一種食用膠類熬制新方法及其工藝循環(huán)的研究

倫立軍

（山東科源制藥股份有限公司，山東濟(jì)南251601）

一種食用膠類熬制新方法及其工藝循環(huán)的研究

倫立軍

（山東科源制藥股份有限公司，山東濟(jì)南251601）

目前食用膠類產(chǎn)品熬制主要采用人工熬制方法，采用的升溫方法主要是煤炭消耗升溫、電加熱板加熱升溫，在熬制過(guò)程中溫度和濕度的控制較為困難；同時(shí)，在可食用膠類產(chǎn)品熬制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫蒸汽，由于熬制設(shè)備不是密封設(shè)備，這些高溫蒸汽會(huì)排放到大氣中，導(dǎo)致熬制操作人員的工作環(huán)境十分惡劣。針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種使用微波方式進(jìn)行加熱的食用膠類熬制新方法，同時(shí)探索了該種熬制方法的物料循環(huán)工藝。

食用膠類產(chǎn)品；微波熬膠；物料循環(huán)

隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)時(shí)機(jī)的到來(lái)，智能制造必然會(huì)取代傳統(tǒng)行業(yè)落后的生產(chǎn)方式，成為我國(guó)新時(shí)期推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的源動(dòng)力。可食用膠類產(chǎn)品制造行業(yè)作為我國(guó)所特有的產(chǎn)業(yè)，更需要進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及發(fā)展智能制造。

從國(guó)家層面看，國(guó)務(wù)院及相關(guān)部委均出臺(tái)了各類文件，支持可食用膠類標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、科學(xué)化建設(shè)，為智能制造標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)提供了有力的政策保證。從行業(yè)背景看，可食用膠類產(chǎn)品作為我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)藥和保健品行業(yè)中歷史最悠久、工藝最傳統(tǒng)的分支，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，可食用膠類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)遍布全國(guó)20多個(gè)省份，近百家企業(yè)[1]，行業(yè)年產(chǎn)值規(guī)模已近500億。但是，從全行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀看，多數(shù)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程仍停留在遵循古法工藝的手工和半機(jī)械化生產(chǎn)模式下，存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、人力密集、生產(chǎn)環(huán)境惡劣等問(wèn)題，與國(guó)際一流制藥裝備技術(shù)水平還存在較大的差距。尤其是在膠類產(chǎn)品熬制工位，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)基本上都是采用人工熬制的操作方式，人工熬制，不僅生產(chǎn)效率低，難以控制熬制的溫度、濕度和時(shí)間。同時(shí)，人工參與為食品的衛(wèi)生安全帶來(lái)隱患。從環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，古法熬制由于熬制設(shè)備不密封，在熬制過(guò)程中產(chǎn)生的大量高溫蒸汽和廢氣不經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，導(dǎo)致熬制車間的溫度和濕度都很高，操作人員的工作環(huán)境十分惡劣[2]。

現(xiàn)針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段食用膠類產(chǎn)品熬制工藝水平落后及標(biāo)準(zhǔn)缺失的現(xiàn)狀，在深入調(diào)研食用膠類生產(chǎn)工藝、裝備技術(shù)水平和發(fā)展需求的基礎(chǔ)上，參照國(guó)際一流制藥裝備技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了一種食用膠類熬制新方法及其循環(huán)系統(tǒng)。

1 工藝流程

1.1 微波加熱方法

微波合成機(jī)的加熱方式有別于傳統(tǒng)食用膠類產(chǎn)品蒸汽加熱熬制工藝。采用微波加熱具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點(diǎn)，既可以縮短工藝時(shí)間、提高生產(chǎn)率、降低成本，又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量；而且微波加熱占地面積小，避免了高溫環(huán)境，工人的勞動(dòng)條件得到了大大的改善，有效地控制了大腸菌群、產(chǎn)氣菌群沙門氏的數(shù)量，從而提高了食品的安全系數(shù)。

