新型荔枝饼干研制及风味探讨和年产10万吨荔枝罐头的生产线设计

前言荔枝原产于北美、苏格兰和俄罗斯,可抵御零下50℃的严寒,是一种具有极高营养价值的新兴世界性小浆果果树[1]。试验将荔枝和燕麦一起添加到饼干中制成荔枝燕麦饼干，并采用单因素试验、感官评价和硬度断裂性分析得出该饼干的最佳配方，不仅丰富了饼干的种类，还形成了独特风味和功能性兼备的食用新品[2]。燕麦中含有可溶性和不溶性两种膳食纤维，被誉为天然膳食纤维中的“贵族”[3]。燕麦通过蛋白质、脂肪、淀粉和膳食纤维的精深加工，可广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品和酿造等行业[4]。随着人们的生活水平逐渐提高，大健康的理念深入人心，人们对饼干的追求不再仅限于它的美味可口，而更注重它的营养成分和对人体的健康程度。功能性食品是指具有特定营养保健功能的食品，即适宜于特定人群食用，具有调节肌体功能，但是不以治疗为目的的食品[5]。本文利用质构仪测得饼干的硬度和断裂性作为单因素试验的辅助参考，通过感官评价的正交试验对其进行工艺优化，用Design-Expert软件进行模拟从而得到二次多项式回归预测模型,获得最佳的工艺配方[6]，最后再使用混合仪测定混合粉的面质特性，试验得到结果为荔枝粉和燕麦粉的替换并没有明显改变面团特性，因此仪器并不需要特地定制。2材料与方法2.1试验材料与主要设备2.1.1试验材料低筋小麦粉、荔枝粉、燕麦粉、木糖醇、植物油、泡打粉均为市售。2.1.2主要设备主要设备及厂家如表1所示。表1主要设备表Table1mainequipmenttable设备厂家电子天平JM-135002诸暨市超泽衡器设备有限公司物性质构分析仪CT31ok云浦仪器（上海）有限公司电烤箱MDL-3佛山市顺德区万峰厨具有限公司2.2试验方法2.2.1荔枝燕麦饼干的工艺流程预处理→原料混合→调制材料→混匀→饼干成型→焙烤→冷却→包装2.2.2荔枝燕麦饼干工艺操作要点2.2.2.1原辅料处理将可溶性原料溶于水中，然后加入面粉之后制成混合物，剩余原料加入混合物中。2.2.2.2调制为了防止面团是因为时间不够的原因而出现无法成型的现象，在制作面团的过程中，面团的温度保持在40℃左右，准备好面团后静置8~10min。焙烤烘烤时要注意观察饼干的表面，防止饼干烘烤过度。2.2.2.3试验基本配方基础配方：面粉100g，燕麦粉40g，荔枝粉15g，木糖醇18g，植物油6g，泡打粉1g。烘烤条件：烤箱上层温度200℃，下层温度180℃，烘烤时间为6min。2.3试验方案2.3.1荔枝燕麦饼干的单因素实验设计通过已得到的感官评价，确定荔枝粉的添加量、燕麦粉的添加量、木糖醇的添加量、植物油的添加量为影响荔枝燕麦饼干硬度和断裂性的四个因素。2.3.1.1荔枝粉添加量对荔枝燕麦饼干品质的影响以面粉质量为基准，选取5g，10g，15g，20g，25g共5组荔枝粉添加量，其他工艺条件不变，制成荔枝燕麦饼干对饼干的硬度和断裂性通过质构仪进行测试后得出实验结果。2.3.1.2燕麦粉添加量对荔枝燕麦饼干品质的影响以面粉质量为基准，选取30g，35g，40g，45g，50g共5组燕麦粉添加量，其他工艺条件不变，制成荔枝燕麦饼干对饼干的硬度和断裂性通过质构仪进行测试后得出实验结果。2.3.1.3木糖醇添加量对荔枝燕麦饼干品质的影响以面粉质量为基准，选取12g，15g，18g，21g，24g共5组木糖醇添加量，其他工艺条件不变，制成荔枝燕麦饼干对饼干的硬度和断裂性通过质构仪进行测试后得出实验结果。2.3.1.4植物油添加量对荔枝燕麦饼干品质的影响以面粉质量为基准，选取2g，4g，6g，8g，10g共5组植物油添加量，其他工艺条件不变，制成荔枝燕麦饼干对饼干的硬度和断裂性通过质构仪进行测试后得出实验结果。2.3.2正交试验的设计本试验根据单因素试验得出的结果，选择荔枝粉的添加量（A）、燕麦粉的添加量（B）和木糖醇的添加量（C）三个因素，采用正交表，以感官评价为主要指标进行正交实验优化，以质构数据为参考，来确定荔枝燕麦饼干的最佳工艺配方[7]。正交试验因素水平表见表2。