新型制馕坯機的工藝設計與制作

艾力·如蘇力，帕爾哈提·柔孜，阿布都艾則孜·阿布來提，麥爾哈巴·阿布拉，史建新，*

（1.新疆農業大學機械交通學院，新疆烏魯木齊830052；2.中國科學院新疆理化技術研究所，新疆烏魯木齊830011；3.新疆大學物理科學與技術學院，新疆烏魯木齊830046；4.中央民族大學生命與環境科學學院，北京100081）

新型制馕坯機的工藝設計與制作

艾力·如蘇力1，帕爾哈提·柔孜2，阿布都艾則孜·阿布來提3，麥爾哈巴·阿布拉4，史建新1，*

（1.新疆農業大學機械交通學院，新疆烏魯木齊830052；2.中國科學院新疆理化技術研究所，新疆烏魯木齊830011；3.新疆大學物理科學與技術學院，新疆烏魯木齊830046；4.中央民族大學生命與環境科學學院，北京100081）

馕的加工制作一般由傳統手工制馕工藝來實現，針對傳統手工制馕工藝存在容易造成食品污染、速度慢、工作效率低、人力消耗大、滿足不了大量加工制作馕品的需求等問題，研究一種采用電力啟動的流水線式制馕坯裝置顯得尤為重要。在傳統制馕工藝基礎上，對流水線式自動制馕機進行工藝優化，其中對馕磨具和自動制馕機整體結構的詳細設計，確定自動制馕機的工作方式。研究將改變傳統的以人為主的手工制馕方式，實現機械化連續制馕坯。馕磨具的采用，減少了勞動量，提高了制馕速度和工作效率。連續制窩窩馕坯試驗結果表明：當氣泵空氣壓力為0.8 MPa，擠壓時間為1.5 s，轉送帶轉速為1.15 r/min，環境溫度控制在25℃～35℃，發酵時間控制在30 min時，1 min內可以制出23.7個外形美觀，大小一致，形狀完整的馕坯。制馕坯機將對馕的標準化、商業化、產業化帶來一定的便利。

馕；馕坯；自動制馕坯機

Abstract：The processing-production of nan was achieved by traditional hand-craft，but the traditional technology of nan making process will cause food contamination，the speed of processing was slow，low work efficiency and need more manpower，which can not meet the problems of large market demand of nan，therefore creating a pipelined nan machine which using electric start-up system seems very important.Pipelined automatic nan machine was designed based on traditional Nan making process，the whole stracture of nan mould and automatic nan machine were detailed designed，and the manner of working of the machine was determined.This research will change the traditional hand-made ways of Nan making technology，achieved mechanized and continuous manufacturing of it.The use of nan mould will reduce manpower，enhance the making speed and efficiency of Nan making.The experimental results of continuous manufacturing of girda nan making shows that：when the air pressure of air pump was 0.8 MPa，extrusion time was 1.5 s，the revolving speed of conveyer belt was 1.15 r/min，the environment temperature was controlled in 25℃-35℃and the fermentation time was controlled in 30 min，23.7 beautiful modelling，same-sized and completely shaped nan flan.Automatic nan flan machine will bring some convenience commercialization，standardization and industrialization of nan.

Key words：nan；nan flan；automatic nan flan machine

馕是中亞地區獨具特色的食品之一，與面包、披薩、餅干等面類食品一樣，需要經過制作和熟制才能食用。馕是以小麥面、玉米面或高粱面等為原料，加少許鹽、水和酵面，發酵后在馕坑中烤制而成的大小、形狀、厚薄不一的圓形餅，具有香、脆、酥等特點，可以久放而不變質，品種達上百個，至今已有三千多年的歷史[1-4]。制馕是生產馕的重要手段之一，馕面團在制馕過程中，大致需要面團分割、揉圓、發酵滾圓、整形、印花紋、撒芝麻、刷油奶等7個階段，才能得到馕坯成品。制馕時，馕的面團在馕面板和打馕者手壓力的擠壓作用下，發生一系列物理及化學的變化，最終形成具有各種形狀和外觀的馕坯品。在酵母和擠壓的作用下，馕面團的厚度和表面積在制馕過程中都會有一定程度的縮小和增長。酵母在二氧化碳和溫度的作用下產生更多的二氧化碳，受熱膨脹使馕的厚度和表面積增大；揉圓、搟開、整形、印花紋時經過擠壓的馕體積和厚度減小。

