馬鈴薯生全粉的加工工藝及設(shè)備

　　馬鈴薯加工業(yè)現(xiàn)狀透析

　　在世界馬鈴薯大會(huì)上，中外紛紛通過(guò)權(quán)威檢測(cè)結(jié)果向公眾展示小土豆令人驚喜的營(yíng)養(yǎng)元素表。據(jù)了解，2014年我國(guó)馬鈴薯種植面積和產(chǎn)量均占世界的四分之一，已成為世界上馬鈴薯生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。那么，這是否意味著我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)水平也達(dá)到了世界水平?答案是否定的。因?yàn)槲覈?guó)習(xí)慣的食用方式為或蒸煮，或烹炒，對(duì)馬鈴薯的消費(fèi)仍以鮮食菜用為主。雖然對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這是既健康又價(jià)廉的食用形式，但對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，需求創(chuàng)造市場(chǎng)，大規(guī)模的鮮薯消費(fèi)一定程度上會(huì)制約了高附加值薯制品的開(kāi)發(fā)與銷(xiāo)售。在世界馬鈴薯大會(huì)上，屢次提及我國(guó)馬鈴薯的消費(fèi)數(shù)量與規(guī)模遠(yuǎn)不及將其作為主食消費(fèi)的歐美國(guó)家。

　　事實(shí)上，從國(guó)際消費(fèi)市場(chǎng)來(lái)看，馬鈴薯加工制品的消費(fèi)量較大程度地影響著馬鈴薯的消費(fèi)。據(jù)《世界馬鈴薯市場(chǎng)》主編Cedric Por工er介紹，全球?qū)︸R鈴薯持續(xù)增長(zhǎng)的需求主要來(lái)自于對(duì)加工品的需求，尤其是薯?xiàng)l。以美國(guó)為例，薯?xiàng)l的出口數(shù)量巨大且增速驚人，上世紀(jì)90年代早期的薯?xiàng)l出口量為20萬(wàn)噸，而到2014年這一數(shù)量攀升至94余萬(wàn)噸。

　　據(jù)農(nóng)業(yè)部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所所長(zhǎng)王小虎介紹，目前我國(guó)馬鈴薯的加工品主要表現(xiàn)為馬鈴薯淀粉、全粉(包括熟粉和生粉)、薯片、冷凍薯?xiàng)l等主食原料或半成品，目前的生產(chǎn)量分別為：50萬(wàn)噸、15萬(wàn)噸、30萬(wàn)噸和17萬(wàn)噸。最近研發(fā)的馬鈴薯系列主食加工制品，作為馬鈴薯加工業(yè)的新秀，被期待成為提升馬鈴薯附加值、助薯農(nóng)增產(chǎn)增收、提升馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化水平的重要途徑。但現(xiàn)有的加工工藝及設(shè)備是影響產(chǎn)業(yè)水平的關(guān)鍵。

　　除了消費(fèi)數(shù)量與加工品生產(chǎn)力，究竟該如何評(píng)價(jià)我國(guó)的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平?可能需要綜合考量種薯研發(fā)實(shí)力、種植規(guī)模與技術(shù)、加工技術(shù)與工藝、消費(fèi)數(shù)量與市場(chǎng)價(jià)格，甚至品牌價(jià)值等各種因素。如果需要找一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)作為帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口，那么加工環(huán)節(jié)的重要性不容忽視。中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工所所長(zhǎng)戴小楓介紹說(shuō)，馬鈴薯加工業(yè)一方面可以吸收消化薯農(nóng)的種植成果，另一方面加工制品能夠激發(fā)消費(fèi)者的需求，作為承前啟后的一環(huán)對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

　　基于以上判斷，在種薯研發(fā)、種植收獲、加工儲(chǔ)藏、銷(xiāo)售消費(fèi)等整個(gè)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)鏈條中，加工環(huán)節(jié)多次被我國(guó)稱(chēng)為“產(chǎn)業(yè)鏈條的短腿”與“突破的環(huán)節(jié)”。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的學(xué)者更是將馬鈴薯主食產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目視為重要突破口，以期通過(guò)馬鈴薯主食產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的專(zhuān)項(xiàng)科研攻關(guān)，撬動(dòng)馬鈴薯全產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展。

