紫薯复合即时粉生产工艺实验及设计

紫薯复合即时粉生产紫薯复合即时粉生产工艺工艺实验及设计实验及设计 摘要 摘要 以紫薯粉为主要原料 以玉米粉 红豆粉 全脂奶粉 白砂糖为辅料 开发出一种 口感适宜 营养丰富的紫薯复合即时粉 本实验采用热风干燥 超微粉碎和膨化技术相 结合的方法加工成紫薯复合即时粉 对工艺过程的主要原辅料添加量进行研究 通过单 因素和正交试验研究了紫薯复合配方粉的生产工艺条件 对工艺过程的主要参数进行研 究 结果表明 最佳紫薯配方复合粉配方 紫薯粉 玉米粉 8 2 m m 红豆 15 乳粉 6 白砂糖 12 麦芽糊精 5 水为 1 4 g mL 最佳冲调水温为 75 80 最佳粉碎 粒度为 240 目 关键字 关键字 紫薯 红豆 玉米 膨化 超微粉碎 即时粉 一一 实验研究部分实验研究部分 0 引言 紫薯含有多种维生素和矿物质 纤维素含量高 富含硒元素和药用价值高的花青素 花青是天然强效自由基清除剂 具有多种生理活性 如抗氧化功能 清除自由基作用 预防高血压 预防癌变等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的一些危害 紫薯中锌 铁 铜 锰 钙 硒均为天然 并且硒和 铁是人体抗疲劳 抗衰老 抗癌 补血的必要元素 具有良好的保健功能 1 3 玉米中含 有大量的营养保健物质 除了含有碳水化合物 蛋白质 脂肪 胡萝卜素外 还含有核黄 素等营养物质 4 红豆具有养心补血 利尿 改善浮肿 祛湿排毒 减脂作用 5 本品 是以紫薯膨化超微粉为主料 配以玉米粉 红豆粉 全脂奶粉和白砂糖混合而成的营养早 餐粉 具有营养丰富 口感适宜等特点 满足人们早餐时的营养需求 6 1 材料与安装 1 11 1 材料及设备材料及设备 紫薯 市售优等 全脂乳粉 市售优级 红豆粉 市售 玉米粉 市售优级 白砂糖 市售优级 麦芽糊精 食品级 101 0A 型 热风干燥机 上海坤天实验室仪器有限公司 HX 200 型 高速中药粉碎机 浙 江省永康市溪岸五金药厂生产 TSE65 型 食品双螺杆膨化机 山东济南大彤机械设备 有限公司 XDW 6J 型 振动式细胞级超微粉碎机 济南南达微机机械有限公司 FA2004 电 子精密天平 上海方瑞仪器有限公司 C21 H1107 海尔电磁炉 青岛海尔股份有限公司 2 6cm 不锈钢盆 潮州市潮安区彩塘镇福莱家五金制品厂 3CR13 型 不锈钢刀 广东阳江利 必大实业有限公司 GG 17 型 500ML 1000ML 带刻度烧杯 广州市典锐化玻实验仪器有限 公司 20mm 玻璃棒 江苏顺和教仪源头厂 1 21 2 工艺流程工艺流程 7 9 7 9 玉米粒 鲜紫薯 洗净 去皮 切片 护色 干燥 粉碎 膨化 粉碎 超微粉碎 混合 包 装 成品 全脂乳粉 白砂糖 1 1 3 3 操作要点操作要点 1 1 3 3 1 1 预处理预处理 从紫薯种中选择无腐烂 无病斑 无发芽的新鲜薯块 清洗干净后 去掉薯块两干硬 部分及侧根等 1 1 3 3 2 2 护色护色 按试验设计切为 0 7 1 0cm 的薄片 放置于加盐量为 1 沸水中烫漂 2min 1 1 3 3 3 3 干燥干燥 采用恒温热风烘干方法 在 70 对紫薯片和玉米粒进行干燥处理 时间为 7 8 小时 1 1 3 3 4 4 粉碎粉碎 将干燥后的干薯片先利用粉碎机粉碎 再经膨化 1 1 3 3 5 5 膨化膨化 添加适量的水分 进行膨化 温度 