掌握植物功能成分超临界萃取技术密码 ——湖南和广生物科技有限公司的科技创新故事

2021-07-19


□本报记者   黄玲玲   实习生   唐利


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“水碓转,石碾响,蒸房油,烟绕栋梁,满场陶桶装未尽,商家穿梭壮夫忙。”这是历史上,文人笔下油茶加工时的繁盛景象。

而如今,在湖南和广生物科技有限公司的油茶萃取加工车间,却是截然不同的另一番景象:偌大的车间几乎看不到人影,只有监控室里坐着一名工人在电脑前进行数据收集和操作控制。

“车间上班跟坐办公室差不多,很轻松。”工人唐凌志表示。

在湖南和广生物科技有限公司,像唐凌志这样的萃取车间工人共有18人,每2人一班、三个班6个人就能负责整条生产线的生产,750L超临界萃取车间可以实现人均年产值1000万元以上,万元产值能耗在300度电以下。

这是科技的力量!

依托永州及湖南省特色优势植物资源如生姜、厚朴、油茶籽等原材料及自主设计建造的国内首台53MPa大型高效超临界CO2萃取生产线等先进技术和装备,湖南和广生物科技有限公司将农林资源的价值提升几倍甚至几十倍,并成功打造了“一料多品,全品高值,绿色环保,高效节能”的现代农林产品精深加工和广模式。

2019年12月,湖南和广生物科技有限公司获批建设湖南省超临界流体工程技术研究中心。2020年5月,湖南和广生物科技有限公司与国家植物功能成分利用工程技术研究中心共建超临界萃取技术分中心。2020年12月,永州市首家国家级博士后科研工作站正式在这里挂牌,是目前永州市唯一的一家。


落地永州:一家有情怀的高新技术企业


一颗油茶籽能实现的最大价值是多少?

“关键是能否实现原料的高值化全利用!”在湖南和广生物科技有限公司,董事长曾健青给出了他的答案。

曾健青曾在中国科学院学习和工作12年,32岁任课题组长、学科带头人,作为高级访问学者留学日本东京大学,是中国超临界流体技术产业化的拓荒者和引领者,是湖南省目前仅有的一位中国超临界流体技术专业委员会委员。

2011年底,基于对家乡深厚的感情,带技术、资金、团队从广州回家乡永州创业,以发展企业和贡献社会为己任,致力于促进永州的科技、经济社会发展、培养人才,创办了湖南和广生物科技有限公司。

曾健青介绍,当时公司选址面临着很多选择,永州凤凰园、冷水滩高新区、永州市经开区都可以去,条件都比农科园成熟很多。但是为了给刚成立不久的农科园注入高新科技力量,最终决定将公司落地在永州国家农业科技园。

创立初期,公司就只有曾健青和他从广州带回来的两个项目组骨干。

“当时这里只有农田山地,既无水电,也无象样的道路,条件非常艰苦,可以说是荒山野岭。和广生物是第一批入驻的企业。”曾健青记忆犹新。

公司初建阶段,为了保证质量和节约成本,曾健青亲自多次往返广州、佛山购买建材、仪器设备等物资,首先尽力建设好科研需要的硬件。

“你们现在看到的公司综合楼和车间,其一砖一木都是我去选的,一天天紧盯着建成的。资金、人才、建设、管理,哪一样都来之不易。”在公司会议室,他骄傲地告诉记者。

在曾健青的全力操持下,办公楼、实验室、车间、生产线等建好了,基本的经营管理团队搭建起来了,2014年底,第一套超临界二氧化碳萃取生产线建成投产,公司开始走上生产、研发、销售同步有序进行的阶段。


硬件革命:一场设备上自强不息的创新


在和广生物超临界流体萃取生产车间内,全国首套油茶籽高效超临界二氧化碳萃取大型成套装置正在进行着油茶籽的萃取生产,除自动操控人员外几乎看不到其他工人的身影。

“这条生产线上所有的关键核心技术及装备都是公司自主研发的,生产的产品在市场上具有很强的竞争力。”公司办公室主任闫德勇介绍。

和广生物现有员工65人,其中博士4人、硕士9人。就是这样一群人,在曾健青的带领下从无到有、从零到一,自主设计和建造了国内首台750L×3/53MPa大型高效超临界二氧化碳萃取成套装置。

毕业于湖南大学的总工程师伍玉林作为生产线的设计和建设的核心成员,通过生产线的设计和建设硬是把自己变成了一名全新领域的专家。毕业于湖南大学的双优博士吕铭晟在校时就参与和广生物装备的创新研发,目前是创新发展部经理和湖南省超临界流体工程技术研究中心副主任。

“和广生物是一个开放的平台,这里科研氛围十分浓厚,我不仅在这里学到了很多新的知识,还参与开发一些新技术,希望可以为家乡作出自己的贡献。”吕铭晟表示。

专门从事超临界流体技术的硏发及产业化应用至今已31年,曾健青深知科研创新对企业的重要性。为提高工作效率和创新能力,曾健青在科研创新方面投入了大量的人力、物力和财力。

从硬件上建设良好的科研设施,目前和广生物建有1600多平方米的实验室,仪器设备先进齐全,价值在1500万元以上。从经费上给予充足的支持,公司现在每年用于科研的经费仅自身投入就在500万元以上。在产学研方面,和广生物积极开展对外交流合作,目前与中国科学院、湖南师范大学、浙江大学、广州中医药大学等高校和科研院所都有具体的产学研用合作。


创新驱动:一次油茶产业颠覆式的技术变革


永州油茶种植历史悠久、种植面积大、产量高。然而,大多数企业和小作坊还是采用传统的压榨法,原料利用率只有不到25%,得到的毛油品质差,还存在一定的安全隐患,而且副产物价值低,企业加工利润空间大大缩小。

