□ 汪 涛 宁夏薯味仙食品科技开发有限公司 张惠玲 宁夏大学 汪诗原 常配刚 宁夏薯味仙食品科技开发有限公司
摘 要：宁夏薯味仙食品科技开发有限公司是一家致力于健康、绿色、纯天然马铃薯主粮化产品研发、深加工、配套技术研究、生产设备制作、产业开发的科技型企业；公司同宁夏大学食品科学系建立了良好的合作关系，共同搭建了“宁夏贺兰科技产业园马铃薯主粮产品试验室”“中阿马铃薯食品工程技术研究中心”，并建成了每天生产1 000公斤马铃薯主粮食品中试车间，中试生产线三条，主导产品有马铃薯营养粥、马铃薯发酵汁、马铃薯营养全粉、马铃薯休闲食品、马铃薯面条及马铃薯馒头等食品。马铃薯主食产品的研发符合国家关于马铃薯主粮化的政策为宁夏南部山区创新马铃薯食品开发新路子，对提高宁夏南部山区马铃薯加工业的水平起到了推动作用。
关键词：马铃薯营养粥；制备技术；研发
宁夏具有独特的马铃薯产业优势和清真产业优势，开发特色马铃薯食品是大势所趋，然而宁夏南部山区马铃薯加工业技术水平落后，主要以淀粉加工为主，加工企业普遍较小、对环境污染大。项目单位独辟蹊径开发马铃薯营养粥，为解决马铃薯营养粥在生产过程中出现的产品 度大、流动性差、容易褐变、分层、不易保存等问题，进行深入研究探索，最终生产出1套马铃薯营养粥专用中试设备并获得以下的成果。
第一，针对马铃薯粥 性大的问题，采用浓浆泵、扩大管道直径、缩短加热时间等工艺技术，解决了马铃薯粥 度大、流动性差的问题。
第二，研发设计的马铃薯制泥设备成为工业化生产马铃薯粥的关键设备。该设备具有效率高、出泥速度快、便于清理等特点，节省了企业劳动力，降低了企业生产成本。
第三，马铃薯营养粥中试设备具有的优势：①控制温度稳定，任意时间可实现95~110℃的生产需求，可自动实现分段控制；②采用马铃薯清理脱皮机进行自动清洗脱皮，极大提高了劳动生产率、减轻了劳动强度、减少了马铃薯的损耗，为进一步加工做好了准备；③采用马铃薯先蒸熟后制粥的工艺，解决了马铃薯粥在加热、制造、储存、运输过程中的褐变问题；④针对不同能源要求，可选择不同的蒸汽发生器用于马铃薯营养粥的蒸煮加热，因此适用于不同地区马铃薯营养粥生产技术的推广应用。
2.1 国内外技术现状、知识产权和技术标准的现状
目前，美国马铃薯加工制品的产量和消费量约占总产量的76%，以马铃薯为原料的加工产品品种已超过100种。然而，虽然我国马铃薯加工能力在不断发展，但我国马铃薯加工业总体技术水平比较落后，在马铃薯生产总量中约有50%用作鲜食、饲用和留种，而加工淀粉、粉丝粉条、全粉、薯条、薯片等约占总产量的14%，出口约占5%，但还有30%鲜薯有待利用。
我国马铃薯加工业仍存在一些尚未完全解决的难题，如多酚氧化酶引起的酶促褐变以及美拉德反应引起的非酶促褐变严重损害了加工产品的品质，高温油炸引起产品变色、变味并产生对人体有害的物质，目前加工设备仍主要依赖进口等。目前，我国以马铃薯为主要原料的淀粉加工已渐成一些地方的特色产业。然而，由于加工水平低下，污水处理措施不到位，大量超标废水严重污染了当地的水资源。
2.2 国内外技术发展趋势
我国马铃薯加工业依托不断扩大的市场需求，努力适应竞争与机遇并存的发展环境，在今后的发展中，应瞄准国际马铃薯加工技术与产业发展前沿，加快高新技术成果产业化的步伐，进一步提高产品科技含量和附加值，促进产业优化升级。在马铃薯加工过程中，要注重节能环保，提高产品的出品率及加工副产物的综合利用率；未来应提升马铃薯加工业的整体科技水平和创新能力；研发关键工艺、关键设备突破制约马铃薯加工产业发展的瓶颈；重点发展大型工业化加工成套工程技术、自动化控制技术、加速高新技术应用，提升马铃薯加工业的竞争力。
