低溫除水干燥機的三維設計

陳 參 萬里瑞 李慶娟

（1.河南廣播電視大學，河南 鄭州 453000；2.雙匯集團技術中心，河南 漯河 462000）

1 低溫肉制品加工工藝特點

相對于高溫肉制品而言，低溫肉制品是指采用較低的殺菌溫度進行巴氏殺菌的肉制品，即將肉制品中心溫度達到68～72℃保持30min。理論上講，這樣的殺菌程度致病微生物可被完全殺滅，能保證產品食用的安全、可靠，同時能最大程度地保留肉制品的營養價值，因此是科學合理的加工方式［1］。

在某大型食品企業低溫肉制品生產工藝中，要求產品裝箱溫度不高于15℃，并且不允許帶水裝箱。原料肉經修整、絞制、攪拌、腌制后灌裝，再進行蒸煮、煙熏、包裝，然后進行二次殺菌、冷卻，最后貼標和裝箱［2］。

在上述工藝工程中，蒸煮（二次滅菌）是在保證產品中心溫度達到68～72℃下進行的，然后用低溫干燥設備進行冷卻干燥。由于蒸煮后產品表面附著大量水分，極不利于產品儲藏［3］，需要冷卻干燥設備將產品包裝外水分完全去除。

2 低溫肉制品殺菌后的除水

目前，食品機械生產廠家普遍采用低溫風機去除產品表面的水分。具體的方法是讓不同規格的產品通過可滾動的不銹鋼棒，干燥機上面和側面設置一系列冷風機，利用高壓低溫氣流噴射風吹，以及兩端輔助設置的吸水布條來實現產品表面包裝除水、除油漬［4］。傳統低溫干燥機結構見圖1。

由于低溫肉制品規格不同，形狀不一，且要求產品裝箱前溫度不能太高，不能使用高溫脫水的方法［5］，所以生產工藝中用現有的低溫風機除去食品包裝附水的效果不佳，導致低溫食品產生外包裝漲袋和內部肉品腐爛等問題［6］。

3 新裝置設計基本原理及結構圖

圖1 傳統低溫食品干燥設備Figure 1 The traditional cold food drying equipment

考慮到低溫肉制品成品的形狀大小不一，且經過蒸煮（二次消毒）后進入低溫干燥。本低溫干燥機主要部件由兩個弧形網篩組成，網篩交錯放置，一級網篩要稍高于二級網篩，并向其小角度傾斜。網篩由很多小孔構成，考慮到食品體積的品種個體差異，將網篩的網孔直徑分別設計為8cm（一級網篩）和6cm（二級網篩）［7］。

工作時，被蒸煮的食品由傳送帶進入一級網篩，沿著低頻晃動的網篩向下行進翻滾。兩級弧形網篩分別實現左右晃動和前后晃動，促使食品前后翻滾，一級網篩左右晃動，在除水的同時促使食品成品流向前后晃動的二級網篩。在產品滾動的同時，裝在裝置頂端的高壓氣槍產生的氣流把表面的各個角落的水分吹出，以利于徹底除卻表面的水分。然后，表面干燥的低溫肉制品從低溫干燥機出來，由傳送帶送至后一道工序進行裝箱入庫。

低溫干燥機是一個封閉的工藝設備，外表全部采用不銹鋼鐵皮包裹，其內部設計結構見圖2。

圖2 干燥機內部結構圖Figure 2 Drying machine internal structure

4 干燥機的三維設計及主要結構參數

任何一臺機器都是由許多零部件組成。零件由毛胚加工成成品后，必須按照規定的技術要求進行裝配，將若干零件組合起來成為組件、部件，并進一部裝配，最終獲得所需的產品。由零件組裝成整臺機械的過程稱為裝配［8］。

從設計的角度切入，建立零件模型的目標過程如下：

準備表達設計構思；

完整的設計數據構建；

為后續部件的設計數據籌備準備條件；

為繼續設計準備條件；

為加工信息提取準備條件。

網篩是低溫干燥機主要部件。圖3為干燥機內部兩級網篩模型，作用是利用晃動使規格大小不一的產品在網篩上翻滾，以利于去除表面水分。

在自底向上設計的過程中，優先選擇設計網篩零部件，其它零件及其部件都基于網篩的基礎上設計和裝配。在干燥機的設計過程中，裝配是分級完成的，也就是“子裝配”的概念。

圖3 網篩模型Figure 3 Wire screen

要由現有的零部件生成新的子裝配體，只要在模型樹中按［Ctrl］鍵，選擇想用來生成子裝配體的零部件，然后在一個所選零部件上單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇命令“在此生成新子裝配體”，就可以定義該子裝配體的名稱以及存儲路徑［9］。整個裝置的整體設計見圖4。

圖4 低溫干燥機三維結構圖Figure 4 Low temperature drying machine three dimensional structures

整個結構尺寸參數：

一級網篩長寬：1 500mm×1 000mm

二級網篩長寬：1 500mm×1 200mm

安裝高壓氣泵孔直徑：80mm

干燥機長寬高：3 500mm×1 500mm×2 000mm

低溫干燥機是一個封閉的工藝設備，外表全部用不銹鋼鐵皮包裹，其內部用鋼架支撐，支撐件采用結構鋼架。

5 結束語

在低溫肉制品的現有生產工藝基礎上，重點開發適用于低溫食品表面除水的干燥機，并使用CAD／CAM軟件UG設計出整個低溫干燥機的零件以及整機設備結構。

在干燥機設計過程中，綜合考慮了設備的工藝要求、結構特點，合理選擇了設備的工藝參數和性能參數，通過對干燥機外形尺寸、內部結構、干燥原理等方面進行了改進和優化，提高了設備的結構合理性和可靠性，確保更好的低溫干燥效果，為用戶企業創造了更多經濟效益。

1 孫小衛.低溫蒸煮新工藝設備的改進［J］.食品與機械，1994（3）：143～146.

2 董慶利.低溫蒸煮香腸中大腸桿菌生長模型參數的不確定性研究［J］.食品科學，2010，31（5）：5～8.

3 王玉田.肉制品加工技術［M］.北京：中國環境科學出版社，2006：125～126.

4 南海函，鄭建仙.低脂肪肉制品的加工技術和產品開發［J］.食品與機械，2001（4）：7～10.

5 劉成國，龍昊，婁愛華.熱風干燥條件對中式臘腸微生物及質構特性的影響［J］.食品與機械，2012，28（4）：42～46.

6 許牡丹，毛跟年.食品安全性與分析檢測［M］.北京：化學工業出版社，2003：14～15.

7 戴朋.有效的品質管理［M］.北京：新華出版社，2002：12～16.

8 胡任喜.UG NX6.0Z中文版標準教程［M］.北京：清華大學出版社，2009：101～102.

9 Unigraphics Soluions Inc.UG自由形狀特征建模培訓教程［M］.北京：清華大學出版社，2010：102～104.