苦荞黄酮提取项目考察汇报材料之欧阳术创编.docx
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苦荞黄酮提取项目考察汇报材料之欧阳术创编
兰州市工信委“工业专项资金申报项目”
时间：
2021.02.02
创作：
欧阳术
考察汇报材料
甘肃天工生物科技有限公司
项目单位概况
1.1项目承办单位概况
甘肃天工生物科技有限公司是成立于2004年的高科技股份制企业。
公司注册资本1000万元，位于兰州市安宁西路270号。
公司配备有国内领先的400L×2超临界萃取设备、24L×2超临界中试设备、溶剂多能提取设备，以及自主创新的8m3×2亚临界工程样机、40L亚临界小试设备。
此外，还配有清洗、破碎、远红外热风烘干等前处理专用设备，以及压滤、抽滤、离心分离、喷雾干燥、真空干燥、精馏、层析等后处理设备，兼具动植物水溶性成分和脂溶性成分的提取分离，以及生产和试验功能。
是目前甘肃省规模最大、功能最全的天然产物提取企业。
2009年，公司实现销售收入2227万元，实现利润107万元。
自2004年投产以来，公司累计投入研究开发、技术进步的资金已达350余万元，占同期全部销售收入的5.2%。
已经完成了产品纯化工艺、惰性气体扩散脱溶、超临界装置与工艺改进创新、产品改性、节能降耗等多项实用技术开发，自主设计出亚临界萃取设备，发明了HFC密实气体萃取技术，探索出一整套亚临界、超临界以及其他工艺集成联用的提取分离方法，用于生产实践，产生出明显技术经济效果，为本项目奠定了技术基础。
企业已经获得实用新型专利1项，申请发明专利2项。
获专利的技术装置已在甘肃、新疆、重庆等地区开始输出，部分接产企业已开始工业化生产。
1.2项目参加单位概况
项目参加单位为甘肃畜产品工程技术研究中心，该中心隶属甘肃农业大学，现有甘肃省农畜产品加工与贮藏重点实验室、农产品加工与贮藏工程硕士点及省级重点学科、动物食品营养与加工博士点；有教师35人，其中高级职称15人，博士8人，6人入选省级333及555科技人才工程及学科带头人；先后在食品科学、生物技术、畜产品加工、保鲜贮藏、农产品加工等方面承担开展了26个科研项目，其中省部级攻关项目11个，获省部级科技进步奖7项，在各类学术刊物发表论文230多篇，其中核心刊物41篇，主编专著8部、教材11部；有大中型专用仪器设备42台（件），价值204万元；与甘肃省6个大型食品骨干企业有协作合同，与日、德、法、新西兰、台湾等国家和地区的有关院校、企业建立了业务往来，转化推广农畜产品加工科研成果18项，累积新增效益9000多万元。
1.3已完成的主要成果
1、“番茄皮籽‘亚临界丙丁烷萃取-超临界CO2精制’技术工业化应用”成果，通过甘肃省科技厅组织的成果鉴定，达到国内领先水平。
2、“从紫苏籽提取分离高纯度α—亚麻酸的研究与开发”已通过甘肃省科技厅组织的科学技术成果专家鉴定。
3、实用新型专利“适用于多种溶剂进行极性非极性中间体萃取的装置”（专利号2006201359690）。
4、发明专利“亚临界流体萃取溶剂及萃取方法”（专利申请号2006101047443）。
项目产业关联性以及在产业化发展中的作用
2.1提升苦荞资源综合利用价值
苦荞麦又名三角麦、乌麦，蓼科（Polrgonacceae）类双子叶植物，带壳的苦荞麦籽粒，主要有苦荞麦和甜苦荞麦两个栽培品种，是粮食作物中比较理想的填闲补种作物。
苦荞麦籽粒营养丰富，蛋白质、脂肪、维生素、微量元素含量与质量普遍高于大米、小麦、玉米等大宗粮食。
大量研究表明，苦荞含有其它谷物所不含有的芦丁（Rutin）黄酮类化合物，芦丁主要分布于苦荞的花、茎、叶、根及籽粒、外壳中，大约在1%-7%之间，苦荞外壳含芦丁超过3%。
