全自動鮮濕面恒溫恒濕醒發(fā)箱的設計

夏 宇 鄭玉娟 周文化，2 鄧學良，2

XIA Yu 1 ZHENG Yu－juan 1 ZHOU Wen－h(huán)ua 1，2 DENG Xue－liang 1，2

（1.稻谷及副產(chǎn)品深加工國家工程實驗室，湖南 長沙 410004；2.中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南 長沙 410004）

（1.National Engineering Laboratory for Rice and Byproducts Processing，Changsha，Hunan 410004，China；2.School of Food Science and Engineering，Central South University of Forestry and Technology，Changsha，Hunan 410004，China）

生鮮濕面是人們普遍喜愛的又經(jīng)濟的大眾化食品。目前市售生鮮濕面大多由家庭作坊生產(chǎn)，衛(wèi)生狀況無法保證，貨架期非常短，極大影響生鮮濕面市場拓展［1］。由于生鮮濕面的水分含量較高，在制作和貯藏過程中極易受到微生物的污染從而引發(fā)腐敗變質(zhì)，對面條的品質(zhì)、營養(yǎng)價值和儲存期造成嚴重影響［2］。目前，一些生產(chǎn)鮮濕面的廠家直接把生產(chǎn)干掛面的設備稍加改造就用于生產(chǎn)鮮濕面，但是由于設備不能很好滿足鮮濕面的特點，所以產(chǎn)品品質(zhì)難以保障。

醒發(fā)是和面過程的延續(xù)，面團醒發(fā)能使面團中的水分變得更均勻，有利于面筋進一步的形成和穩(wěn)定。影響面團醒發(fā)的因素有醒發(fā)時間、醒發(fā)溫度、醒發(fā)濕度以及醒發(fā)環(huán)境衛(wèi)生狀況，合理的醒發(fā)條件對面條的品質(zhì)起著至關重要的作用。目前，應用于食品行業(yè)的恒溫恒濕醒發(fā)箱有不少已經(jīng)投入生產(chǎn)，但是適用于鮮濕面生產(chǎn)的卻寥寥無幾。大部分鮮濕面廠家通常使用的醒發(fā)設備主要由一個封閉式的玻璃柜組成，面帶在其中緩慢前進，通常醒發(fā)時間在20～30 min，醒發(fā)溫度為25～35℃，濕度為80%～85%。但是由于面帶在醒發(fā)箱內(nèi)時間較長，且含水量和溫度都較高，所以在該環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)微生物的大量增殖從而影響產(chǎn)品品質(zhì)，因此需要對其進行減菌化改造［3－5］。此外，目前這種玻璃柜式的簡單醒發(fā)箱對溫度和濕度不能進行有效的實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)，使醒發(fā)熟化環(huán)境容易受外界環(huán)境因素（溫度、濕度等）影響。

針對上述情況，本研究擬結合鮮濕面醒發(fā)過程的影響因素，研制一款專門適用于鮮濕面醒發(fā)的恒溫恒濕醒發(fā)箱，并輔以減菌化改造，對于全面提高鮮濕面醒發(fā)工藝的水平，保障鮮濕面產(chǎn)品品質(zhì)，推動鮮濕面生產(chǎn)的工業(yè)化進程有著十分重要的意義［6－8］。

1 技術方案

本恒溫恒濕醒發(fā)箱所要采用的技術方案是：

（1）充分考慮面帶醒發(fā)熟化過程的影響因素，特別是影響形成較好面筋的溫度、濕度和醒發(fā)熟化的時間，通過自動化設備加以控制和調(diào)節(jié)很好地協(xié)調(diào)這些因素，能使環(huán)境保持最佳狀況并維持恒定；

（2）醒發(fā)箱內(nèi)安裝滅菌紫外燈，能有效殺滅面帶表面及箱內(nèi)設備存在的微生物，實現(xiàn)減菌化；

（3）面帶進出口的推拉窗設計可以很方便地調(diào)節(jié)窗口大小，在滿足面帶進出的基本要求上使箱內(nèi)盡可能少的與外界接觸，減少污染機會；

（4）鼓風機進風處的空氣過濾網(wǎng)能有效除去空氣中的污染源；

（5）熱風及濕氣導孔的設計使熱風和濕氣能夠更加均勻的作用于整個醒發(fā)箱內(nèi)，并在箱內(nèi)形成正壓，避免外界未處理的空氣進入箱內(nèi)造成污染，最后多余的熱風及濕氣經(jīng)排風孔和排水閥排出箱外。

