艾力·如蘇力，帕爾哈提·柔孜，阿布都艾則孜·阿布來(lái)提，麥爾哈巴·阿布拉，史建新，*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所，新疆烏魯木齊830011；3.新疆大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830046；4.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京100081）

新型制馕坯機(jī)的工藝設(shè)計(jì)與制作

艾力·如蘇力1，帕爾哈提·柔孜2，阿布都艾則孜·阿布來(lái)提3，麥爾哈巴·阿布拉4，史建新1，*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊830052；2.中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所，新疆烏魯木齊830011；3.新疆大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830046；4.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京100081）

馕的加工制作一般由傳統(tǒng)手工制馕工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)傳統(tǒng)手工制馕工藝存在容易造成食品污染、速度慢、工作效率低、人力消耗大、滿足不了大量加工制作馕品的需求等問題，研究一種采用電力啟動(dòng)的流水線式制馕坯裝置顯得尤為重要。在傳統(tǒng)制馕工藝基礎(chǔ)上，對(duì)流水線式自動(dòng)制馕機(jī)進(jìn)行工藝優(yōu)化，其中對(duì)馕磨具和自動(dòng)制馕機(jī)整體結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，確定自動(dòng)制馕機(jī)的工作方式。研究將改變傳統(tǒng)的以人為主的手工制馕方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化連續(xù)制馕坯。馕磨具的采用，減少了勞動(dòng)量，提高了制馕速度和工作效率。連續(xù)制窩窩馕坯試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)氣泵空氣壓力為0.8 MPa，擠壓時(shí)間為1.5 s，轉(zhuǎn)送帶轉(zhuǎn)速為1.15 r/min，環(huán)境溫度控制在25℃～35℃，發(fā)酵時(shí)間控制在30 min時(shí)，1 min內(nèi)可以制出23.7個(gè)外形美觀，大小一致，形狀完整的馕坯。制馕坯機(jī)將對(duì)馕的標(biāo)準(zhǔn)化、商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)一定的便利。

馕；馕坯；自動(dòng)制馕坯機(jī)

Abstract：The processing-production of nan was achieved by traditional hand-craft，but the traditional technology of nan making process will cause food contamination，the speed of processing was slow，low work efficiency and need more manpower，which can not meet the problems of large market demand of nan，therefore creating a pipelined nan machine which using electric start-up system seems very important.Pipelined automatic nan machine was designed based on traditional Nan making process，the whole stracture of nan mould and automatic nan machine were detailed designed，and the manner of working of the machine was determined.This research will change the traditional hand-made ways of Nan making technology，achieved mechanized and continuous manufacturing of it.The use of nan mould will reduce manpower，enhance the making speed and efficiency of Nan making.The experimental results of continuous manufacturing of girda nan making shows that：when the air pressure of air pump was 0.8 MPa，extrusion time was 1.5 s，the revolving speed of conveyer belt was 1.15 r/min，the environment temperature was controlled in 25℃-35℃and the fermentation time was controlled in 30 min，23.7 beautiful modelling，same-sized and completely shaped nan flan.Automatic nan flan machine will bring some convenience commercialization，standardization and industrialization of nan.

Key words：nan；nan flan；automatic nan flan machine

馕是中亞地區(qū)獨(dú)具特色的食品之一，與面包、披薩、餅干等面類食品一樣，需要經(jīng)過(guò)制作和熟制才能食用。馕是以小麥面、玉米面或高粱面等為原料，加少許鹽、水和酵面，發(fā)酵后在馕坑中烤制而成的大小、形狀、厚薄不一的圓形餅，具有香、脆、酥等特點(diǎn)，可以久放而不變質(zhì)，品種達(dá)上百個(gè)，至今已有三千多年的歷史[1-4]。制馕是生產(chǎn)馕的重要手段之一，馕面團(tuán)在制馕過(guò)程中，大致需要面團(tuán)分割、揉圓、發(fā)酵滾圓、整形、印花紋、撒芝麻、刷油奶等7個(gè)階段，才能得到馕坯成品。制馕時(shí)，馕的面團(tuán)在馕面板和打馕者手壓力的擠壓作用下，發(fā)生一系列物理及化學(xué)的變化，最終形成具有各種形狀和外觀的馕坯品。在酵母和擠壓的作用下，馕面團(tuán)的厚度和表面積在制馕過(guò)程中都會(huì)有一定程度的縮小和增長(zhǎng)。酵母在二氧化碳和溫度的作用下產(chǎn)生更多的二氧化碳，受熱膨脹使馕的厚度和表面積增大；揉圓、搟開、整形、印花紋時(shí)經(jīng)過(guò)擠壓的馕體積和厚度減小。

