夾心海苔智能化烘烤關(guān)鍵技術(shù)研究

倪相飛，李宗嶺，韓服善，王洪宇

（1.東?？h農(nóng)機試驗推廣站；2.連云港市農(nóng)機試驗推廣站；3.江蘇海洋大學(xué)，江蘇 連云港 222000）

紫菜是一種營養(yǎng)豐富、味道鮮美的食用海藻。受生長特性限制，目前僅中國、日本和韓國可以養(yǎng)殖，適合養(yǎng)殖的紫菜品種有條斑紫菜和壇紫菜兩種。條斑紫菜生長在我國長江以北及日、韓兩國，壇紫菜生長在我國長江以南地區(qū)。紫菜已成為我國海洋農(nóng)業(yè)和出口創(chuàng)匯的主導(dǎo)品種之一，2019 年我國紫菜產(chǎn)量約14.5 萬t，產(chǎn)值超過110 億元。紫菜味道鮮美，營養(yǎng)豐富，被譽為“營養(yǎng)寶庫”，營養(yǎng)價值勝于海帶，含有較多的胡蘿卜素和核黃素，還含有膽堿、鈣、蛋白質(zhì)、鐵、磷、多糖、甘露醇等。大多數(shù)紫菜的脂肪含量不到1%，具有味甘咸寒的特性，富含碘，經(jīng)常食用可以防止“甲狀腺腫大”，對兒童補碘的同時可以促進牙齒骨骼的生長，有助于提高免疫力，是老少皆宜的天然綠色食品。

海苔是以紫菜為原料，通過清洗、切割、加工成型、烘烤、調(diào)味最后制作而成的。海苔富含豐富的蛋白質(zhì)、硫酸半乳聚糖、二十碳五烯酸、膽堿、牛磺酸、肌醇和礦物質(zhì),如鋅、銅、錳以及硒等。海苔濃縮了紫菜中的各種B 族維生素，特別是核黃素和尼克酸的含量均十分豐富。目前市場上的海苔原料仍然為紫菜，但產(chǎn)業(yè)面臨幾大問題無法逾越：紫菜加工設(shè)備陳舊落后，機械化程度和生產(chǎn)效率低，能耗高、產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊等；紫菜二次加工多為小型企業(yè)及家庭作坊，缺乏核心技術(shù)，使即食紫菜加工工藝不穩(wěn)定、調(diào)料配方標(biāo)準(zhǔn)化程度低，導(dǎo)致產(chǎn)品檔次低、企業(yè)競爭力弱；市場上紫菜初級加工比重較大、產(chǎn)品附加值不高。這些問題的存在制約著紫菜加工企業(yè)的生存和發(fā)展，嚴(yán)重阻礙紫菜整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為此江蘇海洋大學(xué)與連云港市興安機械有限公司合作共同研究了夾心海苔智能化烘烤機，并于2019 年被江蘇省科技廳蘇北計劃予以立項。

研究的夾心海苔智能化烘烤機，沿著海苔片加工工序方向依次包括給菜裝置、傳送裝置、定位推送裝置、抓取分離裝置、卷繞裝置、抓取拔離裝置，下一級裝置銜接上一級裝置處理好后的海苔片，成疊海苔片通過給菜裝置將海苔片旋轉(zhuǎn)至傳輸裝置，緊接著進入定位推送裝置將海苔片推入加熱區(qū)，抓取分離裝置抓取已加熱海苔片進入卷繞裝置繞卷，抓取拔離裝置將成型的海苔卷剝離。通過采用上述結(jié)構(gòu)，將成疊海苔片放置于給菜裝置中，海苔片一面毛面另一面光面，通過給菜裝置將吸到海苔片旋轉(zhuǎn)至傳輸帶上方，接著海苔片落到傳輸帶上，傳輸帶開始工作向前傳送，送到加濕區(qū)加濕，加濕繼續(xù)向前，緊接著進入定位推送裝置工作將海苔片推入加熱區(qū)的上加熱板上，到位后上加熱板開始下壓，海苔片在加熱區(qū)加熱3～4 s，加熱板溫度170～190℃，抓取分離裝置旋轉(zhuǎn)180°位置迅速將海苔推離落入第二傳輸帶，傳輸帶迅速將海苔片送入卷繞區(qū)，判斷位置正確，卷軸下壓，卷繞機械手沿著卷軸表面卷繞，卷實使海苔片閉合，最后抓取機械手移動將成型的海苔卷從卷軸上剝離，機械手松開，海苔卷經(jīng)過滑道落入產(chǎn)品箱，進入包裝工序。

