研制及开发技术总结.doc

转动滚筒式湿控电磁炒干机研制与开发技 术 报 告立项背景及意义目前，对于板栗、花生、瓜子等干果的炒熟加工，绝大多数采用由驱动机构控制的圆筒炒锅，使用时，将圆筒炒锅放置在加热炉上，在驱动机构的作用下，使圆筒炒锅不断转动，从而实现锅内干果的炒制。此种方法虽然省时省力，翻炒均匀，但是由于该圆筒炒锅仍为半自动机械，加热火焰与锅体远近距离难以控制，当加热火焰与锅体近距离接触时，会使锅体瞬间局部温度过高，烧糊物料，而且锅体受热不均匀，所以，对锅内的温度和湿度的控制仍靠操作者的感官和经验。随着本领域技术的不断发展，人们研制了电磁加热烘炒设备，使用时，由电磁加热，没有碳排放；使用复合锅体滚筒直接发热不需要任何热传递方式，开机30秒即可达100上，提高了工作效率又减少了在传导过程中热能源浪费，保护热量不能向外散放，最高温度可达400，热效率可达95%以上；全部采用不锈钢材料，保证烘炒制品的卫生与安全，符合GMP标准；人机界面、参数设定方便快捷，人性化设计，智能控制。但是，由于该设备只注重了对锅内温度的的控制，而忽视了对锅内湿度的控制，所以在炒制过程中会造成每次烘炒物料水份保持不一致，影响了物料的品质。综上所述，转动滚筒式湿控电磁炒干机的研制与开发，既可增加我国炒货机械品种，繁荣国内市场和出口创汇，又可促进我国炒货产业特别是杏仁生产的发展，提升该产业的国际水准。从根本上改变我国炒货产业落后状况，提高我国在该领域的国际竞争力。2.试材、设备与工艺本项研究于2012年在山西白老大食品有限公司进行。2.1原料原料选用仁用杏优种龙王帽和“优一”的优质杏仁。所选杏仁无病虫害、无污染。香料选用北京红叶香精厂产品。其它原辅料为精盐、味精、糖精钠、五香粉、鸡精等。2.2设备自行设计的转动滚筒式湿控电磁炒干机、不锈钢煮锅、杏仁分级机和浙江产的多功能塑膜封口机以及其它小型实验设备、振动流化床冷却机等。2.3工艺流程 机械 手工 机械 手工 手工 手工 机械杏核脱壳壳仁分离杏仁分级清洗调味煮制机械烘炒冷却检验包装2.4试验方法试验采用对比的方法对设备、香料进行筛选。以外观、口感作为评价产品的主要依据。结合测定产品的含水量和膨化率。含水量采用常规烘干法测定，膨化率采用体积称重法测定。3.结果与分析3.1不同设备对杏仁食品质量和产量的影响用传统滚动炒锅、干燥箱、热风循环烘箱、振动流化床干燥机等设备对杏仁进行炒制的试验结果表明：（1）传统滚动炒锅处理，杏仁个体间酥脆度差异较大，杏仁表面有煤灰等污染物，且炒制时间长，产量较小。（2）干燥箱处理，杏仁个体间酥脆度差异较大，杏仁单层摆放，每次加工的量少；铺的太厚，受热不均匀，杏仁酥脆度较差。（3）振动流化床干燥处理，由于设备长度为6米，一次完不成杏仁干燥过程，产品酥脆度不够；如增加上机次数，使杏仁破损率高达5-6%。（4）热风循环烘箱处理，杏仁酥脆度较好，但只能进行间断性生产，每小时产量只有20-30斤。经实验表明，以上6种设备均不是膨化杏仁的理想设备。3.2转动滚筒式湿控电磁炒干机的研制及其工作原理遵循杏仁酥脆度好、产量高、污染少、容易操作、特别是湿度控制精准等原则，在前述多种设备试验和对杏仁熟化、膨化状态研究的基础上，课题组在参照查阅大量国外相关产品资料的基础上自行设计，委托厂家制造，研制出了杏仁转动滚筒式湿控电磁炒干机专用设备。