　　主食產(chǎn)品開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略：

　　撬動(dòng)馬鈴薯加工業(yè)的新動(dòng)力

　　談及馬鈴薯加工，廣為熟知的馬鈴薯粉條與西洋派的薯?xiàng)l、薯餅的形象活躍于公眾腦海。但是從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度來(lái)看，認(rèn)為兩者都并非理想形式。在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的謝從華教授看來(lái)，制成粉條僅保留淀粉，營(yíng)養(yǎng)流失較為可惜，做成薯?xiàng)l又由于高溫油炸增加了脂肪含量，不似原來(lái)健康清爽。

　　那么，目前還有哪些加工形式可以選擇?來(lái)自甘肅省的沁園春生態(tài)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研后推出的產(chǎn)品--30%馬鈴薯淀粉與70%小麥面粉的混合制品是個(gè)不錯(cuò)的發(fā)展方向。馬鈴薯淀粉加工是目前加工市場(chǎng)上成本較低，需求量較大的一種形式。“工藝過(guò)程是清洗、去皮、磨碎，再經(jīng)由水洗、沉淀、過(guò)濾等環(huán)節(jié)后，提取淀粉晾干制成。這項(xiàng)加工工藝目前已經(jīng)十分成熟，由于加工環(huán)節(jié)少所以成本也較低，但由于僅提取淀粉，其他營(yíng)養(yǎng)元素全部隨廢水排放，對(duì)馬鈴薯原料造成一定程度的浪費(fèi)。“幾乎7斤鮮薯出1斤淀粉，所以原料成本比加工成本高很多，但是由于馬鈴薯淀粉形狀與小麥淀粉相似，不存在發(fā)酵難、成型難的問(wèn)題，復(fù)配粉買(mǎi)回家消費(fèi)者自己就可以做成主食食用。”

　　馬鈴薯淀粉的工業(yè)用途廣泛，除了被用作主食產(chǎn)品的原料，還被用于制作糖衣、膠囊等，以及用作牙科材料、醫(yī)用手套潤(rùn)滑劑、維生素、葡萄糖等藥品原料。但不容忽視的是，加工淀粉所排廢水除了在冬閑地可以即時(shí)灌溉，其余時(shí)間由于含有蛋白質(zhì)，易腐發(fā)臭的特點(diǎn)使污水處理成為淀粉加工業(yè)面臨的一大難題。

　　全粉：馬鈴薯主食產(chǎn)品的主流原料

　　雖然馬鈴薯淀粉在制作工藝上易于制作主食，但從營(yíng)養(yǎng)角度看，并沒(méi)有全粉的效果理想。據(jù)王小虎介紹，研發(fā)高品質(zhì)馬鈴薯全粉、生粉、主食產(chǎn)品專(zhuān)用粉是目前推進(jìn)“馬鈴薯主食產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略中的一項(xiàng)研究。

　　農(nóng)業(yè)部副部長(zhǎng)屈冬玉說(shuō)：“馬鈴薯要加工成全粉需要經(jīng)過(guò)清洗、去皮、切片、漂洗、預(yù)煮、冷卻、蒸煮、搗泥、脫水干燥等多個(gè)工序，以全粉為原料的加工制品成本偏高是馬鈴薯主食產(chǎn)品走向市場(chǎng)的一個(gè)制約因素。”全粉的營(yíng)養(yǎng)更齊全，目前的加工工藝大多引自國(guó)外，每噸售價(jià)約為12000元，較每噸6000—7000元的淀粉價(jià)格來(lái)看，貴出近一倍。”近5噸馬鈴薯出1噸全粉，是全粉價(jià)格高的一個(gè)原因，另一個(gè)原因就是加工程序復(fù)雜。為了讓大眾老百姓能接受，目前通常會(huì)將全粉與一定比例的小麥粉摻合起來(lái)做成復(fù)配粉銷(xiāo)售，既方便發(fā)酵成型，又控制價(jià)格。

　　中國(guó)農(nóng)科院科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)馬鈴薯主食專(zhuān)用品種篩選、配方與工藝等領(lǐng)域的科研攻關(guān)，已經(jīng)對(duì)產(chǎn)品配方進(jìn)行了優(yōu)化，確定了馬鈴薯饅頭、面條的加工工藝，創(chuàng)造和改造了馬鈴薯饅頭、面條的專(zhuān)用加工裝備，成功實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯饅頭、面條的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范。技術(shù)難題的攻破讓馬鈴薯主食加工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展看到希望。

　　生粉：我國(guó)原創(chuàng)的主食原料加工技術(shù)