使用該醒發(fā)箱可改善面帶的熟化效果并有效延長鮮濕面條的貨架期［9］。

2 樣機的主要結構和功能

2.1 整體結構

該恒溫恒濕醒發(fā)箱主要包括箱體、傳動裝置、滅菌設備、加熱裝置、加濕裝置、控制中心等6部分。箱體的正面結構示意圖見圖1。

圖1 箱體的正面結構示意圖Figure 1 Schematic diagram of positive box body

由圖1可見，箱體1的上部是由各種儀表和控制中心組成的。箱體左側上部設有第一推拉窗2，箱體的右側下部設有第二推拉窗3。箱體的底部設有排風孔4和排水閥5，排水閥與排風孔相連通。

箱體內(nèi)壁的熱風及濕氣導孔板6為箱內(nèi)的面帶提供熱風及濕氣。面帶的傳動裝置安裝在箱體內(nèi)部，包括電動機、與電動機相連的傳動齒輪組及一系列相互配合的傳動齒輪7和傳動鏈條8。醒發(fā)箱的滅菌設備為一系列紫外燈9，分別安裝在箱體內(nèi)部兩側。箱體內(nèi)部頂端還安裝有溫度傳感器10和濕度傳感器11，兩者均與控制中心相連接［10－12］。

2.2 工作系統(tǒng)結構

醒發(fā)箱的工作系統(tǒng)位于箱體后側，主要包括受控制中心控制的傳動系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和加濕系統(tǒng)等。工作系統(tǒng)的結構示意圖見圖2（即側面結構示意圖）。

圖2 箱體的工作系統(tǒng)結構簡圖Figure 2 Structure diagram of operating system

由圖2可知，箱體的加熱裝置包括鼓風機1、空氣過濾網(wǎng)2、風罩、電熱絲12、熱風及濕氣導孔板9和溫度傳感器。其中空氣過濾網(wǎng)安裝在箱體的后部，并與鼓風機的進風口相連。鼓風機的出風口通過管路與風罩相連。電熱絲安裝在風罩的中心位置并正對管路的出口。熱風及濕氣導孔板位于風罩的前方并與箱體連接。導孔板上設有一系列的熱風及濕氣導孔。

傳動設備3包括電動機及與之相配合的一系列傳送齒輪7和鏈桿8。傳動齒輪包括前主動齒輪、前從動齒輪、后主動齒輪、后從動齒輪。其中前主動齒輪、后主動齒輪、傳動齒輪組中的齒輪共中心軸，前從動齒輪與后從動齒輪共中心軸。傳動鏈條包括前傳動鏈條、后傳動鏈條。其中，前傳動鏈條安裝在前主動齒輪、前從動齒輪之間，后傳動鏈條安裝在后主動齒輪、后從動齒輪之間。前傳動鏈條與后傳動鏈條之間設有傳送桿，形成類似于“目”型的鏈條。

加濕裝置包括濕氣發(fā)生器14、水箱13、濕氣霧化噴頭11和濕度傳感器等。其中，濕氣發(fā)生器安裝在箱體的后部，水箱與濕氣發(fā)生器相連，濕氣發(fā)生器與濕氣霧化噴頭相連。濕氣霧化噴頭安裝在加熱裝置的前方。濕度傳感器安裝在箱體內(nèi)的頂部，并與控制中心相連［13］。

控制中心位于箱體的上部，包括電源開關及其指示燈、紫外燈開關、加熱指示燈、加濕指示燈、傳送齒輪調(diào)速儀表盤、溫度監(jiān)測及調(diào)節(jié)儀表盤、濕度監(jiān)測及調(diào)節(jié)儀表盤、鼓風機功率調(diào)節(jié)儀表盤（見圖1）、水箱水位過低報警器10（見圖2）。

2.3 工作原理

在幾乎全封閉的醒發(fā)箱內(nèi)，面帶由第一推拉窗2進入箱體1，在傳送桿8的帶動下，從上到下層層移動，最后由第二推拉窗3離開箱體1，完成醒發(fā)。面帶在箱內(nèi)緩慢移動的過程中，通過控制中心對傳送速度、溫度、濕度和鼓風機功率進行設定和調(diào)節(jié)，產(chǎn)生的熱風和濕氣經(jīng)過熱風及濕氣導孔均勻作用于面帶，使箱內(nèi)保持恒溫恒濕環(huán)境［14］。與此同時，紫外燈的照射能殺滅面帶表面的微生物并保證箱內(nèi)的無菌化（或減菌化），多余的熱風或濕氣經(jīng)排水閥和排風孔排出箱外。

3 工作過程及主要技術參數(shù)

