□ 汪 濤 寧夏薯味仙食品科技開發(fā)有限公司 張惠玲 寧夏大學 汪詩原 常配剛 寧夏薯味仙食品科技開發(fā)有限公司

馬鈴薯營養(yǎng)粥的制備技術(shù)研究

□ 汪 濤 寧夏薯味仙食品科技開發(fā)有限公司 張惠玲 寧夏大學 汪詩原 常配剛 寧夏薯味仙食品科技開發(fā)有限公司

寧夏薯味仙食品科技開發(fā)有限公司是一家致力于健康、綠色、純天然馬鈴薯主糧化產(chǎn)品研發(fā)、深加工、配套技術(shù)研究、生產(chǎn)設備制作、產(chǎn)業(yè)開發(fā)的科技型企業(yè)；公司同寧夏大學食品科學系建立了良好的合作關(guān)系，共同搭建了“寧夏賀蘭科技產(chǎn)業(yè)園馬鈴薯主糧產(chǎn)品試驗室”“中阿馬鈴薯食品工程技術(shù)研究中心”，并建成了每天生產(chǎn)1 000公斤馬鈴薯主糧食品中試車間，中試生產(chǎn)線三條，主導產(chǎn)品有馬鈴薯營養(yǎng)粥、馬鈴薯發(fā)酵汁、馬鈴薯營養(yǎng)全粉、馬鈴薯休閑食品、馬鈴薯面條及馬鈴薯饅頭等食品。馬鈴薯主食產(chǎn)品的研發(fā)符合國家關(guān)于馬鈴薯主糧化的政策為寧夏南部山區(qū)創(chuàng)新馬鈴薯食品開發(fā)新路子，對提高寧夏南部山區(qū)馬鈴薯加工業(yè)的水平起到了推動作用。

馬鈴薯營養(yǎng)粥；制備技術(shù)；研發(fā)

1 馬鈴薯營養(yǎng)粥專用中試設備的研發(fā)概述

寧夏具有獨特的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和清真產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，開發(fā)特色馬鈴薯食品是大勢所趨，然而寧夏南部山區(qū)馬鈴薯加工業(yè)技術(shù)水平落后，主要以淀粉加工為主，加工企業(yè)普遍較小、對環(huán)境污染大。項目單位獨辟蹊徑開發(fā)馬鈴薯營養(yǎng)粥，為解決馬鈴薯營養(yǎng)粥在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品 度大、流動性差、容易褐變、分層、不易保存等問題，進行深入研究探索，最終生產(chǎn)出1套馬鈴薯營養(yǎng)粥專用中試設備并獲得以下的成果。

第一，針對馬鈴薯粥 性大的問題，采用濃漿泵、擴大管道直徑、縮短加熱時間等工藝技術(shù)，解決了馬鈴薯粥 度大、流動性差的問題。

第二，研發(fā)設計的馬鈴薯制泥設備成為工業(yè)化生產(chǎn)馬鈴薯粥的關(guān)鍵設備。該設備具有效率高、出泥速度快、便于清理等特點，節(jié)省了企業(yè)勞動力，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

第三，馬鈴薯營養(yǎng)粥中試設備具有的優(yōu)勢：①控制溫度穩(wěn)定，任意時間可實現(xiàn)95~110℃的生產(chǎn)需求，可自動實現(xiàn)分段控制；②采用馬鈴薯清理脫皮機進行自動清洗脫皮，極大提高了勞動生產(chǎn)率、減輕了勞動強度、減少了馬鈴薯的損耗，為進一步加工做好了準備；③采用馬鈴薯先蒸熟后制粥的工藝，解決了馬鈴薯粥在加熱、制造、儲存、運輸過程中的褐變問題；④針對不同能源要求，可選擇不同的蒸汽發(fā)生器用于馬鈴薯營養(yǎng)粥的蒸煮加熱，因此適用于不同地區(qū)馬鈴薯營養(yǎng)粥生產(chǎn)技術(shù)的推廣應用。