微波是一種能量（而不是熱量）形式，但在介質(zhì)中可以轉(zhuǎn)化為熱量，微波是一種高頻率的電磁波。微波爐利用其內(nèi)部的磁控管將電能轉(zhuǎn)化成微波，以2 450MHZ的振蕩頻率穿透食物，食物內(nèi)的極性分子（比如水、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類）即被吸引以2 450MHZ的頻率做振蕩，分子之間互相碰撞產(chǎn)生大量的摩擦熱量，微波爐就是利用這種分子本身產(chǎn)生的摩擦熱量快速加熱食物，因此加熱時(shí)間很短[3]。

微波合成機(jī)加熱優(yōu)點(diǎn)在于控制及時(shí)、反應(yīng)靈敏常規(guī)的加熱方法，如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等，要達(dá)到一定的溫度，需要一定的時(shí)間，在發(fā)生故障或停止加熱時(shí)，溫度的下降又要較長(zhǎng)時(shí)間；而微波加熱可在幾秒的時(shí)間內(nèi)迅速地將微波功率調(diào)到所需的數(shù)值，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，便于自?dòng)化和連續(xù)化生產(chǎn)。

強(qiáng)場(chǎng)高溫介質(zhì)中單位體積內(nèi)吸收的微波功率正比于電場(chǎng)強(qiáng)度的平方，這樣就可以在很高的場(chǎng)強(qiáng)下使加工物件在極短的時(shí)間內(nèi)上升到需要的加工溫度，強(qiáng)場(chǎng)高溫還能在產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響下產(chǎn)生殺菌作用。

微波加熱的穿透能力，應(yīng)用也比較廣泛，但從對(duì)物體的穿透能力看，特別適用于膠狀液體的熱傳導(dǎo)。一般工業(yè)加熱設(shè)備比較大，占地多，周圍環(huán)境溫度也比較高，操作工人勞動(dòng)條件差，強(qiáng)度大；而微波加熱占地面積小，避免了環(huán)境高溫，工人的勞動(dòng)條件得到了大大的改善[4]。

內(nèi)筒采用聚四氟乙烯，一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時(shí)，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點(diǎn)，其摩擦系數(shù)極低，所以可作潤(rùn)滑作用之余，亦成為了易清潔水管內(nèi)層的理想涂料，是應(yīng)用于膠液這種粘稠的材質(zhì)的理想材料。特氟龍球閥內(nèi)襯，有效地降低了膠液在下球閥表面的粘結(jié)，損耗較低，方便清潔。在制作球閥特氟龍內(nèi)襯時(shí)，采用法蘭連接方式拆裝方便、耐高壓。還在特氟龍和蝶閥之間墊了一個(gè)自制墊圈，在用螺絲鎖緊后有效地防止膠液從兩邊邊緣泄露，方便清潔[5]。攪拌槳采用大廣角105°的攪拌錨式方式，在攪拌槳上主橫梁上裝有2個(gè)傾斜45°攪拌葉片。有效地對(duì)靠近中心的液體進(jìn)行均勻攪拌，具有快速、方便的特點(diǎn)。攪拌槳上面噴上特氟龍涂膜，特氟龍涂膜有較低的摩擦系數(shù)。負(fù)載滑動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)產(chǎn)生變化，幾乎所有物質(zhì)都不與特氟龍涂膜粘合。作為中心攪拌槳，噴涂上特氟龍會(huì)達(dá)到膠液無(wú)法附著的特點(diǎn)。

外筒上下都采用的是法蘭連接，法蘭連接的主要特點(diǎn)是拆卸方便、強(qiáng)度高、密封性能好。安裝法蘭時(shí)要求2個(gè)法蘭保持平行，法蘭的密封面不能碰傷，并且要清理干凈。法蘭墊片，要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定選用。法蘭連接的主要特點(diǎn)是拆卸方便、強(qiáng)度高、密封性能好[6]。

