一种食用胶类熬制新方法及其工艺循环的研究

伦立军

（山东科源制药股份有限公司，山东济南251601）

一种食用胶类熬制新方法及其工艺循环的研究

伦立军

（山东科源制药股份有限公司，山东济南251601）

目前食用胶类产品熬制主要采用人工熬制方法，采用的升温方法主要是煤炭消耗升温、电加热板加热升温，在熬制过程中温度和湿度的控制较为困难；同时，在可食用胶类产品熬制过程中会产生大量的高温蒸汽，由于熬制设备不是密封设备，这些高温蒸汽会排放到大气中，导致熬制操作人员的工作环境十分恶劣。针对上述问题，提出一种使用微波方式进行加热的食用胶类熬制新方法，同时探索了该种熬制方法的物料循环工艺。

食用胶类产品；微波熬胶；物料循环

随着我国制造业转型升级时机的到来，智能制造必然会取代传统行业落后的生产方式，成为我国新时期推动经济和社会发展的源动力。可食用胶类产品制造行业作为我国所特有的产业，更需要进行产业转型升级以及发展智能制造。

从国家层面看，国务院及相关部委均出台了各类文件，支持可食用胶类标准化、规范化、科学化建设，为智能制造标准化体系的建设提供了有力的政策保证。从行业背景看，可食用胶类产品作为我国传统中医药和保健品行业中历史最悠久、工艺最传统的分支，经过多年的发展，可食用胶类产品生产企业遍布全国20多个省份，近百家企业[1]，行业年产值规模已近500亿。但是，从全行业的生产现状看，多数企业的生产过程仍停留在遵循古法工艺的手工和半机械化生产模式下，存在产品质量不稳定、人力密集、生产环境恶劣等问题，与国际一流制药装备技术水平还存在较大的差距。尤其是在胶类产品熬制工位，现阶段国内相关企业基本上都是采用人工熬制的操作方式，人工熬制，不仅生产效率低，难以控制熬制的温度、湿度和时间。同时，人工参与为食品的卫生安全带来隐患。从环境保护的角度出发，古法熬制由于熬制设备不密封，在熬制过程中产生的大量高温蒸汽和废气不经处理直接排放到环境中，导致熬制车间的温度和湿度都很高，操作人员的工作环境十分恶劣[2]。

现针对我国现阶段食用胶类产品熬制工艺水平落后及标准缺失的现状，在深入调研食用胶类生产工艺、装备技术水平和发展需求的基础上，参照国际一流制药装备技术和标准设计了一种食用胶类熬制新方法及其循环系统。

1 工艺流程

1.1 微波加热方法

微波合成机的加热方式有别于传统食用胶类产品蒸汽加热熬制工艺。采用微波加热具有加热速度快、热量损失小、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量；而且微波加热占地面积小，避免了高温环境，工人的劳动条件得到了大大的改善，有效地控制了大肠菌群、产气菌群沙门氏的数量，从而提高了食品的安全系数。

微波是一种能量（而不是热量）形式，但在介质中可以转化为热量，微波是一种高频率的电磁波。微波炉利用其内部的磁控管将电能转化成微波，以2 450MHZ的振荡频率穿透食物，食物内的极性分子（比如水、蛋白质、脂肪、糖类）即被吸引以2 450MHZ的频率做振荡，分子之间互相碰撞产生大量的摩擦热量，微波炉就是利用这种分子本身产生的摩擦热量快速加热食物，因此加热时间很短[3]。

微波合成机加热优点在于控制及时、反应灵敏常规的加热方法，如蒸汽加热、电热、红外加热等，要达到一定的温度，需要一定的时间，在发生故障或停止加热时，温度的下降又要较长时间；而微波加热可在几秒的时间内迅速地将微波功率调到所需的数值，加热到适当的温度，便于自动化和连续化生产。

强场高温介质中单位体积内吸收的微波功率正比于电场强度的平方，这样就可以在很高的场强下使加工物件在极短的时间内上升到需要的加工温度，强场高温还能在产品的质量不受影响下产生杀菌作用。

微波加热的穿透能力，应用也比较广泛，但从对物体的穿透能力看，特别适用于胶状液体的热传导。一般工业加热设备比较大，占地多，周围环境温度也比较高，操作工人劳动条件差，强度大；而微波加热占地面积小，避免了环境高温，工人的劳动条件得到了大大的改善[4]。

内筒采用聚四氟乙烯，一般称作“不粘涂层”或“易清洁物料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，其摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了易清洁水管内层的理想涂料，是应用于胶液这种粘稠的材质的理想材料。特氟龙球阀内衬，有效地降低了胶液在下球阀表面的粘结，损耗较低，方便清洁。在制作球阀特氟龙内衬时，采用法兰连接方式拆装方便、耐高压。还在特氟龙和蝶阀之间垫了一个自制垫圈，在用螺丝锁紧后有效地防止胶液从两边边缘泄露，方便清洁[5]。搅拌桨采用大广角105°的搅拌锚式方式，在搅拌桨上主横梁上装有2个倾斜45°搅拌叶片。有效地对靠近中心的液体进行均匀搅拌，具有快速、方便的特点。搅拌桨上面喷上特氟龙涂膜，特氟龙涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合。作为中心搅拌桨，喷涂上特氟龙会达到胶液无法附着的特点。

