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植物提取对环境因素极为敏感,对中试的要求高于其他行业。


在国内植物提取领域,晨光生物的中试平台数一数二。这里不仅设备齐全,智能化程度高,有独创的中试流程,而且凭借多年的技术积累,还能为科技成果提供一站式转化支持。


更值得一提的是转化机制。中试平台创新推行“研前垫资”与“转后投资”,用“既出钱、又出力”的模式,为那些优质却缺乏资金的技术成果,铺就了一条切实可行、风险可控的产业化之路。


6月4日,晨光生物科技集团股份有限公司展厅内,工作人员展示晨光生物的产品。河北日报记者 魏雨摄


植物提取领域的领先平台


晾干的甜叶菊泛着浅绿,工人把它们捧起,抛入回转罐。通电,合闸,一人高的罐体上下翻转,速度越来越快。罐内,叶片与溶液翻搅、混合,发出沙沙轻响。在一遍遍冲刷、渗透中,叶子的有效成分被萃取出来。


这是6月4日发生在曲周县晨光生物科技集团股份有限公司(以下简称“晨光生物”)中试车间的一幕。每当产线第一台设备——回转罐开始转动,意味着新的中试任务开始了。这一次,是对甜叶菊成分的深度开发提取。


目光扫过整个车间,回转罐后方是一条庞大的中试产线:粗管细管交错,阀门仪表密布,各类设备被曲曲折折的管线与廊道连成一体,从楼上绕到楼下,从一个车间跨到另一个车间。


“我们的中试平台在国内植物提取领域数一数二。”晨光生物研发部副经理宋伟光说,它汇聚了高压均质、纳米研磨、喷雾干燥、超临界萃取等8条不同功能的中试生产线,能完成从前端提取、分离,到后端精制、干燥的各类工艺流程。


设备齐全,是晨光生物中试平台的一大特点。


在分离环节设备前,宋伟光停下脚步。此时,甜叶菊与溶液搅拌后的混合物被灌入设备,开始固液分离。


“仅用于固液分离的机器,我们就有五种——管式离心机、碟片离心机、卧螺离心机、平板离心机、拉袋离心机。”宋伟光口中蹦出一连串名字。试验中,根据混合物黏稠度,选择最适合的机器。


离心机是这里设备齐全的缩影。平台的登记表显示,共有仪器设备800余台套。植物提取领域的设备,无论常见的还是冷门的,都能在车间里找到。


晨光生物中试平台的六个车间,每个车间都相当于一个中型企业的规模。由此可见,这条中试产线规模够大,设备扎实、齐整。


在宋伟光看来,设备齐全的好处是,无论遇到什么情况,都有对应的机器顶上。不同物性、不同需求的中试,都能在这里完成生产验证。


曾有北京一所高校的项目,要从中药材中提取特定成分,其工艺涉及提取、分离、浓缩、结晶、干燥等。


由于工艺流程长,项目方不得已跨越三个省份,找了三家中试机构,一地做提取,一地做结晶,一地做干燥。中试开始后,物料转运的损耗和时间成本问题开始显现,再加上不同机构的设备、工艺参数衔接等问题,折腾了几年都没成功。


“后来他们找到我们,从投料到出成品,全部在我们厂区完成。所有中间环节无缝衔接,参数实时调整优化。最终,这个多年难产的项目,一个月完成中试,三个月就做出了合格的样品。”宋伟光说。


流程细致,是中试平台另一个特别之处。


一进中试中心大门,门口的墙上张贴着产品研发的五步骤:小试—小中试—大中试—试生产—规模化生产。


一般来说,研发有小试、中试、试生产三个步骤。“五步走”是晨光生物的独创——小试,摸索参数;小中试,摸索工艺;大中试,验证工艺和参数;试生产,验证市场;规模化生产,走向市场。