表2正交因素水平表水平因素（A）荔枝粉添加量/g（B）燕麦粉添加量/g（C）木糖醇添加量/g（D）植物油添加量/g15301222103515431540186420452185255024102.3.3感官评价标准荔枝燕麦饼干的感官评价依据标准为《GB/T20980-2007饼干》[8]，通过对饼干外观、色泽、滋味与口感、组织结构4个方面进行感官评价，总分100分。荔枝燕麦饼干的感官评价标准见表3。表3荔枝燕麦饼干感官评价标准Table3Sensoryevaluationcriteriaoflitchioatbiscuit项目评价标准分值外观（20分）外形完整，薄厚均匀，无裂痕外形较完整，薄厚较均匀，裂痕较少外形不完整，有裂痕色泽均匀有光泽，呈棕黄色，无过焦或过白现象16-2011-155-1016-20色泽（20分）色泽基本均匀，呈棕黄色色，有轻微过焦或过白现象色泽不均匀，颜色额呈焦黑色或过白11-155-10滋味与口感（30分）有明显荔枝香味，酥脆度好，口感轻微粗糙荔枝香味较少，酥脆度较好，口感粗糙荔枝香气不足或没有，酥脆度差，口感粗糙26-3021-2515-30组织结构（30分）断面结构呈细密多孔状，分布均匀断面结构基本呈多孔状，分布较均匀断面结构不规则，孔洞大小不一，分布不均匀15-2021-2526-303试验结果与分析3.1单因素实验结果分析与讨论3.1.1荔枝粉添加量对饼干品质的影响参考方法结果如下。荔枝粉添加量对饼干感官评分的影响图1荔枝粉添加量对饼干感官评分的影响entalamountonhardnessandfractureofbiscuit由图1可知当荔枝粉添加量的增加使饼干感官评分上升，当荔枝粉添加量为15g时感官评分最高。当荔枝粉添加量超过15g时，感官评分随添加量的增大而降低，因此选择荔枝粉添加量10g、15g、20g作为正交试验的3个水平。3.1.2燕麦粉添加量对饼干品质的影响参考方法结果如下。燕麦粉添加量对饼干感官评分的影响图2燕麦粉添加量对饼干感官评分的影响ononthehardnessandfractureofbiscuit由图2可知，燕麦粉添加量的增加使饼干感官评分上升，当燕麦粉添加量为40g时，感官评分最高。当燕麦粉添加量超过40g时，感官评分随添加量的增大而降低，因此选择燕麦粉添加量35g、40g、45g作为正交试验的3个水平。3.1.3木糖醇添加量对饼干品质的影响参考方法结果如下。木糖醇添加量对饼干感官评分的影响图3木糖醇添加量对饼干感官评分的影响Fig.3Influenceofxylitolsupplementalamountonbiscuithardnessandfracture由图3可知，木糖醇添加量的增加使饼干感官评分上升，当木糖醇添加量为18g时，感官评分最高。当木糖醇添加量超过18g时，感官评分随添加量的增大而降低，因此选择木糖醇添加量15g、18g、21g作为正交试验的3个水平。3.1.4植物油添加量对饼干品质的影响参考方法结果如下。植物油添加量对饼干感官评分的影响图4植物油添加量对饼干感官评分的影响Fig.4Influenceofvegetableoilcontentonhardnessandfractureofbiscuit由图4可知，植物油添加量的增加使饼干感官评分上升，当植物油添加量为18g时，感官评分最高。当植物油添加量超过18g时，感官评分随添加量的增大而降低，因此选择植物油添加量4g、6g、8g作为正交试验的3个水平。3.1.5正交试验结果正交试验结果见表5.表5L9试验号ABCD感官评分1111175.42122284.73133376.64212383.45223185.96231283.77313277.18321381.99332180.8K178.978.680.380.7K284.384.183.081.8K379.980.479.980.6R5.46.03.11.2由表5可知：影响荔枝燕麦饼干品质的主要因素由大到小的顺序为B＞A＞C＞D，即燕麦粉用量＞荔枝粉用量＞木糖醇用量＞植物油用量。正交试验中荔枝燕麦饼干的最佳制作配方是A2B2C2D2,即荔枝粉添加量15g,燕麦粉添加量40g,木糖醇添加量18g,植物油添加量6g。在A2B2C2D2条件下,进行3次平行正交试验，感官评分为86.3分，高于正交试验所有组。