沙棘全产业链的开发与创新

赵志侃 苏春香 王峰 王国峰

本文以沙棘全产业链为研究对象，介绍了我国沙棘全产业链开发的现状，分析了沙棘全产业链开发面临的三大问题，详细梳理了山西五台山沙棘制品有限公司为我国沙棘全产业链的开发与创新做出的积极探索，特别是其自主设计了以沙棘产业化设备为核心的六大技术工艺，初步实现了沙棘全产业链覆盖的企业目标。

一、我国沙棘全产业链开发的现状

沙棘属于小浆果范畴，是高颜值、高营养、高附加值的“三高”水果，为第三代水果的代表。我国是世界上最早记录沙棘药用的国家，作为一种药食同源植物，沙棘的叶、花、果实、根茎含有丰富的营养物质和生物活性物质，具有多种保健功效。自1985年以来，沙棘的应用领域从生态建设拓展到饮料食品、医药保健。

我国是沙棘植物资源大国，沙棘种植面积居世界首位，达全球的90%以上，主要以野生资源为主，还有近十几年种植的沙棘林。山西省拥有丰富的野生沙棘资源，涉足沙棘产业的相关企业数量多，具有产业集群的发展基础。但是，多数企业仍处于沙棘产品初加工阶段，“小散乱”的现象比较突出，缺乏龙头加工企业强有力的带动，管理信息化、设备智能化有待加强，沙棘精深加工全产业链的完整性需要进一步开发与创新。

二、沙棘全产业链开发面临的问题

1.精深加工企业少。截至2020年，我国经营与沙棘有关的企业为2061家，注册资金以50万元-300万元居多，外资及中外合资企业仅5家，专业从事沙棘加工利用的企业仅200多家。多数沙棘加工企业即便有精深加工也只涉足产业链的某一段，沙棘生产设备落后，没有创新性的生产工艺，缺乏信息化管理手段，只能进行沙棘的初加工，生产沙棘果汁、饮料等初加工产品，沙棘的深加工、精加工产品特别是全产业链几乎没有。

2.开发利用率低。沙棘的基础性研究虽有但不深不透，缺乏科技支撑，以沙棘保健品、沙棘提取物等精深加工为主的企业数量偏少，只有极少数企业进行沙棘新品种培育、生产设备制造、加工工艺创新等方面的研究。同时，科技投入少，不利于沙棘产业化发展。沙棘产业的初加工使产业化过程中的副产品被当作废弃物扔掉了，不能充分开发出沙棘原有的价值，极大制约了沙棘全产业链的开发与创新，导致大量沙棘资源得不到高效利用和循环利用。

3.质量控制体系弱。我国沙棘主产区从总体来看是生态林多、经济林少，优良品种选育、栽培、采收、贮藏保鲜等关键环节缺乏相应的标准规范，从种植到精深加工还没有建立科学、严谨、安全、高效的质量控制体系。加之田间管理没有严格按照标准进行栽植和管理，没有实现标准化操作、精细化管理，尤其是野生沙棘资源利用率不高，商品率低，供给侧出现失衡。多数沙棘初加工企业没有数字化、智能化设备，质量管控不严，导致沙棘产品生产过程普遍遭受二次污染、三次污染的威胁。

三、沙棘全产业链的开发与创新

为了实现沙棘全产业链开发与创新，山西五台山沙棘制品有限公司坚持“信息化引领、数字化支撑、高标准保障”三大战略，瞄准未来产业发展方向，自主设计了以沙棘产业化设备为核心的六大技术工艺，初步实现了沙棘全产业链覆盖的企业目标。

1.信息化引领，融入生产制造全流程。公司先后上线财务管理系统、ERP物料管理系统，将信息化管理手段应用到沙棘制品生产的全部流程，实现了从订单接收、生产制造到销售发货的全流程信息化管控。完整、准确、及时的生产数据为科学管理提供了基础，尤其在原料消耗统计、中间产物数量、能源消耗、订单跟踪、质量追溯等方面，为公司实现智能化管理奠定基础。

2.数字化支撑，实现沙棘制品全产业链智能化。（1）沙棘冻果的前处理流程。①触摸屏人机界面设定工艺参数，可以实时计算浆果消耗、沙棘原汁产量、沙棘籽产量;连续自动解冻、解冻温度自适应控制;根据产量要求，可以自动调节压榨速度。②分离一步到位，可以将沙棘冻果一步分离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，减少了沙棘籽皮分离工序，减少了籽皮经自然晾晒干燥、人工分离的传统流程，大幅缩短压榨流程，减少了超长人工流转搬运环节，并避免了沙棘籽、沙棘皮的损耗和污染，实现了绿色制造、流程再造，成本低，经济效益好。③相对于传统热水解冻，物料不直接与加热介质接触，能够在上料的过程中自动解冻，解冻速率大大提高，消耗生活用水量大大降低，而且中间不产生污水，不会对环境造成污染和破坏，设备自动化生产，是一种省时、省力、高效、节能、环保的新方法。④籽皮分离工艺采用了新式的籽皮分离生产设备，包括在线过滤器ZTZG-500、刮板提升机ZTZG-400、籽渣分离器ZGZT-650、电动隔膜泵、气动隔膜泵，可以快速实现籽皮分离，无需反复压榨，实现了高效、节能、洁净生产。

