馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥的制備技術(shù)研究

□ 汪 濤 寧夏薯味仙食品科技開(kāi)發(fā)有限公司 張惠玲 寧夏大學(xué) 汪詩(shī)原 常配剛 寧夏薯味仙食品科技開(kāi)發(fā)有限公司

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥的制備技術(shù)研究

□ 汪 濤 寧夏薯味仙食品科技開(kāi)發(fā)有限公司 張惠玲 寧夏大學(xué) 汪詩(shī)原 常配剛 寧夏薯味仙食品科技開(kāi)發(fā)有限公司

寧夏薯味仙食品科技開(kāi)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(shè)備制作、產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的科技型企業(yè)；公司同寧夏大學(xué)食品科學(xué)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(yàn)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(dǎo)產(chǎn)品有馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥、馬鈴薯發(fā)酵汁、馬鈴薯營(yíng)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(guó)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(kāi)發(fā)新路子，對(duì)提高寧夏南部山區(qū)馬鈴薯加工業(yè)的水平起到了推動(dòng)作用。

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥；制備技術(shù)；研發(fā)

1 馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥專用中試設(shè)備的研發(fā)概述

寧夏具有獨(dú)特的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和清真產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)特色馬鈴薯食品是大勢(shì)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(duì)環(huán)境污染大。項(xiàng)目單位獨(dú)辟蹊徑開(kāi)發(fā)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥，為解決馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的產(chǎn)品 度大、流動(dòng)性差、容易褐變、分層、不易保存等問(wèn)題，進(jìn)行深入研究探索，最終生產(chǎn)出1套馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥專用中試設(shè)備并獲得以下的成果。

第一，針對(duì)馬鈴薯粥 性大的問(wèn)題，采用濃漿泵、擴(kuò)大管道直徑、縮短加熱時(shí)間等工藝技術(shù)，解決了馬鈴薯粥 度大、流動(dòng)性差的問(wèn)題。

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

第三，馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥中試設(shè)備具有的優(yōu)勢(shì)：①控制溫度穩(wěn)定，任意時(shí)間可實(shí)現(xiàn)95~110℃的生產(chǎn)需求，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)分段控制；②采用馬鈴薯清理脫皮機(jī)進(jìn)行自動(dòng)清洗脫皮，極大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了馬鈴薯的損耗，為進(jìn)一步加工做好了準(zhǔn)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(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中的褐變問(wèn)題；④針對(duì)不同能源要求，可選擇不同的蒸汽發(fā)生器用于馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥的蒸煮加熱，因此適用于不同地區(qū)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥生產(chǎn)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

2 國(guó)內(nèi)同行業(yè)產(chǎn)品及技術(shù)情況

2.1 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

目前，美國(guó)馬鈴薯加工制品的產(chǎn)量和消費(fèi)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(guò)100種。然而，雖然我國(guó)馬鈴薯加工能力在不斷發(fā)展，但我國(guó)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?xiàng)l、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(guó)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(yīng)引起的非酶促褐變嚴(yán)重?fù)p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(duì)人體有害的物質(zhì)，目前加工設(shè)備仍主要依賴進(jìn)口等。目前，我國(guó)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(biāo)廢水嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)氐乃Y源。

2.2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)馬鈴薯加工業(yè)依托不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，努力適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)與機(jī)遇并存的發(fā)展環(huán)境，在今后的發(fā)展中，應(yīng)瞄準(zhǔn)國(guó)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(jìn)一步提高產(chǎn)品科技含量和附加值，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)。在馬鈴薯加工過(guò)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(lái)應(yīng)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(shè)備突破制約馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸；重點(diǎn)發(fā)展大型工業(yè)化加工成套工程技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、加速高新技術(shù)應(yīng)用，提升馬鈴薯加工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

