半干面高焓殺菌工藝優(yōu)化及裝備設(shè)計(jì)

摘 要： 傳統(tǒng)半干面加工依靠添加防腐劑來(lái)延長(zhǎng)保質(zhì)期，但卻影響了其口感和外觀色澤。高焓殺菌作為一種物理殺菌技術(shù)，具有高效殺菌、保持營(yíng)養(yǎng)、無(wú)污染和延長(zhǎng)保質(zhì)期等優(yōu)點(diǎn)，在半干面加工中逐漸得到應(yīng)用。介紹了半干面高焓殺菌工藝原理及特點(diǎn)，對(duì)高焓殺菌工藝進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)了半干面高焓殺菌裝備，指出存在的問(wèn)題，并提出了發(fā)展建議，對(duì)半干面高焓殺菌工藝及裝備后續(xù)研發(fā)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：半干面；高焓殺菌；工藝優(yōu)化；干燥；降溫緩酥；保質(zhì)期

中圖分類號(hào)：TS213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）04-0110-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.04.019

0 引言

半干面又稱脫水鮮面，是一種以小麥粉為主要原料，經(jīng)過(guò)和面、壓延、切條和烘干等工序制成的含水率在22%～26% 的面條[1]。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和人們生活節(jié)奏的加快，半干面以快捷、美味、營(yíng)養(yǎng)和健康的特點(diǎn)日益受到消費(fèi)者青睞，在我國(guó)形成廣泛的消費(fèi)基礎(chǔ)，從而也推動(dòng)了半干面產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展[2-4]。半干面在生產(chǎn)過(guò)程中，含水量高、營(yíng)養(yǎng)豐富的特性使其保質(zhì)期短、易腐壞變質(zhì)，成為制約半干面產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)[5]。開發(fā)有效的半干面殺菌方法，提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性，成為亟待解決的問(wèn)題。

目前，行業(yè)里主要通過(guò)和面和包裝時(shí)添加酒精等防腐劑來(lái)延長(zhǎng)半干面的保質(zhì)期，但卻犧牲了半干面的口感，基本吃不到面香的味道[6-8]。添加酒精使面條中含有酒精的味道，讓消費(fèi)者的體驗(yàn)變差，而且添加劑還會(huì)影響面條色澤和外觀[9-11]。

高焓殺菌法是一種新型的不添加防腐劑來(lái)延長(zhǎng)半干面保質(zhì)期的物理殺菌方式，逐漸成為行業(yè)的研究熱點(diǎn)。本研究在介紹半干面高焓殺菌工藝原理基礎(chǔ)上，對(duì)高焓殺菌工藝進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)半干面高焓殺菌裝備，探討其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并提出未來(lái)研究方向。

1 半干面高焓殺菌工藝原理及特點(diǎn)

1.1 高焓殺菌原理

高焓殺菌原理是使微生物的蛋白質(zhì)及核酸變性導(dǎo)致其死亡。高焓殺菌法是指在常壓條件下，以高溫高濕空氣為介質(zhì)，對(duì)食品進(jìn)行殺菌的方法。高濕空氣潛熱大、穿透力強(qiáng)，容易使微生物的蛋白質(zhì)變性或凝固，最終導(dǎo)致微生物死亡。在高焓狀態(tài)下，蛋白吸收水分更易凝固變性；水分子的穿透力比空氣大，更易均勻傳遞熱能。高濕空氣有潛熱存在，可迅速提高物體的溫度，因此高焓殺菌可在相對(duì)較低的溫度下達(dá)到與超高溫殺菌幾乎相同的殺菌效果。

1.2 高焓殺菌特點(diǎn)

（1）高效殺菌。影響半干面保質(zhì)期的主要原因是面粉中細(xì)菌等微生物的含量，細(xì)菌等微生物含量的多少?zèng)Q定了半干面保質(zhì)期的長(zhǎng)短，降低菌落數(shù)量、采用適當(dāng)?shù)囊志侄问茄娱L(zhǎng)半干面保質(zhì)期的關(guān)鍵[12-15]。高焓殺菌技術(shù)具有較好的殺菌效果， 能夠在短時(shí)間（10 min 左右）高效地把面粉中的菌落數(shù)降低至300CFU/g[16]。經(jīng)過(guò)該方式殺菌后，半干面在密封室溫條件下可延長(zhǎng)保質(zhì)期至90 d。

（2）保證感官品質(zhì)。高焓殺菌加工過(guò)程中，高溫時(shí)間較短，能夠較好地保持半干面的營(yíng)養(yǎng)成分并減小對(duì)韌性、口感和風(fēng)味等感官指標(biāo)的影響。

（3）無(wú)防腐劑。高焓殺菌是物理殺菌方法，殺菌過(guò)程中不使用化學(xué)添加劑，降低食品添加劑的使用風(fēng)險(xiǎn)，符合消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。

2 半干面高焓殺菌工藝優(yōu)化

半干面高焓殺菌工藝是在原有干燥、緩酥的工藝基礎(chǔ)上增加高焓殺菌區(qū)進(jìn)行殺菌，根據(jù)高焓殺菌工藝參數(shù)，核算高焓殺菌區(qū)物理參數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整高焓殺菌最優(yōu)工藝流程。

（1）工藝方案1。首先考慮高焓殺菌段設(shè)置在脫水干燥段前（圖1），試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)掛桿面條試樣進(jìn)入高焓殺菌段后出現(xiàn)并條、粘連及脫桿困難等問(wèn)題。面條從相對(duì)較低的室溫環(huán)境中進(jìn)入高溫高濕的高焓殺菌區(qū)后會(huì)在面條試樣表面快速形成冷凝水，冷凝水的出現(xiàn)導(dǎo)致面條試樣出現(xiàn)粘連，面條試樣與面桿之間發(fā)生粘連導(dǎo)致并條和脫桿困難。

