面制食品老化程度測(cè)定裝置的研制

冷進(jìn)松 朱 珠

（1.吉林工商學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130062；2.糧油食品深加工吉林省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130062）

面制食品具有良好的松軟的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)及彈性和口感等特點(diǎn)，但由于生產(chǎn)、銷售到消費(fèi)周期的增加，面制食品會(huì)慢慢失水、變硬、掉渣，原有的彈性和風(fēng)味消失，這種現(xiàn)象稱為食品的老化。世界上每年都因老化問(wèn)題而造成大量的糧食浪費(fèi)［1］。

在面制食品的老化程度測(cè)定中，目前主要采用儀器（質(zhì)構(gòu)儀［2，3］、差 示 掃 描 量 熱 儀［4］、X－射 線 衍 射 儀［5］、拉 曼 光 譜法［6］、核磁共振光譜法［7］）和酶法（α－淀粉酶［8］）測(cè)定。儀器測(cè)定所用檢測(cè)儀器昂貴，對(duì)使用者有較高的綜合素質(zhì)要求，使用維護(hù)成本較高；酶法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，還需要檢查人員具有較高的試驗(yàn)操作技能。本試驗(yàn)擬利用面食制品老化、回生程度越大掉渣越多這一原理，設(shè)計(jì)一種半機(jī)械化操作且附屬消耗品少，可進(jìn)行多種面制食品樣品老化程度檢測(cè)的裝置，以滿足實(shí)驗(yàn)室及小規(guī)模企業(yè)的使用需求。

1 工作原理

面制食品老化程度測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)見圖1。以測(cè)試機(jī)構(gòu)2為例其具體工作原理：開始測(cè)定時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)重錘16和杠桿調(diào)節(jié)滑塊6來(lái)調(diào)整被測(cè)樣品7與砂輪11間位置。工作時(shí)，將制作好的待測(cè)樣品夾到樣品夾具8上，調(diào)節(jié)鎖緊螺絲17，將待試樣品7固定，將電子稱4顯示數(shù)據(jù)清除為0，之后開動(dòng)雙軸電機(jī)9，使砂輪11與被測(cè)樣品7不斷摩擦，在重錘16作用下，砂輪11與被測(cè)樣品7始終接觸，摩擦下的被測(cè)樣品7碎屑會(huì)進(jìn)入電子稱4托盤，開機(jī)2min后，記錄下電子稱4最終顯示的重量數(shù)據(jù)。重量數(shù)據(jù)在與被測(cè)樣品7的原重相比，即為該樣品老化測(cè)定數(shù)值?？赏ㄟ^(guò)式（1）計(jì)算：

式中：

c——老化度，%；

W1——被測(cè)樣品原重，g；

W2——磨下碎屑重量，g。

圖1 面制食品老化程度測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 The structural diagram of degree of aging measuring device for flour food

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 操作箱設(shè)計(jì)

操作箱體采用不銹鋼制成，箱體側(cè)板由螺絲緊固，便于拆卸和清洗。操作箱內(nèi)可設(shè)置均勻加熱恒溫裝置，手工設(shè)定恒溫值，可保證在不同溫度環(huán)境下對(duì)樣品老化程度進(jìn)行測(cè)試。

2.2 測(cè)試機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

測(cè)試機(jī)構(gòu)設(shè)置在雙軸電機(jī)的一軸端，主要包括測(cè)試杠桿12、用于調(diào)整被測(cè)樣品7與砂輪11接觸程度、能夠在測(cè)試杠桿上滑動(dòng)而改變其配重的杠桿調(diào)節(jié)滑塊Ⅰ5和杠桿調(diào)節(jié)滑塊Ⅱ6、用于支承測(cè)試杠桿的支架13、用于測(cè)試杠桿與支架相活動(dòng)連接的鉸接螺栓、用于夾持和固定被測(cè)樣品的樣品夾具8，用于被測(cè)樣品固定樣品夾具上的鎖緊螺絲17、支撐電機(jī)軸的軸承孔3、測(cè)定數(shù)據(jù)的電子稱4以及用于微調(diào)被測(cè)樣品與砂輪接觸程度的重錘16等組成，根據(jù)樣品老化程度的不同，可以選用不同的重錘質(zhì)量，即60，100，200，400，800g 5種以滿足不同種類的樣品的測(cè)定要求。裝置砂輪安裝結(jié)構(gòu)圖見圖2。