外筒上下都采用的是法兰连接，法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好。安装法兰时要求2个法兰保持平行，法兰的密封面不能碰伤，并且要清理干净。法兰垫片，要根据设计规定选用。法兰连接的主要特点是拆卸方便、强度高、密封性能好[6]。

整个微波室采用密封排气的原理，将蒸汽从指定的窗空排除。有效地减少由于水分蒸发带来的过大的蒸发量，大大地减轻了室内水分的存留，消除了原有的潮湿环境，减少细菌对食品带来的危害。

采用立式摆线针轮搅拌的原理，低转速保护了食品中固体物质的完整性。

轴套与上盖通过6个六角螺栓GB/T5783-2000M12*28加弹簧垫片GB/T7245-1998M12锁紧连接，轴套内侧与搅拌桨用2个丁晴橡胶圈密封连接，有效地控制了搅拌桨与轴套的摩擦和偏载的问题。

下端采用球阀是，其中球芯与阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。而多通球阀在管道上可以灵活控制介质的合流、分流及流向的切换。

利用胶液的自身重力，缓慢地开启球阀，让桃花姬液体均匀地流入胶箱中。

1.2 物料循环工艺

上述微波加热熬胶系统带的物料循环系统，包括大循环、小循环和自循环3个循环过程，如图1所示。系统构成包括化胶罐、转子泵、过滤器、第一储胶罐、第二储胶罐、微波合成机和阀门若干。

图1 物料循环工艺示意图

其中，大循环包括第一储胶罐的出口一分支与微波合成机的入口连接，两者之间安装阀门，另一分支与第一储胶罐自身入口连接，两者之间有阀门。小循环包括第二储胶罐的入口一分支与微波合成机的入口连接，两者之间安装阀门，另一分支与第一储胶罐的出口连接，两者之间安装阀门。自循环包括第一储胶罐、第二储胶罐各自的出口与其自身入口连接，入口与出口之间有阀门。

人工将需要熬制的胶类产品原料投入化胶罐，化胶罐对胶坨进行加热后，转子泵将胶液打入过滤器，胶液通过过滤器过滤后进入第一储胶罐，胶液进入循环。

其中，大循环，第四、第二阀门关闭，第二、第四阀门打开，胶液从第一储胶罐进入微波合成机，物料熬制合成结束后成品从微波合成机进入下一工序；在胶液进入微波合成机的同时，一部分胶液通过转子泵重新进入第一储胶罐进行循环。

小循环，第五阀门、第二阀门、第七阀门关闭，第三阀门、第六阀门打开，胶液从第一储胶罐通过第三阀门进入第二储胶罐；第五阀门关闭，第二阀门、第三阀门、第六阀门打开，胶液从第二储胶罐进入微波合成机，物料熬制合成结束后成品从微波合成机引入下一工序。

自循环，第一阀门打开，第五阀门关闭，胶液从第一储胶罐出来经过转子泵再次回到第一储胶罐；第六阀门关闭，第七阀门打开，胶液从第二储胶罐出来经过转子泵再次回到第二储胶罐。

胶液在进行大循环时可同时进行自循环，保证胶液的状态一致性；当第一储胶罐内有一些胶液，化胶罐又有新胶液要进入储胶罐，此时可以打开小循环，让胶液进入第二储胶罐。

2 工艺实际效果

（1）该文新提出的熬胶方法，胶液在密封的微波加热罐体和管路中循环熬制，使得熬制方法由原来的开放式变成了密闭式熬制，熬制过程中产生的蒸汽和废气在冷凝管路的冷却作用下变成废液一同集中处理，显著改善了熬制车间温湿度过高的状况，降低了操作工人的劳动强度。

（2）采用微波加热方法，结合现代传感器技术，可实现一键控制温度、湿度和熬胶时间，微波加热使罐体受热均匀，保证了产品品质的均一性。同时，采用微波熬胶，可以避免人工直接接触高温产品，提高了产品的卫生质量及车间的工作安全性。

（3）采用上述物料循环方法，可以根据企业该段时间的产量灵活选择循环方式；采用大小循环与自循环相结合的方案，可保证在产品加工过程中胶液的温湿度、粘稠度等性状指标不变。

（4）该熬胶方法可以显著提高生产效率，达到人工减少80%、产量提高120%的目标。

3 结论

针对食用胶类产品熬制过程中现阶段存在的一些问题，提出了一种使用微波加热的新型加热方式，并在此基础上设计了一种包含大循环、小循环及自循环的物料循环系统，该系统可以保证物料在循环过程中进行熬制，并对熬制过程中产生的废气、废液进行集中处理，在提高产品产量的同时显著改善了传统熬制带来的环境污染问题。

[1]张献伟,周梁,蒋爱民,等.食品胶特性及其在食品中应用[J].食品与机械,2011,27(1):166-169.

[2]冯士明,钱茹.微波加热技术在材料工业中的应用前景[J].热固性树脂,1999,14(4):118-121.

[3]王绍林.微波加热技术在食品加工中应用[J].食品科学,2000,21(2):6-8.

[4]张天琦,崔献奎,张兆镗.微波加热原理、特性和技术优势[J].筑路机械与施工机械化,2008,25(7):9-14.

[5]毛跟年,郭倩,瞿建波,等.阿胶化学成分及药理作用研究进展[J].动物医学进展,2010,31(11):83-85.

[6]国家药典委员会编.中华人民共和国药典[M].北京:中国医药科技出版社,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

伦立军（1963-），男，山东寿光人，学士，科源总经理，高级工程师，研究方向：药物合成、企业管理。