李 亞，劉思柔，袁 健，林永翅

（1.西昌學(xué)院，四川西昌 615000；2.西昌市正中食品有限公司，四川西昌 615000；3.深圳機(jī)械院建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳 518027）

苦蕎是一種著名的食藥兩用特色雜糧作物，富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)功能成分，還含有其他禾本科糧食作物所不具有的生物黃酮類（蘆丁、槲皮素、山奈酚等）活性成分[1]。苦蕎及其功能成分在預(yù)防和治療高血壓、高血糖、高血脂、肥胖癥和冠心病，增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗菌、抗氧化、抗衰老，以及改善人體亞健康狀態(tài)等方面具有較好功效[2]。苦蕎多糖已經(jīng)被證明是主要的生物活性成分，苦蕎多糖的研究對(duì)生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和苦蕎產(chǎn)業(yè)具有重要意義[3]。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高和健康意識(shí)的增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)與保健兼?zhèn)涞目嗍w及其加工制品越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)。四川省涼山州苦蕎資源豐富，種植歷史悠久，是全世界苦蕎生產(chǎn)和種質(zhì)資源分布的核心地區(qū)，春、夏、秋3季均可種植，常年種植面積超過(guò)667 km2，總產(chǎn)12萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)價(jià)值超過(guò)20億元[4]。2008年后苦蕎產(chǎn)業(yè)顯著發(fā)展，幾年間苦蕎茶成為全國(guó)健康時(shí)尚飲品，到2014年僅在西昌市注冊(cè)的苦蕎公司就有48家[5]。但多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品均以苦蕎茶、苦蕎米、面加工為主，正中食品有限公司和四川環(huán)太食品有限公司等少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)苦蕎糕點(diǎn)。調(diào)研國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，苦蕎糖漿產(chǎn)品還是市場(chǎng)空白。本文以酶法萃取工藝為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了多酶萃取苦蕎糖漿及苦蕎精、苦蕎膳食纖維粉產(chǎn)品生產(chǎn)線。

1 多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)

1.1 苦蕎多糖的提取工藝

苦蕎多糖提取工藝目前主要有水提法、超聲輔助提取法、酶解提取法。胡一晨 、趙亮、劉航、張燕莉、楊紅燕及林巧等[6-11]對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，不同提取工藝得糖率差別較大。比較表1數(shù)據(jù)，酶法提取苦蕎多糖得糖率最高，以苦蕎米粉為原材料得糖率可達(dá)36%[11]。本設(shè)計(jì)在林巧等學(xué)者的研究基礎(chǔ)上和企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)新工藝，采用多酶法制取苦蕎糖漿。

表1 苦蕎多糖提取工藝得糖率

1.2 多酶法苦蕎糖漿工藝流程

多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿工藝流程如圖1所示，以苦蕎全麥為原材料，將原材料進(jìn)行熟化后浸提過(guò)濾，濾液濃縮后得到苦蕎精，該產(chǎn)品可開(kāi)發(fā)為健康飲品。濾渣在多種酶的作用下進(jìn)行糊化、液化、糖化處理，過(guò)濾后濾液濃縮得到苦蕎糖漿，該產(chǎn)品可作為糖料病人等功能性食品、藥品的甜味劑和添加劑。濾渣的主要成分是苦蕎膳食纖維，經(jīng)干燥粉碎后可作為三高病人的主食，也可作為苦蕎面條、糕點(diǎn)的生產(chǎn)原材料。

圖1 多酶法苦蕎糖漿工藝流程

2 多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

2.1 區(qū)域設(shè)計(jì)

根據(jù)多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿工藝流程，考慮該設(shè)計(jì)是中試生產(chǎn)，將生產(chǎn)車間劃分為擴(kuò)大生產(chǎn)儲(chǔ)備區(qū)、原料處理區(qū)、粘水熟化糖化等半干區(qū)、超微粉碎區(qū)、內(nèi)包區(qū)、外包區(qū)。

2.2 主要設(shè)備選型

根據(jù)年產(chǎn)50 t、每天處理300 kg苦蕎糖漿的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿中試主要設(shè)備選型。

2.2.1 汽源裝置

汽源裝置主要為生產(chǎn)提供蒸汽。蒸汽傳統(tǒng)由鍋爐提供，鍋爐的容積≥30 L，利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽。鍋爐屬于特種設(shè)備，安裝運(yùn)行必須符合《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》。容積＜30 L的汽源裝置則稱為蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器按結(jié)構(gòu)分為立式和臥式2種。根據(jù)燃料分為電磁蒸汽發(fā)生器、電熱蒸汽發(fā)生器、燃油蒸汽發(fā)生器、燃?xì)庹羝l(fā)生器和生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器等。電加熱相比較其他加熱方式不產(chǎn)生排放物，是綠色環(huán)保型設(shè)備。燃油、燃?xì)獾让骰鸺訜岬恼羝O(shè)備容易發(fā)生爆炸，事故發(fā)生率高，燃燒不充分物質(zhì)還會(huì)造成環(huán)境污染。電磁加熱設(shè)備不會(huì)發(fā)生傳統(tǒng)電加熱管的漏電問(wèn)題，安全系數(shù)較高。由表2可知電磁蒸汽發(fā)生器熱效率最高可達(dá)98.8%，蒸汽產(chǎn)生速度最快，60 s可出蒸汽，生物質(zhì)蒸汽發(fā)生器運(yùn)行成本最低，綜合考慮本生產(chǎn)線蒸汽需求量、安全性能、操作維護(hù)成本、綠色環(huán)保和燃料獲得難易程度等因素，本設(shè)計(jì)選用額定蒸發(fā)量為0.7 t/h的電磁蒸汽發(fā)生器。