具有降血脂、降血糖、降尿糖，降低微血管脆性和渗透性，防治出血症、冠心病、糖尿病和高血压，维持眼循环等多种生理功能和药用价值。
苦荞作为北方一种常见的农作物，分布广泛，可以作为提取芦丁最方便廉价的原料。
目前，我国苦荞的加工利用还处于起步阶段，主要表现在规模小、加工方式简单、产品单一、深加工产品少等方面，如通渭县乐百味食品有限责任公司生产的苦荞面、苦荞混合挂面、苦荞茶、苦荞米等，良好的资源优势未能发挥出来。
2.2促进提取分离行业技术进步
国内目前提取异黄酮主要采用乙醇浸提工艺，包括传统浸提和超声波连续逆流提取两种工艺方式。
相比较后者明显进步，缩短了提取时间，乙醇用量也有所降低。
但两者本质上都属于有机溶剂浸提，所得提取物品质特性完全一致，存在的问题是提取物纯度很低，需经过脱脂、树脂吸附等纯化工序才能达到纯度≥8%的商品规格。
同时两种工艺都需大量使用正己烷和乙醇，其经济性和安全性也令人忧虑。
从其他省现有的生产实际状况也能看出，正是上述原因使得各企业规模难以做大，产品档次不高，成本缺乏竞争力。
2008年，甘肃天工公司和畜产品工程中心利用新型萃取设备组织苦荞黄酮的提取试验，在多次失败之后终获成功。
其结果不仅在国内首开HFC复合溶媒亚临界萃取黄酮类物质先河，而且实现一步制取≥20%纯度产品，经专业机构检测，质量指标达到国内同类产品先进水平。
因此，进一步开发先进成熟的相关技术，利用苦荞副产品提取黄酮，对于延长产业链、提高增值效益、满足市场需求，都具有积极作用和现实意义。
而且经采用先进技术提取加工后的皮渣，其蛋白质等营养成分不被破坏，仍可做为上好饲料，从而实现资源充分利用，符合科学发展观和循环经济的要求。
2.3对资源、市场、技术等多方面带动作用
项目以我省特色资源加工增值、循环利用为目标，以自主创新成果为支撑，符合国家与我省产业政策，技术开发方向符合产业应用需求，产品符合市场需要，技术研发水平达到国内领先。
实施本项目对于促进产业升级和经济发展方式转变，带动生物医药、农副产品加工等相关领域技术进步，都具有积极作用。
对于新技术新装备的进一步完善，成果的产业化推广应用，加大优势资源对区域经济增长的贡献率，增强科技创新对结构调整的促进作用，助推天然产物提取技术自主创新，都是十分必要的。
2.4促进特色农产品加工业的发展
本项目以甘肃特色农产品为加工对象，形成大规模的工业化生产技术装备，其工艺技术、产品质量、原料综合利用等方面，都有较高的科技含量及经济实用性。
因而对西部特色天然产物加工业的发展和技术进步具有良好示范与促进作用。
2.5促进区域装备制造行业产品更新
HFC亚临界萃取装备的技术水平居国内领先。
通过本项目实施，将在国内推广应用，从而为我省装备制造行业注入新的技术元素，有利于提升其行业竞争能力。
本项目是企业自主创新、具有自主知识产权的高技术产业化项目，符合国家当前重点投资支持方向。
项目技术与产品涉及生物制造领域，同时又是农产品精深加工。
国家《生物产业发展“十一五”规划》提出了“生物制造要积极扩大具有自主知识产权生物基产品的工业化应用”发展方向，明确支持“生物可降解溶剂、润滑剂和各种高效安全的食品和饲料添加剂的产业化”项目；最近国家发改委遴选出八大高技术产业作为未来产业发展的重点，其中包括生物产业，并强调指出：
“生物产业的发展重点是要充分发挥我国特有的资源优势和技术优势，优先发展生物医药产业，大力发展生物农业，积极发展生物能源，加快发展生物制造”。
国家《农产品加工业“十一五”发展规划》也将“农产品加工技术创新工程”列为发展重点。
因此，本项目符合国家相关产业规划。
