新型制馕坯机的工艺设计与制作

艾力·如苏力，帕尔哈提·柔孜，阿布都艾则孜·阿布来提，麦尔哈巴·阿布拉，史建新，*

（1.新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐830052；2.中国科学院新疆理化技术研究所，新疆乌鲁木齐830011；3.新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐830046；4.中央民族大学生命与环境科学学院，北京100081）

新型制馕坯机的工艺设计与制作

艾力·如苏力1，帕尔哈提·柔孜2，阿布都艾则孜·阿布来提3，麦尔哈巴·阿布拉4，史建新1，*

（1.新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐830052；2.中国科学院新疆理化技术研究所，新疆乌鲁木齐830011；3.新疆大学物理科学与技术学院，新疆乌鲁木齐830046；4.中央民族大学生命与环境科学学院，北京100081）

馕的加工制作一般由传统手工制馕工艺来实现，针对传统手工制馕工艺存在容易造成食品污染、速度慢、工作效率低、人力消耗大、满足不了大量加工制作馕品的需求等问题，研究一种采用电力启动的流水线式制馕坯装置显得尤为重要。在传统制馕工艺基础上，对流水线式自动制馕机进行工艺优化，其中对馕磨具和自动制馕机整体结构的详细设计，确定自动制馕机的工作方式。研究将改变传统的以人为主的手工制馕方式，实现机械化连续制馕坯。馕磨具的采用，减少了劳动量，提高了制馕速度和工作效率。连续制窝窝馕坯试验结果表明：当气泵空气压力为0.8 MPa，挤压时间为1.5 s，转送带转速为1.15 r/min，环境温度控制在25℃～35℃，发酵时间控制在30 min时，1 min内可以制出23.7个外形美观，大小一致，形状完整的馕坯。制馕坯机将对馕的标准化、商业化、产业化带来一定的便利。

馕；馕坯；自动制馕坯机

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

馕是中亚地区独具特色的食品之一，与面包、披萨、饼干等面类食品一样，需要经过制作和熟制才能食用。馕是以小麦面、玉米面或高粱面等为原料，加少许盐、水和酵面，发酵后在馕坑中烤制而成的大小、形状、厚薄不一的圆形饼，具有香、脆、酥等特点，可以久放而不变质，品种达上百个，至今已有三千多年的历史[1-4]。制馕是生产馕的重要手段之一，馕面团在制馕过程中，大致需要面团分割、揉圆、发酵滚圆、整形、印花纹、撒芝麻、刷油奶等7个阶段，才能得到馕坯成品。制馕时，馕的面团在馕面板和打馕者手压力的挤压作用下，发生一系列物理及化学的变化，最终形成具有各种形状和外观的馕坯品。在酵母和挤压的作用下，馕面团的厚度和表面积在制馕过程中都会有一定程度的缩小和增长。酵母在二氧化碳和温度的作用下产生更多的二氧化碳，受热膨胀使馕的厚度和表面积增大；揉圆、擀开、整形、印花纹时经过挤压的馕体积和厚度减小。

目前，制馕过程是传统手工工艺而完成，有关机械化的自动制馕设备的制造和研究还未见报道。市场上的每个馕店都用馕坑，这些馕坑主要是用煤炭来加热烤制的馕品，很少一部分使用以电或燃气为能源的现代化绿色环保馕坑，缺少合适的制馕设备成为制约新疆馕产业发展的关键问题。其中，以电或燃气为能源的馕坑虽然在消耗能源、卫生条件、热量效率、环境保护等方面具有一定的优势，但是在馕的制作速度、人力和成本等方面存在一些问题而满足不了大量制作馕品的需求。为了克服现有馕店和馕品加工厂制馕速度慢、工作效率低、人工消耗大、馕品成本高、馕的大小不符标准等不足，急需研制一种制馕速度快，馕坯大小一致，能够降低劳动强度和便于运输组装的制馕设备，以馕产业所面临的问题。本文设计一种新的自动制馕机，以传送带的形式进瑞放和好的面团，出端可获得成形的生馕坯。该制馕机不仅能加工制作各种馕坯，而且加工速度快，能够降低劳动强度，便于运输，为馕产业机械化发展提供便利。

