低温除水干燥机的三维设计

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.