国内外澳洲坚果加工工艺及设备的现状及我们的对策

1、国内外澳洲坚果加工工艺及设备的现状及我们的对策杨磊 陈成海 陈静 钱建英(华南热带农产品加工设计研究所摘要介绍了目前国内外澳洲坚果的加工工艺及设备现状,针对我国澳洲坚果加工的现状提出r发展 我国坚果加工业的建议。澳洲坚果是一种新兴的果树,其果实棕榈油酸(POA含量高达19%。POA有助于人体内类脂 物的代谢,平衡HDL(好和LDL(坏胆甾醇的水平,有助于分解有害的脂肪。澳洲坚果作为一种健 康食品,有助于降低血压、心脏病和胆甾醇“1。由于其营养价值及保健价值高,国际市场一直看好, 并且价格昂贵,在宜植地带的世界各国都在积极引种规模种植。澳洲坚果与9种热带食用作物的 经济价值评价见表1”3。据统计

2、,1989年,世界澳洲坚果总面积约为2.2万h矗,总产量约28万t, 而到1997年,总面积达46万hd,总产约62万t。其中澳大利亚、美国为世界最大生产国,巴西、 肯尼亚、哥斯达黎加3国则是近期发展最快的国家,1995/19962000/2001年的5年间,世界主要澳 洲坚果生产国的产量及其预测见表2”1。表1各种热带食用作物单位面积估计产值(美元,hm2 壁爨 椰子 油棕 咖啡 可可 胡檄 香荚兰 木薯 腰果 澳洲产值42688295, 760 5552572 174237548164744556208138251109290439804705自从1882年夏威夷从澳大利亚引种澳洲坚果后,

3、国外就开始了澳洲坚果的研究工作。特别是 本世纪以来,国外对澳洲坚果进行了较为系统而深入的研究。1934年美国夏威夷农业试验站和夏 威夷大学开始了品种选育工作。至70年代if_推出7个高产品种。随后对澳洲坚果的种植、土壤、 修剪、病虫防治、生理生化,果仁成分营养、加工工艺等方面都进行了较深入的研究,发表了众多的+.151a论文。目前,无论是科研水平还是生产水平,其它+凰家都无拣与夔国相比。此外,澳太利甄、墨西 哥、巴西、日本等国对澳洲坚果也有较多的研究。表2澳洲坚果主要生产国的产量(吨/年生产年度生产国2000/200l(预测 1991/19921993/19941995/1996澳大利亚 39

4、006600美国440050005250南非 一 一 一 一肯尼亚4307007001500巴西一 . .5501300哥斯达黎加 60200500750危地马拉 200200500500马拉维 110110340750其它各国注8200101101650030800注:墨西哥、新西兰、以色列、巴拉圭、玻利维亚、津巴布韦等。中国热带农业科学院早在1979年就开始引进国外澳洲坚果优良品种进行研究。20多年来,已 经做了大量的研究和推广工作,在华南7省区布置了30多个试种点,推广面积约2000hm2。1994年澳洲坚果引种试种成功的成果通过了国家农业部成果鉴定,从而更加激发了云南、广西、四川等 省

5、区的大规模发展。根据国家农业部的计划安排,到2005年要发展到5000hm2。特别是云南省, 将发展澳洲坚果作为该省18项生物技术开发项目的首选工程,长期计划将种植7000hm2,现已完 成种植1500多hm2;广西计划种植1500hm2,现已完成种植500多hm2。随着早结丰产品种示范推 广及配套丰产栽培技术的应用,种植面积的扩大,我国的澳洲坚果产量将逐年增加。1国内外澳洲坚果加工工艺及设备澳洲坚果收获后,要及时进行加工处理,每一加工工序的质量控制,特别是干燥工序的控制对 果仁质量和坚果的贮存影响极大。国外对澳洲坚果的加工工艺及设备已做过深入的研究,普遍采 用如F的工艺流程:一贮存田问收集带