现实的产线上,小试和中试被拆分成更细的步骤,以容量划分。


记者在车间看到,10L以下产线贴着“放大小试”的标牌,10L至50L为“小中试”,50L至100L为“大中试”,100L以上,则进入更高一级的中试阶段。


“划分得越精细,试验数据就越精准、可靠,有助于及时发现和解决问题。每一步都建立在扎实的基础上,步步为营,到了生产阶段就不会出岔子。”中试平台班长袁庆杰说。


设备先进,也是中试平台能承担各类任务的底气。


在结晶中试产线终端,一粒粒雪花状晶体析出,形状规整、大小一致,这是某种植物提取物的结晶形态。精准的形态控制,来自智能化控制系统。


晶形控制一直是个难题,因为结晶温度随时间变化,而实时控温很难做到。以前人工操作,经验再丰富也做不到完美。反映在产品上,就是晶形差、产率低。


“我们研发智能控制系统,随着温度曲线自动调整冷却水进量,确保结晶器内每一秒都是合适的温度。自从换装系统后,产品质量和产率稳定在高水平。”袁庆杰说。


袁庆杰表示,目前中试平台正逐步推进智能化改造,推动更多产线完成数字化升级,并实现中试数据的自动记录、汇总、统计与分析。


晨光生物科技集团股份有限公司中试中心内,工作人员正在运送半成品原料。(资料片)李卫国摄


从“样品”到“产品”提供一站式服务


6月5日一早,宋伟光刚进办公室,就接到了中试产线的电话。原来,平台承接的一项肉桂提取项目遇到了麻烦。在过滤环节,原定2小时完成的工序,4小时还没结束,导致后续步骤衔接不上,中试进程受阻。


宋伟光没有慌乱。对他来说,这种事儿早已是家常便饭。“中试,要解决的恰恰就是这些问题。”他说。


在经济研究中,“达尔文死海”被用来形容实验室成果与市场之间的距离。中试,是架在这片死海之上的桥。不过,要顺利到达对岸,必须解决诸多难题。在植物提取领域,这个过程会更加复杂。


“看这个烧杯里的液体,温度从80℃降到70℃,只要10分钟。但在实际生产中,液体置于几百升的容器中,降温过程就会放缓。所以实验室的数据,需要拿到中试中,一点点去试,不断修正参数和工艺。”在晨光生物实验室,技术研发人员安晓东举例说明了中试的共性问题。


植物提取之所以更复杂,在于它对环境变化极为敏感,又受太多因素牵制,温度、酸碱度、黏稠度,任何变化都可能导致方案失败。


“就以往承接的项目来看,小试成果进入中试阶段后,90%以上的项目需要调整工艺或推翻重来,有的甚至要推翻几次,才能跨过中试这道坎。”宋伟光说。


科技成果转化,考验的是中试平台的技术能力。


2019年,河北一家公司委托晨光生物中试平台开展水飞蓟素产品开发。从小试着手,平台很快拿出了一套工艺方案。不料,在中试的结晶环节,生产卡了壳:几次试验下来,晶体颗粒度比预期要大。这导致下一步深加工时,要将晶体粉碎后再烘干,既慢,成本还高。


这个问题当时难倒了团队。技术研发人员牛志平参与了这次攻关,回忆当时的情景,她直言这是工作十几年来遇到的最大挑战。当然,问题最终还是攻克了,靠的正是晨光生物在植物提取领域的深厚积累。


“植物提取技术有共通的地方,我们复盘过去的案例,使用多种工艺叠加的办法,成功缩短了结晶的时间,控制住了晶体的大小。”牛志平说。


经过5年磨砺,这项成果成功转化。


科技成果转化,考验的还有耐心和细心。


几年前,北京一所高校找上门来。该校提取红花中的有效成分,用于某种活血化瘀药物,虽掌握了基本工艺,但放大后提取效率不稳定,产品品质波动大。


对晨光生物来说,这是个陌生的问题。他们组建了专项小组,与高校团队一起对原有提取工艺进行深度剖析。


“那段时间,团队几乎住在车间,一种办法不行就试另一种,硬着头皮死磕。有时为了验证一个参数,要反复验证十几轮,只能耐着性子一点点抠。试验前后历时半年,经历了几十轮的调试、检测、分析。”宋伟光说。


在一轮轮的调试中,团队找到了最优的温度曲线与时间节点,溶剂配比被一点点优化,还创造性地使用了分离纯化技术,实现了提取过程的高效与可控。


“项目的成功,直接降低了生产成本,为开发更优质的中药产品打下了基础。更重要的是,突破了该类产品长期存在的产业化瓶颈。”宋伟光说。


类似的案例还有不少。近三年来,晨光生物中试平台累计完成162项中试服务,其中53项实现技术转化。这些项目来自全国各地,服务对象大多是中小企业和高校科研机构。


“中试环节,资金投入大、风险高,是制约科技成果转化的关键因素。平台的专业化、体系化、有温度的中试服务,能为科技成果提供从‘样品’到‘产品’的一站式服务。”晨光生物总经理卢颖说。


