新型纳米硅基氧化物保鲜果蜡的自主研发

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1、新型纳米硅基氧化物保鲜果蜡的自主研发新型纳米硅基氧化物保鲜果蜡的自主研发国家重点新产品新型纳米硅基氧化物保鲜果蜡的自主研发（一）案例内容摘要：新型纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡的研制是以自主创新研究为基础，实施项目带动战略的成功案例。通过对果蜡创新过程的剖析，可以得出，技术创新是一个复杂的过程，包括从一种新思想的产生，到研究、开发、中试、生产制造到商业化应用的全过程。在这一过程中，任何一个环节短缺，都不能形成最终的市场价值。任何一个环节的低效连接，均将导致创新的滞后。2002 年 5 月，由甘肃省农科院张永茂研究员主持的新型纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡项目通过省级技术鉴定，技术水平达

2、到国际同类研究的先进水平。2004 年底产品完成中试研究，实现了由实验室小批量生产班产 1 吨果蜡的生产能力。目前已生产各种专用果蜡 355 吨，在湖北、湖南、广东、江西、陕西、甘肃等 10 多个省区推广应用，占国内果蜡市场份额的 30。新型纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡的成功研制和产品的市场开发填补了国内空白，打破了我国适宜机械喷涂的果蜡完全依赖进口的局面，为果品蔬菜采后整体处理技术的发展作出了重要贡献。找准技术研发的准确定位上世纪 90 年代，美国“蛇果”进入中国市场。1 个“蛇果”至少卖10 元人民币，而我国的花牛苹果 1 斤才卖 7 毛钱。其实，美国“蛇果”和天水的花牛苹果是同一品

3、种。差别是“蛇果”表面光亮美观，存放两个多月仍然新鲜，而花牛苹果放半个月就变“绵”了。其中的秘密就在于“蛇果”经果蜡处理后，能保护果面，减少水分蒸发，防止微生物侵染，增加色泽、亮度、质感，改善外观，调节呼吸，延缓衰老，延长果蔬贮藏期和货架期，提高果蔬档次及市场竞争力。当时国内技术普遍存在着成膜速度慢、稳定性差、气密性强、透气性差，水果易发生 CO2 中毒，引起变味等问题。而且在高温高湿环境或气温骤变情况下容易流蜡、泛白，不但达不到保鲜美化效果，而且严重影响了水果感观质量。若要达到“蛇果”的效果，当时适宜机械喷涂的果蜡完全依赖进口。甘肃省农科院张永茂研究员经过深入调研，下定决心要搞出有中国知识产

4、权的果蜡，实现果蜡国产化，打破国外果蜡垄断经营，提升水果采后处理技术水平，增强国产水果在国际市场上的竞争力。张永茂研究员在调研的基础上，确定以“天然、绿色和功能化”果蜡产品为目标，开展纳米 SiOx 保鲜果蜡研制。找准契机，组织团队，研究开发，攻克难题确定目标后，张永茂研究员便四处筹集资金，组织团队。机遇可遇不可求。从 2000 年开始，根据甘肃省农科院科技体制改革的情况；农科院考虑农产品的发展要产前、产中、产后协调发展，为弥补国家和甘肃省在农产品的产后发展相对比较落后的不足，决定成立一个农产品储藏加工中心。张永茂和刘寿元主要负责中心的筹建工作。筹建工作成功获得甘肃省科技厅的产业化项目 70

5、万元资金。借此机会，张永茂研究员提出了“纳米 SiOx 保鲜果蜡”的研制计划并很快得到了甘肃省农科院科研管理机构的高度重视与资金支持。2001 年 5 月，农科院农产品储藏加工中心成立。果蜡的研究和苹果膨化脆片的研究工作被确定为中心的两大重点。有了资金的保障和研究队伍的逐步壮大，研究工作不断取得突破性进展，四项关键技术难题逐一被攻克，为新产品的开发奠定了基础。第一项是成膜材料配方研究。通过反复试验，优选出溶解性好、蜡膜质感强、膜质光泽亮度好的天然高分子材料作成膜材料配方。第二项是开展了纳米 SiOx 材料的利用与成膜剂的改性研究，克服了天然成膜材料普遍存在着成膜性、机械强度和气体透性差的问题。

