葛根精制淀粉的工业化生产

葛根是豆科葛属（pueraria.DC）多年生落叶藤本植物的块茎。葛属植物在世界上有18种之多，主要分布在亚热带和温带地区，我国有葛根品种大约12种，主要生长在福建、云南、广东、广西、四川及贵州各省及地区，西北部地区有些省份也有，产量也较大。其中，野葛和粉葛在我国作为中药研究的主要品种，粉葛作为食用品种。《本草纲目》载：葛根有“解阳明肌表之邪，甘凉无毒，用其升散或治痘疹不起，赖以宣蔬，治泄则偎熟用之，又主两阳含邪之利，解酒则葛花为最，因有解表利便之功能”。 　　葛根全身是宝，每100克块根中约含水68克、蛋白质2.1克、碳水化合物27.1克，不同品种略有差别。葛根中含有葛根素、葛雌素木糖甙元、大豆黄酮、β-谷甾醇、胡萝卜甙、异黄酮、氨基酸等等，既可药用，又可作食用，1998年3月被卫生部列为药食两用植物。近代药理研究表明，葛根黄酮具有扩张血管及冠状动脉的作用，能减少血管阻力，改变血液的流变性，降低血液粘度，改善心、脑、肾、眼球，耳的微循环。 　　在国外，日本将葛根称为“天皇食品”，并利用葛根开发出了多种保健食品，在东南亚，对葛根需求量特别大，今年来我国的葛粉出口价格大约在3.1万元人民币/吨，日本每年需从我国进口葛根粉400吨。 　　虽然我国的葛根资源丰富，食用葛根历史悠久，但葛根中所含有的各种元素对人身体的影响及药理作用是近20年来才被证实的。随着对葛根的全面认识后，葛根的深加工也逐渐开发起来。江西新田公司新余葛粉加工厂，重庆，广东，广西，湖南，安徽等地成立了葛粉开发公司。但由于没有较先进的加工技术，采用作坊式手工作业的产品很难满足国内外市场的需求，加工中仅限于提取粗制葛根而其副产物却被白白浪费，经济效益不高。这些年随着农业产业结构调整，人工栽培葛根技术不断提高，产量和范围也逐渐扩大，迫切需要较先进的深加工技术以取代传统的小作坊式生产，以换取更大的经济效益。 　　2 葛根淀粉提取工艺 　　葛根的淀粉加工，很长一段时间内仅限于手工操作，作坊式生产。一般是将鲜葛根洗净后通过人工清洗、捣碎、加水搅拌、浆水过滤，自然沉降后除去上清液和表层暗色浆物，然后取出沉淀物在50℃的温度下干燥或在阳光下晒干，粉碎硬块，然后包装成商用淀粉。 　　这种加工全凭经验对其进行处理，手工操作，所用工具十分简单，因而提取出的葛粉杂质含量较高，且提取率很低，异黄酮的含量也比较少。 　　2002年，湖南金健米业公司的孙庆杰等人在食品科学杂志上发表了该公司连续化生产葛根淀粉的工艺，他们采用如下工艺路线： 　　他们的工艺是借鉴了木薯加工工艺，并经过调整后形成的工艺，将葛根清洗去皮后，经过两次破碎，然后经过压力曲筛及立式离心筛进行逆流提取，并采用碟片离心机进行浓缩洗涤，通过刮刀离心机预脱水及烘干机干燥后生产出商用葛根淀粉。该工艺的出现解决了葛根淀粉工业化连续生产的问题，生产能力及效率都较传统工艺有较大提高，特别是回收率能达到90%以上，因而成本可大大降低。 　　2003年广西壮族自治区农机研究所也推出了一套葛根淀粉连续化生产的工艺及设备，其工艺流程如下： 　　葛根提升清洗破碎磨浆浆渣分离除砂淀粉乳的分离沉淀浓缩脱水烘干包装 　　本工艺特点是将葛根预处理后经过锉磨机破碎后在经过磨浆机磨浆，并加入碱性物质调整其pH值，然后用离心机进行分离提取、除砂，并利用曲筛进一步除掉淀粉乳中的细渣，浓缩则采用了带搅拌的过滤池通过过滤脱水调整pH值在5~6左右，然后用刮刀离心机预脱水，用烘干机进行干燥，干燥热风温度135~150℃、干燥后的淀粉含水量为13%左右。 　　本工艺结合了传统工艺流程特点，在加工中两个环节调节浆液的酸碱度，提高淀粉提取率及异黄酮的提取，用沉淀浓缩取代了碟片分离机。但由于没有专门的洗涤环节，提取出的淀粉很难达到较高的质量。 　　江西大创农牧工程科技有限公司从1996年便开始了葛根淀粉加工工艺及设备的研制，并开发出了加工能力每小时100、200、300、500、1000公斤葛粉加工成套设备，工艺流程和广西地区农机所大致相近。 　　整套设备中，研制了专用清洗机及破碎机，浆渣分离的设备等，江西、重庆、广西、湖南等葛粉加工企业相继采用了他们的成套设备。 　　工业化连续生产的葛粉加工工艺及成套设备的出现，解决了传统工艺不能连续生产的问题，使产量及产品质量都有较大的提高，相应加工成本降低了，经济效益提高了。