1 设计方法

1.1 设计要求

自动制馕机（以下简称制馕机）要求能够实现连续制馕，改变传统手工制馕的动力方式，减少制馕过程中制馕工作者的劳动强度，且能够使用方便。此外，制馕温度、制馕压力和挤压时间是决定馕品质的主要因素之一，需依据挤压力度、挤压时间、制馕温度等3个影响因素进行研究，所以也要求制馕机能够自动控制内部发酵温度，制馕压力和挤压时间则可人工自行控制。

1.2 设计思路

为实现连续制馕，查阅有关月饼制作机的研究[5-8]，发现月饼机是将所制食物的面料放在的转送带上进行冲压成型的，上部气缸和馕膜等元件冲压成型食品面料的表面，下部转送带和电动机等元件转送已经成型的并坯，最终将面料变月饼坯。但因月饼机的面料和馕的面料成分不一，大小也有区别，烤出方式不同等原因，此研究不宜采用其结构形式。

为减小装置的空间尺寸，设想将制馕机的转送带变短，上面设计一个小转送带，馒头机，发酵箱等部件，然后采用具有一定钢度的多缸曲轴代替气缸，并做多缸曲轴，多缸曲轴的每条缸所在的平面安装压板，馕模具，馕针等配件，结构转化示意图如图1所示。

图1 制馕坯机的工艺设计示意图Fig.1 Schematic diagram of design processing nan flan machine

图1可看出，制馕机的基本设计[9-11]思路已经完成，其中传送带安装在机架上，分别在传送带后端区上面设置馒头机、传送带前端区上面设置发酵箱以及小传送带。传送带中面部上面分别设置曲轴、馕磨、馕针、撒芝麻器以及刷油-奶器。机器工作时馒头机蜗轮由电动机以及蜗轮来传送面团，小传送带和传送带由电动机以及传送轮子来传送圆面团，曲轴被电动机的动力下带动馕磨、馕针、撒芝麻器和刷油-奶器，馕冲压形状，馕针印花纹，撒芝麻器撒芝麻，刷油-奶器对生馕表面刷油或者牛奶。圆面团由红外线加热器迅速加热一定温度并由传送带来进发酵箱，制馕速度、传送速度、发酵温度由控制面板来控制。圆面团在远红外发热装置的烘烤[12-15]下快速发酵并从后门出去，后到下传送带上面，整个机器由控制面板来控制。该机器提供能量的部件是安装在上下的大小电动机，已发酵好的面团在通过馒头机的蜗轮、发酵箱的小传送带和传送带从制馕机的一端被传送到另一端的过程中受曲轴的压力下而变成生馕坯。

1.3 馕模具的设计

根据手工工艺制作的馕坯的具体结构和尺寸优化设计了窝窝馕和白面馕的模具，详见表1、表2、图2～图7所示。模具的整体主要由内模具、外套、弹簧、透气口、连接头、主杆等部件组成。馕的品种不一，所设计的模具几何尺寸也不一样。

表1 窝窝馕和白面馕的模具尺寸确定Table 1 Determination of the girda nan and ak nan size mould

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

图2 馕模具设计图Fig.2 Design diagram of nan flan mould

图3 窝窝馕（A）坯和白面馕（B）坯的模具Fig.3 Mould diagram of girda nan and ak nan flan

图4 窝窝馕馕坯Fig.4 Girda nan flan

图5 白面馕馕坯Fig.5 Ak nan flan

图6 窝窝馕Fig.6 Girda nan

图7 白面馕Fig.7 Ak nan

图4～图7为传统手工艺制作馕坯和馕成品，本制馕坯机参考这两种馕的形状、大小、重量等指标，，调整馕磨参数，制作出连续式制馕坯机，为馕店和加工销售店提供生馕坯，满足需求。

1.4 整机结构

根据上述设计思路设计了制馕坯机，其具体结构如图8所示。制馕机的整机主要由转送带、控制系统、传动系统、机架、温控系统、压杆、馕磨具、馕针、撒芝麻器、刷油（奶）器和支撑轮等部分组成。

