多酶法中試生產苦蕎糖漿產線設計

李 亞，劉思柔，袁 健，林永翅

（1.西昌學院，四川西昌 615000；2.西昌市正中食品有限公司，四川西昌 615000；3.深圳機械院建筑設計有限公司，廣東深圳 518027）

苦蕎是一種著名的食藥兩用特色雜糧作物，富含淀粉、蛋白質、脂肪、膳食纖維、維生素和礦物質等營養功能成分，還含有其他禾本科糧食作物所不具有的生物黃酮類（蘆丁、槲皮素、山奈酚等）活性成分[1]。苦蕎及其功能成分在預防和治療高血壓、高血糖、高血脂、肥胖癥和冠心病，增強機體免疫力、抗菌、抗氧化、抗衰老，以及改善人體亞健康狀態等方面具有較好功效[2]?？嗍w多糖已經被證明是主要的生物活性成分，苦蕎多糖的研究對生活、社會經濟和苦蕎產業具有重要意義[3]。近年來，隨著人們生活水平的提高和健康意識的增強，營養與保健兼備的苦蕎及其加工制品越來越受到消費者的喜愛。四川省涼山州苦蕎資源豐富，種植歷史悠久，是全世界苦蕎生產和種質資源分布的核心地區，春、夏、秋3季均可種植，常年種植面積超過667 km2，總產12萬t，經濟價值超過20億元[4]。2008年后苦蕎產業顯著發展，幾年間苦蕎茶成為全國健康時尚飲品，到2014年僅在西昌市注冊的苦蕎公司就有48家[5]。但多數企業產品均以苦蕎茶、苦蕎米、面加工為主，正中食品有限公司和四川環太食品有限公司等少數企業生產苦蕎糕點。調研國內國際市場后發現，苦蕎糖漿產品還是市場空白。本文以酶法萃取工藝為基礎，設計了多酶萃取苦蕎糖漿及苦蕎精、苦蕎膳食纖維粉產品生產線。

1 多酶法中試生產苦蕎糖漿生產線工藝設計

1.1 苦蕎多糖的提取工藝

苦蕎多糖提取工藝目前主要有水提法、超聲輔助提取法、酶解提取法。胡一晨 、趙亮、劉航、張燕莉、楊紅燕及林巧等[6-11]對其進行了實驗研究，不同提取工藝得糖率差別較大。比較表1數據，酶法提取苦蕎多糖得糖率最高，以苦蕎米粉為原材料得糖率可達36%[11]。本設計在林巧等學者的研究基礎上和企業聯合開發新工藝，采用多酶法制取苦蕎糖漿。

表1 苦蕎多糖提取工藝得糖率

1.2 多酶法苦蕎糖漿工藝流程

多酶法中試生產苦蕎糖漿工藝流程如圖1所示，以苦蕎全麥為原材料，將原材料進行熟化后浸提過濾，濾液濃縮后得到苦蕎精，該產品可開發為健康飲品。濾渣在多種酶的作用下進行糊化、液化、糖化處理，過濾后濾液濃縮得到苦蕎糖漿，該產品可作為糖料病人等功能性食品、藥品的甜味劑和添加劑。濾渣的主要成分是苦蕎膳食纖維，經干燥粉碎后可作為三高病人的主食，也可作為苦蕎面條、糕點的生產原材料。

圖1 多酶法苦蕎糖漿工藝流程

2 多酶法中試生產苦蕎糖漿生產線設計

2.1 區域設計

根據多酶法中試生產苦蕎糖漿工藝流程，考慮該設計是中試生產，將生產車間劃分為擴大生產儲備區、原料處理區、粘水熟化糖化等半干區、超微粉碎區、內包區、外包區。

2.2 主要設備選型

根據年產50 t、每天處理300 kg苦蕎糖漿的生產規模進行多酶法中試生產苦蕎糖漿中試主要設備選型。

2.2.1 汽源裝置

汽源裝置主要為生產提供蒸汽。蒸汽傳統由鍋爐提供，鍋爐的容積≥30 L，利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽。鍋爐屬于特種設備，安裝運行必須符合《特種設備安全監察條例》。容積＜30 L的汽源裝置則稱為蒸汽發生器，蒸汽發生器按結構分為立式和臥式2種。根據燃料分為電磁蒸汽發生器、電熱蒸汽發生器、燃油蒸汽發生器、燃氣蒸汽發生器和生物質蒸汽發生器等。電加熱相比較其他加熱方式不產生排放物，是綠色環保型設備。燃油、燃氣等明火加熱的蒸汽設備容易發生爆炸，事故發生率高，燃燒不充分物質還會造成環境污染。電磁加熱設備不會發生傳統電加熱管的漏電問題，安全系數較高。由表2可知電磁蒸汽發生器熱效率最高可達98.8%，蒸汽產生速度最快，60 s可出蒸汽，生物質蒸汽發生器運行成本最低，綜合考慮本生產線蒸汽需求量、安全性能、操作維護成本、綠色環保和燃料獲得難易程度等因素，本設計選用額定蒸發量為0.7 t/h的電磁蒸汽發生器。

