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1、 豆腐皮机械化生产的工艺设计摘要：豆腐皮的生产，源远流长，至今已有1300多年的历史。随着人们生活水平的提高和消费观念的改变，传统的手工生产加工方式已不符合们对豆腐皮品质和卫生指标越来越高的要求。因此急需开发豆腐皮加工的成套设备，同时研究其相应的加工工艺，从而使其生产、加工过程实现机械化、自动化，提高劳动生产率，改善成品质量，使豆腐皮的生产能够满足国外市场的需求。本文首先阐述了豆腐皮传统手工生产的加工流程及其机械化生产的研究现状，论述了豆腐皮的成膜机理和成膜过程中的关键影响因素。然后按照豆腐皮的加工工艺流程，考虑到对加工过程中关键参数的控制，首先制定了豆腐皮机械化生产线的总体设计方案，包括生产
2、线的机械局部和控制局部两大局部，然后分别对机械局部、控制局部的软、硬件各个具体模块进展了详细设计。关键词：豆腐皮、机械化、工艺设计、经济效益前言豆腐皮的生产在历史悠久，源远流长，至今已有1300多年的历史，也是我国的传统特产之一。据传富阳东坞山豆腐皮是豆腐皮的发源地。东坞山豆腐皮薄如蝉翼，轻如绢纱，能透视反面的物体，500g豆腐皮有130多，厚度是20-25um，全国独一无二。它色泽洁白、油润干净、落水不糊，有“金篓玉衣之美称。它是豆浆中的蛋白质与空气中的氧份自然结合而形成的胶质膜，含有丰富的植物蛋白质和人体所需多种维生素，是豆制品中的精华。其中蛋白质含量约占42%-50%左右，脂肪占28%，
3、且绝大局部是不饱和脂肪酸，碳水化合物约13%，还有人体所需的各种微量元素，不含胆固醇。常食豆腐皮不仅可以提供丰富的营养，而且能改善心血管功能，增强免疫力。在烹饪方法上，可煎、可炒、可煮、可炸、可凉拌、又可做食品包裹物。中医理论认为，豆腐皮性平味甘，有清热润肺、止咳消痰、养胃、解毒、止汗等成效。明代伟大的药物学家和博物学家时珍所著的?本草纲目?中对豆腐皮做法就有描述，该书上说，大豆用水浸泡、碾碎、滤渣、煎成，其面上凝结者揭取晾干，便制作成豆腐皮。这种制作方法和现在的制作工艺有着惊人的相似，只是后期处理有所不用而已。因此可知，古人很早就知道豆腐皮的制作方法。豆腐皮的生产加工长期以来一直采用手工的方
4、式，传统手工制作的豆腐皮厚薄不均、破损严重、成品合格率一般在65%左右，并且由于采用手工操作，劳动强度大，生产效率低，成品质量特别是卫生指标较难保证，从而制约了该行业的开展。 随着人们生活水平的提高和消费观念的改变，对豆腐皮品质和卫生指标相对有了更高的要求，手工作坊的豆腐皮生产方式已经无法满足现代食品生产的要求，因此急需开发豆腐皮机械化生产的成套设备，同时研究与之相应的加工工艺，并实现关键加工工艺参数的自动控制，从而在保证豆腐皮产品质量的根底上，使豆腐皮生产加工过程实现机械化、自动化，提高劳动生产率，满足国外市场的需求。本文在详细分析豆腐皮加工工艺流程根底上，进展豆腐皮机械化生产线的设计研发工
5、作，并从提高效率和质量的角度入手，采用嵌入式系统实现对生产过程关键参数的自动化控制。一、 豆腐皮机械化生产线研究1、豆腐皮机械化生产研究现状首先说一下传统手工制作豆腐皮的加工工艺，从生产过程来看，主要有选料、浸泡、磨浆、滤浆、煮浆、提竹、烘干、回软等主要工艺流程。1.选料：制作豆腐皮的主要原料为大豆，选择皮色淡黄的大豆，通过过筛去除劣豆、杂质和砂土，使其纯洁，然后置于电动磨中，去掉豆衣。2.浸泡：把去衣后的大豆放入缸或桶，参加清水浸泡，让豆粒膨胀。浸水时间根据温度的上下而有所不同。3.磨浆：采用砂轮磨把大豆磨碎，此过程需加水，加水量的多少会直接影响到蛋白质提取率以及豆浆液的浓度，进而影响产品质
