濕度自動控制在煙熏箱中的作用和實現

張春元

（天津市肉類聯合加工廠，天津市浦英機械有限公司，天津300300）

煙熏箱等食品機械的出現，打破和代替了傳統的土爐單一蒸煮、烘烤、煙熏的形式。使用它能省時、省力，提高工廠的生產效率，并能適應多種產品的熟化，生產出的產品質量更有保證，此類設備多年來一直暢銷不衰。

德國早在20世紀80年代就已經采用濕球溫度和干球溫度對照的控制方式控制煙熏箱內的溫度和相對濕度（以下簡稱濕度）。我國由于受到相關技術和市場上的電器元件等諸多因素的制約，仍未擺脫烘烤（干燥）、蒸煮、煙熏段單一用溫度控制的方式。單一用溫度控制的好處是電路簡單，操作容易，增加濕度控制會造成路線復雜，控制面板增大而笨重，費用增加，故障率增多，調試、維修困難，加上當時的生產商熟化肉制品單一，對烘烤（干燥）、蒸煮、煙熏過程中濕度量參與的作用認識不足，因此國內沒有提出對濕度控制的要求。

隨著我國經濟的發展，很多廠商在激烈的競爭中不斷推出肉食熟化新品種，也逐漸認識到了煙熏箱的濕度控制對于降低成本，減少損失和保證產品質量來說絕非可有可無。許多腸類、鴨胸等煙熏產品，不引入濕度控制難以保證產品質量，煙熏箱內有無濕度控制也成為一項重要的合作條件，引起生產廠家的高度重視。

1 溫度控制的煙熏箱工作流程

普通的天然腸衣灌裝香腸過程中，工藝的熟化，第一步將灌裝好的產品先烘烤（干燥）一段時間，這樣做的目的，是把腸皮中的飽和水吸干，這不僅僅是去掉皮中的異味，更重要的是，丟掉飽和水的天然腸衣隨著水份的減少，腸衣發生凝結，表面干燥柔韌，增強腸衣的堅固性，香腸的乳化外層也伴隨著烘烤（干燥）的溫度，使其乳化狀轉變為固狀，肌肉纖維相互結合起來提高固著能力[1]。當進入第二步蒸煮段時，由于具備了香腸前期烘烤這個先決條件，可以說在合適的濕度范圍抗住了香腸熟化過程中的膨脹力，保持原有狀態不被破壞（不破損爆裂）從而保證產品質量，過程見圖1。

從圖1中看到，無濕度控制的煙熏箱，每個熟化段雖然工藝明確，但無論烘烤（干燥）、蒸煮、煙熏，它們的控制參數是溫度和時間。這種控制方式在烘烤（干燥）段運行時，只要定時和定溫適宜，產品質量是可以保障的。然而在蒸煮段運行時，由于缺少濕度控制，造成產品破損爆裂增多。

熟化工藝過程中溫濕度曲線見圖2～圖4。

圖1 溫度控制的煙熏箱工作流程Fig.1 The working process of the temperature control smoke box

圖2 煙熏箱無濕度控制蒸煮段運行曲線Fig.2 Curve of smoke box without humidity control in cooking phase

從圖2中可以看到，在沒有濕度控制的蒸煮過程中，無論溫度達到與否，箱內的濕度在很短時間就達到了100%RH，即飽和狀態。這種現象一直伴隨溫度長時間在箱內持續著。雖然在烘烤（干燥）段增強了腸衣堅固性，然而在蒸煮熟化前的T1～T2初期就已經遭到了破壞，促使烘烤好的腸衣又很快被飽和濕度所侵蝕，香腸表皮堅固力逐漸減小，此時，隨著腸芯內溫度的上升，腸體熱膨脹越來越顯著，固著力的減小，膨脹力的加大，腸衣破損、爆裂自然就會發生，這就是無濕度控制的缺陷[2]。再加上腸皮本身的質量、香腸原料的差異等一些不確定的因素，以及蒸汽壓力、進氣量大小等因素，也會增加破裂的幾率，直接影響經濟效益。

圖3 煙熏箱無濕度控制烘烤段運行曲線Fig.3 Curve of smoke box without humidity control in baking stage

濕度控制影響產品煙熏著色效果，也是熟化工藝重點討論的問題，從圖3中可以看出，在設定溫度范圍內，箱內產品濕度是與時間成反比，既煙熏時間越長，產品濕度就越低，每一種煙熏的產品不但要保持規定的溫度，而且還要保持規定的濕度，有利于煙熏沉積和呈色及均勻快速。通常在沒有濕度控制的煙熏產品中，給煙熏的產品著色困難，常采用加長煙熏時間或是在煙熏原料的木屑中加入白糖，來提高著色度，雖然能起到一些作用，但加長煙熏時間使原產品單位重量減少，最多是每公斤減少重量10 g～15 g；木屑中加白糖，不但增加了成本，也使原產品增加了不需要的味道，且容易在腸衣外表出現花皮，直接影響產品外觀。