目前，制馕過(guò)程是傳統(tǒng)手工工藝而完成，有關(guān)機(jī)械化的自動(dòng)制馕設(shè)備的制造和研究還未見報(bào)道。市場(chǎng)上的每個(gè)馕店都用馕坑，這些馕坑主要是用煤炭來(lái)加熱烤制的馕品，很少一部分使用以電或燃?xì)鉃槟茉吹默F(xiàn)代化綠色環(huán)保馕坑，缺少合適的制馕設(shè)備成為制約新疆馕產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。其中，以電或燃?xì)鉃槟茉吹拟慰与m然在消耗能源、衛(wèi)生條件、熱量效率、環(huán)境保護(hù)等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是在馕的制作速度、人力和成本等方面存在一些問題而滿足不了大量制作馕品的需求。為了克服現(xiàn)有馕店和馕品加工廠制馕速度慢、工作效率低、人工消耗大、馕品成本高、馕的大小不符標(biāo)準(zhǔn)等不足，急需研制一種制馕速度快，馕坯大小一致，能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度和便于運(yùn)輸組裝的制馕設(shè)備，以馕產(chǎn)業(yè)所面臨的問題。本文設(shè)計(jì)一種新的自動(dòng)制馕機(jī)，以傳送帶的形式進(jìn)瑞放和好的面團(tuán)，出端可獲得成形的生馕坯。該制馕機(jī)不僅能加工制作各種馕坯，而且加工速度快，能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，便于運(yùn)輸，為馕產(chǎn)業(yè)機(jī)械化發(fā)展提供便利。

1 設(shè)計(jì)方法

1.1 設(shè)計(jì)要求

自動(dòng)制馕機(jī)（以下簡(jiǎn)稱制馕機(jī)）要求能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)制馕，改變傳統(tǒng)手工制馕的動(dòng)力方式，減少制馕過(guò)程中制馕工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，且能夠使用方便。此外，制馕溫度、制馕壓力和擠壓時(shí)間是決定馕品質(zhì)的主要因素之一，需依據(jù)擠壓力度、擠壓時(shí)間、制馕溫度等3個(gè)影響因素進(jìn)行研究，所以也要求制馕機(jī)能夠自動(dòng)控制內(nèi)部發(fā)酵溫度，制馕壓力和擠壓時(shí)間則可人工自行控制。

1.2 設(shè)計(jì)思路

為實(shí)現(xiàn)連續(xù)制馕，查閱有關(guān)月餅制作機(jī)的研究[5-8]，發(fā)現(xiàn)月餅機(jī)是將所制食物的面料放在的轉(zhuǎn)送帶上進(jìn)行沖壓成型的，上部氣缸和馕膜等元件沖壓成型食品面料的表面，下部轉(zhuǎn)送帶和電動(dòng)機(jī)等元件轉(zhuǎn)送已經(jīng)成型的并坯，最終將面料變?cè)嘛炁?。但因月餅機(jī)的面料和馕的面料成分不一，大小也有區(qū)別，烤出方式不同等原因，此研究不宜采用其結(jié)構(gòu)形式。

為減小裝置的空間尺寸，設(shè)想將制馕機(jī)的轉(zhuǎn)送帶變短，上面設(shè)計(jì)一個(gè)小轉(zhuǎn)送帶，饅頭機(jī)，發(fā)酵箱等部件，然后采用具有一定鋼度的多缸曲軸代替氣缸，并做多缸曲軸，多缸曲軸的每條缸所在的平面安裝壓板，馕模具，馕針等配件，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化示意圖如圖1所示。

圖1 制馕坯機(jī)的工藝設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Schematic diagram of design processing nan flan machine