曾健青决定带领科研团队系统性地攻克油茶加工产业中存在的众多难题。

成功并非一蹴而就。

为了试验数据的准确性,研发人员深入冷水滩、祁阳及道县等地的油茶基地山上,从不同地方采摘了不同品种的油茶果3000多公斤用于前期的实验研究。“现在山里种植油茶品种杂,农民也不能辨识油茶的品种,只能自己上了!采摘过程中,经常被山里的野藤蔓划伤,又痛又痒,很不好受。不仅要亲自采摘,后续的剥壳工作也是我们亲自做。只有这样,实验数据才能令人放心。”参与采摘油茶果的研发部经理董友军介绍说。

一项开创性研究工作的繁复与艰巨,外人是无法体会的。上千次的实验研究、上百次的生产试验、大量数据的采集、关键设备组件的反复多次改进……

“由于油茶籽原料成分的复杂性与高压萃取釜内无法观察的难题交织在一起,大生产试验中失败时多、成功时少,感觉就像进入了一条黑暗的隧道。不过,在经历无数次失败后预感到可能就要成功时的那种复杂心情更是无法形容!”到现在,曾健青想起那段特殊时期的经历依然十分激动。

功夫不负有心人。

经五个多月的努力,所有难题终于一一破解,取得了一系列关键核心技术的突破:成功实现油茶籽油超临界二氧化碳快速高效、稳定连续的规模化生产,将萃取完全的时间缩短到2.5小时,生产效率比原有技术提升到3倍以上,生产成本大大降低;油茶籽油不仅高品质、高安全性、功效活性成分丰富,而且其得率比传统压榨法高出25%以上,副产物还可以作为纯天然洗涤剂直接取代家庭常用的洗洁精,既安全环保,又省时省力。

这一新的技术体系直接使生产环节的纯利润比传统压榨法高出1至2倍,将彻底改变传统油茶企业加工不赚大钱的旧面貌,为湖南省油茶千亿级产业目标的早日实现和高质量发展提供坚实而必要的技术支撑。


精益求精:一次次革故鼎新的技术攻关


对于实用技术的创新研发,曾健青更是精益求精。

厚朴,是一种很好的中药材,在道县、江华等地有大约30万亩的种植面积,且多数树龄已经接近20年,如果树龄太长不利用,药效成分含量就会下降。但是,这么多的厚朴如果只作为传统中药材使用,用途太窄,用量较少,可能上百年都用不完。因此,尽快开发厚朴其他的新用途已迫在眉睫。

曾健青带领研发团队通过科研攻关开发出高纯度厚朴酚系列活性成分,这些活性成分具有抑菌杀菌、美白、减肥、抗癌等功效,从而将厚朴由单一的中药领域拓宽至日化、化妆品、医养等多个领域,开辟了厚朴应用新产业,推动了厚朴产业的倍增提质发展,也增加了十分客观的利税收入。

2019年国庆节期间,曾健青带队到道县洪塘营乡、东江源,江华香草源等地考察厚朴采收过程。由于厚朴根形状极为复杂,市场上根本找不到合适的剥皮设备,依靠林农传统方法采收厚朴,又会导致剥皮工序的生产效率低、体力消耗大、人工成本高等问题。

如何大大提高生产效率、降低人工成本呢?

和广生物装备创新团队决定自主开发自动脱皮机,从设备的概念设计、详细设计、零部件加工、整机组装到设备试用、改进、试产,前后经过了8个多月,多次的整机优化和改进之后最终取得了成功,新研制的自动剥皮机不仅可以使剥皮的生产效率提高20倍,使原料的总成本减少三分之一以上,还可以大大降低劳动强度,老少皆宜。

曾健青是一个对科研有着极大热情的人,不仅如此,他还是一个追求完美的人。“一次,我们在做油茶籽油的生产试验过程中,有一段料篮密封状态检查没有到位,他硬是要求我们把260多公斤的原料重新吊装出来并再次全面检查处理好之后才放行生产。”谈及此事,生产部经理万全满记忆犹新。


发展之法:一条立足永州、服务社会的“和广”大道


“创新驱动、精益求精、持之以恒、服务社会是一个现代科技型企业的生存之道、发展之法。”曾健青总是这样跟他的员工说。

致力于永州的特色优势资源的深度开发,经过近十年的厉兵秣马,通过对新产品、新工艺、新技术及新装备的系统化研制与开发,和广生物已成功开发了生姜、厚朴、油茶籽、花生等多个大品种的绿色高值化全利用新技术体系,并通过产业化将生姜、厚朴和油茶籽的精深加工附加值分别提升13倍、8倍和4倍,这也是一个“富农、利企、助产业、益社会”的全产业链良性发展的产业化新模式。

十年磨一剑,湖南和广生物科技有限公司在曾健青的带领下培养和打造了一支精英创新团队,申请专利31项,拥有专有技术50余项,成为国家高新技术企业、国家知识产权优势企业、中国创新创业优秀企业。

谈及未来,曾健青表示,公司将进一步立足永州,依靠科技创新和产业示范带动,为农民群众的科技致富和永州的经济社会发展作出更大的贡献。“如何把本地特色资源开发利用好?如何通过科技创新来提升永州农林产品精深加工水平以帮助永州相关企业共同发展?如何通过高质量发展使公司成为全球高端天然活性成分研发和产业化的创新技术引领者和重要供应商进而造福百姓生活和健康?这些问题的回答和目标的实现就是我们公司‘和达天下,广益为之’的核心价值。”采访结束时,曾健青如是说。


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