一種帶壓鹵制裝置的研制

賈 偉 陳琳莉，2 李 俠 張春暉

JIA Wei 1 CHEN Lin－li 1，2 LI Xia 1 ZH ANG Chun－hui 1

（1.中國農業科學院農產品加工研究所農業部農產品加工綜合性重點實驗室，北京 100193；2.重慶工商大學環境與生物工程學院，重慶 400067）

（1.Institute of Agro－Products Processing Science and Technology，Chinese Academy of Agricultural Sciences／Comprehensive Key Laboratory of Agro－Products Processing，Ministry of Agriculture，Beijing 100193，China；2.College of Environmental and Biological Engineering，Chongqing Technology and Business University，Chongqing 400067，China）

鹵制食品作為中國的傳統美食，以其酥軟的口感、獨特的風味深受百姓的喜愛。近年來，醬鹵肉制品的生產逐漸由作坊式走向規模化集約化［1］，關于醬鹵制品的加工技術及設備的研究也在不斷地進行中，整個行業呈現出了良好的發展態勢。傳統的鹵制品需要經歷旺火、中火和微火的燒煮過程［2］，而在一些高海拔地區，由于大氣壓低的原因，水的沸點達不到100℃，加之西藏等高原地帶畜禽品種生長周期長、肌纖維致密［3］，變性溫度高，這使得鹵制食品加工過程中的熟化更為困難。常規的非加壓蒸煮熱加工方法會導致鹵制時間長、蒸煮損失嚴重、風味不佳等問題［4］。目前實際生產中大多使用壓力鍋進行生產，由于溫控精度差，加熱不均勻，蒸煮的食品營養損失大、風味不佳等問題導致產品質量不穩定［5］。

為解決上述問題，本研究設計了一種在高海拔低氣壓地區對食品進行鹵制加工的裝置，通過設備帶壓蒸煮使被鹵制加工食物在較短時間內熟化，蛋白質變性以及風味物質徹底形成，同時達到滅菌保質的效果［6］，能夠滿足正常工藝條件的生產。全封閉式的設計可以實現加壓功能，加壓可提高鍋內水的沸點，使食物易熟易爛［7］。第一循環水路和第二循環水路使該裝置實現了對食品的熱水外循環加熱，加熱過程中食品不容易糊鍋。蒸汽分布器和進液分布器使食品加熱過程受熱均勻。本設計實現了在一個裝置內既可以蒸也可以煮的功能，而且能夠自動控制溫度。在煮制食品時溫度控制精度可小于1℃，很好地避免了普通蒸煮方式控制精度差的弊端。

1 帶壓鹵制罐總體設計

1.1 結構組成

帶壓鹵制裝置（圖1）包括罐體、溫度傳感器、換熱器、汽水混合器、蒸汽供應管道（包括蒸汽自控系統、高精度蒸汽過濾器）、第一循環水路（包括湯液循環泵）、第二循環水路（高溫高壓循環泵、熱水循環罐、汽水混合器和換熱器）。

1.2 工作原理

帯壓鹵制裝置包括密封的罐體7，罐體頂端設有罐蓋，罐蓋可選擇性連通罐的內部和外界的泄壓閥，罐體上部外側設置有自動鎖蓋裝置11，用于控制罐蓋的啟閉，罐的整體結構的設計可有效地保證內部壓力的形成。罐體內部底端設有蒸汽分布器14，下部與外界的蒸汽供應管道（蒸汽供應管道上設置有蒸汽過濾器2和閥門，閥門與溫度傳感器5通信連接，根據溫度傳感器的溫度信號啟閉）相連，蒸汽分布器上方固定有蒸煮屜13，用于擱置蒸煮物，蒸煮屜底部側面安裝有蒸煮桿12，用于控制蒸煮屜的升降。蒸煮屜上方是進液分布器8，分布器上設有多個均勻分布的噴頭10，加熱后的煮制湯液通過進液分布器上的噴頭均勻的分布到蒸煮內容物上。罐體外有兩條循環水路，第一循環水路連接罐和換熱器6，與罐內部上方的進液分布器相連，第二循環水路依次連接蓄水池、汽水混合器4和換熱器6。

圖1 帶壓鹵制裝置結構示意圖Figure 1 Structural diagram of device with pressure for marinating

將鹵制原料均勻地擺放在蒸煮屜上，每層放置好后疊放，之后通過提升蒸煮屜提桿將疊放在一起的蒸煮屜放入到罐內部，將進液分布器安裝在循環口上。之后通過操作開蓋裝置將罐蓋閉合并鎖緊。接著注入定量的煮制湯液，先開啟高溫高壓循環泵待循環液穩定后，打開蒸汽自控系統，蒸汽經過高精度蒸汽過濾器后進入到汽水混合器內，產生的熱水通過背壓閥回流到熱水循環罐內。此時，再開啟湯液循環泵，將流動循環的煮制湯液輸入換熱器進行加熱。而加熱后的煮制湯液通過進液分布器上的噴頭均勻的分布到原料上。煮制湯液的溫度是通過傳感器采集信號后經過變送器反應到控制裝置，通過控制蒸汽閥門開閉來控制蒸汽進量。

