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制糖厂增加利润的机会

  • SugarmillinMaharashtra,印度(来源:WikimediaCommons)

碱和酶的使用需要改进,以使乳酸更经济、更环保

印第安人是地球上最早的人类之一,还有新几内亚的土著居民 培育甘蔗并开发技术用它来生产糖. 在过去的几年里, 人们开发了较新的工艺,最大限度地从甘蔗中提取汁液,使农民和糖厂在制糖方面获利. 然而, 尽管印度是全球第二大甘蔗生产国, 印度的农民和糖厂面临着巨大的经济损失. 这个国家的食糖价格一直相对较低, 因为生产超过了需求. 出口并不总是可持续的,因为全球食糖价格往往很低. 

减轻农民损失并使糖厂在经济上可行的方法之一是利用甘蔗渣等甘蔗废料生产增值产品. 甘蔗渣被用作动物饲料、发电或制造乙醇. 它们还在制造其他的生物化学物质,比如酶, 乳酸, 或者有机酸可以提供有吸引力的收入渠道. 但是,在这方面发展经济上可行的进程仍然是一项挑战. 

来自化学工程系的研究人员, 印度理工学院孟买分校和酒精技术与生物燃料系, Vasantdada糖研究所, 浦那, 最近 研究了 从甘蔗渣中提取乳酸在技术和经济上是否可行. 他们还研究了生产过程对环境的影响. 他们发现,附属于糖厂的乳酸生产设施可以有显著的经济和环境效益. 

这只是全球乳酸总量的一小部分, 是目前由乳酸菌(如乳酸菌或丝状真菌)发酵糖产生的. 在过去的几年里, 研究人员试图提高乳酸的生产效率,使其具有成本效益. “Lactic acid has a fairly large market size in terms of quantity and value (500,000 tons/year; $ 2.90亿). 它被用于制药, 食物, 化妆品和聚合物工业,约根德拉•沙斯特里教授表示, 副教授, 化学工程系, 印度理工学院孟买分校和这篇论文的合著者. 然而,这些过程对环境的影响却不太重要. 预处理条件等因素, 包括装载甘蔗渣, 工艺条件及净化方法, 影响乳酸生产的经济效益和环境效益, 研究结果对研究区域是有针对性的. 

瓦桑达达糖业研究所(VSI)最近在实验室规模开发了一种从甘蔗渣制取乳酸的新工艺. 该过程包括四个阶段:预处理, 水解, 发酵和分离或纯化. The pre-treatment of the bagasse is done using sodium hydroxide; the treated bagasse is then hydrolysed with the help of hydrolytic enzymes. 从这一步溶解的部分被用作细菌发酵生产乳酸的原料. 在发酵液中加入过量的碳酸钙以降低其酸度,并以乳酸钙的形式提取乳酸,乳酸钙进一步纯化得到99.9%的乳酸. 该工艺还会产生石膏作为一种副产品,在水泥工业中得到应用. 

在目前的研究中, 研究人员进行了一项技术经济和生命周期评估(LCA),以了解这种新过程在商业规模上的环境影响

印度. ISO 14040规定的方法包括定义目标和范围, 分析库存和评估原材料对环境的影响, 运输及产品产量, 以及对结果的解释. 他们认为这个商业工厂是附属于马哈拉施特拉邦现有的一家糖厂, 考虑最优经济效益. 

研究人员将瓦桑达达糖业研究所(VSI)的实验数据用于从预处理到发酵的前三个阶段, 同时,他们通过添加酸度等工艺参数,在ASPEN®分析仪上模拟乳酸纯化的其余过程, 甘蔗渣的数量, 温度等. 

研究人员发现,这个过程产生了4.每公斤乳酸产生62公斤二氧化碳当量, 这比使用1升汽油的排放量高出50%. 排放的主要原因是预处理和水解步骤. 用于预处理的氢氧化钠的生产对气候变化总影响的贡献超过50%. 类似的, 研究人员还发现,生产总成本主要受包括原材料和公用事业在内的可变成本的影响. 预处理和水解也是成本的主要因素, 由于在这些步骤中使用氢氧化钠和酶,合计贡献了80%以上的成本. 技术经济评估还发现,按照当时的市场价格,乳酸生产工艺在6年后就会盈利. 

由于实验室实验和仿真是在理想的可控环境中进行的, 研究人员希望真实世界的结果与实验室中的结果不同. “过程输入的扰动和波动是常见的. 因此, 人们可以预期收益率会下降, 从而对经济产生负面影响,沙斯特里教授声称. 然而, 商业生产工厂提供了许多优势, 包括自动化过程控制, 更好的工艺设备, 提高了流程效率. “总的来说,97彩票登录认为真实世界的成本可能是97彩票登录计算价值的±25%,”他补充道. 

这些结果帮助研究人员找到了改善这一过程的机会. 他们发现,回收氢氧化钠可以使成本降低50%以上,并对气候变化产生影响, 通过添加更多的甘蔗渣和减少酶的使用来提高加工速度. 

随着世界采用循环经济原则, 必须确定发展经济上可行的废物利用过程的机会. 这些新程序减少对环境的不利影响也是有关的. 在这方面, 利用产品链中的每一个环节来创造价值的生物精炼厂是前进的途径之一.

 

文章写的

苏拉吉奈尔

图片致谢

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