但如何最大限度地保留葛根中的异黄酮及加工葛根干片的问题显然尚未得到较好的解决。 　　3 加工精制葛根淀粉的新工艺 　　众所周知，葛根中的总黄酮物质主要贮存在外皮部。如要提高总黄酮产量，应尽量让表皮保留，加工中，工艺水重复使用，可提高总黄酮的保存率，同时也能减少自来水的用量。用现代化的加工工艺可解决上述问题。 　　3．1 工艺流程 　　3．2 工艺说明 　　原料整理：本工序主要是将原料中的霉烂的部分及含在原料中的石头、砂子、原料表面的泥土杂草等清除干净，在加工葛根干片时要通过超声波洗涤除去表面的褐变层。另外，暂存的原料为保证原淀粉含量，一定要在出土后72小时内加工完成。 　　原料破解：原料破解包括切段、粗破碎及锉磨，主要目的是将原料中的细胞壁打破使淀粉颗粒游离出来，由于原料形状是呈长纺锤形且含的粗纤维较多，需进行切段及粗破碎。 　　第二道的破碎锉磨机最好采用转速1000m/s的超级锉磨机最大限度打破细胞壁，保证淀粉游离率达到98%以上。 　　葛浆的调质：经破碎及锉磨后的葛浆进行调质处理，保证绝大部分黄酮类化合物被浸提到淀粉乳中，经碱液浸泡然后用HCl调解pH值到5~6为佳。 　　脱汁，提取浓缩：本环节主要是将经过调质的葛浆进行预脱汁后进行淀粉乳的提取及浓缩。为减少葛根素的损失，本单元预先脱掉一部分汁水，送往葛根素提取车间，而剩余的葛根浆经加入工艺水后通过卧式离心筛逆流提取，粗淀粉乳经自清过滤器后进入浓缩旋流站，而湿纤维则脱水后排入副产品处理工段。6波美度的粗淀粉乳经浓缩后进行pH值调整，一般pH值在5~6左右。此时旋流器底流排出的淀粉乳可达到16~20波美度。浓缩排出的上清液与脱汁环节的汁水汇总提取葛根素。 　　除砂，精制及细渣筛分：将浓缩后的淀粉乳除去含有的细少砂粒，并通过12级旋流器进行逆流洗涤，除掉少量蛋白，细渣及氧化物等，精制旋流器上清液经压力曲筛过滤后，细渣排出而过程水去往提取单元或锉磨单元进行稀释原浆或将过程水中剩余淀粉再提取。精制旋流器底流出来的淀粉乳即为合格的淀粉乳，其波美度可达20~22。 　　预脱水、干燥及筛分包装：湿淀粉经过真空转鼓过滤机预脱水后，含水率在30~35%左右的湿淀粉经过气流烘干机的加热和干燥后再经过筛分成为商业葛根精制淀粉。 　　4 工艺特点及技术装备 　　4.1 工艺采用闭环生产，过程水回用，确保了葛根淀粉中的黄酮类成分的含量，且节省水的用量，可降低加工成本。 　　4.2 采用浓缩旋流器及精制旋流工作站以替代碟片离心机，节省能源、减少工作噪音，工作效率较高。 　　4.3 采用真空脱水系统，替代沉降离心机及刮刀离心机，使淀粉乳预脱水效果更佳，且产品无黄色斑点。 　　4.4 本工艺为最大限度提取葛根素等产品，对加工过程中的汁水也进行了处理，提取出的副产物更能增加加工企业的经济效益。 　　4.5 可加工葛根干片，确保企业全年生产。 　　4.6 整套设备采用高速锉磨机保证淀粉游离率，粗淀粉乳的提取采用卧式离心筛逆流提取，使淀粉得率进一步增加。 　　4.7 本加工系统可实现自控，加工中可在线随时调整工艺参数。 　　4.8 经过适当调整，可加工马铃薯淀粉。 　　5 小结 　　中国素有南葛北参之说。葛根加工的主要产品是葛根黄酮和淀粉两部分，葛根淀粉可制成挂面、果冻、葛奶等大众食品。近年来又开发出保健食品如葛粉饼干、葛根口服液、葛根饮料、冰淇淋、保健酒、红肠等，在国内外有较好的市场。 　　葛根中的异黄酮除医用外，还能显著抑制酪氨酶催化剂，中断黑素素氧化过程，抑制黑色素发生与形成，防止黄褐斑，日晒斑等色素沉积。因此，葛根被国际化妆品界誉为是又一种源于绿色植物的皮肤脱色组分而风靡全球。 综上所述，开展葛根的种植及深加工业的研究前景十分光明，其经济效益和社会效益十分显著。 　　参考文献 　　1、孙庆杰，杨明毅 葛根淀粉连续化生产工艺的研究 食品科学2002（23）4 　　2、熊丽苹，黄立新，李彦萍 葛根淀粉理化性质的研究 食品科技 2004年第5期 　　3、夏慧珍，李华栋 葛根淀粉加工过程中的影响因素研究 食品研究与开发2002（23）5 　　4、陈宏滨，黄民，梁兆新 葛根淀粉生产的工艺及设备配套 广西农业机械化 2003年第2期 　　5、周先汉，张莉，徐再林 葛根淀粉增白工艺的研究 粮油食品科技 2005（13）2