沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)與創(chuàng)新

趙志侃 蘇春香 王峰 王國(guó)峰

本文以沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈為研究對(duì)象，介紹了我國(guó)沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)的現(xiàn)狀，分析了沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)面臨的三大問題，詳細(xì)梳理了山西五臺(tái)山沙棘制品有限公司為我國(guó)沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)與創(chuàng)新做出的積極探索，特別是其自主設(shè)計(jì)了以沙棘產(chǎn)業(yè)化設(shè)備為核心的六大技術(shù)工藝，初步實(shí)現(xiàn)了沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋的企業(yè)目標(biāo)。

一、我國(guó)沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)的現(xiàn)狀

沙棘屬于小漿果范疇，是高顏值、高營(yíng)養(yǎng)、高附加值的“三高”水果，為第三代水果的代表。我國(guó)是世界上最早記錄沙棘藥用的國(guó)家，作為一種藥食同源植物，沙棘的葉、花、果實(shí)、根莖含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，具有多種保健功效。自1985年以來，沙棘的應(yīng)用領(lǐng)域從生態(tài)建設(shè)拓展到飲料食品、醫(yī)藥保健。

我國(guó)是沙棘植物資源大國(guó)，沙棘種植面積居世界首位，達(dá)全球的90%以上，主要以野生資源為主，還有近十幾年種植的沙棘林。山西省擁有豐富的野生沙棘資源，涉足沙棘產(chǎn)業(yè)的相關(guān)企業(yè)數(shù)量多，具有產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展基礎(chǔ)。但是，多數(shù)企業(yè)仍處于沙棘產(chǎn)品初加工階段，“小散亂”的現(xiàn)象比較突出，缺乏龍頭加工企業(yè)強(qiáng)有力的帶動(dòng)，管理信息化、設(shè)備智能化有待加強(qiáng)，沙棘精深加工全產(chǎn)業(yè)鏈的完整性需要進(jìn)一步開發(fā)與創(chuàng)新。

二、沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)面臨的問題

1.精深加工企業(yè)少。截至2020年，我國(guó)經(jīng)營(yíng)與沙棘有關(guān)的企業(yè)為2061家，注冊(cè)資金以50萬元-300萬元居多，外資及中外合資企業(yè)僅5家，專業(yè)從事沙棘加工利用的企業(yè)僅200多家。多數(shù)沙棘加工企業(yè)即便有精深加工也只涉足產(chǎn)業(yè)鏈的某一段，沙棘生產(chǎn)設(shè)備落后，沒有創(chuàng)新性的生產(chǎn)工藝，缺乏信息化管理手段，只能進(jìn)行沙棘的初加工，生產(chǎn)沙棘果汁、飲料等初加工產(chǎn)品，沙棘的深加工、精加工產(chǎn)品特別是全產(chǎn)業(yè)鏈幾乎沒有。

2.開發(fā)利用率低。沙棘的基礎(chǔ)性研究雖有但不深不透，缺乏科技支撐，以沙棘保健品、沙棘提取物等精深加工為主的企業(yè)數(shù)量偏少，只有極少數(shù)企業(yè)進(jìn)行沙棘新品種培育、生產(chǎn)設(shè)備制造、加工工藝創(chuàng)新等方面的研究。同時(shí)，科技投入少，不利于沙棘產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。沙棘產(chǎn)業(yè)的初加工使產(chǎn)業(yè)化過程中的副產(chǎn)品被當(dāng)作廢棄物扔掉了，不能充分開發(fā)出沙棘原有的價(jià)值，極大制約了沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)與創(chuàng)新，導(dǎo)致大量沙棘資源得不到高效利用和循環(huán)利用。

3.質(zhì)量控制體系弱。我國(guó)沙棘主產(chǎn)區(qū)從總體來看是生態(tài)林多、經(jīng)濟(jì)林少，優(yōu)良品種選育、栽培、采收、貯藏保鮮等關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從種植到精深加工還沒有建立科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、安全、高效的質(zhì)量控制體系。加之田間管理沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行栽植和管理，沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作、精細(xì)化管理，尤其是野生沙棘資源利用率不高，商品率低，供給側(cè)出現(xiàn)失衡。多數(shù)沙棘初加工企業(yè)沒有數(shù)字化、智能化設(shè)備，質(zhì)量管控不嚴(yán)，導(dǎo)致沙棘產(chǎn)品生產(chǎn)過程普遍遭受二次污染、三次污染的威脅。

三、沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)與創(chuàng)新

為了實(shí)現(xiàn)沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)與創(chuàng)新，山西五臺(tái)山沙棘制品有限公司堅(jiān)持“信息化引領(lǐng)、數(shù)字化支撐、高標(biāo)準(zhǔn)保障”三大戰(zhàn)略，瞄準(zhǔn)未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，自主設(shè)計(jì)了以沙棘產(chǎn)業(yè)化設(shè)備為核心的六大技術(shù)工藝，初步實(shí)現(xiàn)了沙棘全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋的企業(yè)目標(biāo)。

