面制食品老化程度测定装置的研制

冷进松 朱 珠

（1.吉林工商学院食品工程学院，吉林 长春 130062；2.粮油食品深加工吉林省高校重点实验室，吉林 长春 130062）

面制食品具有良好的松软的内部组织结构及弹性和口感等特点，但由于生产、销售到消费周期的增加，面制食品会慢慢失水、变硬、掉渣，原有的弹性和风味消失，这种现象称为食品的老化。世界上每年都因老化问题而造成大量的粮食浪费［1］。

在面制食品的老化程度测定中，目前主要采用仪器（质构仪［2，3］、差 示 扫 描 量 热 仪［4］、X－射 线 衍 射 仪［5］、拉 曼 光 谱法［6］、核磁共振光谱法［7］）和酶法（α－淀粉酶［8］）测定。仪器测定所用检测仪器昂贵，对使用者有较高的综合素质要求，使用维护成本较高；酶法费时、费力，还需要检查人员具有较高的试验操作技能。本试验拟利用面食制品老化、回生程度越大掉渣越多这一原理，设计一种半机械化操作且附属消耗品少，可进行多种面制食品样品老化程度检测的装置，以满足实验室及小规模企业的使用需求。

1 工作原理

面制食品老化程度测定装置结构见图1。以测试机构2为例其具体工作原理：开始测定时，通过调节重锤16和杠杆调节滑块6来调整被测样品7与砂轮11间位置。工作时，将制作好的待测样品夹到样品夹具8上，调节锁紧螺丝17，将待试样品7固定，将电子称4显示数据清除为0，之后开动双轴电机9，使砂轮11与被测样品7不断摩擦，在重锤16作用下，砂轮11与被测样品7始终接触，摩擦下的被测样品7碎屑会进入电子称4托盘，开机2min后，记录下电子称4最终显示的重量数据。重量数据在与被测样品7的原重相比，即为该样品老化测定数值。可通过式（1）计算：

式中：

c——老化度，%；

W1——被测样品原重，g；

W2——磨下碎屑重量，g。

图1 面制食品老化程度测定装置结构示意图Figure 1 The structural diagram of degree of aging measuring device for flour food

2 结构设计

2.1 操作箱设计

操作箱体采用不锈钢制成，箱体侧板由螺丝紧固，便于拆卸和清洗。操作箱内可设置均匀加热恒温装置，手工设定恒温值，可保证在不同温度环境下对样品老化程度进行测试。

2.2 测试机构设计

测试机构设置在双轴电机的一轴端，主要包括测试杠杆12、用于调整被测样品7与砂轮11接触程度、能够在测试杠杆上滑动而改变其配重的杠杆调节滑块Ⅰ5和杠杆调节滑块Ⅱ6、用于支承测试杠杆的支架13、用于测试杠杆与支架相活动连接的铰接螺栓、用于夹持和固定被测样品的样品夹具8，用于被测样品固定样品夹具上的锁紧螺丝17、支撑电机轴的轴承孔3、测定数据的电子称4以及用于微调被测样品与砂轮接触程度的重锤16等组成，根据样品老化程度的不同，可以选用不同的重锤质量，即60，100，200，400，800g 5种以满足不同种类的样品的测定要求。装置砂轮安装结构图见图2。

2.3 动力机构设计

图2 砂轮安装结构图Figure 2 Installation structure diagram of grinding wheel

该测定装置以额定功率0.12kW，额定转速1 440r/min的直流双轴电动机作为动力源，并通过转速控制器进行无级调速。由555电路、作为中间级的驱动和功放电路、电机和续流二极管VD3等构成的可调脉冲振荡器来控制速度。脉冲占空比越小，驱动电流越大，转速越快，反之亦然。通过输出脉冲驱动来调节脉冲占空比、电机驱动电流和转速；通过调整电位器RP数值的大小控制电机的速度［9］，见图3。与非门I与晶体管开关电路组成定时控制电路。与非门电路的逻辑功能如图3所示，当输出端为低电平“0”时，输入端必须全部为高电平“1”；只要输入端有一个为低电平“0”时，输出端就是高电平“1”。简化表述为：“输入0输出1，输入全1则输出为0”。如图4所示有两个输入端非门，即5、6两脚，输出端为画有小圆圈的4脚，“＆”则为非门。电容降压半波整流稳压电路由图4中C2、C3V和D2、VD3组成。SB和K2平时都处于打开状态，插座X没有220V的交流电输出［10］，整个电路不耗电。

图3 直流电动机调速控制电路图Figure 3 The speed control circuit diagram of DC motor

图4 直流电机定时控制电路图Figure 4 Timing control circuit of DC motor

2.4 传动机构设计

图5传动机构由电机双轴、联轴器、轴承组成。通过联轴器连接双轴电动机安装在电机底座上。用于支撑电机轴的轴承与双轴电机轴通过联轴器连接，电动机的转速控制在1 440r/min。

3 技术参数

（1）定时范围：0～60min。

（2）电动机转速：1 440r/min。

（3）电动机功率：0.12kW。

（4）工作电源：220VAC±15%（50Hz）。

图5 传动装置配合Figure 5 The assembly diagram of power plant

（5）测量精度：±1%。

（6）测定频率：1次/min。

（7）测定误差：≤0.1%。

（8）整机功耗：500W（含加热器功率）。

（9）整机总量：约12kg。

4 结论

本装置主要针对面制食品老化程度的测定，并已由笔者［11］完成了发明专利的申请（专利号：ZL201210052853.0），该装置设计结构合理，实现了系统的小型化、系统化，精确度较高，易于操作，拆卸、维护简单，该仪器在实验室经试验使用，取得了良好的效果。面制食品老化程度测定装置的研制，对于解决目前普遍存在的面制食品老化程度指标较为模糊的问题，具有一定的积极作用，能满足资金规模较小的中小型食品加工企业的实际需要。

1 顾艳丽.淀粉的老化及抗老化的方法［J］.广西工学院学报，2006，17（增1）：40～42.

2 曹立松，刘亚伟，刘浩，等.淀粉老化测定技术研究进展［J］.粮食与饲料工业，2014（3）：30～31.

3 张慧慧，周杨，郑建仙.复合改良剂对油条抗老化的影响［J］.食品与机械，2013，29（6）：22～25，178.

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5 Fu Zong－qing，Wang Li－jun，Li Dong，et al.The effect of partial gelatinization of corn starch on its retrogradation［J］.Carbohydrate Polymers，2013，97（2）：512～517.

6 Piccinini M，Fois S，Secchi N.The application of NIR FT－raman spectroscopy to monitor starch retrogradation and crumb firmnessin semolina bread［J］.Food Anal Methods，2012（5）：1 145～1 149.

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9 电子发烧友.一种直流电机调速控制原理［EB/OL］.（2013—12—13）［2014—06—24］.http：//www.elecfans.com/article/88/131/555/2011/20110913215479.html.

10 中国电子制作.简单实用的1小时定时开关［DB/OL］.（2009—09—17）［2014—04—13］.http：//www.66kv.cn/Article/ShowArticle.asp？ArticleID＝1529.

11 冷进松.一种用于测定面制食品老化程度的装置：中国，CN102590018B［P］.2013—09—04.