依靠科技创新提高热带农产品加工水平
    时间:2016-07-12 16:33 来源:未知 作者:admin 点击: 次 【字号:

——记中国热带农业科学院农产品加工研究所研究员黄茂芳

人物简介:黄茂芳,1982年从华南热带作物学院毕业分配到中国热带农业科学院农产品加工研究所工作至今,曾任中国热带农业科学院农产品加工研究所党委副书记、所长,二级研究员专技岗位,博士研究生导师,现任中国热带农业科学院湛江院区管理委员会主任。从事科研工作30多年,负责及承担国家、省部级以上研究课题30多项。近几年,通过省部级鉴定的技术成果8项,获授权国家发明专利10项,合著3部,制修订国家和行业标准17项,发表论文70余篇。获国家科技进步二等奖2项,海南省科技成果转化特等奖、科技进步一等奖和二等奖各1项,海南省“十一五”科技创新突出贡献奖。被授予全国优秀科技工作者,享受国务院政府特殊津贴专家,农业部有突出贡献的中青年专家;被评为全国化工行业先进标准化工作者,中国热带作物学会先进个人,中国天然橡胶协会优秀工作者和湛江市优秀拔尖人才。


依靠科技创新提高热带农产品加工水平的黄茂芳。(受访者供图)

碧海银沙网讯(文/陈立华 编辑/小 雨 蔚 青)

天然橡胶加工布局调整的功臣

说起天然橡胶,可能大家都知道,飞机汽车轮胎、农田排灌胶管、医用手套导管等都会用到它。但是,如果谈到我国天然橡胶的科研与发展、产能状况、主要加工区以及产业布局,相信很多人就不知道了。

天然橡胶的科研单位——中国热带农业科学院是1954年为发展我国的天然橡胶事业而成立的国家级科研机构,中国热带农业科学院农产品加工研究所是其下属的研究所之一。黄茂芳说,天然橡胶加工技术是该研究所原创成果,在我国受国外封锁、经济条件极其困难的情况下,老一辈科学家们艰苦创业,成就了我国天然橡胶加工事业,研究、设计和建设了我国第一条烟片胶生产线、第一条标准橡胶生产线和第一座浓缩胶乳加工厂,制定了我国第一版天然橡胶系列和浓缩胶乳系列国家标准,这些技术成果一直沿用至今,今天他们所做的一切都是继承老一辈科学家们未竟的事业。

但是,我国的天然橡胶是突破种植禁区、在非优势产区发展起来的。由于受地理条件限制,我国天然橡胶种植、加工业主要分布在广东、云南和海南三大垦区。在上世纪八九十年代,上述地区的天然橡胶加工企业可谓是遍地开花,大大小小的天然橡胶制胶工厂有324家,其中海南省165家(海南农垦77家,民营88家),云南省134家(云南农垦52家,民营82家),广东省25家(广东农垦25家)。“当时天然橡胶加工企业虽然很多,但是生产规模普遍偏小,加工生产设备陈旧,生产技术落后。在国内,标准橡胶和浓缩胶乳加工厂的平均规模,海南农垦分别为2266吨/年和2352吨/年,云南农垦分别为2643吨/年和1328吨/年,广东农垦和民营企业在1000吨/年以下,而在国外,基本上是万吨以上的生产规模。”黄茂芳说。

加快天然橡胶加工业的产业调整,淘汰落后产能,优化产业布局已成为国家农业部的当务之急。根据农业部农垦局的部署,黄茂芳作为带头人承担了我国“天然橡胶加工业发展战略研究”,任务就是如何实现天然橡胶加工产业布局调整和优化。在接下来的日子里,黄茂芳带领团队经常深入各个垦区生产第一线调查研究,收集第一手资料,进行综合分析,提出天然橡胶加工业优化产业结构和调整加工布局,开展标准化加工,进行加工厂重组、改造、扩建和升级的思路和建议,得到了上级部门的肯定,并在海南、广东和云南三大垦区进行了实施,取得了显著的效果。

天然橡胶加工布局调整使我国天然胶加工的生产规模、工艺、技术、装备都有很大的改进和创新,规模化和标准化生产使产品质量一致性得到较大的提高,为天然橡胶产业的可持续发展打下良好基础。

为促进天然橡胶加工业的可持续发展,作为国家天然橡胶产业技术体系初加工技术的岗位科学家,黄茂芳带领团队开展天然橡胶加工新技术的研发,设计建设的天然橡胶低碳环保加工新技术生产线,突破了多项关键技术,如挤出膨胀脱水造粒技术与装备,将胶块水含量从50%降低到20%以下;微波干燥技术与装备,将胶粒的干燥时间从现行的3-4小时缩短到30-45分钟;鲜胶乳非氨保存,废水、废气综合处理,回收利用,尽可能减少环境污染。目前这些技术正在海南进行生产性示范,有望成为我国天然橡胶加工业的升级技术。