6、量。4.滤浆：用热水冲洗豆浆，并搅拌均匀，把豆浆倒入吊袋，摇晃吊袋进展滤浆，经过三次滤浆就可以把豆浆沥尽。5.煮浆：煮浆是豆腐皮制作过程中最关键的一个环节。煮浆的目的是通过高温去除大豆的豆腥味和苦涩味，增加大豆的香味，并且提高蛋白质消化率。此外，通过高温作用，能够使蛋白质得到充分变性，为后续过程创造必要的条件。6.提竹：将豆浆倒入平底锅，大约5分钟后，豆浆外表就会自然结成一层薄膜，即学硕士学位论文第一章绪论为豆腐皮。用竹竿沿着锅边挑起，使豆腐皮成竹条状。7.烘干：烘干是为了除去豆腐皮中过多的水分，保持60左右的温度对豆腐皮进展烘干。温度过高，会影响产品色泽。8.回软：采用自然降温、回软。对于过
7、干的豆腐皮，也可以采用适当喷水回软。后来，为了进一步提高豆腐皮产品的质量以及加工生产效率，人们对其机械化生产进展了一定程度的研究。豆腐皮机械化生产加工根本上是在遵循传统手工加工豆腐皮制作工艺的根底上，通过对机械化加工设备的设计研制以及对相应工艺参数的自动控制，到达豆腐皮的机械化生产。目前，国关于豆腐皮的连续结皮工艺和机械化生产设备的研究方面已有一些相关的报道，豆腐皮加工设备从单一的结皮锅至具有一定自动化程度的生产机械均有。归纳起来，主要有以下三类:1.连续结皮锅：豆腐皮连续结皮锅是对传统的间歇性结皮锅进展改良后的产品。该结皮锅的主要组成局部是一个盛放豆浆的容器，容器为一长槽，将豆浆倒入槽中，使
8、得豆浆外表呈长条形，有利于豆腐皮的连续生产，并且能够保证豆腐皮形状的要求。在长槽形容器用隔板将容器分为两个结皮区，隔板端开有空隙。此外，在隔板上还装有泵，能够加快豆浆的流动。容器外配有加热装置，由蒸汽管、夹套、保温层和罩壳组成。该结皮锅构造简单，豆浆流动性较好，与空气接触效果较好，可以实现连续结皮，从而在一定程度上减少了工人的劳动强度，提高了劳动生产效率。配有烘干设备，可以使豆腐皮实现自动烘干。2.改良工艺采用连续式生产设备;此种连续式生产设备主要是采用改良工艺对豆腐皮进展生产，方法主要包括悬浮法、喷淋法、滚筒法和浇注法等。用这些方法生产出来的最终产品主要是一些类似于豆腐皮的薄膜状豆制品，而并
9、非传统意义上的蛋白质与空气中的氧份自然结合形成的胶质膜。3.传统工艺采用连续式生产设备此种连续式生产设备采用传统工艺，但是由于没有能够实现设备与工艺的具体配合，以及针对性地解决豆腐皮生产的关键问题，因此大局部的设备脱离生产现实，无法实现产业化生产。同时整体机械化研究水平还不高，缺乏对整个成膜过程的有效控制。从以上专利申请情况中可以看出，目前豆腐皮生产加工行业在机械化及产业化方面仍然存在许多巫待解决的问题。比方，如何进一步实现生产加工的机械化、自动化，以提高生产效率，如何在豆腐皮生产加工过程中实现对豆浆的温度和浓度，等关键工艺参数的控制，从而保证豆腐皮的产品质量等等。2、豆腐皮机械化生产工艺技术
10、研究2.1豆腐皮成膜机理豆浆是一种含有乳浊液、胶体、真溶液三种分散体系的复杂分散系，在此分散体系中，蛋白质是决定豆腐皮整个结皮过程成功与否的关键。豆浆在正常情况下不会发生凝结，处于一个较稳定的状态。对豆浆进展加热处理后，豆浆中的蛋白质发生变性，分子构造发生变化。假设豆浆长时间保持在较高的温度条件下，一方面，豆浆外表的水分不断蒸发，外表蛋白质的浓度相对提高;另一方面，蛋白质分子获得较高的能，运动加剧，这样使得蛋白质分子间的接触、碰撞时机增加，蛋白质分子之间互相碰撞发生聚合反响而聚结，同时以疏水健与脂肪结合从而形成大豆蛋白一脂肪薄膜，即豆腐皮。随着时间的推移，薄膜越结越厚，到达一定的机械强度后便可