（2）工藝方案2。針對(duì)冷凝水作用導(dǎo)致的面條試樣粘連現(xiàn)象，提出優(yōu)化方案，將高焓殺菌段設(shè)置在脫水干燥段中間（圖2）。掛桿面條試樣經(jīng)過(guò)部分干燥脫水后，表面形成堅(jiān)硬的“外殼”，該“外殼”不宜太厚，防止面條試樣脫水嚴(yán)重。由于干燥段和高焓殺菌段仍存在一定溫度差，面條試樣進(jìn)入高焓殺菌段后表面出現(xiàn)少量冷凝水（少于方案1 中出現(xiàn)的冷凝水），面條試樣“外殼”會(huì)吸收這些冷凝水使其消失，從而解決面條試樣出現(xiàn)粘連的問(wèn)題。選定方案2 作為優(yōu)化后的方案，根據(jù)該方案計(jì)算設(shè)計(jì)出不同面厚和上桿速度對(duì)應(yīng)的高焓殺菌區(qū)工藝參數(shù)如表1 所示。

3 半干面高焓殺菌裝備設(shè)計(jì)

3.1 整體設(shè)計(jì)

半干面高焓殺菌裝備整體結(jié)構(gòu)如圖3 所示，主要包括高焓殺菌區(qū)、干燥區(qū)和降溫緩酥區(qū)，各區(qū)通過(guò)保溫板進(jìn)行分隔，彼此獨(dú)立，通過(guò)空氣調(diào)控裝置分別對(duì)各區(qū)的溫度、濕度和風(fēng)速等進(jìn)行獨(dú)立控制。高焓殺菌裝備前端與半干面自動(dòng)上桿裝置連接，后端與自動(dòng)脫桿裝置相連。

作業(yè)時(shí)，面條經(jīng)過(guò)自動(dòng)上桿裝置進(jìn)入高焓殺菌系統(tǒng)，依次經(jīng)過(guò)干燥區(qū)、殺菌區(qū)、干燥區(qū)和降溫緩酥區(qū)（①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→⑨），實(shí)現(xiàn)干燥、殺菌、脫水緩酥一體化。脫水后的半干面經(jīng)出口裝置離開殺菌脫水緩酥系統(tǒng)，經(jīng)自動(dòng)脫桿裝置脫桿后進(jìn)入包裝環(huán)節(jié)。

3.2 高焓殺菌區(qū)移行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

高焓殺菌區(qū)移行機(jī)構(gòu)（圖4）位于干燥1 區(qū)和干燥2 區(qū)之間，包括上升段、水平段和下降段，面條在移行裝置的帶動(dòng)下由干燥1 區(qū)進(jìn)入高焓殺菌區(qū)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的殺菌后進(jìn)入干燥2 區(qū)。該移行裝置采用鏈條輸送方式，為保障移行的穩(wěn)定性和連續(xù)性，在上升段和下降段設(shè)計(jì)安裝面桿修正裝置，使面條進(jìn)行整齊排列后再進(jìn)入上升和下降階段。

3.3 高焓殺菌區(qū)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

半干面高焓殺菌系統(tǒng)采用梯度脫水工藝。干燥區(qū)具有加熱、加濕功能，溫度45 °C，濕度55%，風(fēng)速2.5 m/s，移行長(zhǎng)度30 m，通過(guò)時(shí)間16 min；殺菌區(qū)具有加熱、加濕功能， 溫度80 °C， 濕度80%， 風(fēng)速2.5 m/s，移行長(zhǎng)度7.5 m，通過(guò)時(shí)間10 min；降溫區(qū)具有降溫、加濕功能， 溫度28 °C， 濕度85%， 風(fēng)速2.0 m/s，移行長(zhǎng)度45.5 m，通過(guò)時(shí)間50 min。面條進(jìn)入高焓殺菌系統(tǒng)時(shí)的含水率34%，第1 次經(jīng)過(guò)干燥區(qū)后含水率27%，經(jīng)殺菌后含水率26%，第2 次經(jīng)過(guò)干燥區(qū)后含水率26%，經(jīng)降溫緩酥后半干面成品含水率23%。

3.4 自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高焓殺菌區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)如圖5 所示，主要包括PLC、變頻器、溫度傳感器、濕度傳感器、溫度調(diào)節(jié)閥、濕度調(diào)節(jié)閥、循環(huán)風(fēng)機(jī)、管道換熱器、蒸汽加濕器、電控箱和觸摸屏界面等。控制系統(tǒng)根據(jù)溫度和濕度信號(hào)，通過(guò)PLC 計(jì)算，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度調(diào)節(jié)閥的開啟比例或開關(guān)狀態(tài)來(lái)保證殺菌區(qū)內(nèi)溫度和濕度穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

高焓殺菌是一種殺菌效果較好的物理殺菌方式，能夠有效殺滅半干面中90% 以上的微生物，達(dá)到無(wú)添加延長(zhǎng)保質(zhì)期的效果，而且殺菌過(guò)程中不使用任何化學(xué)添加劑，符合消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。半干面高焓殺菌系統(tǒng)仍存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步探索解決：高焓殺菌工藝中僅通過(guò)菌落總數(shù)來(lái)反映半干面的保質(zhì)期，存在一定局限性；高焓殺菌區(qū)是高溫高濕環(huán)境，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性、耐久性提出更高的要求。未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)工藝研究和設(shè)備研發(fā)力度，推動(dòng)半干面高焓殺菌加工工藝和裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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