馬鈴薯泥工業(yè)化加工方法探討

楊延辰，何江濤，宋健宇，楊炳南，徐考群，雷尊國(guó)，劉永翔，王 輝

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京 100083；2.貴州省馬鈴薯研究所，貴州 貴陽(yáng) 550000）

在世界范圍內(nèi)，馬鈴薯（土豆、洋芋）種植歷史悠久、總面積達(dá)2 155 萬(wàn)hm2，分布于150 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)[1]。因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富而被稱為“全營(yíng)養(yǎng)食物”，易于消化吸收，老少皆宜，食用者眾多，具有“地下人參”“地下蘋果”“第二面包”的美稱[2]，是第四大糧食作物。同時(shí)，馬鈴薯具有很多深加工產(chǎn)品及衍生產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)加工。

2016 年初，為貫徹落實(shí)中央1 號(hào)文件精神和新形勢(shì)下國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略部署，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（農(nóng)業(yè)部）把馬鈴薯作為主糧作物進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，打造小康社會(huì)主食文化，引領(lǐng)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，促進(jìn)穩(wěn)糧增收、提質(zhì)增效和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，并下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，力爭(zhēng)到2020年馬鈴薯種植面積擴(kuò)大到667萬(wàn)hm2以上，適宜主食加工的品種種植比例達(dá)到30%，主食消費(fèi)占馬鈴薯總消費(fèi)量的30%。同時(shí)提出，樹(shù)立“營(yíng)養(yǎng)指導(dǎo)消費(fèi)、消費(fèi)引導(dǎo)生產(chǎn)”的理念，抓好“以資源稟賦為前提優(yōu)化主食產(chǎn)品原料布局、以消費(fèi)需求為引領(lǐng)開(kāi)發(fā)多元化主食產(chǎn)品、以品種選育為帶動(dòng)強(qiáng)化主食產(chǎn)品原料生產(chǎn)技術(shù)支撐、以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)研發(fā)主食加工工藝和設(shè)備、以營(yíng)養(yǎng)功能為重點(diǎn)引導(dǎo)居民消費(fèi)主食產(chǎn)品”五項(xiàng)任務(wù)。

各地消費(fèi)者根據(jù)不同的飲食習(xí)慣將馬鈴薯加工成不同形式的主食產(chǎn)品，主要有炒洋芋、炸洋芋、煮洋芋、洋芋鍋粑、洋芋燜飯、洋芋粑粑、洋芋擦擦、烤土豆、土豆餅、土豆丸子等。馬鈴薯主食制品多種多樣，按加工工藝過(guò)程可分3類：（1）馬鈴薯發(fā)酵主食制品，如饅頭、面包等；（2）馬鈴薯非發(fā)酵制品，如面條、煎餅、三粉等；（3）地域特色的主食產(chǎn)品，如洋芋擦擦、洋芋魚魚、煎炸薯?xiàng)l、土豆餅等蒸、炒、烤、炸制品。按加工原料的形態(tài)可分2 類：（1）以全粉（包括所有以鮮薯為原料經(jīng)過(guò)加工并脫水干燥形成的馬鈴薯全粉）為主料加工的主食制品；（2）以鮮薯（包括以馬鈴薯為原料經(jīng)過(guò)初加工形成的不脫水的各種狀態(tài)）為主料加工的主食制品。

這里將著重介紹不脫水馬鈴薯泥的加工工藝技術(shù)及裝備配套方案，探討工業(yè)化實(shí)施的可行性，降本、提質(zhì)、增效，為馬鈴薯主食加工原料的選擇提供更多的渠道，助推馬鈴薯主食化的多元發(fā)展。

1 加工薯泥的原料選擇

不脫水馬鈴薯泥可以直接食用，要求產(chǎn)品具有滑順細(xì)膩的口感，入口綿軟，原味或添加不同的調(diào)味品均可；也可作為馬鈴薯主食制品加工的主要原料，制作馬鈴薯年糕、馬鈴薯面包、馬鈴薯饅頭、馬鈴薯面條、馬鈴薯米線、馬鈴薯質(zhì)構(gòu)米、馬鈴薯脆餅等主食產(chǎn)品，營(yíng)養(yǎng)全面均衡，易于消化吸收，是老少皆宜的理想食品。

試驗(yàn)選取‘大西洋’、‘夏坡蒂’、‘克新1號(hào)’、‘荷蘭15’4 個(gè)馬鈴薯品種，分別經(jīng)過(guò)清洗、去皮、切片、蒸煮、制泥等相同的工藝進(jìn)行，每個(gè)品種重復(fù)3 次試驗(yàn)，對(duì)比各品種薯泥，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為口感細(xì)膩、綿軟，呈白色或淺黃色，初步確定用于薯泥加工的馬鈴薯原料應(yīng)滿足：干物質(zhì)含量≥20%、還原糖含量≤0.4%、營(yíng)養(yǎng)成分均衡、薯肉為白色或淺黃色、薯香純厚、無(wú)腐爛變質(zhì)。