本项目解决当前制约我省特色产业升级发展急需的共性、关键技术,成功后能在行业内和农产品加工领域推广应用，符合兰州市工信委“2010年度非公有制经济和中小企业专项资金项目”支持范围。
项目建设内容
3.1项目概要
苦荞黄酮提取关键技术及加工装备工业化应用项目，是由甘肃天工生物科技有限公司和甘肃畜产品工程技术研究中心共同实施的自主创新技术成果转化项目。
本项目采用一种实用新型专利装置（专利号2006201359690），以及一项发明专利亚临界流体萃取溶剂及萃取方法（专利申请号2006101047443），对我省苦荞资源进行精深加工和循环利用。
本项目依托核心专利技术，针对苦荞黄酮的生物活性特征，自主研发萃取、精制工艺路线，在HFC新型萃取溶媒和专用萃取装置的基础上进行二次创新和开发，引入携带剂萃取机理，增强HFC混合溶媒的极性，完成复合溶媒萃取领域的拓展实验，使该溶媒适宜于黄酮类化合物的萃取和反相萃取。
对专利装备补充配套携带剂萃取系统，形成苦荞黄酮精深加工成套专用装备。
增加超声波辅助处理，提高提取效率。
甘肃天工生物科技有限公司依托核心专利技术优势，围绕新型复合溶剂的独有特性进行了大量的前期研发工作，设计制造了亚临界萃取黄酮的原理样机，生产出符合行业需求的黄酮产品，使原料增值5倍以上，同时，通过对苦荞黄酮的开发，进一步探讨中药材有效成分提取的机理，为推动我省植物产业资源优势向产品优势的转化和中药产业的技术进步起到示范作用。
3.2本项目技术特点
亚临界萃取是当今世界上正在兴起的一种新型提取技术，利用亚临界流体优良的扩散性能，对许多物质有较好的渗透性和较强的溶解能力，我国也刚刚开始发展。
由于亚临界比超临界萃取压力低，设备容积大，更适合于规模化生产。
近年国内对于此类概念的传播以及此项技术的开发十分活跃。
本项目采用“适用于多种溶剂进行极性非极性中间体萃取的装置”实用新型专利（专利号2006201359690）和“亚临界流体萃取溶剂及萃取方法”的发明专利（专利申请号2006101047443）。
对我省苦荞资源进行精深加工和循环利用。
该专利设备与HFC复合溶媒萃取工艺相“融合”，构成了本项目一整套核心技术。
项目单位在重点解决了HFC复合溶媒配方，极性共溶剂（夹带剂）介入与析出系统设计，粗提混合液分离控制系统设计等关键问题之后，使黄酮提取分离效果达到满意程度。
具体特性体现在以下四个方面：
1、产品品质优良。
试制产品外观为墨绿色固体粉状，纯度≥20%，试制产品外观为墨绿色固体粉末，纯度8%-20%，理化、卫生指标符合外经贸行业标准。
2、生产水平提高。
新技术实现了提取分离在一套系统内完成，无需经过树脂吸附等后精制工序即可得到≥20%的黄酮产品。
生产过程料液比1：
1.5，仅为超声波逆流萃取的1/10。
由于萃取、分离和溶媒回收均在低于45℃条件下进行，而且溶媒循环量少，所以节能效果明显。
避免了传统萃取工艺乙醇消耗量大、能耗高、效率低、精制过程污染严重的劣势，解决了苦荞黄酮萃取难以实现大规模生产的难题。
3、生产过程绿色环保。
萃取得到的苦荞黄酮初提物，只需进行亚临界反相萃取即可脱除脂溶性杂质，不再需要大孔树脂吸附精制过程，缩短了工艺流程，避免了吸附、洗脱工序的高污染作业。
4、萃余物清洁，不变性。
HFC溶媒特性决定其萃取过程不致蛋白质、纤维成分变性；回收过程脱除彻底。
因此萃余物保留了饲料所需营养物质，无溶剂污染，适口性和营养性均符合饲料要求。
5、装备的产能，生产的安全性、卫生性、经济性均明显优于现有其他技术。
再经过本项目计划实施的转段实验，可以完成设计定型，用来装备大规模加工苦荞黄酮的产业化生产线。
3.3项目建设主要内容及创新点
3.5.1项目建设主要内容