整個(gè)微波室采用密封排氣的原理，將蒸汽從指定的窗空排除。有效地減少由于水分蒸發(fā)帶來(lái)的過(guò)大的蒸發(fā)量，大大地減輕了室內(nèi)水分的存留，消除了原有的潮濕環(huán)境，減少細(xì)菌對(duì)食品帶來(lái)的危害。

采用立式擺線針輪攪拌的原理，低轉(zhuǎn)速保護(hù)了食品中固體物質(zhì)的完整性。

軸套與上蓋通過(guò)6個(gè)六角螺栓GB/T5783-2000M12*28加彈簧墊片GB/T7245-1998M12鎖緊連接，軸套內(nèi)側(cè)與攪拌槳用2個(gè)丁晴橡膠圈密封連接，有效地控制了攪拌槳與軸套的摩擦和偏載的問(wèn)題。

下端采用球閥是，其中球芯與閥座之間具有很強(qiáng)的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等的介質(zhì)。而多通球閥在管道上可以靈活控制介質(zhì)的合流、分流及流向的切換。

利用膠液的自身重力，緩慢地開啟球閥，讓桃花姬液體均勻地流入膠箱中。

1.2 物料循環(huán)工藝

上述微波加熱熬膠系統(tǒng)帶的物料循環(huán)系統(tǒng)，包括大循環(huán)、小循環(huán)和自循環(huán)3個(gè)循環(huán)過(guò)程，如圖1所示。系統(tǒng)構(gòu)成包括化膠罐、轉(zhuǎn)子泵、過(guò)濾器、第一儲(chǔ)膠罐、第二儲(chǔ)膠罐、微波合成機(jī)和閥門若干。

圖1 物料循環(huán)工藝示意圖

其中，大循環(huán)包括第一儲(chǔ)膠罐的出口一分支與微波合成機(jī)的入口連接，兩者之間安裝閥門，另一分支與第一儲(chǔ)膠罐自身入口連接，兩者之間有閥門。小循環(huán)包括第二儲(chǔ)膠罐的入口一分支與微波合成機(jī)的入口連接，兩者之間安裝閥門，另一分支與第一儲(chǔ)膠罐的出口連接，兩者之間安裝閥門。自循環(huán)包括第一儲(chǔ)膠罐、第二儲(chǔ)膠罐各自的出口與其自身入口連接，入口與出口之間有閥門。

人工將需要熬制的膠類產(chǎn)品原料投入化膠罐，化膠罐對(duì)膠坨進(jìn)行加熱后，轉(zhuǎn)子泵將膠液打入過(guò)濾器，膠液通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入第一儲(chǔ)膠罐，膠液進(jìn)入循環(huán)。

其中，大循環(huán)，第四、第二閥門關(guān)閉，第二、第四閥門打開，膠液從第一儲(chǔ)膠罐進(jìn)入微波合成機(jī)，物料熬制合成結(jié)束后成品從微波合成機(jī)進(jìn)入下一工序；在膠液進(jìn)入微波合成機(jī)的同時(shí)，一部分膠液通過(guò)轉(zhuǎn)子泵重新進(jìn)入第一儲(chǔ)膠罐進(jìn)行循環(huán)。

小循環(huán)，第五閥門、第二閥門、第七閥門關(guān)閉，第三閥門、第六閥門打開，膠液從第一儲(chǔ)膠罐通過(guò)第三閥門進(jìn)入第二儲(chǔ)膠罐；第五閥門關(guān)閉，第二閥門、第三閥門、第六閥門打開，膠液從第二儲(chǔ)膠罐進(jìn)入微波合成機(jī)，物料熬制合成結(jié)束后成品從微波合成機(jī)引入下一工序。

自循環(huán)，第一閥門打開，第五閥門關(guān)閉，膠液從第一儲(chǔ)膠罐出來(lái)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子泵再次回到第一儲(chǔ)膠罐；第六閥門關(guān)閉，第七閥門打開，膠液從第二儲(chǔ)膠罐出來(lái)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子泵再次回到第二儲(chǔ)膠罐。

