一種食用膠類熬制新方法及其工藝循環的研究

倫立軍

（山東科源制藥股份有限公司，山東濟南251601）

一種食用膠類熬制新方法及其工藝循環的研究

倫立軍

（山東科源制藥股份有限公司，山東濟南251601）

目前食用膠類產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，在熬制過程中溫度和濕度的控制較為困難；同時，在可食用膠類產品熬制過程中會產生大量的高溫蒸汽，由于熬制設備不是密封設備，這些高溫蒸汽會排放到大氣中，導致熬制操作人員的工作環境十分惡劣。針對上述問題，提出一種使用微波方式進行加熱的食用膠類熬制新方法，同時探索了該種熬制方法的物料循環工藝。

食用膠類產品；微波熬膠；物料循環

隨著我國制造業轉型升級時機的到來，智能制造必然會取代傳統行業落后的生產方式，成為我國新時期推動經濟和社會發展的源動力。可食用膠類產品制造行業作為我國所特有的產業，更需要進行產業轉型升級以及發展智能制造。

從國家層面看，國務院及相關部委均出臺了各類文件，支持可食用膠類標準化、規范化、科學化建設，為智能制造標準化體系的建設提供了有力的政策保證。從行業背景看，可食用膠類產品作為我國傳統中醫藥和保健品行業中歷史最悠久、工藝最傳統的分支，經過多年的發展，可食用膠類產品生產企業遍布全國20多個省份，近百家企業[1]，行業年產值規模已近500億。但是，從全行業的生產現狀看，多數企業的生產過程仍停留在遵循古法工藝的手工和半機械化生產模式下，存在產品質量不穩定、人力密集、生產環境惡劣等問題，與國際一流制藥裝備技術水平還存在較大的差距。尤其是在膠類產品熬制工位，現階段國內相關企業基本上都是采用人工熬制的操作方式，人工熬制，不僅生產效率低，難以控制熬制的溫度、濕度和時間。同時，人工參與為食品的衛生安全帶來隱患。從環境保護的角度出發，古法熬制由于熬制設備不密封，在熬制過程中產生的大量高溫蒸汽和廢氣不經處理直接排放到環境中，導致熬制車間的溫度和濕度都很高，操作人員的工作環境十分惡劣[2]。

現針對我國現階段食用膠類產品熬制工藝水平落后及標準缺失的現狀，在深入調研食用膠類生產工藝、裝備技術水平和發展需求的基礎上，參照國際一流制藥裝備技術和標準設計了一種食用膠類熬制新方法及其循環系統。

1 工藝流程

1.1 微波加熱方法

微波合成機的加熱方式有別于傳統食用膠類產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，既可以縮短工藝時間、提高生產率、降低成本，又可以提高產品質量；而且微波加熱占地面積小，避免了高溫環境，工人的勞動條件得到了大大的改善，有效地控制了大腸菌群、產氣菌群沙門氏的數量，從而提高了食品的安全系數。

微波是一種能量（而不是熱量）形式，但在介質中可以轉化為熱量，微波是一種高頻率的電磁波。微波爐利用其內部的磁控管將電能轉化成微波，以2 450MHZ的振蕩頻率穿透食物，食物內的極性分子（比如水、蛋白質、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生大量的摩擦熱量，微波爐就是利用這種分子本身產生的摩擦熱量快速加熱食物，因此加熱時間很短[3]。

微波合成機加熱優點在于控制及時、反應靈敏常規的加熱方法，如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等，要達到一定的溫度，需要一定的時間，在發生故障或停止加熱時，溫度的下降又要較長時間；而微波加熱可在幾秒的時間內迅速地將微波功率調到所需的數值，加熱到適當的溫度，便于自動化和連續化生產。

強場高溫介質中單位體積內吸收的微波功率正比于電場強度的平方，這樣就可以在很高的場強下使加工物件在極短的時間內上升到需要的加工溫度，強場高溫還能在產品的質量不受影響下產生殺菌作用。

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

內筒采用聚四氟乙烯，一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點，其摩擦系數極低，所以可作潤滑作用之余，亦成為了易清潔水管內層的理想涂料，是應用于膠液這種粘稠的材質的理想材料。特氟龍球閥內襯，有效地降低了膠液在下球閥表面的粘結，損耗較低，方便清潔。在制作球閥特氟龍內襯時，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個傾斜45°攪拌葉片。有效地對靠近中心的液體進行均勻攪拌，具有快速、方便的特點。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。負載滑動時摩擦系數產生變化，幾乎所有物質都不與特氟龍涂膜粘合。作為中心攪拌槳，噴涂上特氟龍會達到膠液無法附著的特點。

外筒上下都采用的是法蘭連接，法蘭連接的主要特點是拆卸方便、強度高、密封性能好。安裝法蘭時要求2個法蘭保持平行，法蘭的密封面不能碰傷，并且要清理干凈。法蘭墊片，要根據設計規定選用。法蘭連接的主要特點是拆卸方便、強度高、密封性能好[6]。

