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马铃薯生全粉的加工方案

马铃薯生全粉的加工方案

马铃薯生全粉的加工工艺及设备

  马铃薯加工业现状透析

  在世界马铃薯大会上,中外专家纷纷通过权威检测结果向公众展示小土豆令人惊喜的营养元素表。据了解,2014年我国马铃薯种植面积和产量均占世界的四分之一,已成为世界上马铃薯生产和消费第一大国。那么,这是否意味着我国马铃薯产业水平也达到了世界先进水平?答案是否定的。因为我国习惯的食用方式为或蒸煮,或烹炒,对马铃薯的消费仍以鲜食菜用为主。虽然对消费者来说,这是既健康又价廉的食用形式,但对于整个产业发展而言,需求创造市场,大规模的鲜薯消费一定程度上会制约了高附加值薯制品的开发与销售。在世界马铃薯大会上,专家屡次提及我国马铃薯的消费数量与规模远不及将其作为主食消费的欧美国家。

  事实上,从国际消费市场来看,马铃薯加工制品的消费量较大程度地影响着马铃薯的消费。据《世界马铃薯市场》主编Cedric Por工er介绍,全球对马铃薯持续增长的需求主要来自于对加工品的需求,尤其是薯条。以美国为例,薯条的出口数量巨大且增速惊人,上世纪90年代早期的薯条出口量为20万吨,而到2014年这一数量攀升至94余万吨。

  据农业部食物与营养发展研究所所长王小虎介绍,目前我国马铃薯的加工品主要表现为马铃薯淀粉、全粉(包括熟粉和生粉)、薯片、冷冻薯条等主食原料或半成品,目前的生产量分别为:50万吨、15万吨、30万吨和17万吨。最近研发的马铃薯系列主食加工制品,作为马铃薯加工业的新秀,被期待成为提高马铃薯附加值、助薯农增产增收、提高马铃薯产业化水平的重要途径。但现有的加工工艺及设备是影响产业水平的关键。

  除了消费数量与加工品生产力,究竟该如何评价我国的马铃薯产业发展水平?可能需要综合考量种薯研发实力、种植规模与技术、加工技术与工艺、消费数量与市场价格,甚至品牌价值等各种因素。如果需要找一个关键环节作为带动整个产业发展的突破口,那么加工环节的重要性不容忽视。中国农科院农产品加工所所长戴小枫介绍说,马铃薯加工业一方面可以吸收消化薯农的种植成果,另一方面加工制品能够激发消费者的需求,作为承前启后的一环对整个产业发展起到至关重要的作用。

  基于以上判断,在种薯研发、种植收获、加工储藏、销售消费等整个马铃薯产业链条中,加工环节多次被我国专家称为“产业链条的短腿”与“重点突破的环节”。与此同时,农业系统的专家学者更是将马铃薯主食产品开发项目视为重要突破口,以期通过马铃薯主食产品及产业开发的专项科研攻关,撬动马铃薯全产业的加速发展。

  主食产品开发战略:

  

 

  撬动马铃薯加工业的新动力

  谈及马铃薯加工,广为熟知的马铃薯粉条与西洋派的薯条、薯饼的形象最先活跃于公众脑海。但是从营养学的角度来看,专家认为两者都并非理想形式。在华中农业大学的谢从华教授看来,制成粉条仅保留淀粉,营养流失较为可惜,做成薯条又由于高温油炸增加了脂肪含量,不似原来健康清爽。

  那么,目前还有哪些加工形式可以选择?来自甘肃省的沁园春生态产业集团经过市场调研后推出的最新产品--30%马铃薯淀粉与70%小麦面粉的混合制品是个不错的发展方向。马铃薯淀粉加工是目前加工市场上成本较低,需求量较大的一种形式。“工艺过程是清洗、去皮、磨碎,再经由水洗、沉淀、过滤等环节后,提取淀粉晾干制成。这项加工工艺目前已经十分成熟,由于加工环节少所以成本也较低,但由于仅提取淀粉,其他营养元素全部随废水排放,对马铃薯原料造成一定程度的浪费。“几乎7斤鲜薯出1斤淀粉,所以原料成本比加工成本高很多,但是由于马铃薯淀粉形状与小麦淀粉相似,不存在发酵难、成型难的问题,复配粉买回家消费者自己就可以做成主食食用。”