1.信息化引領(lǐng)，融入生產(chǎn)制造全流程。公司先后上線財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、ERP物料管理系統(tǒng)，將信息化管理手段應(yīng)用到沙棘制品生產(chǎn)的全部流程，實(shí)現(xiàn)了從訂單接收、生產(chǎn)制造到銷售發(fā)貨的全流程信息化管控。完整、準(zhǔn)確、及時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為科學(xué)管理提供了基礎(chǔ)，尤其在原料消耗統(tǒng)計(jì)、中間產(chǎn)物數(shù)量、能源消耗、訂單跟蹤、質(zhì)量追溯等方面，為公司實(shí)現(xiàn)智能化管理奠定基礎(chǔ)。

2.數(shù)字化支撐，實(shí)現(xiàn)沙棘制品全產(chǎn)業(yè)鏈智能化。（1）沙棘凍果的前處理流程。①觸摸屏人機(jī)界面設(shè)定工藝參數(shù)，可以實(shí)時(shí)計(jì)算漿果消耗、沙棘原汁產(chǎn)量、沙棘籽產(chǎn)量;連續(xù)自動(dòng)解凍、解凍溫度自適應(yīng)控制;根據(jù)產(chǎn)量要求，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)壓榨速度。②分離一步到位，可以將沙棘凍果一步分離成沙棘原汁和沙棘果渣、沙棘籽，提高了出汁率及沙棘果肉利用率，減少了沙棘籽皮分離工序，減少了籽皮經(jīng)自然晾曬干燥、人工分離的傳統(tǒng)流程，大幅縮短壓榨流程，減少了超長(zhǎng)人工流轉(zhuǎn)搬運(yùn)環(huán)節(jié)，并避免了沙棘籽、沙棘皮的損耗和污染，實(shí)現(xiàn)了綠色制造、流程再造，成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。③相對(duì)于傳統(tǒng)熱水解凍，物料不直接與加熱介質(zhì)接觸，能夠在上料的過程中自動(dòng)解凍，解凍速率大大提高，消耗生活用水量大大降低，而且中間不產(chǎn)生污水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)，是一種省時(shí)、省力、高效、節(jié)能、環(huán)保的新方法。④籽皮分離工藝采用了新式的籽皮分離生產(chǎn)設(shè)備，包括在線過濾器ZTZG-500、刮板提升機(jī)ZTZG-400、籽渣分離器ZGZT-650、電動(dòng)隔膜泵、氣動(dòng)隔膜泵，可以快速實(shí)現(xiàn)籽皮分離，無需反復(fù)壓榨，實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能、潔凈生產(chǎn)。

（2）沙棘果粉真空低溫帶式干燥流程。①設(shè)備采用PLC控制、觸摸屏人機(jī)界面、變頻調(diào)速、自動(dòng)控溫，全機(jī)實(shí)現(xiàn)密閉式生產(chǎn)、自動(dòng)送料，可以根據(jù)沙棘果汁的特性對(duì)設(shè)備進(jìn)行必要的參數(shù)調(diào)整，使設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)。自動(dòng)化生產(chǎn)和清潔，具備量產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能、高效的特點(diǎn)，極大地節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。②將沙棘濃縮漿在混料罐中加熱后通過封閉管道輸送至干燥罐，通過多層行進(jìn)式履帶在真空低溫的環(huán)境下對(duì)濃縮漿進(jìn)行動(dòng)態(tài)干燥，最后在出料口對(duì)干燥后的物料進(jìn)行粉碎，得到成品沙棘果粉。同傳統(tǒng)噴霧干燥工藝相比，真空低溫帶式干燥工藝不僅可以最大程度地保持產(chǎn)品的色、香、味，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還能通過管道輸送在密封的系統(tǒng)中連續(xù)運(yùn)行大規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)配有CIP系統(tǒng)可方便筒體內(nèi)進(jìn)行清洗，有效防止物料污染，熱效率也比普通對(duì)流干燥高20%-50%。③與之相配套的水平給袋式包裝機(jī)擁有真空上料系統(tǒng)（料位計(jì)控制加料）與工業(yè)吸塵器，可以將自產(chǎn)的果粉進(jìn)一步包裝加工，僅需1人操作，產(chǎn)量高達(dá)25-45包/分鐘;設(shè)備采用微電腦芯片，中文液晶顯示，智能化故障診斷，保證了設(shè)備操作簡(jiǎn)單易學(xué)。

