半干面高焓殺菌工藝優化及裝備設計

摘 要： 傳統半干面加工依靠添加防腐劑來延長保質期，但卻影響了其口感和外觀色澤。高焓殺菌作為一種物理殺菌技術，具有高效殺菌、保持營養、無污染和延長保質期等優點，在半干面加工中逐漸得到應用。介紹了半干面高焓殺菌工藝原理及特點，對高焓殺菌工藝進行了優化，設計了半干面高焓殺菌裝備，指出存在的問題，并提出了發展建議，對半干面高焓殺菌工藝及裝備后續研發提供借鑒。

關鍵詞：半干面；高焓殺菌；工藝優化；干燥；降溫緩酥；保質期

中圖分類號：TS213 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）04-0110-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.04.019

0 引言

半干面又稱脫水鮮面，是一種以小麥粉為主要原料，經過和面、壓延、切條和烘干等工序制成的含水率在22%～26% 的面條[1]。近年來，隨著經濟水平的不斷提高和人們生活節奏的加快，半干面以快捷、美味、營養和健康的特點日益受到消費者青睞，在我國形成廣泛的消費基礎，從而也推動了半干面產業快速發展[2-4]。半干面在生產過程中，含水量高、營養豐富的特性使其保質期短、易腐壞變質，成為制約半干面產業發展的痛點[5]。開發有效的半干面殺菌方法，提高產品質量和安全性，成為亟待解決的問題。

目前，行業里主要通過和面和包裝時添加酒精等防腐劑來延長半干面的保質期，但卻犧牲了半干面的口感，基本吃不到面香的味道[6-8]。添加酒精使面條中含有酒精的味道，讓消費者的體驗變差，而且添加劑還會影響面條色澤和外觀[9-11]。

高焓殺菌法是一種新型的不添加防腐劑來延長半干面保質期的物理殺菌方式，逐漸成為行業的研究熱點。本研究在介紹半干面高焓殺菌工藝原理基礎上，對高焓殺菌工藝進行優化，設計半干面高焓殺菌裝備，探討其應用優勢，并提出未來研究方向。

1 半干面高焓殺菌工藝原理及特點

1.1 高焓殺菌原理

高焓殺菌原理是使微生物的蛋白質及核酸變性導致其死亡。高焓殺菌法是指在常壓條件下，以高溫高濕空氣為介質，對食品進行殺菌的方法。高濕空氣潛熱大、穿透力強，容易使微生物的蛋白質變性或凝固，最終導致微生物死亡。在高焓狀態下，蛋白吸收水分更易凝固變性；水分子的穿透力比空氣大，更易均勻傳遞熱能。高濕空氣有潛熱存在，可迅速提高物體的溫度，因此高焓殺菌可在相對較低的溫度下達到與超高溫殺菌幾乎相同的殺菌效果。

1.2 高焓殺菌特點

（1）高效殺菌。影響半干面保質期的主要原因是面粉中細菌等微生物的含量，細菌等微生物含量的多少決定了半干面保質期的長短，降低菌落數量、采用適當的抑菌手段是延長半干面保質期的關鍵[12-15]。高焓殺菌技術具有較好的殺菌效果， 能夠在短時間（10 min 左右）高效地把面粉中的菌落數降低至300CFU/g[16]。經過該方式殺菌后，半干面在密封室溫條件下可延長保質期至90 d。

（2）保證感官品質。高焓殺菌加工過程中，高溫時間較短，能夠較好地保持半干面的營養成分并減小對韌性、口感和風味等感官指標的影響。

（3）無防腐劑。高焓殺菌是物理殺菌方法，殺菌過程中不使用化學添加劑，降低食品添加劑的使用風險，符合消費者對健康食品的需求。

2 半干面高焓殺菌工藝優化

半干面高焓殺菌工藝是在原有干燥、緩酥的工藝基礎上增加高焓殺菌區進行殺菌，根據高焓殺菌工藝參數，核算高焓殺菌區物理參數，通過試驗調整高焓殺菌最優工藝流程。

（1）工藝方案1。首先考慮高焓殺菌段設置在脫水干燥段前（圖1），試驗發現掛桿面條試樣進入高焓殺菌段后出現并條、粘連及脫桿困難等問題。面條從相對較低的室溫環境中進入高溫高濕的高焓殺菌區后會在面條試樣表面快速形成冷凝水，冷凝水的出現導致面條試樣出現粘連，面條試樣與面桿之間發生粘連導致并條和脫桿困難。

