紫薯全粉工艺设计说明书

武汉轻工大学毕业设计- 1 -武汉轻工大学设计题目： 年产 500t 紫薯全粉加工工艺设计 姓 名： 刘帮乾 学 号： 100107005 院 (系) ： 食品科学与工程 专 业： 食品加工工艺 指导教师： 刘志伟 2014 年 5 月 20 日武汉轻工大学毕业设计- 2 -摘要紫薯全粉是新鲜紫薯经去皮、蒸煮、破碎和干燥等工艺加工后得到的产品，其特点是：含水率很低，因此可以较长时间的保存，且它包含了除皮以外的外部干物质，尽可能地保留了包含的各类营养素，且方便储存。复水后的全粉是漂亮的亮紫色色泽，具有其特有的紫薯香气，保留了新鲜紫薯的营养和风味，作为食品加工的原料或辅料在国内外得到迅速发展，紫薯全粉可作为食品加工原料或辅料，有着广泛的用途。经真空干燥制成的紫薯全粉，品质合格，为企业带来了丰厚的利润。关键词：紫薯全粉 工艺 设备武汉轻工大学毕业设计- 3 -AbstractPurple sweet potato whole powder is fresh purple sweet potato by peeling, cooking, crushing and drying technology processed products, its characteristic is moisture content is very low, so it can be preserved for a long time, and it contains external peeling away dry matter, as much as possible to retain contains various nutrients, and convenient storage. After rewatering powder is beautiful bright purple color, with its unique purple sweet potato flavor, keep fresh purple sweet potato nutrition and flavor of food processing, as raw materials or accessories has quickly developed at home and abroad, purple sweet potato whole powder can be used as a food processing raw materials or accessories, has a wide range of uses. Vacuum drying is made of purple sweet potato powder, quality, bring rich profit for the enterprise.Keywords: purple sweet potato whole powder processing equipment武汉轻工大学毕业设计- 4 -目录1.绪论11.1 概述11.2 紫薯全粉产品系列11.3 紫薯全粉的应用特性21.4 紫薯全粉的应用实例21.5 紫薯全粉的加工工艺研究22.紫薯全粉的生产工艺32.1 加工干燥工艺方式的选择32.1.1 真空干燥32.1.2 鼓风干燥32.1.3 真空冷冻干燥32.2 工艺流程42.2.1 工艺流程说明42.3 紫薯全粉加工过程中的问题43.工艺计算53.1 物料衡算53.2 能量衡算54.设备选型54.1 三滚筒式分级机54.2 清洗机64.3 切片机64.4 蒸煮机64.5 冷却设备64.6 去皮机74.7 挤压制泥设备74.8 真空干燥设备74.9 粉碎机7武汉轻工大学毕业设计- 5 -4.10 过筛设备75.效益评估85.1 原料消耗85.2 水、电、人力的消耗85.2.1 水的用量消耗85.2.2 电的用量消耗85.2.3 人工劳动85.3 效益评估86.环境保护的措施86.1 废水的处理86.2 残液的处理86.3 机械噪音的处理97.结论98.设计心得体会109.致谢11参考文献12参考文献13武汉轻工大学毕业设计- 1 -1.绪论1.1 概述甘薯原产于南美洲，16 世纪传入我国，最初在福建、广东一带栽培，后来逐渐遍及全国各地，目前我国甘薯的种植面积十分广泛，产量也较高。