本方法選用馬鈴薯品種‘大西洋’，探討其加工薯泥的工藝流程（參數(shù)）及裝備配置。

2 工業(yè)化加工薯泥的工藝

薯泥的傳統(tǒng)做法是，將馬鈴薯洗凈后帶皮蒸煮，煮到中心部熟化為止，將煮熟的馬鈴薯瀝水、去皮，然后壓制或搗碎成泥狀，添加調(diào)味品（或原味）即可食用。這種做法適合家庭或餐飲店的小批量生產(chǎn)，即做即食，薯泥質(zhì)量依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，難以保證產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，無(wú)法滿足大批量或工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

2.1 工藝流程設(shè)計(jì)

工業(yè)化薯泥生產(chǎn)線可以根據(jù)不同的馬鈴薯原料品種調(diào)整各工序的加工工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的薯泥生產(chǎn)。工藝流程設(shè)計(jì)為：

鮮薯→清洗→去皮→修檢→切片→漂洗→漂燙→冷卻→脫水→蒸煮→制泥

2.2 關(guān)鍵工藝描述

（1）切片

將去皮后的馬鈴薯切片，確保后續(xù)加工品質(zhì)均勻一致，片厚10～15 mm，要求表面光滑。

（2）漂燙

防止薯片氧化褐變，同時(shí)改善內(nèi)部組織，有利于保留馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)及風(fēng)味，漂燙溫度70～90 ℃、漂燙時(shí)間10～15 min（根據(jù)不同的馬鈴薯品種及倉(cāng)貯條件進(jìn)行調(diào)整）。

（3）冷卻

調(diào)整優(yōu)化薯片內(nèi)部組織，保證產(chǎn)品品質(zhì)，常溫水，冷卻10～20 min。

（4）蒸煮

熟化薯肉，固化細(xì)胞，使淀粉、蛋白質(zhì)等充分糊化或變性，以不生細(xì)膩為宜，蒸汽壓力0.3～0.4 MPa、蒸煮時(shí)間20～40 min（根據(jù)不同的馬鈴薯品種及倉(cāng)貯情況進(jìn)行調(diào)整）。

（5）制泥

將熟化的馬鈴薯擠壓成泥狀，盡可能保證細(xì)胞完整性，保持馬鈴薯的獨(dú)特風(fēng)味、口感和營(yíng)養(yǎng)。根據(jù)薯泥用途的不同要求，調(diào)節(jié)擠壓的細(xì)膩程度。

以新鮮的馬鈴薯‘大西洋’為原料，按照本工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，薯泥口感滑潤(rùn)、細(xì)膩，薯香濃郁，可直接食用，也可添加小麥粉或雜糧粉等其他原輔料加工成具有獨(dú)特風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)的馬鈴薯主食制品。設(shè)計(jì)的工藝流程及各工序參數(shù)滿足工業(yè)化生產(chǎn)薯泥要求，具有可行性。

3 工業(yè)化加工薯泥的技術(shù)集成

依據(jù)不脫水馬鈴薯泥工業(yè)化加工薯泥的工藝流程及各工序的技術(shù)參數(shù)，研制配套相應(yīng)設(shè)備滿足工藝要求，技術(shù)集成，設(shè)計(jì)了100 kg/h 馬鈴薯泥工業(yè)化加工生產(chǎn)線總體方案，除薯泥計(jì)量包裝設(shè)備外配備設(shè)備共11 臺(tái)（套），經(jīng)建線生產(chǎn)試驗(yàn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具有可行性（圖1）。

3.1 原料提升機(jī)

采用不銹鋼編制網(wǎng)帶，加固擋料板，為清洗去皮設(shè)備穩(wěn)定供料，兼有除土去雜作用。

3.2 毛刷清洗去皮機(jī)

馬鈴薯清洗設(shè)備主要有毛刷清洗機(jī)、鼓泡清洗機(jī)和鼠籠清洗機(jī)，毛刷清洗介于干洗與濕洗之間，用水量少，清洗效果與毛刷的硬度有關(guān)。馬鈴薯去皮設(shè)備主要有摩擦去皮機(jī)和蒸汽去皮機(jī)，摩擦去皮是利用金剛砂旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)优c物料相互摩擦實(shí)現(xiàn)去皮，去皮損失與物料的外形有關(guān)，去皮后的薯塊表面不光滑，因此本方法以毛刷清洗技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合金剛砂的摩擦去皮機(jī)理，提高毛刷的硬度和布置方式，增加摩擦力和有效翻滾次數(shù)、多級(jí)擦皮并清洗，配備水力沖淋系統(tǒng)，達(dá)到既清洗又去皮且去皮后表面光滑的效果。設(shè)備分批次清洗去皮馬鈴薯，可以根據(jù)馬鈴薯貯藏時(shí)間及表皮情況調(diào)整清洗去皮時(shí)間，保證清洗去皮效果。

圖1 100 kg/h馬鈴薯泥工業(yè)化加工生產(chǎn)線Figure 1 100 kg/h mashed potato processing line

3.3 檢選臺(tái)

不銹鋼制造，附有廢料收集斗，方便人工剔除霉?fàn)€、發(fā)芽、變綠的不合格馬鈴薯，確保原料品質(zhì)，保證薯泥產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4 切片提升機(jī)