3.2.1设备的结构（图-1） 图中：1驱动机构 2机械外壳 3高频电磁线圈 4不锈钢复合滚筒锅体 5进出料口 6电路主板 7热敏电阻 8湿度传感器 9LED显示屏 10湿控鼓风机3.2.2设备的工作原理转动滚筒式湿控电磁炒干机，如图一所示，包括架设在支架上并由驱动机构1控制的复合不锈钢滚筒锅体4，滚筒炒锅4一端为进出料口5，锅体外围为高频电磁线圈3，锅体另一端安装有热敏电阻7、湿度传感器8，炒干机金属外壳上部是电路主板6、LED显示屏9和湿控鼓风机10。实际工作时，高频电磁线圈通电后会产生交变磁场在不断滚动的锅体反复切割变化，使锅体产生环状电流（涡流），并利用小电阻大电流的短路热效应产生热量直接使锅体迅速发热，然后再加热锅体内的东西。热敏电阻和湿度传感器，将锅内物料的温度和湿度数据传递给控制回路，主控IC通过判断对电磁炒锅的工作过程进行控制。当物料湿度适中时，湿控鼓风机自动停止运转。使用时，将干果由进料口倒入圆筒炒锅内，按动电钮，高频电磁线圈通电加热锅体，在驱动机构的作用下，使圆筒炒锅不断转动，从而实现锅内干果的炒制。 3.3杏仁复水和杏仁水分在炒制过程中的蒸发特性研究。3.3.1杏仁复水特性杏仁从自然风干的杏核中脱出后，一般含水量为5-7%。将杏仁放入清水中浸泡，开始吸水速度较快，60分钟后吸水速度变慢，120分钟后吸水速度缓慢，180分钟后杏仁处于饱和含水状态（含水量24.6%），完成了复水过程，复水经历快慢缓慢三个阶段（见表1）。表1 水分对杏仁重量的影响样本号9时32分10时32分11时32分12时32分13时32分118.522.523.425.825.8218.823.124.225.225.2319.723.424.724.724.7平均192324.125.225.2杏仁含水量%717.3921.1624.6024.60注:表中数字为杏仁重量，单位克。3.3.2杏仁水分蒸发特性杏仁在干燥箱(160)中脱水结果表明:杏仁水分蒸发经历三个时期。第一是快速时期，即杏仁表面和外部水分在一定温度下快速蒸发；第二是慢速期，即杏仁细胞间水分在一定温度下蒸发速度较慢，其水分从杏仁细胞间通过外部和表面蒸发出来；第三是缓慢蒸发期，即杏仁细胞内部水分在一定温度下慢慢蒸发，杏仁部分束缚水从杏仁细胞内通过杏仁细胞间再通过杏仁外部和表面缓慢蒸发出来。针对杏仁水分蒸发的特性，我们在滚筒炒锅另一端安装有湿度传感器，该传感器的存在可时刻探测锅内物料的湿度，并将这些数据传递给控制回路，主控IC通过判断对电磁炒锅的工作过程进行控制，烘炒过程中，湿控鼓风机通过物料进出口向锅体内鼓风，随着物料湿度的逐步降低，风速逐渐减小，当物料湿度适中时，鼓风机自动停止运转。 3.4转动滚筒式湿控电磁炒干设备对炒制杏仁的影响3.4.1对杏仁质量的影响对杏仁的酥脆度、色泽、芳香味均无不良影响，保持了杏仁食品良好的商品性状。如采用此设备炒制后的杏仁内种皮不变色，自然鲜亮，呈黄褐色，可口、香味农郁，杏仁内部颜色呈乳白色，未变黄，没有焦糊味，颗粒整齐，含水量2.7%，达到了合同技术指标要求。3.4.2对杏仁营养成份的影响经中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所检测,用转动滚筒式湿控电磁炒干设备加工的杏仁和杏仁原料的主要营养成份如表-2。