2009年12月23日,黄茂芳在中国热带农业科学院与澳大利亚迪肯大学国际合作研究中心举办的双边合作专家论坛上做学术报告。(受访者供图)

研究剑麻地毯背衬胶乳PK掉国外公司

湛江东方剑麻公司是我市一家产品主要靠出口的公司,公司生产水草、剑麻纤维编织的地毯。这种地毯耐磨、无静电,与人居环境相容性好,属绿色环保产品,在国外特别是欧洲很受欢迎。

当时,湛江东方剑麻地毯厂从丹麦引进一条地毯涂胶生产线,用于剑麻、水草地毯的背面涂胶。遗憾的是,地毯的背面涂敷的具有防滑、耐磨、吸音等功能的胶乳需要从英国ILC公司进口,进口胶乳手续较为繁琐,且不及时到货,影响正常生产。

受东方剑麻地毯公司的委托,黄茂芳带领团队进行了“水草剑麻地毯背衬海绵配合胶乳”研究及应用。他在研究中发现,当时国外地毯背衬胶乳专业生产厂家大都以高固丁苯胶乳来生产,如世界最大地毯背衬胶乳专业生产厂英国的ILC公司。丁苯胶乳海绵具有挺性好,耐老化,但是这种合成胶乳与填料的相容性不是很好,致使地毯的耐磨性不好,还容易掉粉,更重要的是,地毯在使用过程中,海绵层会因老化释放出微量有害气体,影响人们的身体健康。

有什么可以替代这高固丁苯胶乳呢?黄茂芳团队想到了天然胶乳,他们经过反复的试验,发现天然胶乳具有较好的柔软性,强度高,与填料的相容性好。但天然胶乳在高填料下的贮存稳定性不好,水草表面光滑,与天然胶乳海绵粘合不牢,剥离强度、耐老化等不如丁苯胶乳。

于是,黄茂芳又想到了改良,研究出了改性天然胶乳,就这样,国内首创浓缩胶乳生产水草、剑麻地毯背衬海绵配合胶乳技术诞生了。水草、剑麻地毯背衬配合胶乳采用天然胶乳与改性天然胶乳并用,既增加地毯与背衬海绵的粘合强度,又保持地毯的柔软性、使其脚感舒适,还提高海绵层的挺性、耐老化、耐磨、不掉粉等性能,达到了丁苯胶乳和天然胶乳的综合效果,满足了地毯涂胶生产线的工艺要求。而且,水草、剑麻纤维地毯背衬天然胶乳海绵属全天然产品,在国际市场上有一定的竞争优势。

这种生产技术从1990年起,在湛江东方剑麻地毯厂实现了产业化,生产的配合胶乳达到了英国ILC公司产品的水平,在代替进口产品、提高国际市场竞争力方面产生了重要作用,为湛江东方剑麻地毯厂新增产值4891万元,新增利税和节支3318万元,出口创汇2680万美元。2003年11月通过了农业部的技术成果鉴定,2004年获海南省科学技术进步奖二等奖。


黄茂芳在海南琼海中试基地进行天然橡胶加工新型脱水机试验。(受访者供图)

从废弃的菠萝渣中提取“宝贝”

湛江特别是徐闻,“菠萝的海”人人皆知,一到菠萝出产季节,满街都是菠萝,剥落下来的皮和废渣更是堆积如山。但是谁又能想到,就是这些废弃的垃圾中还能提取很多“宝贝”呢?黄茂芳团队们不仅想到而且做到了。他们实现了变废为宝,并以此作为技术内容之一,获得2010年国家科技进步二等奖。

黄茂芳团队利用菠萝加工罐头后废弃的皮渣榨取菠萝汁提取高活性菠萝蛋白酶,同时回收菠萝汁再利用。研发亲和吸附协同超滤浓缩提取菠萝蛋白酶的新工艺,自制一种水溶性高分子材料作为亲和吸附剂,工艺简单高效,沉降速度快、沉降效率高、安全无毒、造价低廉、洗脱方便,所得酶活力高达300万U/g,是目前市售菠萝酶的3-4倍,可作为药品的生产原料,酶提取率达87%,是高效的高活性菠萝蛋白酶分离提取方法。


黄茂芳在实验室指导技术人员(受访者供图)

菠萝加工后下脚料作为菠萝蛋白酶的生产原料,提取酶后的菠萝汁澄清、酸糖比未发生显著变化,更适于罐头及果汁加工,具有多重优势。且对设备无特殊要求,目前在产的菠萝蛋白酶生产企业都可以引进。据黄茂芳介绍,菠萝蛋白酶(简称菠萝酶)是从菠萝果汁中提取的一种天然蛋白质水解酶,可应用于食品工业、生物化学工业和医药领域。在食品工业中作为食品添加剂,可使肉质嫩化,啤酒澄清;在生物化学工业中用于干酪、明胶、水解酶的生产;医药方面,可制备多种酶制剂,用于抑制肿瘤细胞的生长、由血小板聚集引起的心脏病和中风、缓解心绞痛症状、缓和动脉收缩、加速纤维蛋白原的分解、烧伤脱痂、消炎、增进药物吸收等。
黄茂芳负责的“高活性菠萝蛋白酶分离提取技术”通过了农业部成果鉴定,这一技术提高了菠萝果的综合利用率,提升了附加值,目前已被徐闻众缘生物科技有限公司应用并实现产业化。