需采用蒸制的工藝路線時，蒸汽經過高精度蒸汽過濾器后進入到蒸汽分布器，將蒸汽均勻分布后對蒸煮屜內的原料進行蒸制。其溫度控制同樣由蒸汽控制裝置控制蒸汽閥門開閉來實現，而傳感器由來自罐體內部的信號控制。蒸煮完成后，先泄壓，待壓力為零后，啟動開蓋裝置，拆下進液分布器后將蒸煮屜提出蒸煮罐，進入到下步工序。

2 鹵制罐主要部件的設計優化

2.1 主體罐的設計

由于是帶壓鹵制，主體罐材料的使用必須具有相當的抗壓性［8］。本設計嚴格按照 GB 150、GB 15l及《壓力容器安全技術監察規程》的要求用鋼。主體罐頂部設有自動鎖蓋機構［9］，包括鎖蓋電機、電機底座、聯軸器、軸承、螺桿、滑塊、保護外罩、扇形齒輪以及底座等。內部上端設有進液分布器，用于煮制時湯液均勻地分布到原料上。底部設有蒸汽分布器，蒸制時蒸汽從底部噴出，對原料進行加熱熟化。中間固定有可升降的蒸煮屜，方便取放原料，蒸煮屜為帶孔的不銹鋼屜，能夠承重，互相疊加方便搬運。反應罐筒體厚度的確定依據GB 150.1～150.4－2011標準要求來設計計算。罐體為不銹鋼焊接結構，筒體壁厚為6 mm；罐體采用SUS304不銹鋼材料［10］。

2.2 第一循環水路設計

第一循環水路包括罐體、湯液循環泵和換熱器（見圖2），湯液循環泵的作用是將罐中煮制湯液進行外部強制性循環，并使煮制湯液可以與換熱器中熱水進行換熱過程。換熱器為具有熱水承載和循環作用的罐狀結構，本設計使用的是間壁式換熱器［11］。由于該循環水路實現了對食品的熱水外循環加熱，因此食物在加工過程中不易糊鍋。

圖2 第一循環水路示意圖Figure 2 Schematic plot of the 1st circulation waterway

2.3 第二循環水路設計

與第一循環水路相同，該水路也是采用外循環加熱，包括高溫高壓循環泵、熱水循環罐、汽水混合器和換熱器（見圖3）。高溫高壓循環泵能夠在較高的溫度和壓力狀況下維持正常工作，使外接蓄水池中進入的水可在第二循環水路中進行循環流動。熱水循環罐兩端分別連接高溫高壓循環泵和換熱器，是具有熱水承載和循環作用的罐狀結構。汽水混合器是蒸煮液與潔凈蒸汽直接換熱的裝置。換熱器用于通過蒸汽加熱產生的高壓熱水與鹵制湯液進行換熱。

圖3 第二循環水路示意圖Figure 3 Schematic plot of the 2nd circulation waterway

2.4 蒸汽供應管道

蒸汽供應管道包括蒸汽自控系統和高精度蒸汽過濾器，管道上設置有閥門（見圖4）。高精度蒸汽過濾器是為直接與食品接觸的蒸汽提供小于0.1μm的過濾，由于蒸汽溫度高，因此該管道必須使用耐高溫材質。蒸汽自控系統通過接收傳感器和變送器反饋的信號來控制蒸汽的流量。當使用湯液煮制食物時，蒸汽通過高精度蒸汽過濾器先后進入第一循環水路和第二循環水路對蒸煮物進行加熱。當需要蒸制食物時，蒸汽經過高精度蒸汽過濾器后直接進入罐體底端的蒸汽分布器，通過分布器均勻地分布到食物上。蒸汽管道上的閥門與溫度傳感器通信連接，根據溫度傳感器的溫度信號啟閉。

圖4 蒸汽供應管道示意圖Figure 4 Schematic plot of the steam supply pipeline

3 結束語

本試驗設計的帶壓鹵制裝置針對的是西藏青海等沸騰溫度低于100℃的高原地區鹵煮食物困難的問題，對罐體設計進行優化，實現了帶壓功能，添加熱水外循環加熱體系，通過溫度傳感器、換熱器、汽水混合器、湯液循環泵的協同作用，實現對食物的蒸煮至熟功能，并在多個廠家進行了實際生產應用。設備運行以來，使用性能良好，能滿足高原人民對鹵味美食的需求。該裝置可蒸煮兩用，有效地降低了生產成本，同時可實現標準化、企業化。

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2 林春波，王麗.鹵制品發展現狀與未來趨勢［J］.中國調味品，2010，35（7）：30～34.

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