晨光生物科技集团股份有限公司的研发人员在做辣椒油树脂应用实验。(资料片)李卫国摄


“研前垫资+转后投资”机制提升产业化成功率


“瓶中深红色的液体就是虾青素,提取于藻类物质,它是天然的抗氧化剂,抗氧化能力是维生素E的550倍,近年来广泛应用于高端食品和保健品……”


6月5日,记者走进晨光生物营养提取二线车间时,正赶上新一批虾青素产品下线。工作人员拿起一瓶刚灌装好的产品,展开了详细介绍。


眼前这个车间专门为生产虾青素而建。其技术源头,正是晨光生物中试平台曾承接的一个项目。在这个项目中,晨光生物以“研前垫资”和“转后投资”的方式深度介入。最终,他们推动这一成果成功孵化,实现批量生产。


回顾项目历程,委托方认为正是依托晨光生物的转化机制,他们才抓住了这次机会。


2022年,云南一家企业找到晨光生物,咨询能否做藻类提取物中试。这家公司做贸易起家,市场嗅觉敏锐,看好虾青素市场前景。然而,企业自身技术力量薄弱,曾委托其他公司研发和中试,效果不理想,后来辗转打听到晨光生物。


晨光生物的技术能力毋庸置疑。问题是,对方不但技术力量弱,还缺少研发资金,这场合作似乎要无果而终。最终,晨光生物决定动用中试孵化基金,用于开展雨生红球藻提取虾青素的工艺开发、小试验证及中试转化。


中试平台为何要自掏腰包?


“我们基于对市场的判断,认为这个项目价值巨大。一旦研究成功,不仅能突破虾青素提取的技术瓶颈,更有望撬动一个潜力巨大的市场。”卢颖说。


研发和中试历时大半年,藻粉破壁提取技术顺利突破,实现了虾青素成分的高效提取。这时,晨光生物又和对方公司达成协议,以投资入股的方式共建虾青素规模化生产线,双方共享科技转化成果。


“双方分工明确,各展所长。晨光生物负责生产,对方负责原料供应和市场销售,共同推动虾青素产品走向高端市场。”卢颖说。


市场验证了当初的选择。产线投入运营两年来,虾青素需求量每年呈50%以上的增速,为合作双方带来了不错的收益。


晨光生物的中试平台常年承接大量项目,在项目流转与验证中,逐渐沉淀为一个动态更新的优质项目库、一个价值发现平台。


这些项目中,很多来自中小企业,它们有好想法,但常受困于资金和产能。中试平台不仅让这些优质项目被看见,更依托“研前垫资+转后投资”机制,全方位降低转化门槛,提升产业化成功率,帮助它们跨越“达尔文死海”。


水飞蓟素的产业化也走过了相似的历程。


河北这家公司通过市场调研瞄准了水飞蓟素产品,但该公司一没有研发能力,二没有生产能力。中试平台与之展开合作后,攻克了水飞蓟素连续生产除油去杂工艺。后续转化阶段,双方约定晨光生物主导生产,双方共同销售,利益共享。


不久后,晨光生物设计研制水飞蓟素连续化、自动化提取分离装备,2024年建成行业内第一条水飞蓟素规模化生产线。2025年,水飞蓟素产销量就跃居世界第一。


除了以资金投入的方式助力成果转化,中试平台还扮演了“智库”角色,为转化提供方向性建议。


中试平台承接项目中,有约30%来自京津等地的顶尖高校和科研机构,有着行业最新的研究方向和最高的技术难度。


“中试平台站在行业前沿,引进了大量新原料、新设备,不断探索新技术、新工艺。行业一线信息在此汇聚,慢慢成为技术交流的高地。”宋伟光说。


技术汇聚形成了正反两方面的指导。一方面,中试平台通过建设行业共性技术“难题库”,为成果转化提供参考和预警,避免其他企业走弯路。另一方面,在项目的中试过程中,会无心插柳地有其他发现,进而开发形成新产品。


“中试平台就像一座‘技术熔炉’。各方带着问题来,带着方案走,留下的经验和数据在这里沉淀、发酵,再反哺到行业中,推动植物提取领域整体技术进步,也让越来越多的产品走向市场。”宋伟光说。

来源:河北日报客户端