本项目以前期研发成果为基础，针对苦荞黄酮的生物活性及其结构特点，在继续完成专利设备改进设计和HFC复合溶媒萃取扩试的基础上，以更为成熟的工业化生产技术与装备，建设示范性生产线，实现技术创新成果的推广应用。
为此，确定本项目实施内容如下：
1、依托前期研究结果，继续完成HFC复合溶媒萃取苦荞黄酮的扩大试验，拟订满足本项目生产规模的完整工艺技术方案。
2、从改进现有HFC萃取装置C型原理样机入手，实施设计转段，进行S型工程样机的设计和制造；通过工程实验，完成设计定型。
3、建设一条年加工苦荞原料400吨的提取生产线。
4、在规模化生产条件下，对全套工艺技术与设备进行考核验证、改进完善，使之达到工业化生产的成熟水平。
3.5.2关键技术及创新点
苦荞黄酮萃取成套技术，是适用性非常强的新型绿色萃取、分离技术，其创新点体现在以下方面：
1、本项目技术与目前传统乙醇提取苦荞黄酮工艺相比，在同等条件下可大大缩短提取时间、提高提取率、减低生产成本。
因溶媒存在于闭路系统而使其损耗和污染均显著低于溶剂萃取。
由于避免了传统溶剂依靠较高温度实现脱除和回收的高耗能工序，因而综合能耗大幅度减低，且保证了异黄酮的生物活性，萃余物不受溶剂污染，原有的水溶性成分以及蛋白等物质不变性，真正实现了特色资源与低成本加工技术相结合，使产品价格更具有市场竞争力。
2、苦荞黄酮萃取装备，在国内尚属首创。
该项技术广泛适合黄酮类有效成分的提取，为我国弱极性中间体产品的工业化提取找出一条新的途径。
3、在亚临界萃取系统中，成功嵌入了有机溶剂辅助萃取和气体扩散脱溶技术，既有效解决了不同萃取目标诸多技术需求，又显著改善了脱溶效果，使产品中溶媒残留降到痕量。
4、HFC-134a的毒性AEL（8和12小时TWA）可允许的空气暴露浓度为1000PPM（v/v），并且该密实气体作为气雾携带剂已在医药行业得到大量应用，说明用其萃取的中间体没有医用、食用安全性障碍。
5、HFC-134a复合溶酶独特的物理特性，使得苦荞黄酮萃取装备的额定工作压力小于1.3MPA，可保证系统采用正常的工艺条件和工艺环境进行提取生产，不需要特殊的防护措施。
3.4预期目标
项目预期建设年加工苦荞副产品原料400吨，生产15％苦荞黄酮20吨、25％苦荞黄酮20吨、饲草粉350吨，以及原料前处理、产品精制、标准化处理等工序的配套设施。
项目建成投产后，预计年销售收入1160.0万元，年利税340.0万元，税金155.0万元，税后利润185.0万元，平均投资利润率27.1％。
并将项目成果推广应用，提升我省农产品加工水平，延升生物资源产业链，带动地方产业的快速发展。
3.5组织方案
本项目由甘肃天工生物科技有限公司和甘肃畜产品工程技术中心共同实施，工艺设备成熟化在甘肃天工生物科技公司进行，实验室测定工作在甘肃畜产品工程技术中心进行。
实行项目法人负责制，企业法人即为项目法人。
依托公司内部现已形成的设计队伍和生产组织体系，分别承担本项目设计、实验、生产等项任务。
当工艺设备成熟化投产后，由天水羲皇食品公司、通渭县乐百味食品公司以来料加工方式，与项目企业协作开展示范经营。
3.6拥有自主知识产权的情况及国产化程度
3.6.1项目技术的知识产权
苦荞黄酮萃取关键技术是以自有发明专利“亚临界流体萃取溶剂及萃取方法”为基础，以“相似相溶”理论为指导，针对国内现有苦荞黄酮萃取技术的不足，应用携带剂辅助萃取原理，对HFC复合溶媒的极性进行调整，以满足特定萃取工艺要求而自主创新的新型萃取方法，是对原有专利技术的应用领域进行的拓展开发。
根据苦荞黄酮萃取工艺的要求，以专利技术“适用于多种溶剂进行极性非极性中间体萃取的装置”为基础机型，配套设计携带剂辅助萃取系统，形成“苦荞黄酮专用萃取装置”。