因此最佳配方为荔枝粉添加量15g,燕麦粉添加量40g,木糖醇添加量18g,植物油添加量6g。4工厂设计4.1工厂设计背景水果罐头因为口味清爽、便于运输和储藏越来越受到消费者的喜爱。近年来，我国水果罐头总体产量持续上升，市场规模也越来越大，而水果品种也越发丰富，因此生产水果罐头的工厂越来越多，不过目前市场仍未饱和，因而生产水果罐头的行业前景广阔，适合新兴的中小生产企业。目前，我国生产的水果罐头品类繁多，主要有黄桃罐头、橘子罐头、梨罐头、杏罐头、荔枝罐头等。目前荔枝罐头市场仍未饱和，荔枝罐头加工企业的发展前景良好。4.2物料衡算4.2.1原料的计算根据生产经验及相关文献，荔枝原料利用率为60%，原料中不合格率为30%，其他工艺损耗为10%。原料计算：十万吨荔枝罐头含固形物50%，为50000t，原料利用率为60%，则全年成产需83333.4t荔枝。每天需333.4t原料，每班需处理166.7t原料，每小时需处理20.9t原料，每小时需生产24510瓶罐头。4.3辅料的计算所配置糖溶液的浓度，依水果种类、品种、成熟度、荔枝果肉装量及产品质量标准而定。糖液的标准符合《GB/T317-2018白砂糖》，要求糖液清晰透明、没有沉淀、没有浑浊，糖的甜度纯而且没有异味，最后糖浓度符合生产要求。十万吨荔枝罐头需白砂糖水50000t，白砂糖浓度为20%，则需白砂糖10000t/年。柠檬酸添加量为0.2%，则约需要100t/年。4.4物料衡算图4.5设备生产能力的计算与选型4.5.1设备选择原则本项目应选用生产效率高、节能环保的罐头生产设备。（1）所选购的设备应该与工厂的加工生产规模等需求相匹配。（2）在满足工厂生产需求的基础之上，为了提高产品质量和延长其设备技术寿命。要求设备的性能指标保持先进水平。（3）加工设备的价格要合理。确保机器在使用过程中能耗低、维护费用低，机器的回收期也要短。（4）在进行设备选型时必须考虑设备的设计制造质量，设备的可靠性是保持和提高设备生产效率的必要前提，4.5设备选型1.水果清洗机6GX-45水果清洗机，每小时加工5吨，功率1.5kw。外形尺寸(mm)：长*宽*高5210×980×1200。2.水果皮带输送线皮带输送线CF-015，每小时输送量5t，功率2.2kw，宽500，高1000，长度可定制。完全满足生产需求。水果切片机型号为QH-QC1000，产量最大可达1000kg/h，功率1.5（380V或220V），外形尺寸1300×510×10504.蒸汽夹层锅选用600L材质为食品级s30408蒸汽夹层锅5个。蒸汽夹层锅的受热面积比较大而且热效率高，可以使产品受热均匀，液体物料沸腾所用时间短，且加热过程中温度容易控制。5.罐头糖水罐装机CZ-10型称重式全自动灌装机每一灌装单元均由高精度称重传感器、控制仪表和灌装速度控制阀组成可实现快、慢速灌装，生产能力：≤1000瓶/小时，总功率：2千瓦，重量：约800公斤外形尺寸：2900×1350×2300（L×W×H）毫米。下凹式玻璃瓶罐头真空包装机整机材质为s30408，型号为GPTE-15,生产速度为1500瓶/h.尺寸为4000×1750×2200.功率7.5kw。真空包装机的主要作用是除去罐头中的氧气保证罐头的真空条件。因食品霉腐变质的主要原因是食品中的微生物的活动。在真空条件下食品中的少量微生物由于缺乏氧气而不能生存，因此保证了产品的质量，延长产品保质期。真空包装机的特点有自动旋盖，抽真空封口、一次完成。机身材料为不锈钢，易于清洁维护。7.巴氏杀菌机灭菌时间10~40min，温度65℃~95℃可调，加工能力2000罐/h。生产企业为诸城市安泰机械有限公司。8.自动贴标喷码机自动贴标喷码机适用范围广泛。比如日化行业、食品行业、、医药行业等较多应用。通常扁形、方形、圆形类及锥度类产品的平侧面均可以应用，实现了多功能自动贴标。该自动贴标喷码机型号为DPM-A。机器主要的材质符合国际标准的SUS304不锈钢和进口铝合金材质。铝合金的表面经过双层阳极氧化处理，保证机器在生产过程中不生锈、不变形。机器的外形尺寸是7500（L）1200(W)1600(H)mm，生产能力为2000瓶/h。9.自动装箱机DRS-BES纸箱自动装箱机，生产厂家为德瑞斯自动化。生产能力2500箱/h，外形尺寸为750×700×1350，功率5kw。