目前，制馕過程是傳統手工工藝而完成，有關機械化的自動制馕設備的制造和研究還未見報道。市場上的每個馕店都用馕坑，這些馕坑主要是用煤炭來加熱烤制的馕品，很少一部分使用以電或燃氣為能源的現代化綠色環保馕坑，缺少合適的制馕設備成為制約新疆馕產業發展的關鍵問題。其中，以電或燃氣為能源的馕坑雖然在消耗能源、衛生條件、熱量效率、環境保護等方面具有一定的優勢，但是在馕的制作速度、人力和成本等方面存在一些問題而滿足不了大量制作馕品的需求。為了克服現有馕店和馕品加工廠制馕速度慢、工作效率低、人工消耗大、馕品成本高、馕的大小不符標準等不足，急需研制一種制馕速度快，馕坯大小一致，能夠降低勞動強度和便于運輸組裝的制馕設備，以馕產業所面臨的問題。本文設計一種新的自動制馕機，以傳送帶的形式進瑞放和好的面團，出端可獲得成形的生馕坯。該制馕機不僅能加工制作各種馕坯，而且加工速度快，能夠降低勞動強度，便于運輸，為馕產業機械化發展提供便利。

1 設計方法

1.1 設計要求

自動制馕機（以下簡稱制馕機）要求能夠實現連續制馕，改變傳統手工制馕的動力方式，減少制馕過程中制馕工作者的勞動強度，且能夠使用方便。此外，制馕溫度、制馕壓力和擠壓時間是決定馕品質的主要因素之一，需依據擠壓力度、擠壓時間、制馕溫度等3個影響因素進行研究，所以也要求制馕機能夠自動控制內部發酵溫度，制馕壓力和擠壓時間則可人工自行控制。

1.2 設計思路

為實現連續制馕，查閱有關月餅制作機的研究[5-8]，發現月餅機是將所制食物的面料放在的轉送帶上進行沖壓成型的，上部氣缸和馕膜等元件沖壓成型食品面料的表面，下部轉送帶和電動機等元件轉送已經成型的并坯，最終將面料變月餅坯。但因月餅機的面料和馕的面料成分不一，大小也有區別，烤出方式不同等原因，此研究不宜采用其結構形式。

為減小裝置的空間尺寸，設想將制馕機的轉送帶變短，上面設計一個小轉送帶，饅頭機，發酵箱等部件，然后采用具有一定鋼度的多缸曲軸代替氣缸，并做多缸曲軸，多缸曲軸的每條缸所在的平面安裝壓板，馕模具，馕針等配件，結構轉化示意圖如圖1所示。

圖1 制馕坯機的工藝設計示意圖Fig.1 Schematic diagram of design processing nan flan machine

圖1可看出，制馕機的基本設計[9-11]思路已經完成，其中傳送帶安裝在機架上，分別在傳送帶后端區上面設置饅頭機、傳送帶前端區上面設置發酵箱以及小傳送帶。傳送帶中面部上面分別設置曲軸、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器。機器工作時饅頭機蝸輪由電動機以及蝸輪來傳送面團，小傳送帶和傳送帶由電動機以及傳送輪子來傳送圓面團，曲軸被電動機的動力下帶動馕磨、馕針、撒芝麻器和刷油-奶器，馕沖壓形狀，馕針印花紋，撒芝麻器撒芝麻，刷油-奶器對生馕表面刷油或者牛奶。圓面團由紅外線加熱器迅速加熱一定溫度并由傳送帶來進發酵箱，制馕速度、傳送速度、發酵溫度由控制面板來控制。圓面團在遠紅外發熱裝置的烘烤[12-15]下快速發酵并從后門出去，后到下傳送帶上面，整個機器由控制面板來控制。該機器提供能量的部件是安裝在上下的大小電動機，已發酵好的面團在通過饅頭機的蝸輪、發酵箱的小傳送帶和傳送帶從制馕機的一端被傳送到另一端的過程中受曲軸的壓力下而變成生馕坯。

1.3 馕模具的設計

根據手工工藝制作的馕坯的具體結構和尺寸優化設計了窩窩馕和白面馕的模具，詳見表1、表2、圖2～圖7所示。模具的整體主要由內模具、外套、彈簧、透氣口、連接頭、主桿等部件組成。馕的品種不一，所設計的模具幾何尺寸也不一樣。

表1 窩窩馕和白面馕的模具尺寸確定Table 1 Determination of the girda nan and ak nan size mould

表2 窩窩馕和白面馕的模具主要部件Table 2 Main parts of girda nan and ak nan mould

圖2 馕模具設計圖Fig.2 Design diagram of nan flan mould

圖3 窩窩馕（A）坯和白面馕（B）坯的模具Fig.3 Mould diagram of girda nan and ak nan flan

圖4 窩窩馕馕坯Fig.4 Girda nan flan

圖5 白面馕馕坯Fig.5 Ak nan flan

圖6 窩窩馕Fig.6 Girda nan

圖7 白面馕Fig.7 Ak nan

圖4～圖7為傳統手工藝制作馕坯和馕成品，本制馕坯機參考這兩種馕的形狀、大小、重量等指標，，調整馕磨參數，制作出連續式制馕坯機，為馕店和加工銷售店提供生馕坯，滿足需求。