3.1 确定研究内容和人员
通过对马铃薯的营养价值及加工特性的综合评价与研究，确定以降低生产成本、提高产品质量为主要研究目标，对马铃薯粥工艺流程上的装置进行设计和优化，确定主要研究内容。公司成立了马铃薯营养粥中试设备项目攻关研究团队，并与宁夏大学等高校建立项目合作关系，充分利用外部智力，纳入研究团队，为项目研究工作持续、顺畅的开展奠定了良好的人才基础。
3.2 开展资料搜集与案卷研究
一是利用“中国知识资源总库”（CNKI系列数据库）、万方数据库等检索有关如何利用马铃薯生产液体主食产品的相关技术文献，对利用马铃薯生产液体产品技术的相关理论、方法、国内实践进行系统梳理和全面总结，寻找研究设计中的技术突破点。二是对马铃薯营养粥的中试系统进行整体研究，便于把握装置设计过程中的合理性。
3.3 确定关键研究问题
根据案卷研究找到技术关攻关点，确定系统设计的主要关键点和需要解决的问题，并逐一进行分析和解决。
3.4 系统装置设计
在解决关键研究问题之后，根据设计理念，完成中试设备的整体设计。
3.5 关键性能参数测试与验证
马铃薯营养粥中试设备研发成功后，对系统技术指标和运行参数进行初步试验和验证，不断完善系统，使整个工艺流程更为科学和流畅，达到项目研究的目标。
3.6 生产中的应用
建设净化车间，进行中试生产线的安装与调试，实际进行批量的马铃薯营养粥生产，为企业带来真正的经济效益。
4.1 技术路线
本项目从马铃薯营养粥中试设备的研发出发，采用不同节点设计不同功能环节设备的方法，设计了马铃薯清洗削皮设备、剐剔环节、蒸煮设备、制泥设备、磨浆设备、蒸煮设备、灌装设备及灭菌设备等，同时根据不同的保质期需求，设计不同灭菌 工艺参数等，最后形成了一个完整的马铃薯营养粥中试生产线系统。
4.2 系统原理
4.2.1 中试生产线的构成
马铃薯中试生产线，包括清洗去皮设备、剐剔工作台、蒸煮设备、制泥设备、制浆设备、煮制设备、灌装设备、灭菌设备。
4.2.2 工作原理
马铃薯经清洗脱皮、剔刮后，获得无杂质、无霉变、无异色的脱皮马铃薯，在护色池中进行护色，进入蒸车内蒸煮30~40 min，获得熟的马铃薯，熟马铃薯进入制泥机获得马铃薯泥；马铃薯泥进入胶体磨加水和牛奶进行研磨，此过程中如需调整配方，可增加相应工艺，如生产杂粮系列马铃薯粥，可将杂粮粉碎至120目，获得杂粮粉，该杂粮粉可与水一起按比例加入马铃薯浆料中，获得80目左右的浆料。
根据马铃薯粥的保质期需要，调整马铃薯粥的杀菌工艺，短期存放，一般不超过7天时，采用巴氏杀菌法；3~6个月的保质期必须采用高温高压灭菌法。
4.3 技术特点
第一，采用最短的技术工艺路线，以节约能源、减少能耗、减轻劳动强度，获得质量稳定的马铃薯营养粥产品。
第二，由于马铃薯粥具有 性大，在存放过程中容易膨胀、变色等特点，常规的食品加工工艺、设备都是针对 性较小的八宝粥等产品设计制造，无法满足马铃薯粥的生产需要。项目的研发，获得了马铃薯粥的市场工艺和专用设备，使得马铃薯粥的生产工艺更合理，设备结构更紧凑，操作更方便、灵活，产品质量更稳定。
第三，在新鲜马铃薯的品种选择方面进行了探讨，从宁夏、陕西、山东、河北、青海等地采样，共采集马铃薯样品30多种，根据马铃薯粥的要求，最终选择了宁夏南部山区的宁薯5号作为马铃薯粥的原料，以达到马铃薯粥具有马铃薯的香气、马铃薯淀粉的颗粒感。
第四，研究了马铃薯粥的生产工艺。
第五，制定了马铃薯粥的企业标准，并在宁夏卫生厅备案。
4.4 主要技术指标