2.3 動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 砂輪安裝結(jié)構(gòu)圖Figure 2 Installation structure diagram of grinding wheel

該測(cè)定裝置以額定功率0.12kW，額定轉(zhuǎn)速1 440r/min的直流雙軸電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，并通過(guò)轉(zhuǎn)速控制器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。由555電路、作為中間級(jí)的驅(qū)動(dòng)和功放電路、電機(jī)和續(xù)流二極管VD3等構(gòu)成的可調(diào)脈沖振蕩器來(lái)控制速度。脈沖占空比越小，驅(qū)動(dòng)電流越大，轉(zhuǎn)速越快，反之亦然。通過(guò)輸出脈沖驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)脈沖占空比、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流和轉(zhuǎn)速；通過(guò)調(diào)整電位器RP數(shù)值的大小控制電機(jī)的速度［9］，見圖3。與非門I與晶體管開關(guān)電路組成定時(shí)控制電路。與非門電路的邏輯功能如圖3所示，當(dāng)輸出端為低電平“0”時(shí)，輸入端必須全部為高電平“1”；只要輸入端有一個(gè)為低電平“0”時(shí)，輸出端就是高電平“1”。簡(jiǎn)化表述為：“輸入0輸出1，輸入全1則輸出為0”。如圖4所示有兩個(gè)輸入端非門，即5、6兩腳，輸出端為畫有小圓圈的4腳，“＆”則為非門。電容降壓半波整流穩(wěn)壓電路由圖4中C2、C3V和D2、VD3組成。SB和K2平時(shí)都處于打開狀態(tài)，插座X沒有220V的交流電輸出［10］，整個(gè)電路不耗電。

圖3 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路圖Figure 3 The speed control circuit diagram of DC motor

圖4 直流電機(jī)定時(shí)控制電路圖Figure 4 Timing control circuit of DC motor

2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖5傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)雙軸、聯(lián)軸器、軸承組成。通過(guò)聯(lián)軸器連接雙軸電動(dòng)機(jī)安裝在電機(jī)底座上。用于支撐電機(jī)軸的軸承與雙軸電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器連接，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在1 440r/min。

3 技術(shù)參數(shù)

（1）定時(shí)范圍：0～60min。

（2）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1 440r/min。

（3）電動(dòng)機(jī)功率：0.12kW。

（4）工作電源：220VAC±15%（50Hz）。

圖5 傳動(dòng)裝置配合Figure 5 The assembly diagram of power plant

（5）測(cè)量精度：±1%。

（6）測(cè)定頻率：1次/min。

（7）測(cè)定誤差：≤0.1%。

（8）整機(jī)功耗：500W（含加熱器功率）。

（9）整機(jī)總量：約12kg。

4 結(jié)論

本裝置主要針對(duì)面制食品老化程度的測(cè)定，并已由筆者［11］完成了發(fā)明專利的申請(qǐng)（專利號(hào)：ZL201210052853.0），該裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的小型化、系統(tǒng)化，精確度較高，易于操作，拆卸、維護(hù)簡(jiǎn)單，該儀器在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)試驗(yàn)使用，取得了良好的效果。面制食品老化程度測(cè)定裝置的研制，對(duì)于解決目前普遍存在的面制食品老化程度指標(biāo)較為模糊的問(wèn)題，具有一定的積極作用，能滿足資金規(guī)模較小的中小型食品加工企業(yè)的實(shí)際需要。

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9 電子發(fā)燒友.一種直流電機(jī)調(diào)速控制原理［EB/OL］.（2013—12—13）［2014—06—24］.http：//www.elecfans.com/article/88/131/555/2011/20110913215479.html.

10 中國(guó)電子制作.簡(jiǎn)單實(shí)用的1小時(shí)定時(shí)開關(guān)［DB/OL］.（2009—09—17）［2014—04—13］.http：//www.66kv.cn/Article/ShowArticle.asp？ArticleID＝1529.

11 冷進(jìn)松.一種用于測(cè)定面制食品老化程度的裝置：中國(guó)，CN102590018B［P］.2013—09—04.