1.4 整機結構

根據上述設計思路設計了制馕坯機，其具體結構如圖8所示。制馕機的整機主要由轉送帶、控制系統、傳動系統、機架、溫控系統、壓桿、馕磨具、馕針、撒芝麻器、刷油（奶）器和支撐輪等部分組成。

1.5 主要技術參數

外形尺寸：2 100 mm×550 mm×1 350 mm；單機重量：約210 kg；制馕尺寸：直徑10 cm～25 cm；制馕量：1 min 24個生馕；電機功率：750 W；適用電源：AC（220±10）V，（50±1）Hz。

圖8 自動制馕坯系統機結構示意圖Fig.8 General structure diagram of automatic nan flan machine

1.6 工作原理

制馕坯機的結構示意、工作原理和制作見圖9。

圖9 制馕坯機的工作結構示意圖Fig.9 Schematic diagram of the working process on nan flan machine structure

從圖9可見，該機器主要是由控制面板、饅頭機、發酵箱、曲軸、小傳送帶、電動機、馕磨、馕針、傳送輪子、傳送帶、撒芝麻器、刷油（奶）器等部件組成。其中傳送帶安裝在機架上，分別在傳送帶后端區上面設置饅頭機、傳送帶前端區上面設置發酵箱以及小傳送帶。傳送帶中面部上面分別設置曲軸、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器。機器工作時饅頭機蝸輪由電動機以及蝸輪來傳送面團，小傳送帶和傳送帶由電動機以及傳送輪子來傳送圓面團，曲軸被電動機的動力下帶動馕磨、馕針、撒芝麻器和刷油-奶器，馕磨沖壓形狀，馕針印花紋，撒芝麻器撒芝麻，刷油（奶）器在生馕表面刷油或者牛奶。圓面團由紅外線加熱器迅速加熱到一定溫度并由傳送帶來進發酵箱，制馕速度、傳送速度、發酵溫度由控制面板來控制。圓面團在遠紅外發熱裝置的烘烤下快速發酵并從后門出去，隨后到下傳送帶上面，整個機器由控制面板來控制。該機器提供能量的部件是上下安裝的大小電動機，已發酵好的面團在通過饅頭機的蝸輪、發酵箱的小傳送帶和傳送帶從制馕機的一端傳送到另一端的過程中受曲軸的壓力下而變成生馕坯。自動制馕機工作時，只要制馕師傅在制馕機右上段放好和好的面，面團就會被饅頭機，發酵箱、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器加工下變成完整的生馕坯。通過控制電動機和傳送帶的速度能調節制馕速度，從而達到不同的需求。該設備主要特點是結構簡單，成本低，節約人力，實用方便，并且滿足環保要求，同時保證所加工的馕品質不變。

1.7 窩窩馕的連續制馕坯試驗

本試驗是按照上述理念設計馕坯機，并對馕面發酵特性以及窩窩馕坯的最佳制作工藝進行探討，對傳送帶轉速、馕面團發酵過程、馕面團擠壓成形過程進行試驗，馕坯形狀評定標準的建立等試驗步驟和參數此處不作詳細介紹，因設計制馕坯機最終目的也是為了產業化生產，只給出試驗儀器參數，時間與操作過程，其他詳細步驟請參考本人前期研究[16]。

1.7.1 試驗儀器

制馕試驗所用儀器：自動制馕機一臺；HWH25Ⅱ型不銹鋼和面機一臺，生產效率為25 kg/斗；先行者/ACS-3.1型電子稱一臺，精度0.01 g；J9-2Ⅱ型石英電子秒表一個，精度0.01 s；數字溫度表，精度1℃；SC63X125型氣缸一臺，工作壓力0.15 MP～1.0 MP，使用速度范圍：50 mm/s～500 mm/s；GAUGE 型氣壓表一個，精度 0.25 kg/㎡（0.025 MP）。

1.7.2 試驗時間

試驗時間從2016年2月10日12：15 min至12：45 min。

1.7.3 試驗過程

12：15 min開始準備工具和原料，約12：25 min將準備好的一袋子天山特級面粉（約25 kg）、食鹽0.6 kg、安琪干酵母0.040 kg、水11.5 kg（水溫約為30℃）加入和面機開始和面，面團取出后裝到發酵箱里，在30℃條件下發酵50 min左右，然后將發酵好的面團移在制馕機進料口，試驗中用38 kg面團。約12：30 min開始啟動制馕機，轉送帶轉速調為1.15 r/min、氣泵壓力調節為0.8 MPa，擠壓時間調節1.5s，機器發酵箱溫度調節35℃準備制做馕坯，將調速器旋鈕位置調到30處，12：35min開始制窩窩馕馕坯。面團在制馕機內成形好后并從馕機出馕口出，如此連續制馕，試驗中共制作223個馕坯，單個馕坯的質量約為170 g。至12：45 min左右時制馕結束，其中有9個由于貼在馕磨具上，出現成形不完整的現象。從出第一個馕坯到出最后一個馕坯，用時約9 min時間。