采用不銹鋼型材網(wǎng)帶，易于瀝水及排除碎屑，加固擋料板，連續(xù)均勻地為切片機(jī)供料，速度可調(diào)。

3.5 切片機(jī)

采用離心切片原理，按照工藝要求將馬鈴薯均勻切片，切片厚度可調(diào)，片厚10～15 mm，切面光滑。

3.6 漂洗機(jī)

采用鼓泡漂洗原理，除去薯片表面的游離淀粉，確保后續(xù)加工產(chǎn)品質(zhì)量，常溫水，根據(jù)原料品種及切片狀態(tài)調(diào)整漂洗時(shí)間。

3.7 漂燙機(jī)

采用旋進(jìn)機(jī)構(gòu)，即螺旋輸送配套鼠籠的形式，蒸汽加熱，自動(dòng)控溫，根據(jù)原料品種及切片厚度調(diào)整漂燙溫度及漂燙時(shí)間，漂燙溫度70～90 ℃、漂燙時(shí)間10～15 min。

3.8 冷卻機(jī)

結(jié)構(gòu)與漂燙機(jī)基本相同，無(wú)加熱控溫系統(tǒng)，根據(jù)工藝要求，對(duì)漂燙后的薯片進(jìn)行冷卻，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量，冷卻時(shí)間可調(diào)，常溫水，冷卻時(shí)間10～20 min。

3.9 蒸煮機(jī)

馬鈴薯加工常用的蒸煮設(shè)備主要有帶式蒸煮機(jī)和螺旋蒸煮機(jī)，采用電或蒸汽為熱源。本生產(chǎn)線采用帶式蒸煮技術(shù)，以蒸汽為熱源，熟化薯肉，固化細(xì)胞，使淀粉、蛋白質(zhì)等充分糊化或變性，以不生細(xì)膩為宜，便于制泥；輸送帶選用不銹鋼菱形編織網(wǎng)帶，兩側(cè)設(shè)鏈條傳動(dòng)以防跑偏，且易于清理，蒸汽直接作用于物料，蒸煮效果好。機(jī)體內(nèi)蒸汽管路的合理布置和蒸汽進(jìn)入設(shè)備之前的控制系統(tǒng)，保證蒸煮機(jī)內(nèi)部蒸汽均勻分布，并能根據(jù)不同的物料設(shè)定不同的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精準(zhǔn)控溫；根據(jù)原料品種及切片厚度調(diào)整蒸煮時(shí)間，保證蒸煮質(zhì)量，蒸汽壓力0.3～0.4 MPa、蒸煮時(shí)間20～40 min。

3.10 制泥機(jī)

采用滾筒壓帶結(jié)構(gòu)，經(jīng)蒸煮的薯片由滾筒和壓帶之間進(jìn)入，滾筒和壓帶相切，相向轉(zhuǎn)動(dòng)，壓帶擠壓蒸煮后的薯片通過(guò)滾筒上的通孔制成薯泥，滾筒內(nèi)裝導(dǎo)向板將薯泥排出進(jìn)入下一道工序；壓帶采用有一定厚度和彈性的食品級(jí)材料，保證與滾筒充分接觸，將薯片壓制成泥，根據(jù)產(chǎn)品的不同用途及對(duì)薯泥細(xì)膩度的要求，調(diào)整輥筒孔形及尺寸，在實(shí)現(xiàn)擠泥的同時(shí)，可以除去殘留的薯皮，薯泥顆粒較細(xì)膩，口感較好。

3.11 自控系統(tǒng)

采用PLC觸摸屏操作控制，針對(duì)馬鈴薯的不同品種，內(nèi)置多種不同工藝參數(shù)的加工程序，同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)線設(shè)備之間啟、停機(jī)的邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

4 討 論

通過(guò)不脫水馬鈴薯泥工業(yè)化加工工藝流程的開(kāi)發(fā)，試驗(yàn)確定了各工序的工藝技術(shù)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了關(guān)鍵設(shè)備的研制及配套設(shè)備的選型，尤其是制泥技術(shù)及設(shè)備的研究，突破了以往常用的方式，為滿足薯泥產(chǎn)品進(jìn)一步加工的高質(zhì)量要求提供了保證。集成工藝技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，在貴州省馬鈴薯研究所的支持下，完成了100 kg/h 馬鈴薯泥工業(yè)化加工生產(chǎn)線建設(shè)，選用馬鈴薯‘大西洋’為原料，進(jìn)行了工業(yè)化薯泥加工的在線生產(chǎn)，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，加工的薯泥產(chǎn)品質(zhì)量滿足食用要求，經(jīng)調(diào)味后可制作成學(xué)生營(yíng)養(yǎng)餐、馬鈴薯冰激凌等薯類食品。

進(jìn)一步探索不同馬鈴薯品種漂燙、冷卻、蒸煮程度對(duì)制泥質(zhì)量的影響等工藝參數(shù)；盡快制定不同用途薯泥的不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范薯泥加工和消費(fèi)市場(chǎng)。