1.5 主要技术参数

外形尺寸：2 100 mm×550 mm×1 350 mm；单机重量：约210 kg；制馕尺寸：直径10 cm～25 cm；制馕量：1 min 24个生馕；电机功率：750 W；适用电源：AC（220±10）V，（50±1）Hz。

图8 自动制馕坯系统机结构示意图Fig.8 General structure diagram of automatic nan flan machine

1.6 工作原理

制馕坯机的结构示意、工作原理和制作见图9。

图9 制馕坯机的工作结构示意图Fig.9 Schematic diagram of the working process on nan flan machine structure

从图9可见，该机器主要是由控制面板、馒头机、发酵箱、曲轴、小传送带、电动机、馕磨、馕针、传送轮子、传送带、撒芝麻器、刷油（奶）器等部件组成。其中传送带安装在机架上，分别在传送带后端区上面设置馒头机、传送带前端区上面设置发酵箱以及小传送带。传送带中面部上面分别设置曲轴、馕磨、馕针、撒芝麻器以及刷油-奶器。机器工作时馒头机蜗轮由电动机以及蜗轮来传送面团，小传送带和传送带由电动机以及传送轮子来传送圆面团，曲轴被电动机的动力下带动馕磨、馕针、撒芝麻器和刷油-奶器，馕磨冲压形状，馕针印花纹，撒芝麻器撒芝麻，刷油（奶）器在生馕表面刷油或者牛奶。圆面团由红外线加热器迅速加热到一定温度并由传送带来进发酵箱，制馕速度、传送速度、发酵温度由控制面板来控制。圆面团在远红外发热装置的烘烤下快速发酵并从后门出去，随后到下传送带上面，整个机器由控制面板来控制。该机器提供能量的部件是上下安装的大小电动机，已发酵好的面团在通过馒头机的蜗轮、发酵箱的小传送带和传送带从制馕机的一端传送到另一端的过程中受曲轴的压力下而变成生馕坯。自动制馕机工作时，只要制馕师傅在制馕机右上段放好和好的面，面团就会被馒头机，发酵箱、馕磨、馕针、撒芝麻器以及刷油-奶器加工下变成完整的生馕坯。通过控制电动机和传送带的速度能调节制馕速度，从而达到不同的需求。该设备主要特点是结构简单，成本低，节约人力，实用方便，并且满足环保要求，同时保证所加工的馕品质不变。

1.7 窝窝馕的连续制馕坯试验

本试验是按照上述理念设计馕坯机，并对馕面发酵特性以及窝窝馕坯的最佳制作工艺进行探讨，对传送带转速、馕面团发酵过程、馕面团挤压成形过程进行试验，馕坯形状评定标准的建立等试验步骤和参数此处不作详细介绍，因设计制馕坯机最终目的也是为了产业化生产，只给出试验仪器参数，时间与操作过程，其他详细步骤请参考本人前期研究[16]。

1.7.1 试验仪器

制馕试验所用仪器：自动制馕机一台；HWH25Ⅱ型不锈钢和面机一台，生产效率为25 kg/斗；先行者/ACS-3.1型电子称一台，精度0.01 g；J9-2Ⅱ型石英电子秒表一个，精度0.01 s；数字温度表，精度1℃；SC63X125型气缸一台，工作压力0.15 MP～1.0 MP，使用速度范围：50 mm/s～500 mm/s；GAUGE 型气压表一个，精度 0.25 kg/㎡（0.025 MP）。

1.7.2 试验时间

试验时间从2016年2月10日12：15 min至12：45 min。

1.7.3 试验过程

12：15 min开始准备工具和原料，约12：25 min将准备好的一袋子天山特级面粉（约25 kg）、食盐0.6 kg、安琪干酵母0.040 kg、水11.5 kg（水温约为30℃）加入和面机开始和面，面团取出后装到发酵箱里，在30℃条件下发酵50 min左右，然后将发酵好的面团移在制馕机进料口，试验中用38 kg面团。约12：30 min开始启动制馕机，转送带转速调为1.15 r/min、气泵压力调节为0.8 MPa，挤压时间调节1.5s，机器发酵箱温度调节35℃准备制做馕坯，将调速器旋钮位置调到30处，12：35min开始制窝窝馕馕坯。面团在制馕机内成形好后并从馕机出馕口出，如此连续制馕，试验中共制作223个馕坯，单个馕坯的质量约为170 g。至12：45 min左右时制馕结束，其中有9个由于贴在馕磨具上，出现成形不完整的现象。从出第一个馕坯到出最后一个馕坯，用时约9 min时间。