以上关键技术，均属于项目单位对自有专利技术进行的升级改造，不仅能够确保项目建设顺利进行，同时，也是对制约国内黄酮类化合物生产工艺“技术瓶颈”的有效突破，具有较为广泛的推广应用价值。
3.6.2工艺设备国产化程度
本项目核心技术“苦荞黄酮萃取装备”由项目单位自行设计成套，其中的压力容器委托国内专业工厂制作，其他辅助设备完全采用国产配套。
复合溶媒采购自国内专业生产商，项目单位按工艺要求自行复配。
3.7环境保护及评价
3.7.1主要污染源及综合利用与治理方案
1、废水。
本项目所产生的废水主要为原料前处理车间当归原料清洗废水和各设备、地面清洗废水（约1000t/a）及生活污水（约800t/a），废污水排放总量1800吨。
生活污水与生产废水合流进入长风厂污水处理系统集中处理。
2、废气。
亚临界萃取生产车间所用溶剂134A必须全部回收重复使用，不存在排放废气，超临界萃取车间所用CO2只有排空时少量排放，且不会对人员及环境造成危害，其他工艺不产生废气。
3、废渣。
废渣主要为苦荞皮壳萃取废渣，不含有毒有害物质及化学添加剂，其中仍然含有大量蛋白质、纤维素等成分，可作为饲料配料廉价出售。
4、噪声。
噪声主要来源：
原料处理车间粉碎机、鼓风机以及个萃取车间电机、水泵噪声，噪声源强度在50～75dB（A）范围内。
锅炉房鼓风系统产生的噪音等，强度在45～70dB（A）范围内。
3.7.3环保投资
本项目污染物排放较少，且无有毒有害物质，环保措施主要依托大厂设施，因此不再考虑建设。
经济效益
4.1产品生产能力、市场销售及盈利分析
项目投产后，形成年加工苦荞400吨，年产苦荞黄酮（20%）20吨，苦荞黄酮（10%）20吨，蛋白饲料350吨的生产能力，项目达产年销售收入1160.0万元，总成本为820.0万元。
计算期内正常年利税340.0万元，税金155.0万元，税后利润185.0万元，平均投资利润率27.1％，所得税前财务内部收益率46.3％，静态投资回收期3.3年（含建设期）。
4.2社会效益
1、改善农业产业结构。
改变小麦玉米单一种植结构，增加粮、经二元结构和农业生态系统的稳定性，合理配置农村劳动力资源，变农闲为农忙，有利于当地农业结构优化升级与农村经济的进一步繁荣。
2、因地制宜促进农村经济发展。
苦荞适宜产区主要集中于我国北纬35-38°之间的山西、甘肃、陕西、河北等地，土地肥沃无污染，苦荞产量高，品质佳。
在海拔1800米以上二阴地区，种植苦荞比较效益高，可加快农业的发展，还可增加养殖业和加工业收入，将有利地推动区域经济发展。
3、增加农民从业门路，促进穷困户脱贫致富
我省定西、天水部分二阴地区多属贫困地区，农民的生活水平比较低，尤其是生活在偏远山区地农民，通过规模化种植苦荞，提高农民的直接经济收入，可成为脱贫致富地一个重要途径。
4、本项目属技术含量较高的食品、药品添加剂工业，与种植、加工、机械制造、包装运输等产业关联度极强，既能巩固和提高小杂粮生产地位，又能提升加工业技术效益水平，还能带动第三产业扩大规模，有利于劳动力转移，带动相关产业扩张。
5、加工项目污染物易于处理，设计时已考虑在内，不会对环境造成污染，破坏生态平衡。
本项目在计算期内财务内部收益率等指标高于社会折现率近年基准，财务净现值大于零，借贷清偿能力较强，有较好的抗风险能力，经济效益较明显，因此项目是可行的。
项目全部建成投产后，生产正常年可新增销售收入1160万元，新增利税340万元。
项目投资及资金来源
5.1项目投资
项目总投资为建设投资与铺底流动资金之和，总计为720.0万元。
其中，项目建设投资540.0万元，铺底流动资金180.0万元。
5.2资金来源
