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木薯产业发展动态及展望前景

2011-10-18梁露锋玉琼广

大众科技 2011年6期
关键词:木薯变性酒精

梁露锋 玉琼广 刘 洁

(广西农垦明阳生化集团股份有限公司,广西 南宁 530026)

木薯产业发展动态及展望前景

梁露锋 玉琼广 刘 洁

(广西农垦明阳生化集团股份有限公司,广西 南宁 530026)

根据木薯产业国内外现状分析,木薯属非粮资源,是重要的工业原材料,随着能源工业、淀粉工业和饲料工业的迅速发展,国际市场对木薯的需求逐年大幅度增长,据预测到2020年世界木薯需求量将从目前的1.7亿吨增加到2.7亿吨。

木薯;非粮资源;生物质能源;木薯变性淀粉;酒精

木薯属非粮资源,不仅具有许多优良的天然特性,而且还具有适应性广,耐干旱、耐贫瘠、耐粗放、易栽培的特点,既不会与粮、果、蔗、林争地,还可以同其他作物间种或套种,种植能源木薯可使多种边际土地受益,特别是对贫瘠的旱地土壤改善明显。随着石油资源日益枯竭,木薯资源越来越发挥非常重要的作用,因此我国更加重视木薯产业的发展。

(一)木薯产业现状

1.国内木薯产业现状

(1)木薯种植优势区逐步形成

木薯主要分布在广西、广东、云南、福建、海南等南方省区。2005年,全国木薯种植面积 900万亩,年产量 1100万吨,总产值30亿元;广西木薯种植面积600万亩,年产量800万吨,广西种植面积和产量分别占全国的66.7%和72.7%,初步形成了琼西-粤西、桂南-桂东-粤中、桂西-滇南、粤东-闽西南4个木薯种植优势区。

(2)选育出一批自主创新、国际一流的优良品种

经过几十年努力,我国选育出华南5号、华南6号、华南7号、华南8号、华南9号、GR891、GR911、南植199等有自主知识产权的优良品种,部分品种平均鲜薯单产可达到30~45吨/公顷,比老品种增产 30%~80%;鲜薯淀粉含量可达到30%左右,比老品种提高2个百分点以上。

3.广西农垦明阳生化集团股份有限公司、广西中粮生物质能源有限公司等国内大型木薯淀粉和酒精深加工企业地快速发展,带动了广西地区木薯种植的发展。

广西区内大型木薯淀粉和酒精深加工企业以广西特有的木薯资源,加大力度整合建立“公司+科研单位+原料基地+农户”的产、学、研相结合的经营模式,以科技创新带动农民走科技发展道路,特别是市场保持木薯价格 500~600元/吨的平稳趋势,极大提高了农民种植木薯的积极性,带领了广大农民走上脱贫致富的道路,很大程度缓解了广西经济的发展和扶贫工程面临的压力,由此被列入了广西区政府工作的重要议程,广西已将木薯产业化列为全区科技增长点。《广西壮族自治区人民政府关于加强农产品工业原料基地建设的意见 桂政发〔2009〕98号》已明确规定农产品工业原料基地建设的总体要求和建设目标 。

2.国外木薯产业现状

目前世界上有70多个国家种植木薯,主要分布在非洲、亚洲和拉丁美洲。近30年来,世界范围的木薯基础研究以及育种、生产和加工利用方面的研究进展迅速,并取得了显著成果。国际上设有 2个以木薯为重点的研究单位,分别是位于哥伦比亚的国际热带农业中心(CIAT)和尼日利亚的国际热带农业研究所(IITA)。此外,世界上各木薯主产国也相应设立了木薯研究机构。开展的主要工作,一是木薯种植资源的收集保存和鉴定评价;二是木薯育种研究。目前国外木薯育种研究处于领先水平的国家主要是泰国和印度。泰国是目前世界上品种选育和推广工作做得最好的国家,泰国平均每两年就能培育 1个木薯新品种,五年左右的时间可在全国范围内推广。据统计,泰国木薯品种的推广使得亚洲地区的木薯产量增加了30%。世界木薯种植面积约1658万公顷,鲜薯总产量约1.66亿吨,鲜薯平均单产10.14吨/公顷。

