湿度自动控制在烟熏箱中的作用和实现

张春元

（天津市肉类联合加工厂，天津市浦英机械有限公司，天津300300）

烟熏箱等食品机械的出现，打破和代替了传统的土炉单一蒸煮、烘烤、烟熏的形式。使用它能省时、省力，提高工厂的生产效率，并能适应多种产品的熟化，生产出的产品质量更有保证，此类设备多年来一直畅销不衰。

德国早在20世纪80年代就已经采用湿球温度和干球温度对照的控制方式控制烟熏箱内的温度和相对湿度（以下简称湿度）。我国由于受到相关技术和市场上的电器元件等诸多因素的制约，仍未摆脱烘烤（干燥）、蒸煮、烟熏段单一用温度控制的方式。单一用温度控制的好处是电路简单，操作容易，增加湿度控制会造成路线复杂，控制面板增大而笨重，费用增加，故障率增多，调试、维修困难，加上当时的生产商熟化肉制品单一，对烘烤（干燥）、蒸煮、烟熏过程中湿度量参与的作用认识不足，因此国内没有提出对湿度控制的要求。

随着我国经济的发展，很多厂商在激烈的竞争中不断推出肉食熟化新品种，也逐渐认识到了烟熏箱的湿度控制对于降低成本，减少损失和保证产品质量来说绝非可有可无。许多肠类、鸭胸等烟熏产品，不引入湿度控制难以保证产品质量，烟熏箱内有无湿度控制也成为一项重要的合作条件，引起生产厂家的高度重视。

1 温度控制的烟熏箱工作流程

普通的天然肠衣灌装香肠过程中，工艺的熟化，第一步将灌装好的产品先烘烤（干燥）一段时间，这样做的目的，是把肠皮中的饱和水吸干，这不仅仅是去掉皮中的异味，更重要的是，丢掉饱和水的天然肠衣随着水份的减少，肠衣发生凝结，表面干燥柔韧，增强肠衣的坚固性，香肠的乳化外层也伴随着烘烤（干燥）的温度，使其乳化状转变为固状，肌肉纤维相互结合起来提高固着能力[1]。当进入第二步蒸煮段时，由于具备了香肠前期烘烤这个先决条件，可以说在合适的湿度范围抗住了香肠熟化过程中的膨胀力，保持原有状态不被破坏（不破损爆裂）从而保证产品质量，过程见图1。

从图1中看到，无湿度控制的烟熏箱，每个熟化段虽然工艺明确，但无论烘烤（干燥）、蒸煮、烟熏，它们的控制参数是温度和时间。这种控制方式在烘烤（干燥）段运行时，只要定时和定温适宜，产品质量是可以保障的。然而在蒸煮段运行时，由于缺少湿度控制，造成产品破损爆裂增多。

熟化工艺过程中温湿度曲线见图2～图4。

图1 温度控制的烟熏箱工作流程Fig.1 The working process of the temperature control smoke box

图2 烟熏箱无湿度控制蒸煮段运行曲线Fig.2 Curve of smoke box without humidity control in cooking phase

从图2中可以看到，在没有湿度控制的蒸煮过程中，无论温度达到与否，箱内的湿度在很短时间就达到了100%RH，即饱和状态。这种现象一直伴随温度长时间在箱内持续着。虽然在烘烤（干燥）段增强了肠衣坚固性，然而在蒸煮熟化前的T1～T2初期就已经遭到了破坏，促使烘烤好的肠衣又很快被饱和湿度所侵蚀，香肠表皮坚固力逐渐减小，此时，随着肠芯内温度的上升，肠体热膨胀越来越显著，固着力的减小，膨胀力的加大，肠衣破损、爆裂自然就会发生，这就是无湿度控制的缺陷[2]。再加上肠皮本身的质量、香肠原料的差异等一些不确定的因素，以及蒸汽压力、进气量大小等因素，也会增加破裂的几率，直接影响经济效益。

图3 烟熏箱无湿度控制烘烤段运行曲线Fig.3 Curve of smoke box without humidity control in baking stage

湿度控制影响产品烟熏着色效果，也是熟化工艺重点讨论的问题，从图3中可以看出，在设定温度范围内，箱内产品湿度是与时间成反比，既烟熏时间越长，产品湿度就越低，每一种烟熏的产品不但要保持规定的温度，而且还要保持规定的湿度，有利于烟熏沉积和呈色及均匀快速。通常在没有湿度控制的烟熏产品中，给烟熏的产品着色困难，常采用加长烟熏时间或是在烟熏原料的木屑中加入白糖，来提高着色度，虽然能起到一些作用，但加长烟熏时间使原产品单位重量减少，最多是每公斤减少重量10 g～15 g；木屑中加白糖，不但增加了成本，也使原产品增加了不需要的味道，且容易在肠衣外表出现花皮，直接影响产品外观。