　　生粉事實(shí)上是最近一兩年才研發(fā)出的一種馬鈴薯全粉產(chǎn)品，是指在傳統(tǒng)加工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，省去熟制環(huán)節(jié)直接粉碎制成的馬鈴薯全粉。“生粉的好處是避免了熟化環(huán)節(jié)對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)元素造成的流失，又減少了工序，減少了能耗，所以可以降低成本，是最適合用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)馬鈴薯主食產(chǎn)品的原料。”生全粉的生產(chǎn)需要解決物理護(hù)色、生馬鈴薯脫水與碎化的問(wèn)題，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外有成熟的此類(lèi)加工技術(shù)，所以市場(chǎng)上生粉數(shù)量很少，只有極少數(shù)公司在進(jìn)行科研生產(chǎn)。

　　生粉加工技術(shù)的突破將為馬鈴薯全粉節(jié)省30-40%的加工成本，現(xiàn)在還是技術(shù)研發(fā)階段，等將來(lái)市場(chǎng)應(yīng)用度提升后，生全粉價(jià)格可能會(huì)降低到每噸6000元左右。原料成本的大幅降低將為馬鈴薯主食加工業(yè)帶來(lái)加速發(fā)展機(jī)遇。

　　作為我國(guó)創(chuàng)新研發(fā)的加工工藝，生全粉的加工設(shè)備與工藝正在研究實(shí)驗(yàn)中，或許尚不成熟，但由于“馬鈴薯主食產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的推進(jìn)，吸引了一大批科研力量、行業(yè)資源向這里匯聚，生全粉加工若能攻破護(hù)色、粉碎、脫水等關(guān)鍵加工工藝的難關(guān)，或許將以驚人的速度成為馬鈴薯主食加工業(yè)的主流選擇，并助力主食產(chǎn)品加工業(yè)的繁榮發(fā)展。

我單位正在研發(fā)的連續(xù)真空板式干燥設(shè)備就是其中的核心關(guān)健設(shè)備。

　　一. 馬鈴薯生全粉的基本加工工藝

　　馬鈴薯全粉的基本加工工藝：原料馬鈴薯→揀選→清洗→去皮→切分→真空干燥→粉碎→篩選→檢驗(yàn)→包裝。其操作要點(diǎn)分述如下。

　　(1)原料選擇 原料的優(yōu)劣對(duì)制備成品的質(zhì)量有直接影響。不同品種的馬鈴薯，其干物質(zhì)含量、薯內(nèi)色澤、芽眼深淺、還原糖含量以及龍葵素的含量和多酚氧化酶含量都有明顯差異。干物質(zhì)含量高，則出粉率高;薯肉白者，成品色澤淺;芽眼多又深，則出品率低;還原糖含量高，成品色澤深;龍葵素含量高，去毒素的難度就大，工藝復(fù)雜;多酚氧化酶含量高，半成品褐變嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致成品色澤深。因此，生產(chǎn)馬鈴薯全粉須選用芽眼淺、薯形好、薯肉色白、還原糖含量低和龍葵素含量少的品種。將選好的原料送入料斗中，經(jīng)過(guò)帶式輸送機(jī)，對(duì)原料進(jìn)行稱(chēng)量，同時(shí)進(jìn)行挑選，除去帶霉斑薯塊和腐塊。

　　(2)清洗 馬鈴薯經(jīng)干式除雜機(jī)除去沙土和雜質(zhì)，隨后被送至滾筒式清洗機(jī)中清洗干凈。

　　(3)去皮 清洗后的馬鈴薯按批量裝入蒸汽去皮機(jī)，在5mpa～6mpa壓力下加溫20s，使馬鈴薯表面生出水泡，然后用流水沖洗外皮。蒸汽去皮對(duì)原料沒(méi)有形狀的嚴(yán)格要求，蒸汽可均勻作用于整個(gè)馬鈴薯表面，大約能除去0.5mm～1mm厚的皮層。去皮過(guò)程中要注意防止由多酚氧化酶引起的酶促褐變，可添加褐變抑制劑(如亞硫酸鹽)，再用清水沖洗。

　　(4)切丁 去皮后的馬鈴薯被切丁機(jī)切成5*5或8*8mm的丁(薯丁過(guò)小會(huì)使成品風(fēng)味受到影響，干物質(zhì)損耗也會(huì)增加)，并注意防止切丁過(guò)程中的酶促褐變。

