走進福建中煙工業有限責任公司技術中心中試試驗室,繁復的管道布局和自動化精密設備映入眼簾,技術人員正有條不紊地進行著生物酶制劑中試生產試驗。
這個試驗室就是福建中煙歷時近兩年建設的煙用生物酶制劑試驗(研發)線,該項目于去年年底順利通過驗收。
這標志著,福建中煙已具備完全自主開展生物酶制劑研發中試及自研高附加值酶制劑產品的生產轉化能力,有效填補了企業完全自有知識產權生物酶制劑從實驗室研發到工業化生產轉化所必需的關鍵技術和關鍵設備空白。
全力攻關 勇攀高峰
近年來,隨著卷煙產品結構不斷優化,原料供需結構性矛盾日益凸顯,現代生物技術的發展為解決這一問題提供了新思路,利用微生物及生物酶技術成為破解困局的有效途徑。
利用生物酶處理卷煙原料,是提高原料品質的一個新途徑。為搶占行業生物酶技術制高點,早在2010年,福建中煙就啟動了生物酶技術研究,開始探索生物技術在卷煙原料提質方面的作用。2019年,“基于提升卷煙原料使用價值的生物技術應用研究”重大專項組建立,融合多部門、多學科的攻關團隊迅速建立并高效運行。
為了找到理想的酶原料,項目組從全國多地搜集了不同特性的煙葉原料,從中分離純化出可培養微生物。他們探索開展了基于近紅外含量預測、核磁結構解析、熱解產物測試和燃燒狀態表征的煙用酶制劑作用機理與動力學模擬等研究,在行業內首次形成較為系統的煙草大分子檢測體系。
經過不懈努力,項目組經過篩選,獲得一批可降解煙草大分子物質、提升煙葉醇化效率和品質的功能菌株,建立了煙草源大分子降解功能微生物資源庫。他們開展多項研究,掌握了最佳發酵工藝條件,從目標菌株中分離制備出了液態酶制劑。
為進一步提升生物酶應用質量,在液態酶制劑研究的基礎上,技術中心原料研究部著力開展固態酶制劑研究。
在實驗室及中試條件下,通過對目標菌株進行系統研究,項目組終于成功研制出具有完全自主知識產權的固態酶制劑。他們絲毫不敢松懈,持續探索,逐步構建起固態酶制劑工業化生產技術及質控體系,成功研發出5類6種固態功能酶制劑產品,并利用自研酶制劑生產再造煙葉800余噸,處理原煙8.8萬余擔。
同時,福建中煙與多家科研院所、高校等單位合作,掛牌成立了多個聯合創新中心,推動生物酶全產業鏈協同創新。
一項項豐碩成果,讓福建中煙在生物技術創新領域上底氣十足。他們不斷提升生物技術優勢“加速度”,持續跑好自主創新新賽道。
自主搭臺 深化應用
為進一步提升生物酶提質全產業鏈自主掌控水平,2021年年初,福建中煙煙用生物酶制劑試驗線建設項目正式立項。項目定位為“三平臺”,即:中試研發平臺、成果轉化平臺、人才培養平臺,遵循“科學性、先進性、柔性”原則,在技術中心開展生物酶制劑試驗線建設,主要包括5個功能模塊及相關配套工藝設備。
對項目組而言,這個試驗平臺應該是穩定可靠且靈活機動的,不僅要滿足常態化的生物酶制劑中試研究需要,還要能夠實現部分小批量、高附加值酶制劑產品的自主生產。
目標既定,行動必隨。早在項目開始前,技術中心就與相關單位從技術成熟度、場地條件、環境要求等多個方面對項目的可行性進行了充分評估與論證,并與相關設備制造企業開展了多輪現場交流及實地調研。立項之后,項目組開始著手工藝設計、環境設計、工藝設備個性化定制設計,以及施工建設方案和試運行試驗方案制訂等研究。
“從生產指標、工藝路徑設計到設備選型組合、設備安裝調試,真可謂關關難過!”項目組成員、技術中心原料研究部員工龍騰感慨地說,光是設備選型設計環節,近百頁的技術參數一遍遍校對、一個個過。
對技術人員而言,最難的還是與設備打交道。
眾多的閥門、泵的類型和用途怎么區分?電路走線、管道布局如何優化?小到排料管的走向、零部件的銜接,大到整個控制系統PID設計,項目組成員從零開始學,一一吃透。設備進場后,他們“盯緊”現場,及時糾偏,邊施工邊調試邊優化。
經過一百多天的匠心鍛造,生物酶制劑試驗線雛形已現。接下來的試運行階段,項目組連續開展多個批次酶制劑中試生產試驗,并對酶制劑產品進行質量評價,驗證整線設備及工藝是否達標,檢驗全系統的穩定性。
“整個中試試驗過程,設備一旦開機就不能中斷。從菌種活化到一級種子,每6小時取樣一次,二級種子到發酵生產,每3小時取樣一次,全程至少需要5天不間斷跟蹤。”龍騰直言,這和以往酶制劑產品委外中試不同,現在從試驗設計到具體操作,甚至是設備清洗都得自主開展。由于需要實時掌握發酵過程參數變化情況,并及時應對,項目組工藝技術團隊輪流值守,一刻也不敢放松。項目組同心協力、咬緊牙關,最終圓滿完成酶制劑中試試驗任務。
在福建中煙黨組及技術中心黨委的高度重視和全力支持下,在項目組的不懈努力下,一條以代謝流發酵系統為核心、工藝流程完整、自動化程度較高的生物酶制劑試驗線建成。
“秉持迭代思維,提升創新能力,保持生物酶技術在行業中的領先優勢!”福建中煙黨組成員、副總經理林榮欣表示,今后項目組要充分發揮作用,高效推動生物酶技術創新成果轉化,積極拓展生物酶技術應用場景,擴大應用規模,進一步提高原料質量,助力企業高質量發展。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察