2010年12月26日,黄茂芳(中)陪同时任农业部副部长危朝安(右二)参观中国热带农业科学院农产品加工研究所实验室。(受访者供图)

坚果去壳技术将小产品做成大产业

热带水果品种繁多,但产业小。要将小品种做成大产业,靠的是加工技术的推动。作为《特色热带亚热带果品加工关键技术与示范》行业科技专项的首席科学家,黄茂芳组织了中国农业科学院农产品加工研究所、南昌大学、华南农业大学、暨南大学和广东农业科学院等高校和科研所组成研究团队,开展热带亚热带果品加工关键技术与示范,而黄茂芳本人就专门负责腰果和澳洲坚果加工关键技术研发与示范。

坚果很好吃,而且营养特别丰富。但是,坚果的壳非常硬,如果靠手工去壳就显得十分麻烦。而运用先进生产线来加工,在国内外都是块硬骨头。

腰果外形相当复杂,破壳难度大。黄茂芳团队就从薄弱环节开始,寻找突破口。首先,研究腰果的脱皮机理,再设计脱皮机,保证了脱皮率稳定在80%以上。此项技术取得了突破性的进展,目前正在宁波余姚凯圣特腰果有限公司应用示范。接下来,他们研究和设计腰果破壳机,先以腰果总高度和总厚度为指标对腰果进行二元分级,再设计刀具、导轨和整机。也就是说,设计的腰果破壳机,破壳中能实现果仁和壳的完美剥离,破壳后同一品级的腰果大小基本均匀,没有太大的差异。


黄茂芳(右二)参加天然橡胶国际标准化组织会议。(受访者供图)

在澳洲坚果破壳技术方面,仿真研究和设计出的破壳机破壳率可以达85%,满足了坚果加工需求,目前正在中国热带农业科学院南亚热带作物研究所建立中试基地。

进一步,在腰果和澳洲坚果果壳的综合利用上,黄茂芳研究后发现,腰果壳榨取的腰果壳液对天然橡胶有较好的防护作用,澳洲坚果果壳是制备活性炭的优质原料。这两项技术目前均取得良好的研究进展,不久将在生产中推广应用。

“我们希望通过我们的设计,制造出先进的腰果和澳洲坚果加工生产线,不仅在国内用而且要卖到国外去。”黄茂芳说。


黄茂芳享受天伦之乐。(受访者供图)

天然橡胶标准化生产的推行者

俗话说,做任何事情都应有个标准、尺度,加工技术更是如此。在担任全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会天然橡胶分技术委员会秘书长和主任委员期间,黄茂芳组织了天然橡胶标准化技术研究,对第一版国家标准进行了全面修订,实现了与国际标准接轨和国家标准的全面升级;新制订国家标准和行业标准30多项,修订国家标准和行业标准40多项,使我国天然橡胶标准从原来的40多项增加到70多项,涵盖天然橡胶生产的全过程,建立起我国天然橡胶质量标准体系。

作为国际标准化组织的技术专家,黄茂芳还积极参与国际标准化组织活动,代表我国对国际标准化组织有关天然橡胶标准的文件表态150多份。参与国际标准化组织ISO/TC45的年会,为国家行使话语权,对天然橡胶标准化生产起到了极其重要的促进作用。

标准是技术的制高点,黄茂芳团队与海南农垦、广东农垦和云南农垦三大垦区合作,在积极推广天然橡胶标准化加工技术时,将生产工艺、加工装备、技术标准和质量一致性等技术进行集成与创新,促进技术升级,在全国300多家工厂(其中农垦系统160多家)中全面推广应用标准化加工,其转化率达95%以上。仅2004-2006三年,农垦系统新增利税和增收节支达11.27亿元,获得显著的社会、经济和生态效益。“天然橡胶初产品标准化加工技术研究”获2005年海南省科技进步一等奖,“天然橡胶标准化加工技术推广”获2006年海南省科技成果转化特等奖,“天然橡胶标准化加工技术研发集成及应用”获2008年国家科学技术进步二等奖。

黄茂芳说,自己及其团队所做的研究工作都是在前辈的基础上进一步扩展和完善的,正是因为吸收了前辈们的经验后进行的创新和创造,他们才有了今天的快速进步和成长。与前辈们相比,他们的这些成果显得微不足道。他说要好好向前辈们学习,继承和发扬他们艰苦朴素、埋头苦干的精神,以荣誉作为鞭策,取得更大的进步。

本文转载自图读湛江:http://zjphoto.yinsha.com/file/201504/2015040310293124.htm

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