（3）沙棘油二氧化碳超臨界萃取流程比傳統(tǒng)的物理萃取效率提升3倍以上。①便捷的觸摸屏人機(jī)界面、PLC控制，可以設(shè)定溫度、壓力、生產(chǎn)速度，可以實(shí)時(shí)記錄產(chǎn)量、原料消耗等過程數(shù)據(jù)，記錄生產(chǎn)過程溫度、壓力等工藝參數(shù)，生產(chǎn)過程自動(dòng)控制無人工干預(yù)，生產(chǎn)效率高。②全封閉管道、儲(chǔ)罐生產(chǎn)，無二次污染，實(shí)現(xiàn)潔凈化生產(chǎn);二次分離萃取，萃取效率高、原料利用率高、出油率高，整個(gè)系統(tǒng)無危廢排放。700L×3三萃二分超臨界萃取裝置主要由萃取加熱器、萃取釜、一級(jí)分離加熱器、一級(jí)分離釜、二級(jí)分離加熱器、二級(jí)分離釜、冷凝器、中間儲(chǔ)罐、二氧化碳室外儲(chǔ)罐、尾氣儲(chǔ)罐、尾氣回收壓縮機(jī)、二氧化碳高壓泵、冷熱水循環(huán)系統(tǒng)、快開提升裝置、起吊裝置、電控系統(tǒng)、操作平臺(tái)、管道等組成，壓力部位具備了四重保護(hù)+三重安全聯(lián)鎖，保證安全生產(chǎn)。③經(jīng)過超臨界萃取設(shè)備的植物油還可再經(jīng)真空裝置進(jìn)入雙級(jí)分子蒸餾設(shè)備，有效清除油脂內(nèi)的苯并芘、塑化劑、二英、農(nóng)殘、溶殘、黃曲霉毒素，顯著降低油脂的酸價(jià)、過氧化值，大幅提高植物油品質(zhì)。

（4）沙棘系列植物油精煉流程。植物油精煉生產(chǎn)線是山西五臺(tái)山沙棘制品有限公司與西安油脂院共同研發(fā)的獨(dú)特設(shè)備，行業(yè)內(nèi)獨(dú)一無二，自動(dòng)化程度高，封閉性好，是植物油精煉的有力保障。初步加工的沙棘果油毛油、沙棘油毛油及沙棘籽油毛油通過管道輸送進(jìn)精煉設(shè)備組，經(jīng)過脫膠、脫酸、脫水、脫色、脫臘、脫臭“六脫”工序，將毛油中的磷脂、蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物、膠質(zhì)與多種微量金屬形成的配位化合物、微量重金屬、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留、含硫化合物、蠟質(zhì)去除，降低植物油酸價(jià)，改善沙棘系列植物油的氣味和色澤，提高其穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保質(zhì)期。

（5）沙棘系列軟膠囊及凝膠糖果生產(chǎn)流程。該程分兩步，第一步為化膠，第二步為制丸，核心設(shè)備包括兩臺(tái)250型軟膠囊機(jī)、化膠設(shè)備、流化定型轉(zhuǎn)籠等。①觸摸屏人機(jī)界面、PLC控制、變頻調(diào)速，自動(dòng)控溫、自適應(yīng)啟停控制，成品膠囊粒數(shù)自動(dòng)計(jì)數(shù)，兼具產(chǎn)量累計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制。在化膠流程，向化膠罐中加入純化水和甘油，加熱到約60℃時(shí)，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)真空泵工作給化膠罐內(nèi)抽真空，化膠罐內(nèi)真空壓力將膠粉桶內(nèi)的膠粉吸入化膠罐內(nèi)，開始攪拌化膠;達(dá)到設(shè)定化膠時(shí)間后，化膠罐開始去除膠液內(nèi)的氣泡，氣泡清理完畢后，將膠液導(dǎo)出至膠桶中備用。在制丸流程，膠液和沙棘油通過YWJ250-I型全自動(dòng)軟膠囊機(jī)壓制成半成品軟膠囊，通過履帶傳送至流化定型轉(zhuǎn)籠進(jìn)行定型與初干燥，之后經(jīng)洗丸、晾丸、選丸等工序加工為成品軟膠囊。②該生產(chǎn)工藝具備產(chǎn)能大、破損小、效率高的特點(diǎn)，年產(chǎn)能可達(dá)30億粒，目前10億粒的產(chǎn)量基本可以滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求。

（6）沙棘原漿無菌灌裝流程。沙棘原漿無菌灌裝工藝的主體設(shè)備為沙棘原漿灌裝生產(chǎn)線，由500L調(diào)配罐、螺桿泵、隔膜泵、列管式（UHT）殺菌機(jī)、50L高位保溫加熱攪拌罐、巴氏殺菌冷卻槽等配件組成，具備產(chǎn)能大、效率高的特點(diǎn)，灌裝速率可達(dá)3000袋/小時(shí)，其工藝大致包括調(diào)配、殺菌、保溫、巴氏殺菌、包裝等多道工序，可實(shí)現(xiàn)多種規(guī)格沙棘原漿的全自動(dòng)無菌灌裝。

3.高標(biāo)準(zhǔn)保障，為產(chǎn)品質(zhì)量護(hù)航。沙棘系列軟膠囊及凝膠糖果等終端產(chǎn)品全部在十萬級(jí)凈化GMP保健食品生產(chǎn)車間運(yùn)行，保障了沙棘系列產(chǎn)品符合甚至高于國(guó)家食品藥品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。公司十萬級(jí)凈化車間空調(diào)、殺菌等全部采取集控方式，并實(shí)時(shí)全方位監(jiān)控，隨時(shí)保證車間凈化水平。

作者簡(jiǎn)介：趙志侃（1964-），男，山西五臺(tái)人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，山西五臺(tái)山沙棘制品有限公司董事長(zhǎng)。