圖1可看出，制馕機(jī)的基本設(shè)計(jì)[9-11]思路已經(jīng)完成，其中傳送帶安裝在機(jī)架上，分別在傳送帶后端區(qū)上面設(shè)置饅頭機(jī)、傳送帶前端區(qū)上面設(shè)置發(fā)酵箱以及小傳送帶。傳送帶中面部上面分別設(shè)置曲軸、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器。機(jī)器工作時(shí)饅頭機(jī)蝸輪由電動(dòng)機(jī)以及蝸輪來(lái)傳送面團(tuán)，小傳送帶和傳送帶由電動(dòng)機(jī)以及傳送輪子來(lái)傳送圓面團(tuán)，曲軸被電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下帶動(dòng)馕磨、馕針、撒芝麻器和刷油-奶器，馕沖壓形狀，馕針印花紋，撒芝麻器撒芝麻，刷油-奶器對(duì)生馕表面刷油或者牛奶。圓面團(tuán)由紅外線加熱器迅速加熱一定溫度并由傳送帶來(lái)進(jìn)發(fā)酵箱，制馕速度、傳送速度、發(fā)酵溫度由控制面板來(lái)控制。圓面團(tuán)在遠(yuǎn)紅外發(fā)熱裝置的烘烤[12-15]下快速發(fā)酵并從后門出去，后到下傳送帶上面，整個(gè)機(jī)器由控制面板來(lái)控制。該機(jī)器提供能量的部件是安裝在上下的大小電動(dòng)機(jī)，已發(fā)酵好的面團(tuán)在通過(guò)饅頭機(jī)的蝸輪、發(fā)酵箱的小傳送帶和傳送帶從制馕機(jī)的一端被傳送到另一端的過(guò)程中受曲軸的壓力下而變成生馕坯。

1.3 馕模具的設(shè)計(jì)

根據(jù)手工工藝制作的馕坯的具體結(jié)構(gòu)和尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)了窩窩馕和白面馕的模具，詳見表1、表2、圖2～圖7所示。模具的整體主要由內(nèi)模具、外套、彈簧、透氣口、連接頭、主桿等部件組成。馕的品種不一，所設(shè)計(jì)的模具幾何尺寸也不一樣。

表1 窩窩馕和白面馕的模具尺寸確定Table 1 Determination of the girda nan and ak nan size mould

表2 窩窩馕和白面馕的模具主要部件Table 2 Main parts of girda nan and ak nan mould

圖2 馕模具設(shè)計(jì)圖Fig.2 Design diagram of nan flan mould

圖3 窩窩馕（A）坯和白面馕（B）坯的模具Fig.3 Mould diagram of girda nan and ak nan flan

圖4 窩窩馕馕坯Fig.4 Girda nan flan

圖5 白面馕馕坯Fig.5 Ak nan flan

圖6 窩窩馕Fig.6 Girda nan

圖7 白面馕Fig.7 Ak nan

圖4～圖7為傳統(tǒng)手工藝制作馕坯和馕成品，本制馕坯機(jī)參考這兩種馕的形狀、大小、重量等指標(biāo)，，調(diào)整馕磨參數(shù)，制作出連續(xù)式制馕坯機(jī)，為馕店和加工銷售店提供生馕坯，滿足需求。

1.4 整機(jī)結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)了制馕坯機(jī)，其具體結(jié)構(gòu)如圖8所示。制馕機(jī)的整機(jī)主要由轉(zhuǎn)送帶、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架、溫控系統(tǒng)、壓桿、馕磨具、馕針、撒芝麻器、刷油（奶）器和支撐輪等部分組成。

1.5 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸：2 100 mm×550 mm×1 350 mm；單機(jī)重量：約210 kg；制馕尺寸：直徑10 cm～25 cm；制馕量：1 min 24個(gè)生馕；電機(jī)功率：750 W；適用電源：AC（220±10）V，（50±1）Hz。

圖8 自動(dòng)制馕坯系統(tǒng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.8 General structure diagram of automatic nan flan machine

1.6 工作原理

制馕坯機(jī)的結(jié)構(gòu)示意、工作原理和制作見圖9。

圖9 制馕坯機(jī)的工作結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9 Schematic diagram of the working process on nan flan machine structure