表2 蒸汽發生器性能比較

2.2.2 蒸煮熟化裝置

蒸煮熟化過程是通過蒸汽加熱完成苦蕎粉的熟化、糊化，主要通過蒸汽加熱蒸煮鍋，將苦蕎粉蒸熟，通過攪拌器將其糊化，完成調漿工作，獲得苦蕎淀粉乳。蒸煮熟化裝置根據加熱方式可分為電加熱蒸煮鍋、燃氣加熱蒸煮鍋、蒸汽加熱蒸煮鍋和電磁加熱蒸煮鍋，從結構分為可傾式蒸煮鍋、立式蒸煮鍋、臥式蒸煮鍋，從用途分為粽子蒸煮鍋、豆類蒸煮鍋、肉類蒸煮鍋，本設計采用額定容量1 500 L蒸汽加熱可傾式蒸煮鍋作為多酶法苦蕎糖漿中試生產熟化裝置，結構如圖2所示。

圖2 多酶法苦蕎糖漿蒸煮鍋

2.2.3 液化糖化裝置

液化、糖化過程使苦蕎淀粉顆粒在合適的pH值、DE值和溫度等條件下吸水膨脹，在多酶的作用下，破壞其淀粉層結構，使淀粉分子鏈水解為糊精和低聚糖分子。糖化酶將糊精和低聚糖進一步水解，轉變為葡萄糖[12]，因此液化糖化裝置的功能是保證苦蕎漿與酶充分混合，保障一定的反應溫度。本設計采用公稱容積為2 000 L，最高攪拌速度720 r/min，具有pH、溫度探頭和液位傳感器，能自動調節液體溫度的保溫中試配液罐，結構如圖3所示。罐體采用立式雙層結構，內膽拋光精RaO.45。內筒體纏繞螺旋帶加熱，并充填聚氨酯材料保溫，外部采用鏡面板或磨砂板保溫。

圖3 多酶法苦蕎糖漿液化糖化罐

2.3 多酶法中試生產苦蕎糖漿生產線設計

苦蕎糖漿生產線為國內乃至國際首創，產品處于試制階段，產品市場反應和經濟效益有待反饋，所以生產規模為小規模中試生產，在物料流動上設計為半自動，擴大生產后再改造為全自動生產線。本設計企業廠房位于2樓，1樓為倉儲車間，設有1部貨運電梯，物料和成品均由同一電梯運送。過濾共用板框過濾，采用XYL-500型壓濾機，粉碎采用超微粉碎機，苦蕎漿、苦蕎精和苦蕎糖漿采用QBY-50食品型隔膜泵運送。成品內包裝后由小型皮帶輸送機傳送到外包車間進行外包，生產線平面圖如圖4所示。

圖4 多酶法苦蕎糖漿生產線平面圖

3 結語

本文主要針對苦蕎糖漿提取研制到生產的轉化研究設計了可實現多酶法提取苦蕎糖漿的半自動生產線，為苦蕎精深產品開發試制生產提供支持。規?；a后，為整個食品行業及醫藥產業提供首創的健康基礎性行業原料，拓寬我國苦蕎在營養食品中的應用領域，豐富苦蕎產品的種類。

合作企業位處涼山，因此將促進涼山苦蕎系列糖制品的形成，使目前苦蕎產業鏈產品單一低附加值向多樣高附加值轉變，改變苦蕎產業現有傳統粗加工狀況，率先進入苦蕎麥綠色精深加工階段，引領涼山苦蕎產業邁進世界先進水平。隨著苦蕎食品產業鏈的延伸，涼山苦蕎產品附加值及產業價值將進一步提高，山苦蕎民族區域資源優勢轉化為經濟優勢的能力也進一步提升，從而推動涼山民族區域特色產業經濟發展。此外，還可以提高高寒山區民族群眾經濟收入和種植積極性，穩定高寒山區彝族群眾生活。