烤馕效率：此次连续制馕坯试验用时约9 min，制作馕馕坯223个，制出完整馕坯214个，其中有9个在成形过程贴在馕磨具变形。因此该制馕机的连续制馕效率为23.7个/min，损坏率为4.20%。

2 结论

1）设计制馕机，制馕机使其具有实现连续制馕、自动控制机器内部的发酵箱的温度、改变传统手工制馕工艺制馕方式、速度快和移动方便等特点。

2）对制馕机的传动系统的进行设计，采用链传动方式为转送带传递动力，链传动的采用保证制馕机连续制馕功能的实现，与此同时，利用调速电机调节转送带的转速，提高制馕机的使用方便性。

3）对制馕机的外壳的设计，采用304不锈钢。

4）对制馕机的温控系统进行设计，使制馕机内部的发酵箱温度稳定在一个范围内，保证制馕品质的均匀性。

5）连续烘烤连续制馕坯试验用时约9 min，制作馕坯223个，制出完整馕坯214个，其中有9个在成形过程贴在馕磨具变形，因此该制馕机的连续制馕效率为23.7 g/min，损坏率为4.20%。

新型自动制馕坯机工作时，只要馕师傅在制馕机右上段放好已发酵好的面团，面团被馒头机，发酵箱、馕磨、馕针、撒芝麻器以及刷油-奶器的加工下变成完整的生馕坯。不仅能调节制馕坯速度，还能更换馕摸，从而达到不同的馕坯需求。并且，制馕机可以保证所加工馕的品质不变，进一步提高稳定性。达到了连续制馕要求，改善了了传统的制馕方式，提高制馕速度，降低劳动强度。综上所述，新型自动制馕机的投入生产将为新疆标志性特色餐饮业——馕产业的进一步发展壮大提供保障。

[1]何婧云.维吾尔族“馕”文化及其当代转型[J].农业考古,2006(4):256-259

[2]何婧云,张磊.维吾尔族食馕习俗的文化解说[J].安徽农业科学,2005,33(11):2220-2222

[3]李冬梅.浅谈维吾尔族饮食民俗中的文化质点馕 [J].西北民族学院学报(哲学社会科学版),2000(3):61-67

[4]王苹,杨海生.维吾尔族馕习俗解读[J].喀什师范学院学报,2011,32(5):32-35

[5]Duncan Manley.饼干加工工艺[M].3版.北京:中国轻工业出版社,2006

[6]李里特,江正强.焙烤食品工艺学[M].2版.北京:中国轻工业出版社,2009:175-177

[7]李里特,江正强,卢山.焙烤食品工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,2000:312-332

[8]贡汉坤.焙烤食品生产技术[M].北京:科学出版社,2004:61-117

[9]张国治.焙烤食品加工机械[M].北京:化学工业出版社,2003:107-191

[10]陆振曦,陆守道.食品机械原理与设计[M].北京:中国轻工业出版社,1995:301-352

[11]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].8版.北京:高等教育出版社,2006:175-181

[12]关邦仲.远红外面包烤炉的设计[J].食品科技,1979(5):5-6

[13]滕均.带式饼千烘烤炉的设计计算-Ⅱ[J].上海食品科技,1984(4):15-18

[14]刘江汉.焙烤工业使用手册[M].北京:中国轻工业出版社,2003:764-768

[15]张玉萍,安骞,张雪琴,等.热工基础[M].北京:中国建材工业出版社,2005:175-237

[16]艾力·如苏力.基于传统制馕工艺的自动制馕机的研发[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,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

新疆维吾尔自治区高校科研计划项目（xjedu20141002）

艾力·如苏力（1987—），男（维吾尔），讲师，硕士研究生，研究方向：农业机械化。

*通信作者：史建新（1956—），教授，硕士生导师。