东盟各国与我国南方自然条件相当,木薯种植面积广,产量高,生物质资源丰富,具有非常大的发展潜力,但是他们技术和经济实力不足,开发能力有限。我国具有技术和经济的优势,走出去,帮助这些国家开发木薯资源,以技术换资源,这对发展我国生物质能源产业具有非常重要的作用。

木薯是是重要的工业原材料,随着能源工业、淀粉工业和饲料工业的迅速发展,国际市场对木薯的需求逐年大幅度增长,据预测到2020年世界木薯需求量将从目前的1.7亿吨增加到2.7亿吨。

3.木薯种植业存在问题

(1)科技研发推广体系不健全

由于投入不足,我国的木薯科技研发推广体系发展滞后,研究推广木薯的人员少、资金缺、条件差。目前,木薯新品种和丰产栽培技术的推广面积仅占全国的20%左右,且多为单项技术,尚未推广综合丰产栽培技术,不能充分发挥木薯新品种的高产潜力。

(2)种质资源保存及良种繁育体系不健全

只有中国热带农业科学院建有木薯种质资源保存圃,引进、收集和保存 250份种质资源,缺乏高产、高淀粉、高蛋白、耐寒抗旱和抗病虫害的优异基因。良种繁育体系不健全,主产区缺乏良繁基地,影响优良新品种的繁育推广。

(3)品种结构不合理

一是主要为高产的淀粉加工型品种,缺乏酒精加工型和食品专用型新品种;二是新品种普遍要求比较优越的光、温、水和肥条件,缺乏耐寒、耐瘠、耐盐、抗旱和抗风的高产优质新品种;三是中迟熟品种居多,收获时间集中。

(二)目前木薯产业发展情况

1.木薯变性淀粉行业

(1)国际变性淀粉发展状况

近几年来,变性淀粉行业领域国际发展迅猛,目前全世界变性淀粉总产量已接近900万吨,主要分布在美国、欧洲、日本、泰国和中国。

(2)我国木薯变性淀粉发展状况

近年来,我国木薯淀粉的精加工和综合利用取得了显著的成绩,木薯变性淀粉开发前景广阔。目前我国木薯变性淀粉年产量已达30多万吨,占变性淀粉总产量的40%左右,主要用于造纸、食品、纺织、饲料、建材、石油、医药、选矿、日化等行业。预计到2015年,全国木薯变性淀粉需求量将达80万吨以上,我国木薯变性淀粉的供求矛盾将日益突出。

目前,广西农垦明阳生化集团股份有限公司、天津顶峰淀粉开发有限公司、东莞东美食品有限公司、山东诸城兴贸玉米开发有限公司等国内主要的变性淀粉生产企业规模较大,不但可以实现变性淀粉规模化、集约化生产,同时还能保证变性淀粉产品的质量稳定。这些企业科技经费投入较大,研发基础设施先进齐全,加速建设国家级技术中心和重点实验室,对变性淀粉的发展有着积极的推动作用。

(3)木薯变性淀粉行业存在的主要问题

木薯变性淀粉行业在发展壮大中存在的主要问题是资金紧缺、研发基础设施和仪器设备满足不了公司发展需求等问题,产品技术水平与国际水平还存在一定差距。

2.木薯酒精行业

(1)木薯燃料乙醇

任课教师的课堂提问环节是一项常规教学内容。通过提问,教师能及时了解和掌握学生的实时学习状况,并洞悉学生的优点与不足。但是,多数学生会对教师的提问心存畏惧,担心答不上来或者是作答错误会遭到教师的批评和同学的嘲笑。部分教师的做法更是加剧了学生的担心,当学生作答错误时,往往会指责学生没有认真听讲,从而使学生对于提问更为紧张。可以说,这种教学做法完全背离了提问的目的。因此,科学课程任课教师要注重改变这一错误的做法,结合学生的实际来设计问题,难度要适中,同时还要给予学生足够的鼓励,增强他们的自信心。

在全球面临矿物能源日益枯竭、环境污染、生态破坏的严峻挑战下,开发利用可再生的生物质能源是必然趋势。木薯是高效的生物质能源资源,据分析表明,木薯是目前最适合用来生产燃料乙醇的能源作物。