該設備選用的鼓風機為低壓鼓風機，風機全壓H ≤1 000 Pa，功率為2～5 k W。工作前打開紫外燈（功率為10～35 W均可），對箱內(nèi)進行照射滅菌20～30 min，與此同時，以較小的功率（功率2 k W）打開鼓風機，面帶進入時，要暫時關掉紫外燈，以防對操作人員的傷害。

經(jīng)過復合壓延后的面帶由第一推拉窗進入箱體，并使之與傳送桿配合好，通過控制中心設定好傳送速率、溫度、濕度和鼓風機功率，此時，傳送桿開始緩慢傳動，加熱裝置和加濕裝置開始提供熱風及濕氣，通過熱風及濕氣導孔均勻送入箱內(nèi)；面帶在傳送桿的帶動下在醒發(fā)箱內(nèi)緩慢前進，從上往下一層層傳送（進入下一層傳送帶可能需要人工輔助），最后經(jīng)第2推拉窗離開箱體，完成醒發(fā)熟化過程。

通過控制中心的協(xié)調(diào)配合，通常控制醒發(fā)時間在20～30 min，醒發(fā)溫度為25～35℃，濕度為80%～85%。傳送過程中需要開啟紫外燈以保障醒發(fā)環(huán)境無菌。正常連續(xù)生產(chǎn)時基本不需要人員操作。操作人員可以通過觀察窗對箱內(nèi)情況進行觀察，一旦需要人為介入輔助調(diào)整面帶的時候，要注意先暫時關閉紫外燈［15］。

4 結論

通過對多家生產(chǎn)企業(yè)進行的調(diào)查和驗證，與僅對溫度進行簡單監(jiān)控的傳統(tǒng)的玻璃柜式醒發(fā)箱相比，本設備兼顧了恒溫恒濕的醒發(fā)要求，使面帶能夠得到更好的醒發(fā)、熟化，與此同時，還實現(xiàn)了醒發(fā)過程的減菌化［16］。若不考慮其他生產(chǎn)工藝的差異，經(jīng)過該醒發(fā)箱生產(chǎn)的鮮濕面，筋力強、口感好，貨架期可以有效延長3～5 d。但是，由于影響鮮濕面的微生物種類繁多，單純依靠本設備安裝的紫外滅菌設備尚難以很好地實現(xiàn)無菌化。因此，關于醒發(fā)箱的減菌化設計和改造有待于進一步深入研究。

1 宋顯良.生鮮濕面防霉保鮮技術的研究［D］.長沙：中南林業(yè)科技大學，2013.

2 周文化，鄭仕宏，張建春，等.鮮濕面工業(yè)化技術的研究［J］.糧油食品科技，2006，14（3）：1～3.

3 陸啟玉.方便食品加工工藝與配方［M］.北京：科學技術文獻出版社，2001.

4 魏益民.谷物品質(zhì)與食品品質(zhì)［M］.西安：陜西人民出版社，2002.

5 謝沁.生鮮濕面品質(zhì)控制關鍵技術研究［D］.鄭州：河南工業(yè)大學，2012.

6 張奎彪，劉輝，鐘紹輝，等.家禽加工胴體間歇稱重系統(tǒng)［J］.食品與機械，2011，27（5）：142～144.

7 張浩棟，張燕，曾小英，等.基于PLC的香蕉秸稈自動打包機的設計和控制研究［J］.食品與機械，2013，29（4）：115～117，121.

8 李永偉，朱婧菲，劉占陽，等.連續(xù)輸送物料計量稱重系統(tǒng)的設計［J］.河北科技大學學報，2013，34（3）：213～216.

9 曾繁玲.基于施耐德Twido PLC的自動稱重包裝機的控制［J］.制造業(yè)自動化，2012，34（5）：148～150.

10 文懷興，李新博，史鵬濤，等.大棗去核切片集成設備的設計與試驗［J］.食品與機械，2013，29（3）：145～148.

11 李毅，張喜瑞，李粵，等.切碎組合式香蕉秸稈還田機設計［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學，2012（18）：187～190.

12 張喜瑞，王俊霖，李粵，等.香蕉秸稈顆粒燃料固體成型機的設計與試驗［J］農(nóng)業(yè)工程學報，2012，28（11）：22～26.

13 程聯(lián)社，金瑩.玉米整稈打捆機整體設計［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（7）：3 849～3 850，3 940.

14 王洪友.大棗加工工藝及設備的應用研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工學刊，2010（11）：66～68.

15 王旺平，李詩龍，劉曉艷.椰子剝殼機的研制［J］.農(nóng)業(yè)機械，2011（20）：179～181.

16 張秦權，文懷興，袁越錦.遠紅外聯(lián)合低溫真空干燥設備研究與設計［J］.食品與機械，2013，29（1）：157～160.