史永革,李运美,马英昌,姜蕾蕾
(九三粮油工业集团有限公司,哈尔滨 150090)
植物油加工装备是油脂加工行业发展的基础,对我国植物油工业的发展壮大、加工技术水平的提升、油脂产品的开发、产品质量的提高以及食品安全的保证都起着极其重要的作用。
上世纪8 0 年代初期,我国油脂加工工艺和设备的技术水平还非常低,加工工艺十分落后,设备多为手动操作和单机分散控制,单机和成套生产线的日处理能力很少超过200吨,且产品的品种少、档次低。从80年代中期开始,我国陆续引进国外先进的油脂加工技术和设备,为我们学习国外先进的技术和经验提供了机会[1]。
经过30多年的努力,通过引进学习和不断自主创新,我国植物油加工设备无论是单机的技术水平和最大处理能力,还是成套设备和生产线的能力都得到了很大的提高。
目前,我国的油料作物主要包括大豆、菜籽、花生、葵花籽、米糠、玉米胚芽等。植物油脂加工设备也已经涵盖上述各种不同油料作物的干燥、清理、储藏及输送等环节,还包括油料的预处理、压榨、浸出、精炼、包装与副产品的深加工等全过程和各个单元操作所需的各种专用设备和通用设备。其中部分关键设备由于科学技术的原因,以前国内没有能力研发、生产,只能依靠进口技术含量较高的设备,随着科学技术发展,现在国内均具备了研发、生产能力。
同时,由于国内相关工业技术的发展进步,也带动了国内植物油加工行业对泵类、阀门、換热器、真空泵、自控元器件及设备等基础配件和通用配件制造业的发展。到目前为止,我国的油脂加工装备企业已具备了为预处理、浸出5000t/d,油脂精炼1000t/d及其他油脂综合利用加工生产线建设提供全套国产化装备的能力。
近年来,随着国内设备制造企业的不断增加,对油脂设备的研究不断加深,大型设备制造企业已形成了完整的产品自主研发、开发、设计、制造、销售、管理及售后服务体系。无论从技术、人才,还是设施领先等方面都已经具备了一定的优势,生产的成套设备也朝着大型化、自动化、智能化等方向发展,关键进口设备占有率呈下降趋势。当下,中国已成为全球植物油加工装备制造、出口国,市场竞争能力不断增强。
以前,我国的植物油生产加工主要是依靠人员现场操作设备的启停、阀门的开启、参数的调整等方式,工人劳动强度大,工艺运行受人为调整影响较大,无法稳定控制,因误操作造成的生产事故频发,对生产安全、生产成本、产品质量和环境等方面造成很大影响。
随着国家“中国制造2025”口号的提出,在大趋势面前,我国传统装备制造业也在奋力转型升级,产品朝着自动化、智能化的方向发展。自动化程度在植物油工业生产中的要求越来越高,手动、半自动控制已经逐渐退出历史舞台,越来越多的企业需要建立从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台,以及以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统,不仅保障生产的安全性、可靠性,还能够减轻工人劳动强度,降低企业生产成本,减少对环境的污染,提高产品质量及经济效益。
近年来,随着粮食产业快速发展,粮食加工企业向大型化、规模化发展,粮食加工设备也在向大型化、智能化方向发展。据了解,国家在植物油等加工领域的核心设备、智能化控制设备、综合利用设备等方面加大研发投入,引导行业从业人员推进科技创新活动,植物油加工设备设计理念、制造水平、智能化及配套化水平都得到了快速发展,从单机到成套系统、从手工到智能化,开始有计划地升级改造,加快了自主创新步伐,取得了显著成效。植物油装备制造企业技术水平对装备的质量和竞争力提升起着至关重要的作用。国内一些知名企业通过逐步引进技术设备等措施,提升了装备制造能力和质量,提高了国际市场竞争力[2]。
近年来,植物油加工科技发展非常迅速,新技术、新装备、新产品不断涌现。植物油加工作为机械装置大、能源消耗高的产业,大量的热能消耗是业界长期存在的问题。随着节能减排要求和环境法规日益严格,植物油加工业尽可能采取新的技术手段降低生产加工过程中的能耗和废弃物已成为必然趋势。
目前我国大豆油加工设备已经取得了一些阶段性的突破。从能源消耗方面看,由于国内油脂行业装备企业科技水平不断提升,研发成本不断加大,各类能源消耗已降幅明显。以大豆加工行业为例,蒸汽的吨豆消耗已经从曾经的300余公斤降至200公斤以内,溶剂的吨豆消耗从1.5公斤以上降低至0.3公斤左右,水、电等其他能源消耗也有明显降低,生产成本随之下降;同时随着工艺、装备的不断优化和科学技术的不断提升,将呈持续下降趋势。
我国植物油工业发展初期,油厂规模小、投入不到位、生产能力不足、工艺技术落后、装备水平低、技术条件差、企业安全生产主体责任落实不到位,且大多数企业缺乏技术创新和技术改造能力,安全保障措施严重不足。
随着人们对油脂需求的日益增长,植物油加工企业激增,部分装备生产企业盲目扩大规模。由于行业门槛低,入门容易,数量的迅速扩张及低价恶性竞争导致生产企业不断压低生产设备成本和人员成本,使得水平低、安全性能差的设备以及素质偏低的劳动力普遍存在。大量中小企业的工艺技术和装备落后,制造水平仍处于简单机械加工为主的阶段,危险源数量大、分布广成为机械伤亡事故不断发生的主要原因。