整個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帶來的過大的蒸發量，大大地減輕了室內水分的存留，消除了原有的潮濕環境，減少細菌對食品帶來的危害。

采用立式擺線針輪攪拌的原理，低轉速保護了食品中固體物質的完整性。

軸套與上蓋通過6個六角螺栓GB/T5783-2000M12*28加彈簧墊片GB/T7245-1998M12鎖緊連接，軸套內側與攪拌槳用2個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題。

下端采用球閥是，其中球芯與閥座之間具有很強的剪切力，特別適用于含纖維、微小固體顆料等的介質。而多通球閥在管道上可以靈活控制介質的合流、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 物料循環工藝

上述微波加熱熬膠系統帶的物料循環系統，包括大循環、小循環和自循環3個循環過程，如圖1所示。系統構成包括化膠罐、轉子泵、過濾器、第一儲膠罐、第二儲膠罐、微波合成機和閥門若干。

圖1 物料循環工藝示意圖

其中，大循環包括第一儲膠罐的出口一分支與微波合成機的入口連接，兩者之間安裝閥門，另一分支與第一儲膠罐自身入口連接，兩者之間有閥門。小循環包括第二儲膠罐的入口一分支與微波合成機的入口連接，兩者之間安裝閥門，另一分支與第一儲膠罐的出口連接，兩者之間安裝閥門。自循環包括第一儲膠罐、第二儲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品原料投入化膠罐，化膠罐對膠坨進行加熱后，轉子泵將膠液打入過濾器，膠液通過過濾器過濾后進入第一儲膠罐，膠液進入循環。

其中，大循環，第四、第二閥門關閉，第二、第四閥門打開，膠液從第一儲膠罐進入微波合成機，物料熬制合成結束后成品從微波合成機進入下一工序；在膠液進入微波合成機的同時，一部分膠液通過轉子泵重新進入第一儲膠罐進行循環。

小循環，第五閥門、第二閥門、第七閥門關閉，第三閥門、第六閥門打開，膠液從第一儲膠罐通過第三閥門進入第二儲膠罐；第五閥門關閉，第二閥門、第三閥門、第六閥門打開，膠液從第二儲膠罐進入微波合成機，物料熬制合成結束后成品從微波合成機引入下一工序。

自循環，第一閥門打開，第五閥門關閉，膠液從第一儲膠罐出來經過轉子泵再次回到第一儲膠罐；第六閥門關閉，第七閥門打開，膠液從第二儲膠罐出來經過轉子泵再次回到第二儲膠罐。

膠液在進行大循環時可同時進行自循環，保證膠液的狀態一致性；當第一儲膠罐內有一些膠液，化膠罐又有新膠液要進入儲膠罐，此時可以打開小循環，讓膠液進入第二儲膠罐。

2 工藝實際效果

（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熬制，使得熬制方法由原來的開放式變成了密閉式熬制，熬制過程中產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高的狀況，降低了操作工人的勞動強度。

（2）采用微波加熱方法，結合現代傳感器技術，可實現一鍵控制溫度、濕度和熬膠時間，微波加熱使罐體受熱均勻，保證了產品品質的均一性。同時，采用微波熬膠，可以避免人工直接接觸高溫產品，提高了產品的衛生質量及車間的工作安全性。

（3）采用上述物料循環方法，可以根據企業該段時間的產量靈活選擇循環方式；采用大小循環與自循環相結合的方案，可保證在產品加工過程中膠液的溫濕度、粘稠度等性狀指標不變。

（4）該熬膠方法可以顯著提高生產效率，達到人工減少80%、產量提高120%的目標。

3 結論

針對食用膠類產品熬制過程中現階段存在的一些問題，提出了一種使用微波加熱的新型加熱方式，并在此基礎上設計了一種包含大循環、小循環及自循環的物料循環系統，該系統可以保證物料在循環過程中進行熬制，并對熬制過程中產生的廢氣、廢液進行集中處理，在提高產品產量的同時顯著改善了傳統熬制帶來的環境污染問題。

[1]張獻偉,周梁,蔣愛民,等.食品膠特性及其在食品中應用[J].食品與機械,2011,27(1):166-169.

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

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

[4]張天琦,崔獻奎,張兆鏜.微波加熱原理、特性和技術優勢[J].筑路機械與施工機械化,2008,25(7):9-14.

[5]毛跟年,郭倩,瞿建波,等.阿膠化學成分及藥理作用研究進展[J].動物醫學進展,2010,31(11):83-85.

[6]國家藥典委員會編.中華人民共和國藥典[M].北京:中國醫藥科技出版社,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，學士，科源總經理，高級工程師，研究方向：藥物合成、企業管理。