低温除水干燥机的三维设计
2013-09-07万里瑞李庆娟
陈 参 万里瑞 李庆娟
(1.河南广播电视大学,河南 郑州 453000;2.双汇集团技术中心,河南 漯河 462000)
1 低温肉制品加工工艺特点
相对于高温肉制品而言,低温肉制品是指采用较低的杀菌温度进行巴氏杀菌的肉制品,即将肉制品中心温度达到68~72℃保持30min。理论上讲,这样的杀菌程度致病微生物可被完全杀灭,能保证产品食用的安全、可靠,同时能最大程度地保留肉制品的营养价值,因此是科学合理的加工方式[1]。
在某大型食品企业低温肉制品生产工艺中,要求产品装箱温度不高于15℃,并且不允许带水装箱。原料肉经修整、绞制、搅拌、腌制后灌装,再进行蒸煮、烟熏、包装,然后进行二次杀菌、冷却,最后贴标和装箱[2]。
在上述工艺工程中,蒸煮(二次灭菌)是在保证产品中心温度达到68~72℃下进行的,然后用低温干燥设备进行冷却干燥。由于蒸煮后产品表面附着大量水分,极不利于产品储藏[3],需要冷却干燥设备将产品包装外水分完全去除。
2 低温肉制品杀菌后的除水
目前,食品机械生产厂家普遍采用低温风机去除产品表面的水分。具体的方法是让不同规格的产品通过可滚动的不锈钢棒,干燥机上面和侧面设置一系列冷风机,利用高压低温气流喷射风吹,以及两端辅助设置的吸水布条来实现产品表面包装除水、除油渍[4]。传统低温干燥机结构见图1。
由于低温肉制品规格不同,形状不一,且要求产品装箱前温度不能太高,不能使用高温脱水的方法[5],所以生产工艺中用现有的低温风机除去食品包装附水的效果不佳,导致低温食品产生外包装涨袋和内部肉品腐烂等问题[6]。
3 新装置设计基本原理及结构图
图1 传统低温食品干燥设备Figure 1 The traditional cold food drying equipment
考虑到低温肉制品成品的形状大小不一,且经过蒸煮(二次消毒)后进入低温干燥。本低温干燥机主要部件由两个弧形网筛组成,网筛交错放置,一级网筛要稍高于二级网筛,并向其小角度倾斜。网筛由很多小孔构成,考虑到食品体积的品种个体差异,将网筛的网孔直径分别设计为8cm(一级网筛)和6cm(二级网筛)[7]。
工作时,被蒸煮的食品由传送带进入一级网筛,沿着低频晃动的网筛向下行进翻滚。两级弧形网筛分别实现左右晃动和前后晃动,促使食品前后翻滚,一级网筛左右晃动,在除水的同时促使食品成品流向前后晃动的二级网筛。在产品滚动的同时,装在装置顶端的高压气枪产生的气流把表面的各个角落的水分吹出,以利于彻底除却表面的水分。然后,表面干燥的低温肉制品从低温干燥机出来,由传送带送至后一道工序进行装箱入库。
低温干燥机是一个封闭的工艺设备,外表全部采用不锈钢铁皮包裹,其内部设计结构见图2。
图2 干燥机内部结构图Figure 2 Drying machine internal structure
4 干燥机的三维设计及主要结构参数
任何一台机器都是由许多零部件组成。零件由毛胚加工成成品后,必须按照规定的技术要求进行装配,将若干零件组合起来成为组件、部件,并进一部装配,最终获得所需的产品。由零件组装成整台机械的过程称为装配[8]。
从设计的角度切入,建立零件模型的目标过程如下:
准备表达设计构思;
完整的设计数据构建;
为后续部件的设计数据筹备准备条件;
为继续设计准备条件;
为加工信息提取准备条件。
网筛是低温干燥机主要部件。图3为干燥机内部两级网筛模型,作用是利用晃动使规格大小不一的产品在网筛上翻滚,以利于去除表面水分。
在自底向上设计的过程中,优先选择设计网筛零部件,其它零件及其部件都基于网筛的基础上设计和装配。在干燥机的设计过程中,装配是分级完成的,也就是“子装配”的概念。
图3 网筛模型Figure 3 Wire screen
要由现有的零部件生成新的子装配体,只要在模型树中按[Ctrl]键,选择想用来生成子装配体的零部件,然后在一个所选零部件上单击右键,在弹出的快捷菜单中选择命令“在此生成新子装配体”,就可以定义该子装配体的名称以及存储路径[9]。整个装置的整体设计见图4。
图4 低温干燥机三维结构图Figure 4 Low temperature drying machine three dimensional structures
整个结构尺寸参数:
一级网筛长宽:1 500mm×1 000mm
二级网筛长宽:1 500mm×1 200mm
安装高压气泵孔直径:80mm
干燥机长宽高:3 500mm×1 500mm×2 000mm
低温干燥机是一个封闭的工艺设备,外表全部用不锈钢铁皮包裹,其内部用钢架支撑,支撑件采用结构钢架。
5 结束语
在低温肉制品的现有生产工艺基础上,重点开发适用于低温食品表面除水的干燥机,并使用CAD/CAM软件UG设计出整个低温干燥机的零件以及整机设备结构。
在干燥机设计过程中,综合考虑了设备的工艺要求、结构特点,合理选择了设备的工艺参数和性能参数,通过对干燥机外形尺寸、内部结构、干燥原理等方面进行了改进和优化,提高了设备的结构合理性和可靠性,确保更好的低温干燥效果,为用户企业创造了更多经济效益。
1 孙小卫.低温蒸煮新工艺设备的改进[J].食品与机械,1994(3):143~146.
2 董庆利.低温蒸煮香肠中大肠杆菌生长模型参数的不确定性研究[J].食品科学,2010,31(5):5~8.
3 王玉田.肉制品加工技术[M].北京:中国环境科学出版社,2006:125~126.
4 南海函,郑建仙.低脂肪肉制品的加工技术和产品开发[J].食品与机械,2001(4):7~10.
5 刘成国,龙昊,娄爱华.热风干燥条件对中式腊肠微生物及质构特性的影响[J].食品与机械,2012,28(4):42~46.
6 许牡丹,毛跟年.食品安全性与分析检测[M].北京:化学工业出版社,2003:14~15.
7 戴朋.有效的品质管理[M].北京:新华出版社,2002:12~16.
8 胡任喜.UG NX6.0Z中文版标准教程[M].北京:清华大学出版社,2009:101~102.
9 Unigraphics Soluions Inc.UG自由形状特征建模培训教程[M].北京:清华大学出版社,2010:102~104.