推行燃料乙醇给国家带来的巨大综合收益,如刺激农业、维护粮价、完善能源安全体系、减少对石油依赖、节约外汇、增加就业、增加财政收入、改善燃油品质及大气环境质量等,均为世界所共认。预计“十二五”全国汽油消费量会突破5000万吨,以加入 10%的酒精计算,全国每年需要燃料酒精500万吨。2004年我国酒精生产量仅为305万吨,燃料乙醇的产量为 103万吨。随着我国国民经济的快速发展和汽车进入家庭的速度加快,燃料酒精的市场发展空间很大。我国用木薯作酒精加工原料,年木薯酒精产量约100万吨,需要700万吨的木薯。

按照我国木薯生产发展计划,预计到2015年,木薯酒精作原料开发燃料乙醇仍有很大的缺口,因此燃料乙醇目前主要问题是成本较高,其中原料成本占总成本的比重达到 75%以上。国家定点燃料乙醇生产企业,如广西中粮集团年产20万吨木薯燃料乙醇项目(北海),国家除给建设投资补贴外,还享受 5年期的财税补贴,如国家给予河南天冠集团、安徽丰原生化集团燃料乙醇相应补贴,企业处于保本微利状态。

(2)食用、工业用木薯酒精

国内酒精加工近年来规模也在不断扩大,也在推广节能减排工艺技术,如采用低温或中温蒸煮,并结合我国国情设计了适合各种酒精品质要求的二塔、三塔、四塔、五塔、六塔差压蒸馏新工艺,大幅度降低蒸汽消耗。

3.木薯饲料及其他加工

目前我国用木薯作饲料及其他加工,年需木薯已超过300万吨,木薯干片、木薯全粉用作畜禽饲料、水产等作为有机物质提高营养价值和饲料粘结剂等,泰国饲料配方以玉米-大豆(豆粕)或木薯-大豆(豆粕)日粮为主,以木薯颗粒为辅,随着养殖业的不断发展扩大,对木薯制品的使用越来越多。

(三)展望木薯产业未来发展前景

1.木薯新品种培育、转基因育种及良种种植和推广,通过科研项目“木薯新品种选育研究”选育出选育高产高粉、早熟耐寒木薯良种,在广西等南方各省大面积推广,《木薯品种选育及产业化关键技术研发集成与应用》项目获得国家科技进步奖二等奖。

2.利用木薯及木薯淀粉研制开发造纸类、食品类、纺织类、医药类、建材类、饲料类、石油类、选矿类等木薯用变性淀粉新产品。

(1)发展造纸专用性强的产品,向适合于我国造纸国情的专用型、增效型、绿色环保型、规模化、系列化方向发展,新型专用型的产品不断涌现,如涂布、两性、多元变性、网络功能等产品,专用的增强剂、助留助滤剂等产品。

(2)开展以木薯及木薯淀粉为原料的食品制造业关键技术研发,由于变性淀粉的主体是天然淀粉,一定变性程度的淀粉可以被人体完全消化吸收。其营养价值和安全性与未变性淀粉相同,因此变性淀粉是一种安全的食品添加剂。另由于变性方法众多、变性程度可调,因而可具有不同的加工性能,使变性淀粉适合于不同食品的加工要求,如方便食品 速冻食品,调味品、乳制品和肉制品等,因此变性淀粉也是一种方便的食品添加剂。随着科技与技术的发展,变性淀粉在食品工业中的应用必将得到不断延伸。

(3)开展纺织类、建材类、饲料类、石油类、医药类、选矿类等木薯用变性淀粉新产品的研制开发及推广应用,如:纺织用复合变性淀粉组合浆料;无从浆墙壁结构用板的粘合剂、内墙装饰粘合剂、轻质吊顶板粘合剂等建材用粉;鳗鱼、甲鱼、高档海产品等膨化饲料粘合剂;降滤失剂、压裂液增稠剂、破乳剂等石油用粉;稀释剂、吸收剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂等医药用粉;铸造、陶瓷、日用化工、工业废水处理等行业用粉。