3 項(xiàng)目主要工作和實(shí)施過(guò)程

3.1 確定研究?jī)?nèi)容和人員

通過(guò)對(duì)馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及加工特性的綜合評(píng)價(jià)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(biāo)，對(duì)馬鈴薯粥工藝流程上的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，確定主要研究?jī)?nèi)容。公司成立了馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥中試設(shè)備項(xiàng)目攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)，并與寧夏大學(xué)等高校建立項(xiàng)目合作關(guān)系，充分利用外部智力，納入研究團(tuán)隊(duì)，為項(xiàng)目研究工作持續(xù)、順暢的開(kāi)展奠定了良好的人才基礎(chǔ)。

3.2 開(kāi)展資料搜集與案卷研究

一是利用“中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)”（CNKI系列數(shù)據(jù)庫(kù)）、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)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(xiàn)，對(duì)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(guó)內(nèi)實(shí)踐進(jìn)行系統(tǒng)梳理和全面總結(jié)，尋找研究設(shè)計(jì)中的技術(shù)突破點(diǎn)。二是對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥的中試系統(tǒng)進(jìn)行整體研究，便于把握裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中的合理性。

3.3 確定關(guān)鍵研究問(wèn)題

根據(jù)案卷研究找到技術(shù)關(guān)攻關(guān)點(diǎn)，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要關(guān)鍵點(diǎn)和需要解決的問(wèn)題，并逐一進(jìn)行分析和解決。

3.4 系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)

在解決關(guān)鍵研究問(wèn)題之后，根據(jù)設(shè)計(jì)理念，完成中試設(shè)備的整體設(shè)計(jì)。

3.5 關(guān)鍵性能參數(shù)測(cè)試與驗(yàn)證

馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥中試設(shè)備研發(fā)成功后，對(duì)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行初步試驗(yàn)和驗(yàn)證，不斷完善系統(tǒng)，使整個(gè)工藝流程更為科學(xué)和流暢，達(dá)到項(xiàng)目研究的目標(biāo)。

3.6 生產(chǎn)中的應(yīng)用

建設(shè)凈化車間，進(jìn)行中試生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試，實(shí)際進(jìn)行批量的馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥生產(chǎn)，為企業(yè)帶來(lái)真正的經(jīng)濟(jì)效益。

4 項(xiàng)目主要技術(shù)研究?jī)?nèi)容和研究過(guò)程

4.1 技術(shù)路線

本項(xiàng)目從馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥中試設(shè)備的研發(fā)出發(fā)，采用不同節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不同功能環(huán)節(jié)設(shè)備的方法，設(shè)計(jì)了馬鈴薯清洗削皮設(shè)備、剮剔環(huán)節(jié)、蒸煮設(shè)備、制泥設(shè)備、磨漿設(shè)備、蒸煮設(shè)備、灌裝設(shè)備及滅菌設(shè)備等，同時(shí)根據(jù)不同的保質(zhì)期需求，設(shè)計(jì)不同滅菌 工藝參數(shù)等，最后形成了一個(gè)完整的馬鈴薯營(yíng)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(shè)備、剮剔工作臺(tái)、蒸煮設(shè)備、制泥設(shè)備、制漿設(shè)備、煮制設(shè)備、灌裝設(shè)備、滅菌設(shè)備。

4.2.2 工作原理

馬鈴薯經(jīng)清洗脫皮、剔刮后，獲得無(wú)雜質(zhì)、無(wú)霉變、無(wú)異色的脫皮馬鈴薯，在護(hù)色池中進(jìn)行護(hù)色，進(jìn)入蒸車內(nèi)蒸煮30~40 min，獲得熟的馬鈴薯，熟馬鈴薯進(jìn)入制泥機(jī)獲得馬鈴薯泥；馬鈴薯泥進(jìn)入膠體磨加水和牛奶進(jìn)行研磨，此過(guò)程中如需調(diào)整配方，可增加相應(yīng)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(guò)7天時(shí)，采用巴氏殺菌法；3~6個(gè)月的保質(zhì)期必須采用高溫高壓滅菌法。

4.3 技術(shù)特點(diǎn)

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(dòng)強(qiáng)度，獲得質(zhì)量穩(wěn)定的馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥產(chǎn)品。