11、揭起，而后经人工枯燥即成产品。豆腐皮的形成过程、产品质量的好坏及豆腐皮的产率受大豆的质量、使用的水质、蛋白质浓度的上下、温度变化等诸多因素的影响。2.2成膜过程关键因素豆腐皮的成膜过程受到许多因素的影响，比方豆浆液的温度、浓度、深度等。其中影响豆腐皮成膜过程的主要工艺参数如下:1.大豆组分大豆组分对豆腐皮的凝胶强度具有很大的影响，主要是对豆腐皮抗拉强度、延伸率和水蒸汽透过率的影响。脂肪比例升高，豆腐皮的抗拉强度、延伸率和透水率都下降;蔗糖比例升高，豆腐皮抗拉强度下降，延伸率上升，透水率先增后降;含有11S蛋白亚基多的豆腐皮，其抗拉强度和阻水性明显提高，阻水性的提高使其防腐效果更好，货架期更长，
12、11S蛋白亚基含量影响程度要比脂肪和蔗糖大得多。2.豆浆液温度在豆腐皮成膜过程中，豆浆液的温度是影响豆腐皮品质和产率的重要因素之一。豆浆液保持在适宜的温度能够为大豆蛋白变性提供足够的热量，即大豆蛋白聚合所需的聚合能，从而影响蛋白质的凝胶构造以及豆腐皮的品质和产率。适宜的豆浆液温度应该控制在85。3.豆浆液浓度豆浆是一种复杂的分散体系，含有大量蛋白质和脂肪及少量无机盐和糖类，其中对豆浆性质其决定作用的是蛋白质胶体分散系。在低浓度时，豆浆浓度增大，蛋白含量变大，产率也随着增大;但当浓度增大到一定值后，随着豆浆外表水分的蒸发，特别是后期豆浆进一步浓缩，部二硫键之间无法相互结合，蛋白也就不能聚合，在豆
13、浆表层就无法形成蛋白质网络构造，从而也就无法成膜，导致产率降低。豆浆液的浓度应该控制在5.5%比较适宜。4.豆浆液深度豆腐皮的产率随着豆浆液深度的增加在不断增大，这主要是由于最后无法成膜的豆浆所占的比例减少的缘故。但是，当豆浆液的深度超过5cm后，虽然产率还在增加，但是幅度大大降低，成膜速度也在下降。为了能够同时保证豆腐皮的产率以及品质，成型槽中的豆浆液深度应该控制在5cm。5.豆浆液pH值豆浆液pH值升高有利于豆腐皮的形成，豆腐皮的产率显著提高;但是，豆浆液pH值不宜过高，否那么在结皮后期会造成豆腐皮颜色加深，影响质量。在实际生产中，豆浆液pH值应以7.0为宜。综上，皮成膜过程的关键因素如图
14、1一1所示。二、 豆腐皮机械化生产线总体设计1、 豆腐皮机械化生产线设计总体要求豆腐皮机械化生产加工工艺与传统手工豆腐皮生产加工工艺大致一样，在遵循此工艺的根底上，通过对生产线的研制以及控制系统的设计，实现豆腐皮的机械化、自动化生产。本文针对从豆浆液进入结皮装置开场的各个环节所组成的生产线进展了研究。1、1主要技术经济指标加工出的豆腐皮产品应到达以下指标:1. 感官指标a)外光：呈一定几何形状，呈半透明状，厚薄均匀，质地细腻;b)色泽:呈淡黄色或金黄色，色泽均匀，无深色焦斑;c)气味和滋味:具有豆制品特有的香气、无异味。2. 物理指标 a)厚度:超薄型0.2一0.5mm;b)抗拉强度:2一2.
15、5 Mpa/cm2;e)延伸率:20一30%。3化学指标水分?20%，蛋白质40一50%，脂肪20一25%。4.卫生指标砷(以As计)?0.5mg/kg?，铅(以Pb计)? 1.0mg/kg?，食品添加剂附合GB2760要求。整条生产线应到达以下指标:a)采用热循环利用，比传统方法节省能源30一40%;b)加热采用密闭式设计，提高制品卫生质量，同时改善车间的工作环境和卫生环境;c)采用人工通风和降温，适合于全天候生产;d)实现机械化和自动化以降低工人的劳动强度;1、2豆腐皮生产加工工艺参数要求 本系统中，豆浆液温度控制在85oC，控制精度士1“C，豆浆液浓度控制在5.5%，控制精度士0.2%。2、豆腐皮机械化生产线设计的总体方案 机械化生产线能够实现产品的机械化、自动化生产，其生产加工工艺与传统手工豆腐皮生产加工工艺大致一样，具体如图2一1所示。根据上述豆腐皮机械化生产加工工艺，本文将豆腐皮机械化生产线按功能和流程分布分为五大系统，分别为进浆系统、结皮系统、回浆系统、烘干系统和切割系统。五大系统的关系如图2一2所示。1.进浆系统进浆系统中，豆浆液存放在储浆桶中，新鲜豆浆液与系统的回浆不断注入储浆桶，在其中充分混合均匀后进入结皮槽。在豆腐皮的结皮过程中，虽