图4 烟熏箱加湿度控制烘烤段运行曲线Fig.4 Curve of smoke box with humidity control in baking stage

从图4可以看出，有温度控制又有湿度控制使产品成产过程中的湿度与控制时间无关，可降低肠衣爆裂的风险。

2 解决方案

采取箱内温度用温度传感器的信号控制加热机组的烘烤电磁阀和湿度传感器的信号控制管路蒸汽电磁阀的方法控制；箱内湿度采用湿度传感器信号分别控制蒸煮电磁阀和增湿电磁阀的方法完成。当产品进入箱内需要蒸煮熟化时，一般产品温度80℃以上，湿度在90%RH以上，温度和湿度远未达到设定温度和相对湿度，加热机组的温度电磁阀和蒸煮电磁阀开启，由于箱内湿度上升和下降速度快于温度，在箱内温度达到设定值前，因湿度高低变化超出设定的上限值和下限值，蒸煮电磁阀会反复开启和关闭以維持湿度在设定的范围内[3]。当温度达到设定值，烘干电磁阀、蒸煮电磁阀关闭并保持，此时湿度大多在设定范围内，一旦湿度低于设定的下线值，增湿管路系统的增湿电磁阀开启，一是降低加热机组温度惰性上升带来的箱内温度继续升高趋势，二是抑制湿度下降并有所提升。当箱内温度低于设定值，且湿度保持在设定范围内时，开启烘烤电磁阀提升箱内温度，达到设定温度值关闭。在提升温度过程中，如果湿度下降超出了设定下限值，立刻开启蒸煮电磁阀快速提升箱内的温度和湿度（主要快速提升相对湿度）达到预设值关闭。至此按照箱内温度、湿度的情况，传感器发出不同的信号，控制电磁阀按照设定的温湿度保持到工作结束。控制流程见图5。

由图5可知，在烘烤、蒸煮、烟熏段的运行由于有了湿度控制的能力，天然肠衣的香肠破损率明显降低，减少了生产商的成本，为提高产品质量发挥了重大作用。

通过以上方案的精心设计和实施、调试，成功的完成了烟熏箱（炉）温湿度的控制，达到了设计要求。烟熏箱加湿度控制蒸煮段运行曲线见图6。

图5 温湿度控制的烟熏箱蒸煮段工作流程度Fig.5 The working process of the temperature and humidity control smoke box in cooking phase

图6 烟熏箱加湿度控制蒸煮段运行曲线Fig.6 Curve of smoke box with humidity control in cooking phase

从图4和图6温湿度曲线中了解到，无论是烘烤（干燥）、蒸煮、烟熏，随时可以加入湿度控制，随工艺要求而任意设定和调整，由于采用先进的电气元件，性能稳定、控制精确，加上操作具有独特的选择性，扩大了产品的烟熏种类，满足了国内外客商的熟化工艺的控制要求，运做10多年来，用户给予了积极的评定。实践证明，烟熏箱的湿度控制和温度控制同样是必不可少的。

3 经济效益分析

3.1 蒸煮段加湿度控制效益分析

天然肠衣无湿度控制的产品，破损率平均在4%～5%，而有湿度控制的破损率平均在1.5%～2%。按每批次300 kg计算，班产4批次破损36 kg。

3.2 烟熏段加湿度控制效益分析

熟化烟熏天然肠衣香肠运行的参数为温度68℃，湿度50%RH～60%RH，运行30 min达到产品烟熏要求的效果，而未增加湿度控制的实际烟熏时间为60 min，每批次增加30 min烟熏耗能，并且使产品损失了重量（不包括因增加烟熏时间每班减少10%～15%的产量所减少的利润值）。国内肉食品厂家使用的烟熏箱中无湿度控制的约占15%～20%，产品仅仅烟熏一项，全国生产厂商每年损失千万元以上，浪费了宝贵的能源。

4 结语

通过采用温度传感器与湿度传感器的配合使用，根据它们采集的不同信号控制相应的电磁阀，达到了控制湿度的目的，解决了天然肠衣在蒸煮工艺段中破损率高和在烘烤烟熏中延长时间问题，为肉食生产商提高了经济效益，为社会节省了大量资源。

参考资料：

[1] 周光宏.肉品加工学[M].北京:中国农业出版社,2009

[2] 林祥群.肉制品加工技术[M].天津:天津大学出版社,2010

[3] 夏文水.肉制品加工原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2003