從圖9可見，該機(jī)器主要是由控制面板、饅頭機(jī)、發(fā)酵箱、曲軸、小傳送帶、電動(dòng)機(jī)、馕磨、馕針、傳送輪子、傳送帶、撒芝麻器、刷油（奶）器等部件組成。其中傳送帶安裝在機(jī)架上，分別在傳送帶后端區(qū)上面設(shè)置饅頭機(jī)、傳送帶前端區(qū)上面設(shè)置發(fā)酵箱以及小傳送帶。傳送帶中面部上面分別設(shè)置曲軸、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器。機(jī)器工作時(shí)饅頭機(jī)蝸輪由電動(dòng)機(jī)以及蝸輪來(lái)傳送面團(tuán)，小傳送帶和傳送帶由電動(dòng)機(jī)以及傳送輪子來(lái)傳送圓面團(tuán)，曲軸被電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下帶動(dòng)馕磨、馕針、撒芝麻器和刷油-奶器，馕磨沖壓形狀，馕針印花紋，撒芝麻器撒芝麻，刷油（奶）器在生馕表面刷油或者牛奶。圓面團(tuán)由紅外線加熱器迅速加熱到一定溫度并由傳送帶來(lái)進(jìn)發(fā)酵箱，制馕速度、傳送速度、發(fā)酵溫度由控制面板來(lái)控制。圓面團(tuán)在遠(yuǎn)紅外發(fā)熱裝置的烘烤下快速發(fā)酵并從后門出去，隨后到下傳送帶上面，整個(gè)機(jī)器由控制面板來(lái)控制。該機(jī)器提供能量的部件是上下安裝的大小電動(dòng)機(jī)，已發(fā)酵好的面團(tuán)在通過(guò)饅頭機(jī)的蝸輪、發(fā)酵箱的小傳送帶和傳送帶從制馕機(jī)的一端傳送到另一端的過(guò)程中受曲軸的壓力下而變成生馕坯。自動(dòng)制馕機(jī)工作時(shí)，只要制馕師傅在制馕機(jī)右上段放好和好的面，面團(tuán)就會(huì)被饅頭機(jī)，發(fā)酵箱、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器加工下變成完整的生馕坯。通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)和傳送帶的速度能調(diào)節(jié)制馕速度，從而達(dá)到不同的需求。該設(shè)備主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，節(jié)約人力，實(shí)用方便，并且滿足環(huán)保要求，同時(shí)保證所加工的馕品質(zhì)不變。

1.7 窩窩馕的連續(xù)制馕坯試驗(yàn)

本試驗(yàn)是按照上述理念設(shè)計(jì)馕坯機(jī)，并對(duì)馕面發(fā)酵特性以及窩窩馕坯的最佳制作工藝進(jìn)行探討，對(duì)傳送帶轉(zhuǎn)速、馕面團(tuán)發(fā)酵過(guò)程、馕面團(tuán)擠壓成形過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)，馕坯形狀評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的建立等試驗(yàn)步驟和參數(shù)此處不作詳細(xì)介紹，因設(shè)計(jì)制馕坯機(jī)最終目的也是為了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，只給出試驗(yàn)儀器參數(shù)，時(shí)間與操作過(guò)程，其他詳細(xì)步驟請(qǐng)參考本人前期研究[16]。

1.7.1 試驗(yàn)儀器

制馕試驗(yàn)所用儀器：自動(dòng)制馕機(jī)一臺(tái)；HWH25Ⅱ型不銹鋼和面機(jī)一臺(tái)，生產(chǎn)效率為25 kg/斗；先行者/ACS-3.1型電子稱一臺(tái)，精度0.01 g；J9-2Ⅱ型石英電子秒表一個(gè)，精度0.01 s；數(shù)字溫度表，精度1℃；SC63X125型氣缸一臺(tái)，工作壓力0.15 MP～1.0 MP，使用速度范圍：50 mm/s～500 mm/s；GAUGE 型氣壓表一個(gè)，精度 0.25 kg/㎡（0.025 MP）。