（2）工藝方案2。針對冷凝水作用導致的面條試樣粘連現象，提出優化方案，將高焓殺菌段設置在脫水干燥段中間（圖2）。掛桿面條試樣經過部分干燥脫水后，表面形成堅硬的“外殼”，該“外殼”不宜太厚，防止面條試樣脫水嚴重。由于干燥段和高焓殺菌段仍存在一定溫度差，面條試樣進入高焓殺菌段后表面出現少量冷凝水（少于方案1 中出現的冷凝水），面條試樣“外殼”會吸收這些冷凝水使其消失，從而解決面條試樣出現粘連的問題。選定方案2 作為優化后的方案，根據該方案計算設計出不同面厚和上桿速度對應的高焓殺菌區工藝參數如表1 所示。

3 半干面高焓殺菌裝備設計

3.1 整體設計

半干面高焓殺菌裝備整體結構如圖3 所示，主要包括高焓殺菌區、干燥區和降溫緩酥區，各區通過保溫板進行分隔，彼此獨立，通過空氣調控裝置分別對各區的溫度、濕度和風速等進行獨立控制。高焓殺菌裝備前端與半干面自動上桿裝置連接，后端與自動脫桿裝置相連。

作業時，面條經過自動上桿裝置進入高焓殺菌系統，依次經過干燥區、殺菌區、干燥區和降溫緩酥區（①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧→⑨），實現干燥、殺菌、脫水緩酥一體化。脫水后的半干面經出口裝置離開殺菌脫水緩酥系統，經自動脫桿裝置脫桿后進入包裝環節。

3.2 高焓殺菌區移行機構設計

高焓殺菌區移行機構（圖4）位于干燥1 區和干燥2 區之間，包括上升段、水平段和下降段，面條在移行裝置的帶動下由干燥1 區進入高焓殺菌區，經過一段時間的殺菌后進入干燥2 區。該移行裝置采用鏈條輸送方式，為保障移行的穩定性和連續性，在上升段和下降段設計安裝面桿修正裝置，使面條進行整齊排列后再進入上升和下降階段。

3.3 高焓殺菌區工藝參數設計

半干面高焓殺菌系統采用梯度脫水工藝。干燥區具有加熱、加濕功能，溫度45 °C，濕度55%，風速2.5 m/s，移行長度30 m，通過時間16 min；殺菌區具有加熱、加濕功能， 溫度80 °C， 濕度80%， 風速2.5 m/s，移行長度7.5 m，通過時間10 min；降溫區具有降溫、加濕功能， 溫度28 °C， 濕度85%， 風速2.0 m/s，移行長度45.5 m，通過時間50 min。面條進入高焓殺菌系統時的含水率34%，第1 次經過干燥區后含水率27%，經殺菌后含水率26%，第2 次經過干燥區后含水率26%，經降溫緩酥后半干面成品含水率23%。

3.4 自動化控制系統設計

高焓殺菌區自動化控制系統如圖5 所示，主要包括PLC、變頻器、溫度傳感器、濕度傳感器、溫度調節閥、濕度調節閥、循環風機、管道換熱器、蒸汽加濕器、電控箱和觸摸屏界面等。控制系統根據溫度和濕度信號，通過PLC 計算，自動調節溫濕度調節閥的開啟比例或開關狀態來保證殺菌區內溫度和濕度穩定。

4 結束語

高焓殺菌是一種殺菌效果較好的物理殺菌方式，能夠有效殺滅半干面中90% 以上的微生物，達到無添加延長保質期的效果，而且殺菌過程中不使用任何化學添加劑，符合消費者對健康食品的需求。半干面高焓殺菌系統仍存在一些問題需要進一步探索解決：高焓殺菌工藝中僅通過菌落總數來反映半干面的保質期，存在一定局限性；高焓殺菌區是高溫高濕環境，對設備的穩定性、耐久性提出更高的要求。未來應加強工藝研究和設備研發力度，推動半干面高焓殺菌加工工藝和裝備產業發展。

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