6、荚的坚果一脱果皮一带壳坚果的干燥一一坚果分级一破果壳一果仁分级一深加工一包装1521.1田间收集带皮的坚果澳洲坚果果实串生在总状花序上,开花后历时215天左右果实成熟并且自行脱落地面,成熟果 落地的高峰期为10月到第二年的2月。通常有24次落地高峰,一般用人工或机器收集地上的 落果。由于果实成熟期不一致,造成集中加工困难。近年,国外不少地方在收获期对坚果喷乙烯利 催熟,用机械振摇使果实脱落,从而一次收获完毕,然后用农用车运回加工厂集中加工。目前,国内 由于产量少,为了防止坚果发霉变质,坚果落地后都尽快人工收集。12去果皮刚从树上掉下的成熟的澳洲坚果有一层绿色的果皮,果皮的含水量高达45%,果仁

7、的含水量 约2325%。果实收获后最好当天用手工摊开,以防止果堆升温,导致种仁变质。去皮有手工去 皮和机械去皮。目前,我国坚果产量小,叉怕损坏果仁,所以采用手工去皮。手工去皮前,将带皮的 坚果放在晒场晒一、两天,让果皮干燥脱水而裂开,然后再手工去皮就容易了。但机械去皮要求果 皮绿色,水分含量高,果仁与果壳处于贴实状态时进行去皮加工。因为机械去皮.普遍采用揉搓去 皮法,如果果皮干了揉搓的力量需加大,同时果仁皱缩,果壳与果仁问有明显间隙,这时机械去皮易 伤果仁。通常采用的是双螺杆去皮机。虽然已有多种形式的脱皮机,但还没有一种能脱去所有果 皮而不会使果仁破碎的机器。因此,Luall和Liang“1通

8、过研究,提出了一种斜板式分选方法,将未脱 皮的坚果和已脱皮的坚果分开,前者再送回去皮机去皮,而后者则送到下一工序0这样将减少分拣 工作量和减少破损率。据说该机的分选准确率对于已脱皮的坚果为90%,对半脱皮的(脱去部分 果皮的坚果为1013%,对未脱皮的坚果为80%。当半脱皮和未脱皮坚果的分选准确率达t00%时,已脱皮坚果的分选准确率只有50%。I 3带壳坚果的干燥澳洲坚果干燥条件的基础是由Pricharudhi&Yamamoto(1965年建立的,他们研究了干燥温度 对坚果化学成分的影响,发现鲜果仁水分含量高,含还原糖也高,焙烤产品的质量差。一般果仁的 中部还原糖含量比外部的高,焙烤时

9、果仁中心会变成暗褐色。含水量高的坚果,起始干燥温度高, 其还原糖含量也随之升高(见表3。表3初始干燥温度对坚泉含水量及含糖量的影响温度(4天后的水 下干燥3天 (% (% (%坌鱼垦!竺!堕塑童垄量!竺! ,一 常温下 7200l 700002943404630资料来5l 15600690003746505020源:Pricha一 6012200830011541504260Vudhi&Ya 71131007GO 011739304040manoto(1965 同时,初始干燥温度较高,果壳与果仁容易破裂,产生果仁油氧化,引起果仁变质。为了保证果 t=的质量及延长带壳坚果的贮存时间,去皮

10、后的坚果干燥应按下述的步骤进行:去皮后的带壳坚 果,果仁水分含量约20%25%(干基。小批量时,将坚果铺放在铁丝架上,在常温或38下通 153风干燥2天,果仁水分含量降至约15%,如果干燥4天则约降至7.2%,然后再在5l下恒温干燥 3天,使水分含量降至17%以下。如要使用60下的恒温干燥,则需先将坚果在常温或38ncT的 干燥时间延长至6天,使果仁的水分含量降至6%左右。表3中已列出在不同的初始干燥温度干 燥4天后,再在恒定5i oC下干燥3天的果仁的水分含量。由于初始干燥温度高,会使果仁的还原糖 含量升高,所以坚果的干燥是先经常温或低温干燥后才提高干燥温度。1991年,Kiyohi Toy