6、第三项是开展了纳米 SiOx 材料的分散、乳化及应用技术研究，解决了纳米 SiOx 材料的“团聚”问题。第四项是开展了蜡膜固定化技术研究，解决了国外果蜡普遍存在的“流蜡”和“泛白”问题。历经两年的科研攻关，张永茂研究员的科研团队终于成功掌握了“新型纳米 SiOx 保鲜果蜡”的研制技术，并且于 2002 年 5 月通过了省级技术鉴定。专家委员会认为：该项目紧密结合我国果品生产的实际，跟踪果蔬采后处理领域前沿科技，利用天然动植物蜡和纳米硅基氧化物(SiOx)新材料，研制出的新产品，在剂型、快干性、成膜性、色泽、果面光洁性等方面达到了国外同类产品的水平，在气调保鲜贮藏方面有所突破，其科研成果达到了国

7、际同类研究的先进水平，已列入 2002 年科技部农业科研成果转化项目。依托项目的实施培养了一批中青年科技人才和骨干。在张永茂研究员的带领下遵循项目带动战略，先后在职培养博士 3 人，硕士 3 人，聘请国内优秀同行专家担任兼职研究员，引进各种技术人才 10 余人，使创新队伍由加工中心成立之初的几人发展到今天拥有专业技术人员 28 人、研究方向齐全的科技创新团队。其中，高级职称 9 人，中级职称 7 人，初级职称 11 人；博士 8 人(含外聘专家 3 人)，硕士 5人，本科 14 人。享受国务院特殊津贴 1 人，入选甘肃省“333 人才工程”3 人，硕士生导师 3 人。同时还与甘肃农业大学建立联

8、合培养硕士研究生的合作关系。逐步形成了人才梯队、专业技术结构合理，学科优势互补，技术创新能力较强，队伍相对稳定的农产品贮藏加工科技创新团队。项目的实施还带动了研发单位的科研硬件设施的改善。在项目实施期间建成试验研究和中试转化两个小区，占地面积 10158 平方米，建筑面积 4200 平方米。新建和装备了现代储运、工艺助剂、精深加工、生物机能和太阳能脱水等 5 个专业实验室和食品加工、果蜡生产、水果采后商品化处理、贮藏保鲜库等 4 个中试车间，装配了微波一压差膨化中试生产线、纳米保鲜果蜡中试生产线、水果采后处理中试生产线等 3 条生产线，购置万元以上设备 20 台(套)，新增固定资产 542 万

9、元。至此，依靠项目带动，初步建成了甘肃省农产品贮藏加工集科研创新、中试转化、新产品开发为一体的科技创新与转化平台。形成产品，推向市场技术不能仅仅停留在实验室阶段。技术究竟好不好用，还需形成产品，得到市场的认可。2002 年 7 月新型纳米 SiOx 保鲜果蜡中试研究项目成功列入科技部农业科技成果转化资金项目，获得 160 万元的科研经费。张永茂研究员决定将实验室的小样进行小批量的生产。项目研究人员通过把配方研究与工艺研究紧密结合，产品性能试验、测定与打蜡实践结合，接受用户严格检验，根据实际应用中存在的具体问题，反复调整、循序渐进，逐步优化，最终研发出定性产品。在中试过程中，将配方调整、工艺试验

10、与机械涂蜡相结合，接受用户严格检验，根据实际应用中存在的具体问题，进行配方、工艺的调整、改进、优化。通过优选原料和溶剂，将分步溶解、浓缩工艺优化为混合溶解；将纳米材料与原蜡的复合、乳化及超声波工艺提升为在线高速高压剪切乳化，从而简化了制造工艺，降低了生产成本，节约了能源消耗，扩大了生产规模，缩短了生产周期。在配方、工艺优化的基础上，建成班生产能力 1 吨的果蜡中试生产线。通过中试研究，调整优化了配方、工艺及工艺流程、工艺参数，修订了工艺技术标准和产品质量标准，建立了工业化生产技术体系。2003 年 12 月新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡科技成果转化示范列入农业部重大农业科技成果转化示范项目，项

11、目投资 638 万元，进行中试转化和工业化生产。项目实施以来，建成果蜡生产车间 612 平方米，辅助车间 300 平方米，形成 500 吨年的生产能力。维修改造 800 吨水果保鲜库，建成打蜡车间 400 平方米，引进水果打蜡生产线，形成水果采后处理、贮藏保鲜示范体系。新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡于 2004 年 8 月正式投产运营。新产品自2004 年 8 月新产品投产以来，生产各种专用果蜡 355 吨，在湖北、湖南、广东、江西、陕西、甘肃等 10 多个省区推广应用，占国内果蜡市场份额的 30。处理柑橘 25.43 万吨、苹果 9.44 万吨，合计34.87 万吨，企业和果农取得社会经济效