进入21世纪,随着国外资本进入,植物油加工企业生产规模实现较大飞跃,设备制造精度和安全防范技术都有较大提升。安全生产管理不但需要相关技术标准及设计规范等提供强有力的保障,而且需要行业准入条件的硬性约束。国家完善并出台了安全生产的技术标准、设计规范,并加快行业准入条件的制定工作,使得我国植物油装备的安全生产建立在“有规可依、有章可循、有制可查”的完善的、权威的规章制度上,不符合生产安全的设备无法进入生产环节,从而提升本质安全水平,实现了机械工业安全生产形势的根本性好转。
科技方面,植物油装备加工企业不断学习先进技术和引进高科技生产线,大力加强装备安全设施的研究,并通过不断试验,增加了设备的安全保障系数。如溶剂监测、高温报警、火花报警、在线监控、火灾自动灭火系统、自控与联锁等自动化安全技术与装备的应用,逐步向本质安全靠近,大大降低了安全事故的发生概率。
近年来,我国加大生态环境保护力度,打造绿色、低碳生活环境,各地环保要求日益提高,环保排放标准逐渐严格,各级环保部门对植物油加工行业的建设期和生产期都进行严格的审查把关。对于废水、废物、废气和噪声等污染问题备加关注,在各排放点安装在线检测设备进行远程监控,并进行不定期的飞行检查。
植物油装备行业结合目前的环保形势,加大了环保设备(如除尘设备、燃煤脱硫设备以及污水处理设备)的科技投入和研发,自主产品在国内市场上占据了更多的份额,体现出极强的市场影响力。
目前,我国植物油装备制造业虽然取得了不俗的成绩,但受资金、技术装备水平等因素制约,整体水平还比较落后,产品技术含量较低,高精尖等重大装备主要依赖进口。
实际上,国产装备在设计理念、技术性能和产品质量等方面,与进口设备存在一定的差距。具体来看,国产设备除了稳定性和可靠性低外,还存在故障率高、安全性差、造型落后、外观粗糙、基础件和配套件使用寿命短等问题;同时,高新技术应用少,生产线自动化程度较低,单机产品多、成套流水线少,通用机型多,结构简单、技术含量低的产品多,高技术附加值的产品少。
目前,国内一些植物油装备生产企业通过技术改造,不断提升装备制造水平,但是大多数企业仍停留在相互仿制和低端恶意竞争的层面,部分企业存在赶潮流、跟风的习惯。当市场上需要某种产品时,很多企业一拥而上,互相抄袭、低水平重复、数量过剩,甚至不顾企业的能力和特长,一味追求产品品种齐全,数量庞大,而不分析自身的能力和在市场上的优势,缺少在研发方面下工夫、在技术方面上水平、在质量方面上档次的决心。
造成国产植物油装备制造水平低的原因有很多,从企业自身来看,国内植物油装备制造企业普遍存在资金匮乏、研发能力薄弱、装备落后等问题。一些生产企业由于缺乏严格、标准的规范要求,做工粗糙,导致产品可靠性低、故障率高。
目前,国内对植物油副产物进行深加工得到的产品主要有维生素E、植物甾醇、磷脂、脂肪酸、生育酚、低聚糖、蛋白、多肽及生物柴油等,大多为低端产品,高端产品极少,特别是针对高附加值的大豆磷脂类产品的开发较晚,远不能满足市场需求。而国外相关产品呈现出高端化、系列化的特点,有些国外公司的磷脂产品多达几十种,天然维生素E产品多达十几种,甾醇也达到好几种。由于我国食用植物油副产品的开发仍然停留在较低端的水平,导致总体利用率较低,造成了资源的极大浪费。
随着我国经济的迅速腾飞,近年来政府全方位、大力度推进“水十条”、“土十条”、“气十条”等政策法规,这些政策法规的出台带动了工业废水处理、有机污染物处理、固体废弃物处理、烟尘排放处理等领域的发展,国内环保产业遇到了前所未有的井喷式需求,环保市场产生了巨大的技术需求缺口。大量环保技术公司由于缺乏足够的技术沉淀,导致科技创新严重不足,缺少应对当前环保问题的硬核技术,在技术和工程模式上普遍存在照搬照抄、因循守旧的现象,使得广大植物油生产企业面临处理难度大、治理成本高的问题。
与此同时,植物油生产企业需要较高的成本处理植物油加工过程中产生的副产品。以大豆加工为例,皂角中水分含量高达60%以上,使得污水处理的成本过高。部分植物油生产企业为了处理皂角,不惜廉价或免费将其送给私营企业,此举不仅造成了资源外流,也带来了污染转移的风险。
建议装备制造企业加大研发投入,加强与相关科研单位联合,强化材料等领域的基础研究,提升产品质量。例如大豆加工行业的设备磨损是长期困扰企业生产的重要因素,为此企业在设备更新与维护方面投入了许多资金,如能在基础材料方面取得进展,在设备使用寿命上取得突破,将成为破解行业困局的重要突破口。
建议粮食装备行业及时关注信息技术的发展趋势,加大物联网、工业互联网等新兴技术在装备制造行业的应用,进一步提升装备的智能化水平。
建议装备制造企业进一步提升工艺技术研发水平,进一步树立绿色、健康的发展理念,高度重视副产品的利用和深加工,变废为宝,尽可能减少副产品的产出,将原料的价值吃干榨尽,从而提升粮食加工的总体经济效益。