11、oda“1等提出了澳洲坚果干燥动力学方程为:(MM。/(M。一M。=exp(一kk=76.2exp(一165X 103/TM,=038exp一34×102(t t。式中,M:果仁含水量(%d.b;:果仁平衡含水量(%d.b;(:时间;:干燥空气绝对温度;:干燥 空气千球温度;:干燥空气湿球温度。美国的J.F.Cykler1996年提出了用冷冻热泵干燥系统来去 除空气的部分湿分,再将之加热来干燥带壳坚果,将果仁从20%一30%(d.b干燥到1.5%只用6天时间,果仁风味不变。在收获的高峰期,坚果来不及及时加工,需带壳贮存一段时间。贮存期45个月,坚果需干燥 至果仁水分含量约35%;如贮

12、存期长达一年之久,坚果需干燥至果仁水分含量12%左右。干燥 后的坚果应贮人箱中或袋中,在充分干燥和良好通风的条件下进行贮存。国外,澳洲坚果产量大的 地区.采取集中加工,去皮和干燥实现工厂化。经机械去皮的带壳坚果,经输送带运至干燥塔顶,然 后从顶部塔内螺旋式的输送板缓慢向塔底流下,呈逆流式干燥,待达到干燥塔容量后,再在恒定的 温度下进行干燥,坚果干燥到规定的水分含量后,从塔底部出果。图1和图2是位于美国夏威夷的Mauna Loa澳洲坚果加工公司所采用的烘干设备示意图。其 干燥过程分为两步,图1为预干设备,采用环境的空气温度将果仁从30%d b干燥到8%d b。 然后采用图2的蒸汽加热的干燥设备将

13、果仁从8%d.b干燥到1.5%d.b,所采用的工艺为果仁含 水率8%6%d.b.52,6%1.5%(60。这些经过干燥后的带壳果在通风的环境下可安全 地存放45个月。-154/2进J¨旨2换热器0进粜批 。“L出LJ 2拙扎dl 3至。t八u1引】 4导肛L管j多fL霄6竖粜出11 14破果壳 罔l 坚果预干燥设备示意图 图2坚果干燥设备示意图 澳洲坚果破壳取仁是坚果加工一个十分重要的工序。带壳坚果由于果的大小、形状、果壳的厚 度有差异,所以,破壳前应对坚果进行分级。果壳厚度一般为L1161/4英寸不等。试验证明薄壳 坚果比厚壳坚果容易破壳。带壳坚果的干燥条件控制,直接影响坚果的破壳

14、效率及果仁的整仁率。 破壳前的果仁水分含量一般控制在2%5%,但破壳后的果仁要立即干燥至含水量1.5%左右 才适于贮存或以后的炒制加工。目前,世界上普遍使用的是压板式澳洲坚果破壳机。其工作原理 是:坚果进入两压板之间的问隙,然后压板在机构的驱动下,逐渐缩小问隙压破果壳,随后恢复原 位。另外,有一种螺杆式破壳机,在螺杆上开有半月型的螺旋槽,坚果由螺杆边输送边压破外壳。 这两种型式的破壳机,其缺点是压破果壳时也会伤及果仁,果仁的整仁率低,适合坚果产量大的加 工。这样一种挤压方式的破壳设备,大约有25%的无法回收的果仁损失。针对这一种问题,从事 澳洲坚果加工的研究工作者和工程师,继续不断地探索新的澳

15、洲坚果破壳方法和设备。Palel”发 明了一种用二氧化碳激光束将壳切割成两半的方法。该方法中,为了避免损伤果仁,采用一束低能 量的激光束来监测和控制高能量的切割激光束。实验结果表明,用激光束切割单个带壳果仁,整仁 率几乎为100%。Prussia and Verma“1研究出了一种使澳洲坚果高速运动,冲击硬表面破壳的方法。 Jakeway“,Tang1和Tang”3等通过研究得出了果壳破裂的最小变形量数据以及果壳湿含量与最 小果壳变形量关系数据。这些研究结果表明,减少破壳所需的果壳变形量有可能改善整个破壳的 效果。基于这样的结果,Tang Liang“”等设计了一种在果壳上切割出切口的装置(见