12、益 1.8 亿元以上。2004 年，项目产品被科技部等五部委评为“国家级重点新产品” 。2005 年，获甘肃省科技进步二等奖，入选甘肃省“十五”重大农业科技成果。并在南宁“第二届中国东盟新技术博览会”上，受到了原国家副主席曾庆红和科技部原副部长李学勇的高度评价。2007 年，纳米硅基氧化物 SiOx 保鲜果蜡获得国家发明专利授权，专利号 ZL2005100429696。新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡从实验室内的技术研发到中试，再到最终形成产品，获得市场认可，经历了技术创新的全过程。在实现技术创新过程中，政策和资金的保障和支持、科研团队的齐心拼搏、市场的需求等因素为新型国产纳米硅基氧化物保鲜果蜡

13、的成功研制和市场化创造了条件，提供了保障，各种影响因素缺一不可。点评：在需求的驱动下，成功地利用前沿科技提升传统农业产品的品质和市场竞争力是新型纳米硅基氧化物(SiOx)保鲜果蜡成果的突出特点。这一案例还精彩地展示了环环相扣的创新活动的全过程：从需求刺激到创意的产生，继而筹措资金、组织团队，研究、开发、中试、生产制造，再到商业化应用以及取得可观的经济回报和社会效益。 (撰稿人：彭冬玲)（二）知识点简介1.技术创新的过程：是一种经济行为、市场行为和社会行为，是从科研成果创新到管理创新到市场创新的全过程。它强调的是市场实现程度、商业利益以及社会效益，强调从新技术研究开发到社会化应用是一个系统工程。

14、技术创新的完整过程包括：创新构思的形成阶段、研究与开发阶段、中试阶段、批量生产阶段、市场营销阶段、创新技术扩散阶段。2.技术创新的要素：技术创新一般需要包括四种要素，即机会、环境、支持系统和创新者。四种因素缺一不可。机会是指市场需求与技术可能性的结合；环境是指合适的经营环境和创新政策的鼓励；支持系统指的是创新可资利用的资金、人员以及内部组织功能结构。3.技术创新的伦理价值观：是指创新主体在技术创新实践中及其结果影响中形成的对技术创新的价值的普遍而稳定的根本看法、态度和标准，包括技术创新价值取向、价值标准、价值评价、 价值理想等内容。技术创新应坚持正确的伦理价值观，以促进人与人之间、人与自然之间

15、、人与社会之间和谐为价值目标。（三）案例思路1.主要问题上世纪 90 年代，美国的果蜡技术能够保护水果表面，减少水分蒸发，防止微生物侵染，延长果蔬贮藏期和货架期，可以提高果蔬档次及市场竞争力。而当时我国适宜机械喷涂的果蜡完全依赖进口。甘肃省农科院张永茂研究员经过深入调研，下定决心要搞出有中国知识产权的果蜡，提升水果采后处理技术水平，增强国产水果在国际市场上的竞争力。2.主要原因国内果蜡技术普遍存在着成膜速度慢、稳定性差、气密性强、透气性差，水果易发生 CO2 中毒，引起变味等问题。而且在高温高湿环境或气温骤变情况下容易流蜡、泛白，不但达不到保鲜美化效果，而且严重影响了水果感观质量。3.主要对策

16、首先，确定目标后，张永茂研究员便四处筹集资金，组织团队。张永茂在甘肃省农科院的支持下，筹建了一个农产品储藏加工中心，其研制计划得到了科研管理机构的支持。其次，他在调研的基础上，确定以“天然、绿色和功能化”果蜡产品为目标，开展纳米 SiOx 保鲜果蜡研制。最后，他成功掌握了“新型纳米 SiOx 保鲜果蜡”的研制技术。在中试过程中，他将配方调整、工艺试验与机械涂蜡相结合，接受用户严格检验，根据实际应用中存在的具体问题，进行配方、工艺的调整、改进和优化，建立了工业化生产技术体系。最终得到了农业部的项目支持，进行中试转化和工业化生产，并取得了可喜成就。（四）分析提示1.核心思想新型纳米硅基氧化物保鲜果蜡的自主研发是在需求的驱动下，成功利用前沿科技提升农产品品质和市场竞争力的典范，是创新活动各要素集聚的最终结果。展示了技术创新从一种新思想的产生，到研究、开发、中试、生产制造到商业化应用的全过程。以研发出“天然、绿色和功能化”的果蜡产品为目标也体现了技术创新的人本主义价值观。2.问题结点（1）创新活动应是一个完整的过程，技术创新要经历这一过程才能完成自己的使命。（2