部含有15质量％或其以上的纤维成分，并且每单位面积的干物产量是40吨/公顷/年或其以上，

从燃烧上述蔗渣而获得的能量得到上述制造方法的全部工序中所需能量的90％或其以上。

2.根据权利要求1所述的方法，所述每单位面积的干物产量是65吨/公顷/年或其以上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述工序(c)是从由工序(b)得到的废糖蜜生成乙醇的工序。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的方法，在所述工序(b)中进行的砂糖的结晶化工序是2次或其以下。

5.根据权利要求4所述的方法，在所述工序(b)中进行的砂糖的结晶化工序是1次。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的方法，从燃烧所述蔗渣而获得的能量得到所述制造方法的全部工序中所需消耗能量的95％或其以上。

Images