甘薯含有丰富的膳食纤维、多种维生素和矿物质，具有防癌、抗癌的保健功能，在崇尚健康饮食的今天，甘薯以其特有的功效越来越引起人们的重视。紫色甘薯，又称“黑红薯” 、 “紫心甘薯” 、 “紫肉甘薯”或紫番薯，是因为含有丰富的花青素而薯皮呈紫黑色、肉质紫红色至深紫色的甘薯新品种。20 世纪 90 年代我国甘薯研究人员从日本农林水产省九州农业试验场成功引进到了国内。各国育成了不少紫薯良种，我国目前各地栽培的紫薯品种有山川紫、美国黑薯、德国黑薯等。我国目前已育成的紫色甘薯品种有济薯 18 号、广薯 135、宁紫 4 号等。紫薯是一种高营养的蔬菜，含有丰富的维生素(维生素 B1、B2、C、E)、矿物质(钙、镁、钾和锌)、膳食纤维和碳水化合物等。紫薯富含膳食纤维，可增加粪便体积，促进肠胃蠕动，改善消化道环境，防止胃肠道疾病的发生。常食用紫薯可明显增强人体免疫能力，抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、抑菌等，具有降压、补血、益气、润肺、养颜之功效，紫薯具有很强的防癌抗癌能力。除了刚刚所列举的营养元素外，紫薯含有大量具有良好的生物特性和可用于作为自然色素添加于食品中的潜在价值的花青素，花青素对多种疾病有预防和治疗作用，是现在研究较热门的物质之一。目前，从在 1995 年日本发展的Ayamurasaki 紫薯品种提取的具有生物活性的花青素研究较多。花青素具有小分子结构，是唯一能透过血脑屏障清除自由基保护大脑细胞的物质，同时能减少抗生素给人体带来的危害。1.2 紫薯全粉产品系列紫薯的薯肉呈紫色至深紫色。它除了具有普通甘薯的营养成分外，还富含硒元素和花青素。近年来，紫薯在国际、国内市场上十分走俏，发展前景非常广阔。紫薯的产季从 9 月开始，供货时间有限。而紫薯全粉克服了紫薯的产季限制，大幅延长了紫薯食品生产企业的生产周期。天然紫薯全粉：粉末状产品，保留了紫薯果肉的色泽、风味及营养物质，具有较好的复水性。紫薯熟粉：经过蒸煮过程，使部分淀粉转化为糖分，因此熟粉比生粉口感更好，营养更高，色泽更鲜艳具有熟甘薯的天然香味，用水一冲即可检验。武汉轻工大学毕业设计- 2 -1.3 紫薯全粉的应用特性紫薯全粉因含有天然色素花青素，色泽艳丽自然，添加至各种食品中，具有很好的着色效果，适合中高档次食品中使用。紫薯的营养均衡丰富，又兼有保健功能，是极好的食品加工原辅料。在后三聚氰胺时代，消费者更加关注食品的安全、健康，用紫薯全粉生产的产品，不但能带给消费者强烈的感官冲击，而且迎合了消费者安全、健康的食品消费观念。欧美、日韩市场上种类繁多的紫薯食品，与国内市场上同类产品的空缺，也预示着此类产品极大的发展空间。紫薯全粉的各种成分保留完好，能强化产品的体香、尾香，为产品提供良好的紫薯风味。紫薯全粉的运输、储藏都很简单，而且方便进一步加工成其他食品，在非紫薯产季时，仍然可以生产出各色的紫薯食品。1.4 紫薯全粉的应用实例添加于混合饮料、固体饮料、冷饮等产品中，提供产品鲜艳的紫色，增加浊度强化产品的真实感；作为各种糕点的主料和配料，提供产品鲜艳的紫色及紫薯的风味；用于紫薯薯片、饼干等产品中，搭配适当的香精，使产品的滋味更加真实、体香饱满、尾香悠长。1.5 紫薯全粉的加工工艺研究紫薯作为一种新型的加工原料，可以加工薯片、薯条等食品。紫薯可干制制成全粉，尽可能保留其营养物质，产品色泽美观、营养丰富，是极好的食品加工原料或辅料。但如何将紫薯加工成紫薯全粉的工艺目前研究很少。可以参考研究者前期研究的相关性质，在根据条件探讨其全粉加工最佳工艺。采用喷雾干燥加工紫薯的方法生产速溶紫薯全粉，通过优化试验研究加工出速溶紫薯固体饮料。加工生产的紫薯饮料保留了紫薯均匀玫瑰紫色，口感较好。通过研究紫薯多酚氧化酶热稳定性，研究发现紫薯 PPO 对温度较为敏感，最适反应温度为 16，在较低温度下相对稳定，高温会使酶稳定性降低，使其失活。另外，一些学者对甘薯全粉加工进行了研究，虽然并不是专门针对紫薯，但紫薯也属于甘薯的一种新品种，对研究紫薯全粉加工也有一定的参考价值。武汉轻工大学毕业设计- 3 -2.紫薯全粉的生产工艺2.1 加工干燥工艺方式的选择2.1.1 真空干燥真空干燥技术是利用真空环境中水沸点低的特点干燥物料的，由于干燥在负压、低温条件下进行，故干燥物料品质优良，热变性小。其特点是干燥所需温度低，干燥速度快、降水幅度大，节能、环保，但其密封性需定期检查，且制造成本要高于一般鼓风干燥等。