企业自筹600.0万元，占总投资83.3％，计划420.0万元用于建设投资，其中，建筑工程费估算为90.0万元，设备及工器具购置费估算为300.0万元，安装费及室外管线工程30.0万元，180.0万元作为铺底流动资金。
为加速项目建设进度，拟申请兰州市扶持资金120万元，占总投资16.6％,其中，计划设备及工器具购置费估算为90.0万元，工艺成熟性试验费30.0万元。
5.3项目投资完成情况
根据项目进度安排，本公司已完成以下工作：
5.3.1在进行HFC复合溶媒萃取试验的基础上，完成苦荞黄酮提取工艺技术方案的设计和中试验证试验；
5.3.2完成HFC萃取装置C型原理样机的改进设计，目前压力容器和关键设备的采购和制造正在进行中，具体清单如下：
已完成投资设备明细表
序号
设备名称
规格型号
材质
数量
单价
1
萃取釜
Φ1.8mx3.6m-1.6
不锈钢
2
46
兰通厂承制
2
一级分离釜
Φ1.8mx3m-1.6
不锈钢
1
13.5
3
二级分离釜
Φ1.3mx2.25m-1.6
不锈钢
1
8.6
4
主冷凝器
45m2
不锈钢
1
8.4
5
热交换器
15m2
不锈钢
1
6.6
6
换热器
5m2
不锈钢
1
4.2
7
储液罐
Φ2x4-1.6
Q235B钢
2
15.6
8
暂存罐
Φ1.6mx2.8m-1.6
不锈钢
2
19.4
9
出口缓冲罐
Φ0.53m×1.6m
不锈钢
1
5.5
10
缓冲罐
Φ0.53m×1.6m
不锈钢
2
5.5
11
过滤器
Φ0.5m×2m
不锈钢
2
10.8
12
压缩机组
8SAJ10
2
30.8
大连冷冻
13
真空机组
JZJ150
2
1.74
海门华丰
14
高压泵
3DP60
2
5.5
淮海工业泵
15
高压泵
3DP35
1
1.3
淮海工业泵
16
柱塞计量泵
JZ160/60
1
0.7
淮海工业泵
17
超临界压力容器
11
57.0856
兰州福海
合计
195.1256
以上设备的投资额为：
195.1256万元，占项目总投资的27%。
5.4企业经营情况
截至2009年12月末，公司资产总额为2070万元，负债总额70万元，所有者权益2000万元，资产负债率3.38%。
全年实现产值2412万元，实现销售收入2227万元，实现利润总额126万元，税后利润107万元。
2010年，一季度共实现产值636万元，销售收入568万元，实现利润46万元。
完成全年计划的23.6%。
5.5项目实施进度
5.5.1项目计划2年完成，实施进度见表5-3。
2010年1-8月，后期扩试与转段设计，熟化工艺。
2010年9-12月，设备制做，厂房建设，施工图设计。
2011年1-8月，生产线安装，试车，设备定型。
2011年9-12月，批量试产，验证技术，项目验收。
表5-3项目实施进度安排表
年份
2010
2011
月份
1-3
4-6
7-9
10-12
1-3
4-6
7-9
10-12
后期扩试，
熟化工艺
设备制做
厂房改扩
安装试车
设备定型
批量生产
项目验收
5.5.2项目实际进展情况
目前，本项目已完成后期扩试与转段设计，转入熟化工艺阶段。
“苦荞黄酮提取关键技术及加工装备工业化应用示范项目”充分发挥了我省特色资源优势，拓展了核心专利技术在植物萃取领域的应用范围。
在积极探索解决制约我省农业产业升级发展急需的共性问题和关键技术，加速提升资源综合利用水平，加快科技成果转化步伐，推动天然产物提取行业技术创新和技术进步等方面均具有一定的示范带动作用。
甘肃天工生物科技有限公司
2010年5月13日
时间：
2021.02.02
创作：
欧阳术
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