1.7.2 試驗(yàn)時(shí)間

試驗(yàn)時(shí)間從2016年2月10日12：15 min至12：45 min。

1.7.3 試驗(yàn)過(guò)程

12：15 min開始準(zhǔn)備工具和原料，約12：25 min將準(zhǔn)備好的一袋子天山特級(jí)面粉（約25 kg）、食鹽0.6 kg、安琪干酵母0.040 kg、水11.5 kg（水溫約為30℃）加入和面機(jī)開始和面，面團(tuán)取出后裝到發(fā)酵箱里，在30℃條件下發(fā)酵50 min左右，然后將發(fā)酵好的面團(tuán)移在制馕機(jī)進(jìn)料口，試驗(yàn)中用38 kg面團(tuán)。約12：30 min開始啟動(dòng)制馕機(jī)，轉(zhuǎn)送帶轉(zhuǎn)速調(diào)為1.15 r/min、氣泵壓力調(diào)節(jié)為0.8 MPa，擠壓時(shí)間調(diào)節(jié)1.5s，機(jī)器發(fā)酵箱溫度調(diào)節(jié)35℃準(zhǔn)備制做馕坯，將調(diào)速器旋鈕位置調(diào)到30處，12：35min開始制窩窩馕馕坯。面團(tuán)在制馕機(jī)內(nèi)成形好后并從馕機(jī)出馕口出，如此連續(xù)制馕，試驗(yàn)中共制作223個(gè)馕坯，單個(gè)馕坯的質(zhì)量約為170 g。至12：45 min左右時(shí)制馕結(jié)束，其中有9個(gè)由于貼在馕磨具上，出現(xiàn)成形不完整的現(xiàn)象。從出第一個(gè)馕坯到出最后一個(gè)馕坯，用時(shí)約9 min時(shí)間。

烤馕效率：此次連續(xù)制馕坯試驗(yàn)用時(shí)約9 min，制作馕馕坯223個(gè)，制出完整馕坯214個(gè)，其中有9個(gè)在成形過(guò)程貼在馕磨具變形。因此該制馕機(jī)的連續(xù)制馕效率為23.7個(gè)/min，損壞率為4.20%。

2 結(jié)論

1）設(shè)計(jì)制馕機(jī)，制馕機(jī)使其具有實(shí)現(xiàn)連續(xù)制馕、自動(dòng)控制機(jī)器內(nèi)部的發(fā)酵箱的溫度、改變傳統(tǒng)手工制馕工藝制馕方式、速度快和移動(dòng)方便等特點(diǎn)。

2）對(duì)制馕機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用鏈傳動(dòng)方式為轉(zhuǎn)送帶傳遞動(dòng)力，鏈傳動(dòng)的采用保證制馕機(jī)連續(xù)制馕功能的實(shí)現(xiàn)，與此同時(shí)，利用調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)送帶的轉(zhuǎn)速，提高制馕機(jī)的使用方便性。

3）對(duì)制馕機(jī)的外殼的設(shè)計(jì)，采用304不銹鋼。

4）對(duì)制馕機(jī)的溫控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使制馕機(jī)內(nèi)部的發(fā)酵箱溫度穩(wěn)定在一個(gè)范圍內(nèi)，保證制馕品質(zhì)的均勻性。

5）連續(xù)烘烤連續(xù)制馕坯試驗(yàn)用時(shí)約9 min，制作馕坯223個(gè)，制出完整馕坯214個(gè)，其中有9個(gè)在成形過(guò)程貼在馕磨具變形，因此該制馕機(jī)的連續(xù)制馕效率為23.7 g/min，損壞率為4.20%。

新型自動(dòng)制馕坯機(jī)工作時(shí)，只要馕師傅在制馕機(jī)右上段放好已發(fā)酵好的面團(tuán)，面團(tuán)被饅頭機(jī)，發(fā)酵箱、馕磨、馕針、撒芝麻器以及刷油-奶器的加工下變成完整的生馕坯。不僅能調(diào)節(jié)制馕坯速度，還能更換馕摸，從而達(dá)到不同的馕坯需求。并且，制馕機(jī)可以保證所加工馕的品質(zhì)不變，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。達(dá)到了連續(xù)制馕要求，改善了了傳統(tǒng)的制馕方式，提高制馕速度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。綜上所述，新型自動(dòng)制馕機(jī)的投入生產(chǎn)將為新疆標(biāo)志性特色餐飲業(yè)——馕產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大提供保障。

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New Automatic Nan Flan Machine Design and Production Process

AILI Rusul1，PARHAT Rouzi2，ABUDULEZIZ Ablat3，MARHABA Abula4，SHI Jian-xin1，*
（1.College of Mechanical Engineering and Communication，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，Xinjiang，China；2.Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，Xinjiang，China；3.School of Physics Science and Technology，Xinjiang University，Urumqi 830046，Xinjiang，China；4.College of Life and Environmental Science，Minzu University of China，Beijing 100081，China）

2017-01-04

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.046

新疆維吾爾自治區(qū)高?？蒲杏?jì)劃項(xiàng)目（xjedu20141002）

艾力·如蘇力（1987—），男（維吾爾），講師，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械化。

*通信作者：史建新（1956—），教授，碩士生導(dǎo)師。