  马铃薯淀粉的工业用途广泛,除了被用作主食产品的原料,还被用于制作糖衣、胶囊等,以及用作牙科材料、医用手套润滑剂、维生素、葡萄糖等药品原料。但不容忽视的是,加工淀粉所排废水除了在冬闲地可以即时灌溉,其余时间由于含有蛋白质,易腐发臭的特点使污水处理成为淀粉加工业面临的一大难题。

  全粉:马铃薯主食产品的主流原料

  虽然马铃薯淀粉在制作工艺上易于制作主食,但从营养角度看,并没有全粉的效果理想。据王小虎介绍,研发高品质马铃薯全粉、生粉、主食产品专用粉是目前推进“马铃薯主食产品及产业开发”战略中的一项研究重点。

  农业部副部长屈冬玉说:“马铃薯要加工成全粉需要经过清洗、去皮、切片、漂洗、预煮、冷却、蒸煮、捣泥、脱水干燥等多个工序,以全粉为原料的加工制品成本偏高是马铃薯主食产品走向市场的一个制约因素。”全粉的营养更齐全,目前的加工工艺大多引自国外,每吨售价约为12000元,较每吨6000—7000元的淀粉价格来看,贵出近一倍。”近5吨马铃薯出1吨全粉,是全粉价格高的一个原因,另一个原因就是加工程序复杂。为了让大众老百姓能接受,目前通常会将全粉与一定比例的小麦粉掺合起来做成复配粉销售,既方便发酵成型,又控制价格。

  中国农科院科研团队经过对马铃薯主食专用品种筛选、配方与工艺等领域的科研攻关,已经对产品配方进行了优化,确定了马铃薯馒头、面条的最佳加工工艺,创造和改造了马铃薯馒头、面条的专用加工装备,成功实现了马铃薯馒头、面条的产业化生产示范。技术难题的攻破让马铃薯主食加工产业化发展看到希望。

  生粉:我国原创的主食原料加工技术

  生粉事实上是最近一两年才研发出的一种马铃薯全粉产品,是指在传统加工工艺的基础上进行创新,省去熟制环节直接粉碎制成的马铃薯全粉。“生粉的好处是避免了熟化环节对马铃薯营养元素造成的流失,又减少了工序,减少了能耗,所以可以降低成本,是最适合用于产业化生产马铃薯主食产品的原料。”生全粉的生产需要解决物理护色、生马铃薯脱水与碎化的问题,目前还没有发现国内外有成熟的此类加工技术,所以市场上生粉数量很少,只有极少数公司在进行科研生产。

  生粉加工技术的突破将为马铃薯全粉节省30-40%的加工成本,现在还是技术研发阶段,等将来市场应用度提高后,生全粉价格可能会降低到每吨6000元左右。原料成本的大幅降低将为马铃薯主食加工业带来加速发展机遇。

  作为我国创新研发的加工工艺,生全粉的加工设备与工艺正在研究实验中,或许尚不成熟,但由于“马铃薯主食产品及产业开发”战略的推进,吸引了一大批科研力量、行业资源向这里汇聚,生全粉加工若能攻破护色、粉碎、脱水等关键加工工艺的难关,或许将以惊人的速度成为马铃薯主食加工业的主流选择,并助力主食产品加工业的繁荣发展。

我单位正在研发的连续真空板式干燥设备就是其中的核心关健设备。

  一. 马铃薯生全粉的基本加工工艺

  马铃薯全粉的基本加工工艺:原料马铃薯→拣选→清洗→去皮→切分→真空干燥→粉碎→筛选→检验→包装。其操作要点分述如下。

  (1)原料选择 原料的优劣对制备成品的质量有直接影响。不同品种的马铃薯,其干物质含量、薯内色泽、芽眼深浅、还原糖含量以及龙葵素的含量和多酚氧化酶含量都有明显差异。干物质含量高,则出粉率高;薯肉白者,成品色泽浅;芽眼多又深,则出品率低;还原糖含量高,成品色泽深;龙葵素含量高,去毒素的难度就大,工艺复杂;多酚氧化酶含量高,半成品褐变严重,会导致成品色泽深。因此,生产马铃薯全粉须选用芽眼浅、薯形好、薯肉色白、还原糖含量低和龙葵素含量少的品种。将选好的原料送入料斗中,经过带式输送机,对原料进行称量,同时进行挑选,除去带霉斑薯块和腐块。