第二，由于馬鈴薯粥具有 性大，在存放過(guò)程中容易膨脹、變色等特點(diǎn)，常規(guī)的食品加工工藝、設(shè)備都是針對(duì) 性較小的八寶粥等產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造，無(wú)法滿足馬鈴薯粥的生產(chǎn)需要。項(xiàng)目的研發(fā)，獲得了馬鈴薯粥的市場(chǎng)工藝和專用設(shè)備，使得馬鈴薯粥的生產(chǎn)工藝更合理，設(shè)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(jìn)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(hào)作為馬鈴薯粥的原料，以達(dá)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(biāo)準(zhǔn)，并在寧夏衛(wèi)生廳備案。

4.4 主要技術(shù)指標(biāo)

4.4.1 產(chǎn)品指標(biāo)

企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：Q/NXSWX 0005S-2017《馬鈴薯復(fù)合粥》。

4.4.2 工藝參數(shù)

馬鈴薯制泥時(shí)間：5 min，細(xì)度30目，馬鈴薯蒸煮溫度120 ℃，蒸煮溫度時(shí)間15~30 min，馬鈴薯泥研磨細(xì)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(gè)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(shè)備

項(xiàng)目組研發(fā)了一種馬鈴薯制泥設(shè)備，包括安裝架、固定在安裝架上的薯泥制備裝置、對(duì)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(shè)置第一絞龍和第二絞龍的錐形料斗對(duì)熟馬鈴薯塊進(jìn)行破碎成泥，然后采用對(duì)輥將馬鈴薯泥進(jìn)行初次擠壓和二次擠壓成片，其中對(duì)輥中設(shè)置加熱器，在擠壓的同時(shí)對(duì)馬鈴薯片進(jìn)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(duì)輥，再由雙螺桿粉碎裝置的第一螺桿和第二螺桿進(jìn)行粉碎，形成熟馬鈴薯粉，直接落入對(duì)輥下方的收集裝置，無(wú)需人工再次收集。該設(shè)備具有效率高、出泥速度快、便于清理等特點(diǎn)，節(jié)省了企業(yè)勞動(dòng)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(jìn)行馬鈴薯品種的選擇。項(xiàng)目組調(diào)查了區(qū)內(nèi)外馬鈴薯品種35個(gè)，最終選擇寧夏南部山區(qū)產(chǎn)的寧薯5號(hào)作為本項(xiàng)目的試驗(yàn)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(hào)作為今后的中試研究。

第二，馬鈴薯處理方式的試驗(yàn)研究。先對(duì)馬鈴薯進(jìn)行處理，然后進(jìn)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(shè)計(jì)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(shí)，采用熱罐裝法，基本殺滅了粥中間的細(xì)菌，粥的保質(zhì)期有7天。保質(zhì)期在6~12個(gè)月，采用高溫高壓滅菌法、超高溫瞬時(shí)滅菌法、超高壓滅菌法、電子束滅菌法。

4.4.5 對(duì)高溫高壓滅菌參數(shù)的研究

通過(guò)分時(shí)段對(duì)溫度、壓力、時(shí)間的調(diào)整，初始溫度的不同，考慮滅菌過(guò)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(jìn)馬鈴薯泥的粉碎設(shè)備，設(shè)計(jì)研究馬鈴薯粥的加熱煮制設(shè)備，比較優(yōu)化系統(tǒng)管道的管徑

項(xiàng)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(chǔ)藏時(shí)間的研究；嘗試了馬鈴薯片制備馬鈴薯細(xì)胞破壁粉的研究；嘗試了馬鈴薯細(xì)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(shì)

4.5.1 馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥屬于國(guó)內(nèi)外新技術(shù)

自2016年3月起，項(xiàng)目組成員通過(guò)論文檢索、市場(chǎng)調(diào)研、出國(guó)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(guó)內(nèi)外均無(wú)馬鈴薯粥的產(chǎn)品。該產(chǎn)品、設(shè)備的研發(fā)，為我國(guó)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(shì)

根據(jù)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥，每年可生產(chǎn)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)粥300噸，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益428萬(wàn)元。

4.5.3 設(shè)備優(yōu)勢(shì)

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