2 國內(nèi)同行業(yè)產(chǎn)品及技術(shù)情況

2.1 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)標準的現(xiàn)狀

目前，美國馬鈴薯加工制品的產(chǎn)量和消費量約占總產(chǎn)量的76%，以馬鈴薯為原料的加工產(chǎn)品品種已超過100種。然而，雖然我國馬鈴薯加工能力在不斷發(fā)展，但我國馬鈴薯加工業(yè)總體技術(shù)水平比較落后，在馬鈴薯生產(chǎn)總量中約有50%用作鮮食、飼用和留種，而加工淀粉、粉絲粉條、全粉、薯條、薯片等約占總產(chǎn)量的14%，出口約占5%，但還有30%鮮薯有待利用。

我國馬鈴薯加工業(yè)仍存在一些尚未完全解決的難題，如多酚氧化酶引起的酶促褐變以及美拉德反應引起的非酶促褐變嚴重損害了加工產(chǎn)品的品質(zhì)，高溫油炸引起產(chǎn)品變色、變味并產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)，目前加工設備仍主要依賴進口等。目前，我國以馬鈴薯為主要原料的淀粉加工已漸成一些地方的特色產(chǎn)業(yè)。然而，由于加工水平低下，污水處理措施不到位，大量超標廢水嚴重污染了當?shù)氐乃Y源。

2.2 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢

我國馬鈴薯加工業(yè)依托不斷擴大的市場需求，努力適應競爭與機遇并存的發(fā)展環(huán)境，在今后的發(fā)展中，應瞄準國際馬鈴薯加工技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿，加快高新技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的步伐，進一步提高產(chǎn)品科技含量和附加值，促進產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級。在馬鈴薯加工過程中，要注重節(jié)能環(huán)保，提高產(chǎn)品的出品率及加工副產(chǎn)物的綜合利用率；未來應提升馬鈴薯加工業(yè)的整體科技水平和創(chuàng)新能力；研發(fā)關(guān)鍵工藝、關(guān)鍵設備突破制約馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸；重點發(fā)展大型工業(yè)化加工成套工程技術(shù)、自動化控制技術(shù)、加速高新技術(shù)應用，提升馬鈴薯加工業(yè)的競爭力。

3 項目主要工作和實施過程

3.1 確定研究內(nèi)容和人員

通過對馬鈴薯的營養(yǎng)價值及加工特性的綜合評價與研究，確定以降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量為主要研究目標，對馬鈴薯粥工藝流程上的裝置進行設計和優(yōu)化，確定主要研究內(nèi)容。公司成立了馬鈴薯營養(yǎng)粥中試設備項目攻關(guān)研究團隊，并與寧夏大學等高校建立項目合作關(guān)系，充分利用外部智力，納入研究團隊，為項目研究工作持續(xù)、順暢的開展奠定了良好的人才基礎。

3.2 開展資料搜集與案卷研究

一是利用“中國知識資源總庫”（CNKI系列數(shù)據(jù)庫）、萬方數(shù)據(jù)庫等檢索有關(guān)如何利用馬鈴薯生產(chǎn)液體主食產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)文獻，對利用馬鈴薯生產(chǎn)液體產(chǎn)品技術(shù)的相關(guān)理論、方法、國內(nèi)實踐進行系統(tǒng)梳理和全面總結(jié)，尋找研究設計中的技術(shù)突破點。二是對馬鈴薯營養(yǎng)粥的中試系統(tǒng)進行整體研究，便于把握裝置設計過程中的合理性。

3.3 確定關(guān)鍵研究問題

根據(jù)案卷研究找到技術(shù)關(guān)攻關(guān)點，確定系統(tǒng)設計的主要關(guān)鍵點和需要解決的問題，并逐一進行分析和解決。

3.4 系統(tǒng)裝置設計

在解決關(guān)鍵研究問題之后，根據(jù)設計理念，完成中試設備的整體設計。

3.5 關(guān)鍵性能參數(shù)測試與驗證

馬鈴薯營養(yǎng)粥中試設備研發(fā)成功后，對系統(tǒng)技術(shù)指標和運行參數(shù)進行初步試驗和驗證，不斷完善系統(tǒng)，使整個工藝流程更為科學和流暢，達到項目研究的目標。

3.6 生產(chǎn)中的應用

建設凈化車間，進行中試生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試，實際進行批量的馬鈴薯營養(yǎng)粥生產(chǎn)，為企業(yè)帶來真正的經(jīng)濟效益。