140 螺杆转速为 80r min 1 3 61 3 6 粉碎粉碎 经膨化后的紫薯和玉米还需经过粉碎才能进行下一步的超微粉碎 1 3 71 3 7 配方调制配方调制 按照紫薯复合即食粉的配方设计将原辅料混合 然后将不同配方的粉剂加开水冲泡 观察不同的开水冲溶温度与时间冲调后即时粉的组织状态和口感 找出最适宜的冲溶温度 与时间 1 1 4 4 产品感官评定产品感官评定 10 10 由笔者所在课题组的成员组成感官评定小组 根据产品的组织状态 风味 色泽 口感 并参照GB2725 1981制定感官评分标准 如下表1所示 表表1 1 紫薯复合即时粉感官评分标准紫薯复合即时粉感官评分标准 1 5 5 试验方法试验方法 1 5 11 5 1 原料最佳比例单因素试验设计原料最佳比例单因素试验设计 将紫薯粉 玉米粉 红豆粉 全脂奶粉及白砂糖混合 总计 20g 通过单因素试验 为种 原料的添加量分别设置合适的梯度 选择出各组分最优的用量 依次考察紫薯粉 玉米粉 全脂奶粉 白砂糖以及红豆粉的添加量对产品感官的影响 1 以紫薯粉 玉米粉为单因素研究对象 设置比为 9 1 8 2 7 3 6 4 及 5 5 m m 添加量梯度 其他原料的添加量分别为奶粉 6 白砂糖 10 红豆粉 10 麦芽糊精 5 混匀 加 入煮沸的开水至 100ml 对产品进行感官评定 2 以全脂奶粉为单因素研究对象 设置 6 8 10 12 及 14 添加量梯度 其他原料的 添加量分别为紫薯粉 玉米粉为 9 1 m m 白砂糖 10 红豆粉 10 麦芽糊精 5 混匀 加人煮沸的开水至 100ml 对产品进行感官评定 感官指标成品感官描述得分 呈本品所特有的颜色 深紫红色 有小颗粒分布均匀 无杂质 20 30 深紫红色中夹杂部分黑色小颗粒 分布基本均匀 有少量杂质 10 20 外观 深紫红色中夹杂部分黑色小颗粒 分布不均匀 有杂质 10 有紫薯 玉米 红豆 乳粉混合的香气 且没有特别突出的任何一种的味 道 25 35 有一定的复合滋味 甜度适中 无异味 15 25 风味 有某种味道突出 甜度不适 无复合味道 15 口感细腻润滑 综合口感好 18 25 口感润滑 有颗粒感 结块少 10 18 口感 口感很粗糙 综合口感差 10 无疙瘩 冲调性好 8 10 少量疙瘩 冲调性较差 6 8 冲调性 有疙瘩 冲调性差 6 3 以白砂糖为单因素研究对象 设置 8 10 12 14 及 16 添加量梯度 其他原料的 添加量分别为紫薯粉 玉米粉为 9 1 m m 全脂奶粉 6 红豆粉 10 麦芽糊精 5 混匀 加人煮沸的开水至 100ml 对产品进行感官评定 4 以红豆粉为单因素研究对象 设置 5 10 15 20 及 25 添加量梯度 其他原料的 添加量分别为紫薯粉 玉米粉为 9 1 m m 全脂奶粉 10 白砂糖 10 麦芽糊精 5 混 匀 加入煮沸的开水至 100ml 对产品进行感官评定 1 5 1 5 2 2 原料配比的正交试验优化原料配比的正交试验优化 11 11 在单因素实验结果的基础上 选用紫薯粉 玉米粉 全脂奶粉 白砂糖 红豆粉为因 素 四者水平分别为 9 1 8 2及7 3 m m 6 8及10 8 10及12 10 15及20 以感官指标为评价指标 采用四因素三水平L9 34 正交试验 对其四种原辅料比例进 行优化 其正交设计如表2所示 表表2 2 正交实验因素水平表正交实验因素水平表 因素 水平 紫薯粉 