  (2)清洗 马铃薯经干式除杂机除去沙土和杂质,随后被送至滚筒式清洗机中清洗干净。

  (3)去皮 清洗后的马铃薯按批量装入蒸汽去皮机,在5mpa~6mpa压力下加温20s,使马铃薯表面生出水泡,然后用流水冲洗外皮。蒸汽去皮对原料没有形状的严格要求,蒸汽可均匀作用于整个马铃薯表面,大约能除去0.5mm~1mm厚的皮层。去皮过程中要注意防止由多酚氧化酶引起的酶促褐变,可添加褐变抑制剂(如亚硫酸盐),再用清水冲洗。

  (4)切丁 去皮后的马铃薯被切丁机切成5*5或8*8mm的丁(薯丁过小会使成品风味受到影响,干物质损耗也会增加),并注意防止切丁过程中的酶促褐变。

  (5)真空干燥 切丁后的粒状原料入仓前已经过淀粉析出工艺处理,直接进行真空干燥机,控制其干燥温度,不超过其糊化温度,直到干燥完毕;干燥时物料温度小于40℃,水分控制在8%~12%,通过真空连续出料器出料进入皮带机。

  (6)粉碎 经干燥后的马铃薯颗粒进入粉碎机粉碎成80~100目;

  (7)筛分 如需要颗粒物料,经干燥后的马铃薯颗粒在筛分机分成颗粒等级分别包装,物料经筛分机筛分后,将成品送到成品间中贮存,粉末可以进入粉碎机进一步粉碎成80~100目;

  (8)包装 成品间中的马铃薯生全粉经自动包装机包装后,将成品送至成品库存放待销或做成系列产品。

  以生全粉为原料,经科学配方,添加相应营养成分,可制成全营养、多品种、多风味的方便食品,如早餐粥、肉卷、饼干、牛奶土豆粉、肉饼、丸子、饺子、酥脆魔术片等,也可以全粉为“添加剂”制成冷饮食品、方便食品、膨化食品及特殊人群(高血脂症、糖尿病人,老年、妇女、儿童等)食用的多种营养食品、休闲食品等。

  二. 真空板式干燥设备的干燥机理:

  在马铃薯生全粉的基本加工工艺中,干燥工艺是其关健工艺及设备。

  所有的干燥都是一个传热传质同时发生的过程,在干燥设备的应用过程中,传热的方式及传热量是影响到产品、产量和整机单位能耗大小的关键,传热的方式基本上有三种形式既对流传热、传导传热和辐射传热,目前成型的马铃薯熟全粉(雪花粉)基本都是采用常压下滚筒干燥,直接接触传导式传热;马铃薯淀粉采用热风干燥,属于对流传热加热方式;如加工生全粉必须用真空干燥的方式,目前无大规模真空干燥的加工设备。我单位研发的真空板式干燥设备,其加热方式采用直接接触传导式传热,在其干燥过程中将载热介质通入固定的多层空心长条型的加热板中,被干燥的湿物料在加热板上直接与加热板的金属表面相接触,并在机械刮板和耙叶的推动和搅拌作用下向前运动,在行进完第一层加热板后,湿物料会自由的向下层加热板上翻落,通过物料在加热板上的移动和翻落,不断改变物料的受热面,加快了物料传热传质的进程,同时在真空环境中,物料中的水分在较低的温度下蒸发气化,蒸发的水蒸气被真空泵抽除并排入大气,干燥好的物料从设备的底部排出,完成整个干燥过程。

  由于真空板式干燥设备采用物料在加热板移动的行进方式,而移动和翻动速度和物料在加热板停留时间长短可任意调节,同时加热板温度也可以分段、分层控制和调节,克服了现在固定床传导式干燥设备单位容积小,产量低的缺点,同时也克服了如真空带式干燥机干燥强度低,干燥面积不能加大的缺点,具有干燥强度大,传热效率高,干燥速率大,产品能在设备中按预定速度前进,干燥后产品有较高品质,设备运行管理自动化等优点,可广泛适用于大水分、大批量,能够长时间进行接触式加热的块状和颗粒状物料。