烤馕效率：此次連續制馕坯試驗用時約9 min，制作馕馕坯223個，制出完整馕坯214個，其中有9個在成形過程貼在馕磨具變形。因此該制馕機的連續制馕效率為23.7個/min，損壞率為4.20%。

2 結論

1）設計制馕機，制馕機使其具有實現連續制馕、自動控制機器內部的發酵箱的溫度、改變傳統手工制馕工藝制馕方式、速度快和移動方便等特點。

2）對制馕機的傳動系統的進行設計，采用鏈傳動方式為轉送帶傳遞動力，鏈傳動的采用保證制馕機連續制馕功能的實現，與此同時，利用調速電機調節轉送帶的轉速，提高制馕機的使用方便性。

3）對制馕機的外殼的設計，采用304不銹鋼。

4）對制馕機的溫控系統進行設計，使制馕機內部的發酵箱溫度穩定在一個范圍內，保證制馕品質的均勻性。

5）連續烘烤連續制馕坯試驗用時約9 min，制作馕坯223個，制出完整馕坯214個，其中有9個在成形過程貼在馕磨具變形，因此該制馕機的連續制馕效率為23.7 g/min，損壞率為4.20%。

新型自動制馕坯機工作時，只要馕師傅在制馕機右上段放好已發酵好的面團，面團被饅頭機，發酵箱、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器的加工下變成完整的生馕坯。不僅能調節制馕坯速度，還能更換馕摸，從而達到不同的馕坯需求。并且，制馕機可以保證所加工馕的品質不變，進一步提高穩定性。達到了連續制馕要求，改善了了傳統的制馕方式，提高制馕速度，降低勞動強度。綜上所述，新型自動制馕機的投入生產將為新疆標志性特色餐飲業——馕產業的進一步發展壯大提供保障。

[1]何婧云.維吾爾族“馕”文化及其當代轉型[J].農業考古,2006(4):256-259

[2]何婧云,張磊.維吾爾族食馕習俗的文化解說[J].安徽農業科學,2005,33(11):2220-2222

[3]李冬梅.淺談維吾爾族飲食民俗中的文化質點馕 [J].西北民族學院學報(哲學社會科學版),2000(3):61-67

[4]王蘋,楊海生.維吾爾族馕習俗解讀[J].喀什師范學院學報,2011,32(5):32-35

[5]Duncan Manley.餅干加工工藝[M].3版.北京:中國輕工業出版社,2006

[6]李里特,江正強.焙烤食品工藝學[M].2版.北京:中國輕工業出版社,2009:175-177

[7]李里特,江正強,盧山.焙烤食品工藝學[M].北京:中國輕工業出版社,2000:312-332

[8]貢漢坤.焙烤食品生產技術[M].北京:科學出版社,2004:61-117

[9]張國治.焙烤食品加工機械[M].北京:化學工業出版社,2003:107-191

[10]陸振曦,陸守道.食品機械原理與設計[M].北京:中國輕工業出版社,1995:301-352

[11]濮良貴,紀名剛.機械設計[M].8版.北京:高等教育出版社,2006:175-181

[12]關邦仲.遠紅外面包烤爐的設計[J].食品科技,1979(5):5-6

[13]滕均.帶式餅千烘烤爐的設計計算-Ⅱ[J].上海食品科技,1984(4):15-18

[14]劉江漢.焙烤工業使用手冊[M].北京:中國輕工業出版社,2003:764-768

[15]張玉萍,安騫,張雪琴,等.熱工基礎[M].北京:中國建材工業出版社,2005:175-237

[16]艾力·如蘇力.基于傳統制馕工藝的自動制馕機的研發[D].烏魯木齊:新疆農業大學,2016:23-36

New Automatic Nan Flan Machine Design and Production Process

AILI Rusul1，PARHAT Rouzi2，ABUDULEZIZ Ablat3，MARHABA Abula4，SHI Jian-xin1，*
（1.College of Mechanical Engineering and Communication，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，Xinjiang，China；2.Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，Xinjiang，China；3.School of Physics Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi 830046，Xinjiang，China；4.College of Life and Environmental Science，Minzu University of China，Beijing 100081，China）

2017-01-04

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.046

新疆維吾爾自治區高校科研計劃項目（xjedu20141002）

艾力·如蘇力（1987—），男（維吾爾），講師，碩士研究生，研究方向：農業機械化。

*通信作者：史建新（1956—），教授，碩士生導師。