（2）沙棘果粉真空低温带式干燥流程。①设备采用PLC控制、触摸屏人机界面、变频调速、自动控温，全机实现密闭式生产、自动送料，可以根据沙棘果汁的特性對设备进行必要的参数调整，使设备处于最佳工作状态。自动化生产和清洁，具备量产、环保、节能、高效的特点，极大地节省了人力、物力和财力。②将沙棘浓缩浆在混料罐中加热后通过封闭管道输送至干燥罐，通过多层行进式履带在真空低温的环境下对浓缩浆进行动态干燥，最后在出料口对干燥后的物料进行粉碎，得到成品沙棘果粉。同传统喷雾干燥工艺相比，真空低温带式干燥工艺不仅可以最大程度地保持产品的色、香、味，保证产品的质量，还能通过管道输送在密封的系统中连续运行大规模生产，同时配有CIP系统可方便筒体内进行清洗，有效防止物料污染，热效率也比普通对流干燥高20%-50%。③与之相配套的水平给袋式包装机拥有真空上料系统（料位计控制加料）与工业吸尘器，可以将自产的果粉进一步包装加工，仅需1人操作，产量高达25-45包/分钟;设备采用微电脑芯片，中文液晶显示，智能化故障诊断，保证了设备操作简单易学。

（3）沙棘油二氧化碳超临界萃取流程比传统的物理萃取效率提升3倍以上。①便捷的触摸屏人机界面、PLC控制，可以设定温度、压力、生产速度，可以实时记录产量、原料消耗等过程数据，记录生产过程温度、压力等工艺参数，生产过程自动控制无人工干预，生产效率高。②全封闭管道、储罐生产，无二次污染，实现洁净化生产;二次分离萃取，萃取效率高、原料利用率高、出油率高，整个系统无危废排放。700L×3三萃二分超临界萃取装置主要由萃取加热器、萃取釜、一级分离加热器、一级分离釜、二级分离加热器、二级分离釜、冷凝器、中间储罐、二氧化碳室外储罐、尾气储罐、尾气回收压缩机、二氧化碳高压泵、冷热水循环系统、快开提升装置、起吊装置、电控系统、操作平台、管道等组成，压力部位具备了四重保护+三重安全联锁，保证安全生产。③经过超临界萃取设备的植物油还可再经真空装置进入双级分子蒸馏设备，有效清除油脂内的苯并芘、塑化剂、二英、农残、溶残、黄曲霉毒素，显著降低油脂的酸价、过氧化值，大幅提高植物油品质。

（4）沙棘系列植物油精炼流程。植物油精炼生产线是山西五台山沙棘制品有限公司与西安油脂院共同研发的独特设备，行业内独一无二，自动化程度高，封闭性好，是植物油精炼的有力保障。初步加工的沙棘果油毛油、沙棘油毛油及沙棘籽油毛油通过管道输送进精炼设备组，经过脱胶、脱酸、脱水、脱色、脱腊、脱臭“六脱”工序，将毛油中的磷脂、蛋白质及其分解产物、胶质与多种微量金属形成的配位化合物、微量重金属、多环芳烃、农药残留、含硫化合物、蜡质去除，降低植物油酸价，改善沙棘系列植物油的气味和色泽，提高其稳定性，延长保质期。

（5）沙棘系列软胶囊及凝胶糖果生产流程。该程分两步，第一步为化胶，第二步为制丸，核心设备包括两台250型软胶囊机、化胶设备、流化定型转笼等。①触摸屏人机界面、PLC控制、变频调速，自动控温、自适应启停控制，成品胶囊粒数自动计数，兼具产量累计功能，实现了数字化控制。在化胶流程，向化胶罐中加入纯化水和甘油，加热到约60℃时，计算机启动真空泵工作给化胶罐内抽真空，化胶罐内真空压力将胶粉桶内的胶粉吸入化胶罐内，开始搅拌化胶;达到设定化胶时间后，化胶罐开始去除胶液内的气泡，气泡清理完毕后，将胶液导出至胶桶中备用。在制丸流程，胶液和沙棘油通过YWJ250-I型全自动软胶囊机压制成半成品软胶囊，通过履带传送至流化定型转笼进行定型与初干燥，之后经洗丸、晾丸、选丸等工序加工为成品软胶囊。②该生产工艺具备产能大、破损小、效率高的特点，年产能可达30亿粒，目前10亿粒的产量基本可以满足当前的市场需求。

（6）沙棘原浆无菌灌装流程。沙棘原浆无菌灌装工艺的主体设备为沙棘原浆灌装生产线，由500L调配罐、螺杆泵、隔膜泵、列管式（UHT）杀菌机、50L高位保温加热搅拌罐、巴氏杀菌冷却槽等配件组成，具备产能大、效率高的特点，灌装速率可达3000袋/小时，其工艺大致包括调配、杀菌、保温、巴氏杀菌、包装等多道工序，可实现多种规格沙棘原浆的全自动无菌灌装。

3.高标准保障，为产品质量护航。沙棘系列软胶囊及凝胶糖果等终端产品全部在十万级净化GMP保健食品生产车间运行，保障了沙棘系列產品符合甚至高于国家食品药品相关标准。公司十万级净化车间空调、杀菌等全部采取集控方式，并实时全方位监控，随时保证车间净化水平。

作者简介：赵志侃（1964-），男，山西五台人，大学本科，高级工程师，山西五台山沙棘制品有限公司董事长。