4 項目主要技術(shù)研究內(nèi)容和研究過程

4.1 技術(shù)路線

本項目從馬鈴薯營養(yǎng)粥中試設備的研發(fā)出發(fā)，采用不同節(jié)點設計不同功能環(huán)節(jié)設備的方法，設計了馬鈴薯清洗削皮設備、剮剔環(huán)節(jié)、蒸煮設備、制泥設備、磨漿設備、蒸煮設備、灌裝設備及滅菌設備等，同時根據(jù)不同的保質(zhì)期需求，設計不同滅菌 工藝參數(shù)等，最后形成了一個完整的馬鈴薯營養(yǎng)粥中試生產(chǎn)線系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)原理

4.2.1 中試生產(chǎn)線的構(gòu)成

馬鈴薯中試生產(chǎn)線，包括清洗去皮設備、剮剔工作臺、蒸煮設備、制泥設備、制漿設備、煮制設備、灌裝設備、滅菌設備。

4.2.2 工作原理

馬鈴薯經(jīng)清洗脫皮、剔刮后，獲得無雜質(zhì)、無霉變、無異色的脫皮馬鈴薯，在護色池中進行護色，進入蒸車內(nèi)蒸煮30~40 min，獲得熟的馬鈴薯，熟馬鈴薯進入制泥機獲得馬鈴薯泥；馬鈴薯泥進入膠體磨加水和牛奶進行研磨，此過程中如需調(diào)整配方，可增加相應工藝，如生產(chǎn)雜糧系列馬鈴薯粥，可將雜糧粉碎至120目，獲得雜糧粉，該雜糧粉可與水一起按比例加入馬鈴薯漿料中，獲得80目左右的漿料。

根據(jù)馬鈴薯粥的保質(zhì)期需要，調(diào)整馬鈴薯粥的殺菌工藝，短期存放，一般不超過7天時，采用巴氏殺菌法；3~6個月的保質(zhì)期必須采用高溫高壓滅菌法。

4.3 技術(shù)特點

第一，采用最短的技術(shù)工藝路線，以節(jié)約能源、減少能耗、減輕勞動強度，獲得質(zhì)量穩(wěn)定的馬鈴薯營養(yǎng)粥產(chǎn)品。

第二，由于馬鈴薯粥具有 性大，在存放過程中容易膨脹、變色等特點，常規(guī)的食品加工工藝、設備都是針對 性較小的八寶粥等產(chǎn)品設計制造，無法滿足馬鈴薯粥的生產(chǎn)需要。項目的研發(fā)，獲得了馬鈴薯粥的市場工藝和專用設備，使得馬鈴薯粥的生產(chǎn)工藝更合理，設備結(jié)構(gòu)更緊湊，操作更方便、靈活，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定。

第三，在新鮮馬鈴薯的品種選擇方面進行了探討，從寧夏、陜西、山東、河北、青海等地采樣，共采集馬鈴薯樣品30多種，根據(jù)馬鈴薯粥的要求，最終選擇了寧夏南部山區(qū)的寧薯5號作為馬鈴薯粥的原料，以達到馬鈴薯粥具有馬鈴薯的香氣、馬鈴薯淀粉的顆粒感。

第四，研究了馬鈴薯粥的生產(chǎn)工藝。

第五，制定了馬鈴薯粥的企業(yè)標準，并在寧夏衛(wèi)生廳備案。

4.4 主要技術(shù)指標

4.4.1 產(chǎn)品指標

企業(yè)標準：Q/NXSWX 0005S-2017《馬鈴薯復合粥》。

4.4.2 工藝參數(shù)

馬鈴薯制泥時間：5 min，細度30目，馬鈴薯蒸煮溫度120 ℃，蒸煮溫度時間15~30 min，馬鈴薯泥研磨細度80~200目，系統(tǒng)溫度85℃~90 ℃，保質(zhì)期7天的殺菌溫度為：85~90 ℃，6個月保質(zhì)期的殺菌溫度為121℃、壓力2 000 Pa。