4.4.1 产品指标
企业标准：Q/NXSWX 0005S-2017《马铃薯复合粥》。
4.4.2 工艺参数
马铃薯制泥时间：5 min，细度30目，马铃薯蒸煮温度120 ℃，蒸煮温度时间15~30 min，马铃薯泥研磨细度80~200目，系统温度85℃~90 ℃，保质期7天的杀菌温度为：85~90 ℃，6个月保质期的杀菌温度为121℃、压力2 000 Pa。
4.4.3 马铃薯制泥设备
项目组研发了一种马铃薯制泥设备，包括安装架、固定在安装架上的薯泥制备装置、对辊压片装置、压花辊压片装置、双螺杆粉碎装置。该发明中采用设置第一绞龙和第二绞龙的锥形料斗对熟马铃薯块进行破碎成泥，然后采用对辊将马铃薯泥进行初次挤压和二次挤压成片，其中对辊中设置加热器，在挤压的同时对马铃薯片进行烘干，得到干燥的马铃薯片，成型速度均匀，成型后的薯片自行脱离对辊，再由双螺杆粉碎装置的第一螺杆和第二螺杆进行粉碎，形成熟马铃薯粉，直接落入对辊下方的收集装置，无需人工再次收集。该设备具有效率高、出泥速度快、便于清理等特点，节省了企业劳动力，
降低了企业生产成本。
4.4.4 马铃薯粥工艺研究
第一，马铃薯粥的制备，需要进行马铃薯品种的选择。项目组调查了区内外马铃薯品种35个，最终选择宁夏南部山区产的宁薯5号作为本项目的试验品种。这样的品种制作的粥浓度适宜，具有丰富的马铃薯香气，口感最佳，决定采用宁薯5号作为今后的中试研究。
第二，马铃薯处理方式的试验研究。先对马铃薯进行处理，然后进行粥的制备，确定新鲜马铃薯蒸煮清洗、削皮、挖剔、切块、蒸煮、制粥的处理工艺，这样的工艺，马铃薯粥的浓度适合，粥的香气最浓，粥的色泽保持了马铃薯自然的乳黄色。
第三，马铃薯灭菌工艺研究，根据马铃薯粥的保质期，设计了两种不同的灭菌方法。保质期7天以内的，采用巴氏灭菌法，马铃薯粥在加热到85℃以上时，采用热罐装法，基本杀灭了粥中间的细菌，粥的保质期有7天。保质期在6~12个月，采用高温高压灭菌法、超高温瞬时灭菌法、超高压灭菌法、电子束灭菌法。
4.4.5 对高温高压灭菌参数的研究
通过分时段对温度、压力、时间的调整，初始温度的不同，考虑灭菌过程中马铃薯粥的色泽变化、 度变化和口感变化，分析研究马铃薯粥的高温高压灭菌参数，获得最佳灭菌参数。
4.4.6 改进马铃薯泥的粉碎设备，设计研究马铃薯粥的加热煮制设备，比较优化系统管道的管径
项目组尝试了利用马铃薯烘干技术制备马铃薯片及马铃薯片储藏时间的研究；尝试了马铃薯片制备马铃薯细胞破壁粉的研究；尝试了马铃薯细胞破壁粉制备马铃薯粥、马铃薯蛋糕、马铃薯面包、马铃薯冰淇淋、马铃薯发酵乳的研究；尝试了杂粮马铃薯粥配方的研究。
4.5 技术优势
4.5.1 马铃薯营养粥属于国内外新技术
自2016年3月起，项目组成员通过论文检索、市场调研、出国考察、专家咨询等方式，了解马铃薯主食加工现状，发现国内外均无马铃薯粥的产品。该产品、设备的研发，为我国马铃薯深加工提出了新的方法和思路，为宁夏南部山区马铃薯主食加工指出了新的方向。
4.5.2 马铃薯粥的工艺技术优势
根据设备及工艺优化结果，可获得最佳的工艺路线、最优的工艺参数、最低的能耗，得到符合质量标准的马铃薯营养粥，每年可生产马铃薯营养粥300吨，可产生经济效益428万元。
4.5.3 设备优势
在研发过程中，重点研究了马铃薯制泥技术。该设备具有使用效率高、能耗低、可连续生产的特点，弥补了其他设备无法连续生产的缺点。
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