3.燃料乙醇未来发展

(1)开展能源木薯种苗选育和繁育的技术研究。

(2)开发木薯燃料乙醇技术,通过基因工程、分子生物学等手段,对淀粉酶进行改良,开发高活性、易回收、易分离等优良酶种,减少酶的用量,提高燃料乙醇的得率,降低生产成本。

(3)发展综合利用和循环利用技术,以降低成本。利用分子生物学手段,对现有乳酸菌进行基因改造,构建D-乳酸脱氢酶缺陷性乳酸菌,选育高产L-乳酸菌种,开发高效乳酸分离工艺,提高其发酵水平和高浓度乳酸的耐受性,形成高纯度 L-乳酸生产新技术。该技术实现木薯淀粉产酸率达到15%,L-乳酸成品纯度达到98%。

(4)开发木薯燃料乙醇生产中的环保技术:如:开发高效厌氧发酵新技术,高效生产沼气;开展三相生物流化床反应器工程理论及应用研究,主要针对生物能源生产过程产生大量高深度有机废水这一共性问题,研究新型三相生物流化床反应器处理高浓度有机废水,并进行综合利用;开发二氧化碳的化学利用技术。主要研究生物能源产业副产品CO2的化学利用技术,通过对 CO2新型活化催化体系的理论研究,开发CO2直接合成碳酸酯高分子材料新工艺。

4.木薯食用酒精的开发:优化酒精发酵的协同因子制剂研究开发,将微生物技术应用于发酵生产酒精中,提高产酒率。可以提高酒精产率10%~15%,项目产业化后,仅仅在广西,就可以使酒精、白酒行业每年新增产值2.8亿元。

5.生物质能源的开发

生物质能源是重要的清洁型可再生能源,在满足未来社会能源需求,特别是交通燃料需求中扮演重要角色,同时在推动化学工业可持续发展中也发挥着重要作用。我国是贫油大国,化石资源十分匮乏,在世界生物质能源迅猛发展的背景下,我国政府十分重视生物质能源的发展。2006年出台的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和2007年出台的《生物产业发展规划纲要》都将生物能源的研究开发列为重点。因此大力发展木薯产业,将会更快推动物燃料乙醇、生物柴油产业化技术的发展,降低生物质能源生产成本,特别是要解决纤维素、半纤维素燃料产业化关键技术难题,从而推进第二代生物质能源发展。

6.海外木薯产业项目开发

广西木薯加工企业在广西各级政府大力支持下,根据国家商务部、自治区商务厅和区农垦局“走出去”指示精神,积极致力于境外木薯产业开发,利用东盟丰富的土地资源,采取种植、加工、仓储、物流一条龙运作模式,在境外开展木薯产业发展项目。

(1)越南、柬埔寨两大海外木薯产业项目。该项目发展规划主要是围绕越南、柬埔寨、老挝三个国家为总体目标,制定了以越南归仁为木薯加工(轴心)基地,以越南19号公路和湄公河流域为物流主线,整合越南、柬埔寨、老挝三国木薯资源,形成“两线三国”的战略布局。为广西农垦越、柬、老农业综合开发打基础。近年来,广西木薯加工企业通过对越南、柬埔寨、老挝的考察和调研,确定了项目发展区域和合作伙伴,重点规划和推进了两大海外发展项目:一是“越南归仁 10万吨木薯变性淀粉、30万吨木薯干片仓储项目”。二是“柬埔寨10万吨木薯淀粉、2000公顷木薯种植项目”。

(2)菲律宾木薯种植与贸易合作项目。该项目由广西木薯加工企业协同木薯科研所与菲律宾 IRYAV发展公司三方联手合作,计划在菲律宾东达沃省建设20公顷(300亩)木薯良种繁育示范基地,并逐年扩大种植面积,通过示范基地辐射周边农民的木薯种植。

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TS236.9

A

1008-1151(2011)06-0128-03

2011-03-15

木薯生产全程机械化设备的引进、集成与示范(主席基金08160-03)

梁露锋(1974-),男(壮族),广西武鸣人,广西农垦明阳生化集团股份有限公司助理工程师,从事淀粉技术管理。

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