玉米粉 m m 全脂奶粉 白砂糖 红豆粉 19 16 08 010 0 28 28 010 015 0 37 310 012 020 0 2 结果与分析 2 12 1 紫薯紫薯 玉米 玉米 m mm m 对复合即时粉质量的影响对复合即时粉质量的影响 图 1 由图 1 可以看出紫薯 玉米在范围 9 1 8 2 7 3 6 4 及 5 5 m m 内 随着紫薯占得比 重逐渐下降 玉米占得比重逐渐上升 感官评分逐渐变低 9 1 是得分最高 可见紫薯 玉米中 紫薯占有率高 能达到更好的效果 2 22 2 全脂奶粉添加量全脂奶粉添加量对复合即时粉质量的影响对复合即时粉质量的影响 图 2 从图 2 可以看出紫薯复合粉的感官质量随着乳添加量呈波动变化 乳粉添加量用量 10 感官评分最好 乳粉的滋味较突出 适量使用有淡淡的奶香味 使用少无奶粉的味道 太多味太重掩盖了紫薯和玉米的香气 乳粉的添加量是视与紫薯和玉米的混合香气而定 2 32 3 白砂糖白砂糖添加量添加量对复合即时粉质量的影响对复合即时粉质量的影响 图 3 从图 3 可以看出紫薯复合粉的感官质量刚开始随着白砂糖添加量上升而后下降 白砂 糖添加量用量 12 感官评分最好 加糖太少品尝不出任何甜味 加糖过多太腻而且对 人的健康会产生影响 2 42 4 红豆粉红豆粉添加量添加量对复合即时粉质量的影响对复合即时粉质量的影响 图 4 从图 4 可以看出紫薯复合粉的品质刚开始随着红豆添加量上升而后下降 在红豆添加量用 量 15 出现峰值 说明 12 的红豆添加量是复合粉的外观 风味 口感 冲调性最优条件 2 52 5 正交试验结果正交试验结果 根据以上单因素试验结果 得各组分最适添加量分别为 紫薯粉 玉米粉为 9 1 m m 全脂奶粉为 10 白砂糖 12 红豆粉 15 在单因素试验结果的基础上 进行 L9 34 正交试验 对试验数据计算分析 并进行验证试验 比较直观分析和计算分析所得结果 找 出最佳原料配比 表表 3 3 正交试验结果正交试验结果 因素 试验号 A 紫薯粉 玉米粉 m m B 全脂奶粉 C 白砂糖 D 红豆粉 综合评分 11 9 1 1 6 1 8 1 10 21 2 8 2 10 2 15 31 3 10 3 12 3 20 4 2 8 2 213 52321 62132 7 3 7 3 312 83123 93231 80 78 74 75 70 85 65 70 68 K1232235220218 K2230221218228 K3203209227219 k177 778 373 372 7 k276 773 772 776 k367 769 775 774 T 665 R108 633 3 因素主次 A B D C 最优组合条件 A1B1C3D2 正交试验结果如表3所示 实验表明 影响紫薯复合即时粉的感官评价的主次因素的 顺序为 紫薯粉 玉米粉 全脂奶粉 红豆粉 白砂糖 计算分析得出最佳因素组合配方 为 A1B1C3D2 而直观分析中得出的最优水平组合为 A2B1C3D2 由于两种分析结果不大一 致 需进行验证试验 其结果如下 表表4 4 验证试验结果验证试验结果 组合感官评分 A1B1C3D282 A2B1C3D286 综上所述 实验最终确定A2B1C3D2为最佳实验方案 即以加入100ml开水冲调作为基 准的前提下 最佳优化原料组合为 紫薯 玉米为8 2 m m 全脂乳粉6 0 白砂糖12 0 红豆粉15 