　　(5)真空干燥 切丁后的粒狀原料入倉(cāng)前已經(jīng)過(guò)淀粉析出工藝處理，直接進(jìn)行真空干燥機(jī)，控制其干燥溫度，不超過(guò)其糊化溫度，直到干燥完畢;干燥時(shí)物料溫度小于40℃，水分控制在8%～12%，通過(guò)真空連續(xù)出料器出料進(jìn)入皮帶機(jī)。

　　(6)粉碎 經(jīng)干燥后的馬鈴薯顆粒進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎成80~100目;

　　(7)篩分 如需要顆粒物料，經(jīng)干燥后的馬鈴薯顆粒在篩分機(jī)分成顆粒等級(jí)分別包裝，物料經(jīng)篩分機(jī)篩分后，將成品送到成品間中貯存，粉末可以進(jìn)入粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎成80~100目;

　　(8)包裝 成品間中的馬鈴薯生全粉經(jīng)自動(dòng)包裝機(jī)包裝后，將成品送至成品庫(kù)存放待銷(xiāo)或做成系列產(chǎn)品。

　　以生全粉為原料，經(jīng)科學(xué)配方，添加相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)成分，可制成全營(yíng)養(yǎng)、多品種、多風(fēng)味的方便食品，如早餐粥、肉卷、餅干、牛奶土豆粉、肉餅、丸子、餃子、酥脆魔術(shù)片等，也可以全粉為“添加劑”制成冷飲食品、方便食品、膨化食品及特殊人群(高血脂癥、糖尿病人，老年、婦女、兒童等)食用的多種營(yíng)養(yǎng)食品、休閑食品等。

　　二. 真空板式干燥設(shè)備的干燥機(jī)理：

　　在馬鈴薯生全粉的基本加工工藝中，干燥工藝是其關(guān)健工藝及設(shè)備。

　　所有的干燥都是一個(gè)傳熱傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生的過(guò)程，在干燥設(shè)備的應(yīng)用過(guò)程中，傳熱的方式及傳熱量是影響到產(chǎn)品、產(chǎn)量和整機(jī)單位能耗大小的關(guān)鍵，傳熱的方式基本上有三種形式既對(duì)流傳熱、傳導(dǎo)傳熱和輻射傳熱，目前成型的馬鈴薯熟全粉(雪花粉)基本都是采用常壓下滾筒干燥，直接接觸傳導(dǎo)式傳熱;馬鈴薯淀粉采用熱風(fēng)干燥，屬于對(duì)流傳熱加熱方式;如加工生全粉必須用真空干燥的方式，目前無(wú)大規(guī)模真空干燥的加工設(shè)備。我單位研發(fā)的真空板式干燥設(shè)備，其加熱方式采用直接接觸傳導(dǎo)式傳熱，在其干燥過(guò)程中將載熱介質(zhì)通入固定的多層空心長(zhǎng)條型的加熱板中，被干燥的濕物料在加熱板上直接與加熱板的金屬表面相接觸，并在機(jī)械刮板和耙葉的推動(dòng)和攪拌作用下向前運(yùn)動(dòng)，在行進(jìn)完層加熱板后，濕物料會(huì)自由的向下層加熱板上翻落，通過(guò)物料在加熱板上的移動(dòng)和翻落，不斷改變物料的受熱面，加快了物料傳熱傳質(zhì)的進(jìn)程，同時(shí)在真空環(huán)境中，物料中的水分在較低的溫度下蒸發(fā)氣化，蒸發(fā)的水蒸氣被真空泵抽除并排入大氣，干燥好的物料從設(shè)備的底部排出，完成整個(gè)干燥過(guò)程。

　　由于真空板式干燥設(shè)備采用物料在加熱板移動(dòng)的行進(jìn)方式，而移動(dòng)和翻動(dòng)速度和物料在加熱板停留時(shí)間長(zhǎng)短可任意調(diào)節(jié)，同時(shí)加熱板溫度也可以分段、分層控制和調(diào)節(jié)，克服了現(xiàn)在固定床傳導(dǎo)式干燥設(shè)備單位容積小，產(chǎn)量低的缺點(diǎn)，同時(shí)也克服了如真空帶式干燥機(jī)干燥強(qiáng)度低，干燥面積不能加大的缺點(diǎn)，具有干燥強(qiáng)度大，傳熱效率高，干燥速率大，產(chǎn)品能在設(shè)備中按預(yù)定速度前進(jìn)，干燥后產(chǎn)品有較高品質(zhì)，設(shè)備運(yùn)行管理自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于大水分、大批量，能夠長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行接觸式加熱的塊狀和顆粒狀物料。