物料内水分在负压状态下溶点沸点都随着真空度的提高而降低，同时辅以真空泵间隙抽湿降低水汽含量，使得物料内水等溶液获得足够的动能脱离物料表面。在真空干燥过程中，干燥室内的压力始终低于大气压力，气体分子数少，密度低，含氧量低，因而能使容易氧化等化学变化的物料更好的保持原有的特性，这是真空干燥优于其他干燥方法的一个重要原因。也可以通过注入惰性气体后抽真空的方式更好的保护物料。2.1.2 鼓风干燥鼓风干燥属于热风干燥的一种，即是将升温后的热风导入，在通过物料表面时促使物料中的水分不断蒸发，以实现干燥物料的一种传统干燥方式。鼓风干燥技术的特点是工艺简单，适应大规模生产，且技术更易掌握，生产方便，目前大多食品生产厂都能使用这种干燥方式。但这种干燥方式对食品的品质结构影响比较大，产品营养品质较差。陆国权等测定 y50 甘薯品种鲜薯及经鼓风干燥处理后前后品质的差异，结果发现经加工后的甘薯淀粉含量下降，还原糖含量增加。粗蛋白和粗纤维含量变化不大，胡萝 b 卜素和 Vc 含量显著降低。沈晓萍等用热风干燥研究了熟化甘薯的热风干燥特性。得到优化工艺参数为干燥温度 73.89。干燥风速 4.91 m/s，铺料密度 2.54 kg/m2。2.1.3 真空冷冻干燥真空冷冻干燥(简称冻干)是先将需冻干的物料在冻结设备中快速冻结到共晶温度以下，使水分变成固态的冰晶，然后置于真空容器中，在一定的真空度下对物料加热，使物料中的水分从固态直接升华为汽态，并通过真空系统将水蒸气排走，从而除去湿物料中的水分，获得干燥制品的干燥方法。冻干食品有以下一些特点：由于干燥温度低，水分快速排出，极大可能地保存细胞的完整性，保留原料原有的色、香、味和营养成分；产品彻底脱水，复水性好；卫生安全，不用添加一些添加剂来保护食品一些营养成分。真空冷冻干燥技术上也存在一些问题如因其干燥时间长，能耗较高，投入成本也较高，不能快速大规武汉轻工大学毕业设计- 4 -模生产，这也制约了这一技术在食品工业上的应用。冻干食品种类有很多，例如有：食品生产用的主料(如：蜂蜜、可可粉、蛋粉、和菜汁粉等)、海鲜类、调味料、天然香料和色素、水果、蔬菜、特需(如航天、航空、军用等)与方便快速食品等。其中咖啡、香料等产品的冻干工艺已相当成熟。YeuPyng Lin 等采用远红外和冷冻干燥相结合的方法较优，提高产品品质且降低成本。何伟忠等研究生产甘薯颗粒全粉，用一步热处理分离器与冷冻干燥相结合的方法，较好地保持了甘薯原有的风味和口感。王志良等创新冷冻干燥方法，对产品营养成分进行了对比，冷冻干燥最大限度地保留了甘薯的营养成分。其实冷冻干燥研究己具有一定历史，很早就有学者利用冻干原里进行研究，早在上世纪八十年代，Altmarm、Carrel 等人就利用冻干原理进行了生物学实验。上世纪六十年代也出现了生产冻干食品的企业，现在在多个食品消费领域受到欢迎。经过学者不断地研究，其设备能满足各种冻干工艺加工的要求。据有关统计，冻干食品具有相当大的国际市场。很多发达国家每年冻干食品消费数量都很大。我国在这一技术方面的研究起步较晚，但近年来通过各学者的不断努力也取得了较大进步。2.2 工艺流程原料挑选 清洗 切片 蒸煮 冷却 去皮 挤压制泥 真空干燥 粉碎 过筛 成品 2.2.1 工艺流程说明原料挑选：通过滚筒式分级机选取大小相近的紫薯清洗：经挑选的紫薯，通过输送带送到洗果机中，洗净切片：洗净的紫薯，通过离心切割机切成薄片蒸煮：在 100的预煮机中，蒸煮 10min冷却：蒸煮之后，送入冷却装置中冷却至常温去皮：将冷去的紫薯，通过离心擦皮机脱去外皮挤压制泥：在螺旋压榨机的压力下，将脱皮的紫薯挤压成泥真空干燥：真空干燥箱中干燥 8h，压力 0.08MPa，温度 70粉碎：干燥后的紫薯送入粉碎机中粉碎成粉状过筛：选取 100 目筛子将粉状的紫薯粉过筛成品：收集成品2.3 紫薯全粉加工过程中的问题紫薯全粉加工的难点：一、紫薯因与普通甘薯不同，富含花青素，花青素武汉轻工大学毕业设计- 5 -极易被破坏，加工中应进行适当的的前处理，如浸渍、蒸制等达到护色效果，对后期干燥产生有利影响。如韦雪飞，陈运中等人研究得到了对紫薯 PPO 活性有较好抑制效果的复合护色剂。二、紫薯加工成全粉过程中因为高温作用使其含有的维生素和芳香成分易受破坏或挥发，高温还会引起物料焦糊，易发生褐变，应尽量避免，但紫薯泥水分含量较高，长时低