4.4.3 馬鈴薯制泥設備

項目組研發(fā)了一種馬鈴薯制泥設備，包括安裝架、固定在安裝架上的薯泥制備裝置、對輥壓片裝置、壓花輥壓片裝置、雙螺桿粉碎裝置。該發(fā)明中采用設置第一絞龍和第二絞龍的錐形料斗對熟馬鈴薯塊進行破碎成泥，然后采用對輥將馬鈴薯泥進行初次擠壓和二次擠壓成片，其中對輥中設置加熱器，在擠壓的同時對馬鈴薯片進行烘干，得到干燥的馬鈴薯片，成型速度均勻，成型后的薯片自行脫離對輥，再由雙螺桿粉碎裝置的第一螺桿和第二螺桿進行粉碎，形成熟馬鈴薯粉，直接落入對輥下方的收集裝置，無需人工再次收集。該設備具有效率高、出泥速度快、便于清理等特點，節(jié)省了企業(yè)勞動力，

降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。

4.4.4 馬鈴薯粥工藝研究

第一，馬鈴薯粥的制備，需要進行馬鈴薯品種的選擇。項目組調(diào)查了區(qū)內(nèi)外馬鈴薯品種35個，最終選擇寧夏南部山區(qū)產(chǎn)的寧薯5號作為本項目的試驗品種。這樣的品種制作的粥濃度適宜，具有豐富的馬鈴薯香氣，口感最佳，決定采用寧薯5號作為今后的中試研究。

第二，馬鈴薯處理方式的試驗研究。先對馬鈴薯進行處理，然后進行粥的制備，確定新鮮馬鈴薯蒸煮清洗、削皮、挖剔、切塊、蒸煮、制粥的處理工藝，這樣的工藝，馬鈴薯粥的濃度適合，粥的香氣最濃，粥的色澤保持了馬鈴薯自然的乳黃色。

第三，馬鈴薯滅菌工藝研究，根據(jù)馬鈴薯粥的保質(zhì)期，設計了兩種不同的滅菌方法。保質(zhì)期7天以內(nèi)的，采用巴氏滅菌法，馬鈴薯粥在加熱到85℃以上時，采用熱罐裝法，基本殺滅了粥中間的細菌，粥的保質(zhì)期有7天。保質(zhì)期在6~12個月，采用高溫高壓滅菌法、超高溫瞬時滅菌法、超高壓滅菌法、電子束滅菌法。

4.4.5 對高溫高壓滅菌參數(shù)的研究

通過分時段對溫度、壓力、時間的調(diào)整，初始溫度的不同，考慮滅菌過程中馬鈴薯粥的色澤變化、 度變化和口感變化，分析研究馬鈴薯粥的高溫高壓滅菌參數(shù)，獲得最佳滅菌參數(shù)。

4.4.6 改進馬鈴薯泥的粉碎設備，設計研究馬鈴薯粥的加熱煮制設備，比較優(yōu)化系統(tǒng)管道的管徑

項目組嘗試了利用馬鈴薯烘干技術(shù)制備馬鈴薯片及馬鈴薯片儲藏時間的研究；嘗試了馬鈴薯片制備馬鈴薯細胞破壁粉的研究；嘗試了馬鈴薯細胞破壁粉制備馬鈴薯粥、馬鈴薯蛋糕、馬鈴薯面包、馬鈴薯冰淇淋、馬鈴薯發(fā)酵乳的研究；嘗試了雜糧馬鈴薯粥配方的研究。

4.5 技術(shù)優(yōu)勢

4.5.1 馬鈴薯營養(yǎng)粥屬于國內(nèi)外新技術(shù)

自2016年3月起，項目組成員通過論文檢索、市場調(diào)研、出國考察、專家咨詢等方式，了解馬鈴薯主食加工現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外均無馬鈴薯粥的產(chǎn)品。該產(chǎn)品、設備的研發(fā)，為我國馬鈴薯深加工提出了新的方法和思路，為寧夏南部山區(qū)馬鈴薯主食加工指出了新的方向。

4.5.2 馬鈴薯粥的工藝技術(shù)優(yōu)勢

根據(jù)設備及工藝優(yōu)化結(jié)果，可獲得最佳的工藝路線、最優(yōu)的工藝參數(shù)、最低的能耗，得到符合質(zhì)量標準的馬鈴薯營養(yǎng)粥，每年可生產(chǎn)馬鈴薯營養(yǎng)粥300噸，可產(chǎn)生經(jīng)濟效益428萬元。

4.5.3 設備優(yōu)勢

在研發(fā)過程中，重點研究了馬鈴薯制泥技術(shù)。該設備具有使用效率高、能耗低、可連續(xù)生產(chǎn)的特點，彌補了其他設備無法連續(xù)生產(chǎn)的缺點。