膠液在進(jìn)行大循環(huán)時(shí)可同時(shí)進(jìn)行自循環(huán)，保證膠液的狀態(tài)一致性；當(dāng)?shù)谝粌?chǔ)膠罐內(nèi)有一些膠液，化膠罐又有新膠液要進(jìn)入儲(chǔ)膠罐，此時(shí)可以打開小循環(huán)，讓膠液進(jìn)入第二儲(chǔ)膠罐。

2 工藝實(shí)際效果

（1）該文新提出的熬膠方法，膠液在密封的微波加熱罐體和管路中循環(huán)熬制，使得熬制方法由原來(lái)的開放式變成了密閉式熬制，熬制過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽和廢氣在冷凝管路的冷卻作用下變成廢液一同集中處理，顯著改善了熬制車間溫濕度過(guò)高的狀況，降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）采用微波加熱方法，結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一鍵控制溫度、濕度和熬膠時(shí)間，微波加熱使罐體受熱均勻，保證了產(chǎn)品品質(zhì)的均一性。同時(shí)，采用微波熬膠，可以避免人工直接接觸高溫產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量及車間的工作安全性。

（3）采用上述物料循環(huán)方法，可以根據(jù)企業(yè)該段時(shí)間的產(chǎn)量靈活選擇循環(huán)方式；采用大小循環(huán)與自循環(huán)相結(jié)合的方案，可保證在產(chǎn)品加工過(guò)程中膠液的溫濕度、粘稠度等性狀指標(biāo)不變。

（4）該熬膠方法可以顯著提高生產(chǎn)效率，達(dá)到人工減少80%、產(chǎn)量提高120%的目標(biāo)。

3 結(jié)論

針對(duì)食用膠類產(chǎn)品熬制過(guò)程中現(xiàn)階段存在的一些問(wèn)題，提出了一種使用微波加熱的新型加熱方式，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種包含大循環(huán)、小循環(huán)及自循環(huán)的物料循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以保證物料在循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行熬制，并對(duì)熬制過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢液進(jìn)行集中處理，在提高產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)顯著改善了傳統(tǒng)熬制帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。

[1]張獻(xiàn)偉,周梁,蔣愛民,等.食品膠特性及其在食品中應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,2011,27(1):166-169.

[2]馮士明,錢茹.微波加熱技術(shù)在材料工業(yè)中的應(yīng)用前景[J].熱固性樹脂,1999,14(4):118-121.

[3]王紹林.微波加熱技術(shù)在食品加工中應(yīng)用[J].食品科學(xué),2000,21(2):6-8.

[4]張?zhí)扃?崔獻(xiàn)奎,張兆鏜.微波加熱原理、特性和技術(shù)優(yōu)勢(shì)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2008,25(7):9-14.

[5]毛跟年,郭倩,瞿建波,等.阿膠化學(xué)成分及藥理作用研究進(jìn)展[J].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2010,31(11):83-85.

[6]國(guó)家藥典委員會(huì)編.中華人民共和國(guó)藥典[M].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2010.

A New Method of Preparing Edible Gum and Its Circulation System

Lun Li-jun
(Shandong Keyuan Pharmaceutical Limited by Share Ltd.,Shandong Ji'nan 251601)

Edible gum products are usually made by the method of manual stewing,which warms by carbon burning or electrical heating plate,it is very difficult to control the temperature and humility during the stewing process.Meanwhile,the high-temperature steam generated in the stewing process,because of the poor sealing of the stewing device,working environment of the operators was very terrible.According to the above problems,this paper put forward a way to use microwave heat the edible gum,and design a new material circulation system for this stewing method at the same time.

Edible gum products;Gum stewing by microwave;Material circulation system

TS219

A

2096-0387（2016）06-0047-03

倫立軍（1963-），男，山東壽光人，學(xué)士，科源總經(jīng)理，高級(jí)工程師，研究方向：藥物合成、企業(yè)管理。