表2 蒸汽發(fā)生器性能比較

2.2.2 蒸煮熟化裝置

蒸煮熟化過(guò)程是通過(guò)蒸汽加熱完成苦蕎粉的熟化、糊化，主要通過(guò)蒸汽加熱蒸煮鍋，將苦蕎粉蒸熟，通過(guò)攪拌器將其糊化，完成調(diào)漿工作，獲得苦蕎淀粉乳。蒸煮熟化裝置根據(jù)加熱方式可分為電加熱蒸煮鍋、燃?xì)饧訜嵴糁箦?、蒸汽加熱蒸煮鍋和電磁加熱蒸煮鍋，從結(jié)構(gòu)分為可傾式蒸煮鍋、立式蒸煮鍋、臥式蒸煮鍋，從用途分為粽子蒸煮鍋、豆類蒸煮鍋、肉類蒸煮鍋，本設(shè)計(jì)采用額定容量1 500 L蒸汽加熱可傾式蒸煮鍋?zhàn)鳛槎嗝阜嗍w糖漿中試生產(chǎn)熟化裝置，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 多酶法苦蕎糖漿蒸煮鍋

2.2.3 液化糖化裝置

液化、糖化過(guò)程使苦蕎淀粉顆粒在合適的pH值、DE值和溫度等條件下吸水膨脹，在多酶的作用下，破壞其淀粉層結(jié)構(gòu)，使淀粉分子鏈水解為糊精和低聚糖分子。糖化酶將糊精和低聚糖進(jìn)一步水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟荹12]，因此液化糖化裝置的功能是保證苦蕎漿與酶充分混合，保障一定的反應(yīng)溫度。本設(shè)計(jì)采用公稱容積為2 000 L，最高攪拌速度720 r/min，具有pH、溫度探頭和液位傳感器，能自動(dòng)調(diào)節(jié)液體溫度的保溫中試配液罐，結(jié)構(gòu)如圖3所示。罐體采用立式雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)膽拋光精RaO.45。內(nèi)筒體纏繞螺旋帶加熱，并充填聚氨酯材料保溫，外部采用鏡面板或磨砂板保溫。

圖3 多酶法苦蕎糖漿液化糖化罐

2.3 多酶法中試生產(chǎn)苦蕎糖漿生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

苦蕎糖漿生產(chǎn)線為國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際首創(chuàng)，產(chǎn)品處于試制階段，產(chǎn)品市場(chǎng)反應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益有待反饋，所以生產(chǎn)規(guī)模為小規(guī)模中試生產(chǎn)，在物料流動(dòng)上設(shè)計(jì)為半自動(dòng)，擴(kuò)大生產(chǎn)后再改造為全自動(dòng)生產(chǎn)線。本設(shè)計(jì)企業(yè)廠房位于2樓，1樓為倉(cāng)儲(chǔ)車間，設(shè)有1部貨運(yùn)電梯，物料和成品均由同一電梯運(yùn)送。過(guò)濾共用板框過(guò)濾，采用XYL-500型壓濾機(jī)，粉碎采用超微粉碎機(jī)，苦蕎漿、苦蕎精和苦蕎糖漿采用QBY-50食品型隔膜泵運(yùn)送。成品內(nèi)包裝后由小型皮帶輸送機(jī)傳送到外包車間進(jìn)行外包，生產(chǎn)線平面圖如圖4所示。

圖4 多酶法苦蕎糖漿生產(chǎn)線平面圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)苦蕎糖漿提取研制到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化研究設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)多酶法提取苦蕎糖漿的半自動(dòng)生產(chǎn)線，為苦蕎精深產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試制生產(chǎn)提供支持。規(guī)?；a(chǎn)后，為整個(gè)食品行業(yè)及醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)提供首創(chuàng)的健康基礎(chǔ)性行業(yè)原料，拓寬我國(guó)苦蕎在營(yíng)養(yǎng)食品中的應(yīng)用領(lǐng)域，豐富苦蕎產(chǎn)品的種類。

合作企業(yè)位處涼山，因此將促進(jìn)涼山苦蕎系列糖制品的形成，使目前苦蕎產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品單一低附加值向多樣高附加值轉(zhuǎn)變，改變苦蕎產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有傳統(tǒng)粗加工狀況，率先進(jìn)入苦蕎麥綠色精深加工階段，引領(lǐng)涼山苦蕎產(chǎn)業(yè)邁進(jìn)世界先進(jìn)水平。隨著苦蕎食品產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，涼山苦蕎產(chǎn)品附加值及產(chǎn)業(yè)價(jià)值將進(jìn)一步提高，山苦蕎民族區(qū)域資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的能力也進(jìn)一步提升，從而推動(dòng)涼山民族區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外，還可以提高高寒山區(qū)民族群眾經(jīng)濟(jì)收入和種植積極性，穩(wěn)定高寒山區(qū)彝族群眾生活。