0 2 62 6 产品质量指标产品质量指标 12 12 2 6 12 6 1 感官指标感官指标 1 色泽 色泽均匀 呈现紫粉色 2 气味 紫薯 玉米 红豆的气味协调融合 无异味 3 口感 酸甜适中 口感细腻 4 组织形态 呈现不透明的浊液 少量疙瘩 冲调性较差 2 6 22 6 2 理化指标理化指标 1 水分含量 5 2 糖分含量 10 0 2 6 32 6 3 微生物指标微生物指标 1 大肠杆菌 90 CFU 100ml 2 致病菌 不得检出 3 3 结论结论 通过单因素以及正交试验 实验最终确定以加入 100ml 开水冲调作为基准的前提下 最佳优化原料组合为 紫薯 玉米为 8 2 全脂乳粉 6 0 白砂糖 12 0 红豆粉 15 0 该复合粉色泽均匀 颜色鲜艳 口味细腻 具有抗氧化功能 清除自由基作用 预防 高血压 预防癌变 养心补血 利尿 改善浮肿 祛湿排毒 减脂 除此之外 此实验 的意义还在于由于紫薯 玉米 红豆与全脂奶粉搭配 起到营养互补的作用 13 同时由 于我国薯类 玉米产量大 价格低 鲜销有限 保鲜技术及贮存条件等限制 由此造成 的损失很大 如能将旺季多余的薯类 玉米转为易贮藏及运输的各种饮品 将其工业化 生产 对增加复合粉品种 满足市场需求 有着重要的意义 因而紫薯及其它复合果蔬具 有广阔的开发前景 二二 工厂化设计部分工厂化设计部分 1 工厂工艺流程设计 1 1 设计任务及方案设计任务及方案 每天可生产 1 5 吨紫薯复合即时粉 实行两班制 每班 8 小时 生产 6 小时 1 2 生产工艺流程确定原则生产工艺流程确定原则 1 保证产品符合国家食品安全标准 出口产品还须满足销售地产品质量要求 2 应优先选择先进 科学的工艺流程 以确保生产符合时代要求的 优质适销的产 品 3 应确保产品有市场竞争能力 选择可以提高产品质量和生产效率 降低生产消耗 和成本的生产工艺 4 要选择有利于原料综合利用和对产品经行多层次深加工的流程 5 选择的流程要能缩短生产周期 减少生产工序和环节 采用机械化 连续化作业 线 6 选择的流程要尽量节省厂房和生产设备 特别是要尽量减少特殊的厂房和设备 7 应结合建厂条件和生产规模选择与生产规模相适应的流程 8 选择的流程要考虑到安全操作和劳动保护问题 尽量采用封闭式操作 生产过程 没有或很少有毒 有害物质与作用的流程 符合国家要求排污标准及卫生标准 14 1 3 生产工艺流程生产工艺流程 图图 5 5 生产工艺流程图生产工艺流程图 1 5 物料衡算物料衡算 1 每天生产1 5t紫薯粉 设备不均匀系数为0 7 每日需要紫薯质量为1500 0 7 2142 8 6kg 每天两班 每班生产1071 43kg 2 去皮损失1 m1 1071 43 1 0 01 1060 72kg 3 烘烤干燥损失30 m2 1060 72 1 0 3 742 50kg 4 膨化损失0 5 m3 742 50 1 0 005 738 79kg 5 粉碎和超微粉碎损失2 m4 738 79 1 0 02 724 01g 7 加入玉米粉 m玉 1071 43 2 8 1 0 02 273 21kg 8 加入乳粉 m乳 1071 43 0 496 0 06 129 61kg 9 加入白砂糖 m白 1071 43 0 496 0 12 259 22kg 10 加入红豆粉 m红 1071 43 0 496 0 15 324 02kg 11 加入麦芽糊精 