圖4 煙熏箱加濕度控制烘烤段運行曲線Fig.4 Curve of smoke box with humidity control in baking stage

從圖4可以看出，有溫度控制又有濕度控制使產品成產過程中的濕度與控制時間無關，可降低腸衣爆裂的風險。

2 解決方案

采取箱內溫度用溫度傳感器的信號控制加熱機組的烘烤電磁閥和濕度傳感器的信號控制管路蒸汽電磁閥的方法控制；箱內濕度采用濕度傳感器信號分別控制蒸煮電磁閥和增濕電磁閥的方法完成。當產品進入箱內需要蒸煮熟化時，一般產品溫度80℃以上，濕度在90%RH以上，溫度和濕度遠未達到設定溫度和相對濕度，加熱機組的溫度電磁閥和蒸煮電磁閥開啟，由于箱內濕度上升和下降速度快于溫度，在箱內溫度達到設定值前，因濕度高低變化超出設定的上限值和下限值，蒸煮電磁閥會反復開啟和關閉以維持濕度在設定的范圍內[3]。當溫度達到設定值，烘干電磁閥、蒸煮電磁閥關閉并保持，此時濕度大多在設定范圍內，一旦濕度低于設定的下線值，增濕管路系統的增濕電磁閥開啟，一是降低加熱機組溫度惰性上升帶來的箱內溫度繼續升高趨勢，二是抑制濕度下降并有所提升。當箱內溫度低于設定值，且濕度保持在設定范圍內時，開啟烘烤電磁閥提升箱內溫度，達到設定溫度值關閉。在提升溫度過程中，如果濕度下降超出了設定下限值，立刻開啟蒸煮電磁閥快速提升箱內的溫度和濕度（主要快速提升相對濕度）達到預設值關閉。至此按照箱內溫度、濕度的情況，傳感器發出不同的信號，控制電磁閥按照設定的溫濕度保持到工作結束。控制流程見圖5。

由圖5可知，在烘烤、蒸煮、煙熏段的運行由于有了濕度控制的能力，天然腸衣的香腸破損率明顯降低，減少了生產商的成本，為提高產品質量發揮了重大作用。

通過以上方案的精心設計和實施、調試，成功的完成了煙熏箱（爐）溫濕度的控制，達到了設計要求。煙熏箱加濕度控制蒸煮段運行曲線見圖6。

圖5 溫濕度控制的煙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

圖6 煙熏箱加濕度控制蒸煮段運行曲線Fig.6 Curve of smoke box with humidity control in cooking phase

從圖4和圖6溫濕度曲線中了解到，無論是烘烤（干燥）、蒸煮、煙熏，隨時可以加入濕度控制，隨工藝要求而任意設定和調整，由于采用先進的電氣元件，性能穩定、控制精確，加上操作具有獨特的選擇性，擴大了產品的煙熏種類，滿足了國內外客商的熟化工藝的控制要求，運做10多年來，用戶給予了積極的評定。實踐證明，煙熏箱的濕度控制和溫度控制同樣是必不可少的。

3 經濟效益分析

3.1 蒸煮段加濕度控制效益分析

天然腸衣無濕度控制的產品，破損率平均在4%～5%，而有濕度控制的破損率平均在1.5%～2%。按每批次300 kg計算，班產4批次破損36 kg。

3.2 煙熏段加濕度控制效益分析

熟化煙熏天然腸衣香腸運行的參數為溫度68℃，濕度50%RH～60%RH，運行30 min達到產品煙熏要求的效果，而未增加濕度控制的實際煙熏時間為60 min，每批次增加30 min煙熏耗能，并且使產品損失了重量（不包括因增加煙熏時間每班減少10%～15%的產量所減少的利潤值）。國內肉食品廠家使用的煙熏箱中無濕度控制的約占15%～20%，產品僅僅煙熏一項，全國生產廠商每年損失千萬元以上，浪費了寶貴的能源。

4 結語

通過采用溫度傳感器與濕度傳感器的配合使用，根據它們采集的不同信號控制相應的電磁閥，達到了控制濕度的目的，解決了天然腸衣在蒸煮工藝段中破損率高和在烘烤煙熏中延長時間問題，為肉食生產商提高了經濟效益，為社會節省了大量資源。

參考資料：

[1] 周光宏.肉品加工學[M].北京:中國農業出版社,2009

[2] 林祥群.肉制品加工技術[M].天津:天津大學出版社,2010

[3] 夏文水.肉制品加工原理與技術[M].北京:化學工業出版社,2003