16、图3和图4,通 过该装置先将果壳割出切口,再进行破壳,可将整仁率和半边果仁的回收率从75%提高到88%, .15S,同时末开壳率从14%减少到6%。还尝试了将带壳果仁冷冻到一lg(C时再进行破壳,整果及半 边果仁的回收率从75%提高到90%,而未开壳果从14%减少到10%。将果壳切口及冷冻方法 结合起来。整仁和半边仁的回收率达到97%,未开壳率从14%减少到2%。黄家瀚等“。”也于 1997年研制了一台澳洲坚果锯壳机(如图5,但效果还有待改进。现在我国澳洲坚果产量还少,并 且还没有研制出适用的破壳机,因此,破壳时都是采用人工破壳,破壳效率低,常会击破果仁。+1锯片2磨擦轮3.进果1214螺旋槽

17、5.离合器6弯槽7.开关8.坚果9.弹簧压缩调整机构lO.主轴ll离合器开关12控制开关图3锯壳装置示意图1561锯片2磨擦轮3.锯片锁紧器4链轮5.皮带轮6.坚果7.弯槽剖面 图4锯壳部件图l送果机构2锯盘3.导果槽轮4.压果板5.传动齿轮副6.锯盘主轴7主轴电动机8.无级变速机图5澳洲坚果锯壳机结构示意图. 1571.5果仁分级澳洲坚果破壳取得的果仁,商业分级大致分为3级,采用比重法分级。饱满、表面光滑、淡色的 干坚果仁其含油量高而比重小;含油量低的果仁,果仁较重、颜色较深、香味较差。分级的方法很简单,将风干后的果仁在室温下浸入净水中,并随使搅拌去掉气泡,浮上来的果 仁,即比重(100的果

18、仁为l级;沉于水中的果仁去水后,再浸入盐水中,盐水由每加仑水(3.79升 加55盎司(1559克食盐制成,浮上的果仁捞起作为2级;那些沉没的就是3级。图6表示澳洲 坚果的果仁质量与其比重和含油率的关系。图6澳洲坚果的果仁质量与其比重和含油率的关系浸水分级,果仁吸水约8%10%,所以分级后需立即离心脱水并干燥至水分含量1.5%以 下才能贮存。含水量高于2%的果仁贮存效果不稳定,如含水量达到2.3%的果仁在室温下贮存4个月后将严重变坏。高温贮存则加速变质,这是由于还原糖和游离脂肪酸增加,总糖减少的结果。 2我国发展澳洲坚果加工业的对策目前国内还没有工厂对澳洲坚果进行收购加工,只有零星的手工加工,工

19、效低,整仁率低,产品 质量达不到要求,未能取得应有的效益。据预测,至2005年,我国澳洲坚果壳果产量将达到1000t 以上。如果不及早解决产品加工问题,前期种植者将得不到实际经济利益,想继续种植的生产者将 持观望态度,澳洲坚果这一大有发展前途的新兴坚果产业,在我国将得不到应有的快速而持续的发 展。按预计的每年增产2万t壳果,如果以夏威夷大规模机械化加工平均25%出仁率、批发价人 民币100元:/kg果仁计算,每年加工后将增值5亿元人民币。因此,加工设备和技术的应用,加工生 产线的建立,将为现已规模发展区的广大澳洲坚果种植者生产的产品解决出路问题,对我国澳洲坚 158果业未来的发展也将起到积极的

20、推动作用。根据这些情况,我们提出以下建议:由主管部门牵头,集中一定的资金,由已有一定澳洲坚果加工研究基础的华南热带农产品加工 设计研究所主攻,重点放在去皮、干燥和剥壳工艺与设备的研制或者是引进以及相应配套设备(包 括脱皮机、分级机、干燥机、包装机等的研制,力争到2005年提供套生产率3050Kg/h,脱净率 >95%,破碎率<15%的澳洲坚果加工设备。同时使该生产线成为组合式,既能够单机使用,适合 于小种植者使用.也能组合成一定规模的加工厂,产生规模化效益。参考文献1D,uxhury Lipid scientists shake healthy maeadamla nut tl&#

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