m麦 1071 43 0 496 0 05 108 01kg 12 罐中的质量 m5 m4 m玉 m乳 m白 m红 1818 08kg 6 包装检验损失0 2 m5 1818 08 1 0 002 1814 44kg 故一般生产1814 44kg 紫薯复合粉所需要用的原料总的质量为2142 86kg 其中紫薯 粉碎 超微粉碎 膨化 粉碎 辅料玉米 烘干 原料挑选 清洗 切片 烫漂护色 检验及包装成 品 成品 混合 量为1071 43kg 玉米质量为273 22kg 红豆质量为324 02kg 白砂糖质量为259 22kg 乳 粉质量129 61kg 麦芽糊精质量为108 01kg 1 6 设备的选型设备的选型 1 1 设备选型原则 设备选型原则 设备选型有以下三个原则 适用性 先进性 合理性 适用性指的是生产上的适用 性 指的是设备必须满足产品的要求以及生产规模的要求 先进性是要保证技术先进性 能够达到更高的指标 提高产品的质量及工艺效率 合理性指的是经济上的合理性 不仅要充分考虑到设备购买的价格合理性 还需要兼顾后期的能耗 维修费等方面的支 出 总之 在设备选型时首先要考虑生产的适用性 考虑技术的先进性时需要结合起经 济的合理性来考虑后 择优选择 15 2 主要设备选型 主要设备选型 生产中每天两班 每班产 1 5t 按每班 8 小时计算 则生产速率为 v 1 5 8 0 1785t h 生产中各个设备都应该满足这个要求 具体选型如下 表表 4 设备选用类型设备选用类型 名 称型 号选用台数 出产厂家 粉碎机 HX 2002 浙江省永康市溪岸五金药厂 超微粉碎机 XDW 6J2 济南南达微机机械有限公司 膨化机 TSE65 2 山东济南大彤机械设备有限公司 滚筒式清洗机 SLQX PT2 山东博兴县双龙机械设备有限公司 紫薯切片机 GPD 2 青州市王坟中原机械制修厂 紫薯烘干设备 ZH2 潍坊众合干燥设备厂 紫薯包装机 YQ 2504 上海昱全包装机械有限公司 带搅拌器夹层锅 SXJB 20002 东莞鼎亿环保设备科技有限公司 1 7 原材料费用计算原材料费用计算 表表 5 原料价格表原料价格表 原料紫薯玉米白砂糖全脂乳粉红豆麦芽糊精 价格 元 kg 10 010 06 050 07 08 0 一班生产所需要费用 紫薯 1071 43 10 0 10714 30 元 玉米 273 22 10 0 2732 20 元 白砂糖 259 22 6 0 1555 32 元 全脂乳粉 129 61 50 0 6480 50 元 红豆 324 02 7 0 2268 14 元 麦芽糊精 108 01 8 0 864 08 元 一班生产原辅料所需总价格为 24450 82 元 1 8 车间工作人员安排车间工作人员安排 1 安排2名员工在中控间 男女各一人 2 安排2男2女4名员工观察成型包装前的操作仪器 3 安排2名男员工输送原料到切片机 4 安排一男一女2名员工操作以及控制包装机 并在包装完成时对产品进行检查 5 安排4名女员工分成两组对两条包装线进行包装检验 安排2名男员工进行送货 6 安排班长和副班长各一名 一男一女 对生产过程进行监控 保证生产安全平稳 进行 7 因此车间需要工人16人 其中男员工8人 女员工8人 2 设计总结 本次实验以紫薯为主料 加以玉米 红豆 白砂糖以及麦芽糊精等辅料 制造出一种 保健功能型复合即时粉 并通过单因素试验以及正交试验选择出最佳配方