5生产车间的设计及布置5.1生产车间设计原则制造车间设计的原则：先进的技术；保存理性;筹款；方便的操作和维护；（1）车间设计与生产工艺相符合。（2）车间设计要便于生产操作。（3）车间设计要便于设备的清洗和维护。（4）车间设计与厂房建筑要求相符。（5）节约环保。（6）提供安全保障；符合清洁和防腐蚀要求车间设计要符合生产发展要求。（8）结构要合理，防火等级达标。5.2设计原则厂区设计原则首先要考虑使用面积合理以及施工费用等。其次要注意环境保护，厂区内保证一定面积的绿化，种植花卉、绿植等改善工厂环境。5.3设计说明本项目按功能区域划分为办公区主要为行政楼、职工宿舍、运动场位于厂区东北部，储存区位于北侧和南侧区域布置了原料库房、成品仓库等；生产区位于厂区中部主要为生产包装车间；辅助生产区位于厂区西侧主要为锅炉房、配电房、机修房等辅助生产设施。5.4工厂环保本项目位于广西灵山县。厂区四周无任何污染源，环境情况良好。本项目主要原材料是荔枝，生产过程中不加任何有害物质，产品严格执行国家相关行业的各项法规。厂区废水、废气等经处理后达标排放，对周边环境无不良影响。5.4.1危害分析1原辅料饼干的原辅材料主要为面粉、植物油、糖浆、奶粉、鸡蛋、添加剂、改良剂等，它们的品质直接影响产品的质量，造成危害的因素有面粉的成熟度、新鲜度、水分含量、含砂量、脂肪酸值、植物油的AV值、POV值糖浆、鸡蛋、奶粉等的沙门氏菌,黄曲霉毒素、微生物、重金属等污染。2贮藏原辅料贮藏期间造成危害的因素有水分含量、环境湿度、空气流速、微生物、鼠害等。3调粉对原辅料进行调粉是个开放式的生产环节,易受到微生物及工艺条件的危害，危害因素有加水量、调粉温度、调粉时间、微生物等。4成型是荔枝罐头生产过程中的关键步骤，主要危害因素有成型机的转速、时间、温度、微生物等。7包装包装过程中封口不严或包装材料再生也会引起微生物的二次污染，危害因素有包装材料、封口温度、包装环境、包装人员的卫生、封口密闭性能等。按照荔枝罐头生产加工工艺的流程和要求分析每个步骤的潜在危害，并判断危害的显著性，指出判断依据，提出采取什么措施来防止这些显著危害，这个步骤应根据饼干生产特有的工艺分析解决，并在上述分析的基础上，判断该步骤是否为生产过程中的关键控制点(CCP)。表5荔枝罐头生产危害分析工作单5.4.2HACCP计划表根据危害分析工作表，针对三个CCP点进行关键限值的判定，确定监控措施(对象、方法、频率、人员)，并提出相应的纠正措施，记录相关的生产数据，对HACCP体系的行情况进行定期或不定期的验证，验证的重点包括;已颁布实施的HACCP计划的适用性检查关键控制点的监控记录、纠正措施记录、监控仪器校正记录及成品、半成品的检验记录标准卫生操作规范的执行情况。(详见下表)。6结论与展望6.1结论经响应面实验和感官评价得分得出荔枝燕麦饼干的最佳配方为:以面粉添加量为100g计,则荔枝粉添加量15g,燕麦粉添加量40g,木糖醇添加量18g,植物油添加量6g。本项目通过分析广西灵山县荔枝产业现状，结合设计任务书，构建出一个具有可行性的年产10000吨荔枝罐头的工厂设计方案，工厂占地总面积15亩，建设时长1年，正式投入生产后年纯利润期望达到1695万元，经济效益显著提升。6.2展望本项目市场前景较好，且本项目可以帮助广西灵山县当地果农增加收入，增加就业。综合分析，项目启动后投资效益是显著的。综合评价该荔枝罐头工厂的盈利能力、清偿能力以及抗击风险能力，符合企业良好发展的条件，具备较好的发展活力。总体来说，该年产10000吨荔枝罐头工厂具有明显的经济效益和社会效益，对扶贫、就业以及经济发展具有良好的作用，因此本项目有着良好的发展空间，同时该工厂建立后也将推动广西灵山县当地的荔枝产业转向深加工领域发展。参考文献[1]关玉婷,李唯熙,温思萌,常世敏.荔枝功能性成分及食品开发研究进展[J].农产品加工,2021(6):59-62.[2]CuiTongNakamuraKozo，MaLiang，etal.Analysesofarbutinandchlorogenicacidthemajorphenoliccon-stituentsinOrientalpear[J].JourmalofAgriculturaland