該機創(chuàng)新使用了夾心海苔遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體智能化烘烤與品質(zhì)調(diào)控技術(shù)，并根據(jù)創(chuàng)新技術(shù)調(diào)整夾心海苔調(diào)味配方及烘烤工藝，集技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品升級于一體，實現(xiàn)夾心海苔制備的標(biāo)準(zhǔn)化,智能化及風(fēng)味的穩(wěn)定化目的，提高了企業(yè)的競爭力，促進紫菜行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。本研究的主要創(chuàng)新技術(shù)：

（1）夾心海苔遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體智能化烘烤與品質(zhì)調(diào)控技術(shù)。

創(chuàng)建遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體烘烤技術(shù)，開展夾心海苔調(diào)味烘烤體系物理擴散、能量施加與分布的模型化研究，以可視化編程技術(shù)描述調(diào)味液黏結(jié)過程中水分與糖類的遷移路徑及規(guī)律，明晰影響產(chǎn)品黏結(jié)、脆度及風(fēng)味的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，通過多級能效傳質(zhì)模型、關(guān)鍵信息快速感知及模塊結(jié)構(gòu)、工作模式和控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計等創(chuàng)制智能化夾心海苔烘烤技術(shù)。

（2）夾心海苔調(diào)味液配方組成與品質(zhì)調(diào)控技術(shù)。

基于遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體烘烤技術(shù)，比較解析夾心海苔調(diào)味液中配方組成、糖種類及比例對產(chǎn)品硬度、膠著性、黏結(jié)、剝離等質(zhì)構(gòu)特性及微觀結(jié)構(gòu)的影響，明晰調(diào)味液配方與海苔呈味醛、醇、酮類等風(fēng)味化合物形成作用機制，建立遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體的調(diào)味液品質(zhì)控制模型，明確品質(zhì)評價指標(biāo)，建立品質(zhì)評價體系，篩選三位一體智能化烘烤技術(shù)專用調(diào)味配方組成。

（3）夾心海苔烘烤工藝與品質(zhì)調(diào)控技術(shù)。

解析夾心海苔三位一體烘烤過程中淀粉水、糖溶液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、水分活度與配料結(jié)晶度、空隙度及穩(wěn)定性等關(guān)系模型及物理相態(tài)變化，建立基于玻璃態(tài)相變理論的夾心海苔結(jié)構(gòu)控制模型；基于以上理論，比較解析夾心海苔在不同烘烤溫度條件下的色澤、風(fēng)味及營養(yǎng)成分的變化，探索最優(yōu)品質(zhì)控制的臨界烘烤溫度、時間、內(nèi)風(fēng)力及物理場參數(shù)，突破夾心海苔品質(zhì)和風(fēng)味的保真技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化、品質(zhì)及風(fēng)味的穩(wěn)態(tài)化,形成色澤優(yōu)、風(fēng)味佳及營養(yǎng)高的夾心海苔烘烤工藝。

總之，采用遠(yuǎn)紅外、熱風(fēng)、微波三位一體的烘烤機組,基于光纖測溫、在線質(zhì)量監(jiān)測與可編程邏輯控制技術(shù)，實現(xiàn)夾心海苔烘烤過程的智能監(jiān)控，生產(chǎn)效率提高了25%，能耗降低了15%，能自動完成定量進料、煎烤，可自動跳板等工序，生產(chǎn)能力為15～25 kg/h，生產(chǎn)出的產(chǎn)品完全保持純手工工藝的品質(zhì)，口感酥脆、外型整齊美觀、色澤均勻，包裝省時，較大提高生產(chǎn)效率。該機功效高，省電為主要中心設(shè)計制作；加熱板大小、花紋可定制，不粘，脫模成型非常好。能加工出充分滿足市場需求的海苔新產(chǎn)品，提高了紫菜食品附加值和市場競爭力。