表-2 炒制杏仁和杏仁原料营养成份比较检验项目炒制杏仁杏仁原料检验依据含量单位含量单位蛋白质31.6g/100g31.0g/100gGB5009.5-85脂肪47.2g/100g40.1g/100gGB5009.6-85铁4.1mg/100g4.4mg/100gGB12396-90锌7.58mg/100g6.83mg/100gGB/T5009.14-96钙209mg/100g201mg/100gGB12398-90硒5.7g/100g3.5g/100gGB/T12399-9616：0(棕榈酸)6.1脂肪酸(%)4.5脂肪酸(%)16：1(棕榈油酸)1.2脂肪酸(%)0.4脂肪酸(%)18：0(硬脂酸)0.5脂肪酸(%)0.6脂肪酸(%)18：1(油酸)62.3脂肪酸(%)69.3脂肪酸(%)18：2(亚油酸)26.0脂肪酸(%)25.2脂肪酸(%)从检测结果看出，经此设备炒制的杏仁营养成份中蛋白质、脂肪、锌、钙、硒、棕榈酸、棕榈油酸、亚油酸含量比对照有增加的趋势，其中增加幅度较大的有脂肪、硒和棕榈油酸；铁、硬脂肪酸、油酸含量比对照略有下降，总的看来，本项研究选用的杏仁炒制设备和选定的温度参数对杏仁营养成分的损失度极低或不损失。4、 技术特性及创新点本实用技术是采用如下技术方案实现的：转动滚筒式湿控电磁炒干机包括架设在支架上并由驱动机构控制的复合不锈钢滚筒锅体，滚筒炒锅一端为进出料口，锅体外围为高频电磁线圈，锅体另一端安装有热敏电阻、湿度传感器，炒干机金属外壳上部是LED显示屏和电路主板，在进出口上方是专门用于控制物料湿度的鼓风机。创新点：4.1在于滚筒炒锅另一端安装有湿度传感器，该传感器的存在可时刻探测锅内物料的湿度，并将这些数据传递给控制回路，主控IC通过判断对电磁炒锅的工作过程进行控制，烘炒过程中，湿控鼓风机通过物料进出口向锅体内鼓风，随着物料湿度的逐步降低，风速逐渐减小，当物料湿度适中时，鼓风机自动停止运转。4.2为了进一步优化本实用新型的性能，完善其湿控功能，所用湿度传感器采用红外线吸收式湿度传感器，这种传感器测量精度和灵敏度较高，能够测量高温或密封场所的气体湿度，也能解决其他湿度传感器不能解决的大风速或通风孔道环境中的湿度测量问题。4.3与现有技术相比，本实用新型节能、环保、省时、省电，烘炒10斤原味瓜子耗电0.6度，控湿精确，操作技能要求低，在烘炒作业中湿度控制精度可达2%，保证烘炒品每锅品质相同，色泽一致，风味独特。本实用新型的设计可广泛应用于各种干果的炒制，尤其适用于瓜子。 5、与国内外同类技术比较及创造性、先进性根据本公司多年持续调研，还没有发现国内有其它厂家生产同类产品，国外虽有类似产品，但价格昂贵，不太适合国内行情，较难被厂家和广大销费者接受，本产品的技术优势在于:5.1使用复合锅体滚筒直接发热不需要任何热传递方式，开机30秒即可达100上，提高了工作效率又减少了在传导过程中热能源浪费，保护热量不能向外散放，最高温度可达400，热效率可达95%以上。5.2滚筒内相对密封，食品热的快，熟的匀，熟的透，提高出品率510%。5.3滚动、全方位立体、自动翻炒，绝对不粘锅，自动出锅，产品色泽亮丽，香气扑鼻。5.4全部采用不锈钢材料，保证烘炒制品的卫生与安全，符合GMP标准，适合加工各类坚果，也适合公司生产的系列产品的烘干、烘炒、干燥；5.5人机界面、参数设定方便快捷，人性化设计，智能控制；5.6节能、环保、省时、省电，烘炒10斤原味瓜子耗电0.6度，控湿精确，操作技能要求低，在烘炒作业中湿度控制精度可达2%，保证烘炒品每锅品质相同，色泽一致，风味独特。6、小结6.1杏仁的微量元素硒、单不饱和脂肪酸油酸以及VB17含量较高，突出了杏仁营养的三大特点，而且杏仁经本项研究专用设备炒制后其营养损失极低，保持了本产品的天然营养价值。6.2本研究用浸泡3-4小时的