李瑞國，韓延雷，徐 慧，田延軍

(齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計院，濟南 250013)

小磨香油是傳統(tǒng)地方名產(chǎn)，在皖、冀、魯、豫等地至今沿用著“小磨盤”和祖?zhèn)骷挤ㄡ勚?，講究“淘、炒、磨、燙” 純手工、無添加制作工藝，學(xué)名“水代法”。小磨香油采用石磨研磨，水代法提油(100℃以下)，屬于純物理方法制油，與壓榨法、溶劑法等現(xiàn)代制油工藝相比具有操作溫度低、營養(yǎng)成分及香味物質(zhì)損失少的優(yōu)點，產(chǎn)品呈琥珀色、香味濃郁、口感綿長，深受百姓喜愛。

目前，國內(nèi)小磨香油大多以手工作坊生產(chǎn)為主，加工點眾多，缺乏可靠的工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，造成產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，影響了小磨香油的聲譽。因此，在繼承傳統(tǒng)小磨香油工藝精髓的基礎(chǔ)上，與現(xiàn)代加工技術(shù)裝備緊密結(jié)合，大膽創(chuàng)新，采用機械化、自動化生產(chǎn)線升級改造現(xiàn)有手工生產(chǎn)方式，改善車間的生產(chǎn)環(huán)境和衛(wèi)生條件，扭轉(zhuǎn)小磨香油小、亂、差的市場現(xiàn)狀，是確保我國傳統(tǒng)名產(chǎn)小磨香油持續(xù)健康發(fā)展的有效途徑。

本文重點討論小磨香油的自動化生產(chǎn)工藝技術(shù)路線設(shè)計和車間布局設(shè)計，踐行傳統(tǒng)食品“秉承特色，升華傳統(tǒng)”的發(fā)展理念。

1 傳統(tǒng)小磨香油工藝技術(shù)的優(yōu)化升級

1.1 傳統(tǒng)小磨香油工藝的精髓

芝麻含油54%～58%，含蛋白質(zhì)25%左右[1]，還含有粗纖維、維生素、芝麻素等。傳統(tǒng)手工小磨香油技法的原理是：將芝麻炒熟磨細(xì)后兌入熱水，利用油料中非油成分對水和油親和力的不同以及油、水之間的密度差，經(jīng)過適當(dāng)攪動振蕩，使油和親水性的蛋白質(zhì)、碳水化合物等分開，將油撇出。傳統(tǒng)小磨香油制作流程：芝麻→清理→漂洗→炒籽→揚煙→吹凈→磨漿→兌漿分油→過濾→沉淀→小磨香油[2]。

炒籽是小磨香油關(guān)鍵控制點。芝麻在焙炒過程中發(fā)生美拉德反應(yīng)，使油脂產(chǎn)生濃郁的香味和誘人的色澤，但過高的焙炒溫度會產(chǎn)生苯并芘。人工炒籽往往依靠手捻和看芝麻色澤控制火候。

石磨研磨是小磨香油的特色。好的石磨選用綠色砂巖，經(jīng)過修型鏨刻、套接、調(diào)整制得，研磨時轉(zhuǎn)速低(30 r/min)、加工溫度低(60～65℃)，能減少芝麻營養(yǎng)成分及抗氧化物質(zhì)(芝麻木酚素類化合物、維生素E)的損失。

兌漿分油是小磨香油的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。芝麻坯在晃油鍋中兌入其質(zhì)量70%～75%[3]的沸水，沸水分4次(總水量的60%、20%、15%、5%)加入，每次加水后控制相應(yīng)的攪拌(或墩油)速度和時間，待油脂浮到表面后分幾次將油撇出，完成以水代油的過程。芝麻含油量、兌水量以及兌漿溫度與出油率有很大關(guān)系，手工生產(chǎn)時全靠操作師傅掌握。

1.2 繼承和創(chuàng)新傳統(tǒng)小磨香油工藝技術(shù)的自動化生產(chǎn)線

通過對傳統(tǒng)小磨香油的工藝技術(shù)進(jìn)行分析，提煉出傳統(tǒng)小磨香油工藝精髓主要體現(xiàn)在：炒籽、石磨研磨、兌漿分油3個重點環(huán)節(jié)，在最大限度地保留其工藝特色的基礎(chǔ)上，提出工藝自動化升級方案。

(1)自動恒溫炒籽替代人工平底鍋炒籽。引入在顆粒物料炒制或烘干領(lǐng)域廣泛使用的燃?xì)饧訜嶙詣涌販剞D(zhuǎn)筒式炒籽機，全程數(shù)字控制烘炒溫度、烘炒時間及物料流量，實現(xiàn)閉式烘炒、負(fù)壓排氣，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保要求以及連續(xù)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)采用電動石磨替代膠體磨或傳統(tǒng)石磨。石磨連續(xù)運行2 h會起熱，應(yīng)停止2 h再恢復(fù)運行，可將電動石磨成組布置并配合自動泵料系統(tǒng)，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

(3)采用機械振蕩分油替代傳統(tǒng)大鍋晃油。新型雙鍋機械振蕩墩油機將攪油、墩油操作于一體并根據(jù)工藝隨時轉(zhuǎn)換，墩油機成組布置并設(shè)計真空出料管路系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

其他工藝環(huán)節(jié)可大幅引進(jìn)糧油加工成套裝備，自動化升級方案包括糧食自動清理生產(chǎn)線替代手工篩分芝麻，芝麻自動清洗浸潤生產(chǎn)線替代人工泡洗操作，熟芝麻風(fēng)冷回涼篩替代人工揚煙除雜工序，負(fù)壓輸送分配系統(tǒng)替代人工推運熟芝麻，芝麻油控溫充氮沉淀罐替代自然沉淀，自動灌裝線替代手工灌裝等，從而實現(xiàn)大規(guī)模、機械化、自動化連續(xù)生產(chǎn)。

經(jīng)改進(jìn)的小磨香油自動化生產(chǎn)工藝流程見圖1。

2 小磨香油自動化生產(chǎn)車間設(shè)計

2.1 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案

以設(shè)計年加工4 800 t芝麻的生產(chǎn)車間為例，單班制生產(chǎn)，年加工天數(shù)300 d計。具體產(chǎn)品方案為：

(1)小磨香油1 000 t/年。包裝形式：玻璃瓶200～500 mL/瓶 或PET瓶1～5 L/桶。

(2)芝麻醬1 000 t/年。包裝形式：玻璃瓶200～500 mL/瓶 或PET瓶1～5 L/桶。

(3) 熟芝麻1 000 t/年。包裝形式：50 g/袋 或25 kg/袋。

2.2 主要工藝設(shè)備選型

炒籽能力設(shè)計：為便于調(diào)控產(chǎn)能，可選擇兩條處理能力1 t/h的調(diào)質(zhì)烘干炒籽成套設(shè)備，可年加工芝麻1×8×300×2=4 800(t/年)(年生產(chǎn)300 d，每天8 h)。

研磨能力設(shè)計：選擇40臺產(chǎn)能75 kg/h的電動石磨，年可研磨芝麻0.075×40×4×300=3 600 (t/年)(石磨研磨2 h歇2 h降溫，計每天工作4 h)。約有2 600 t芝麻坯進(jìn)入提油工序，約1 000 t芝麻坯經(jīng)調(diào)配灌裝為成品芝麻醬。

兌漿分油能力設(shè)計：兌漿時加入沸水的量=(1-芝麻坯含油率)×芝麻坯質(zhì)量×2=(1-50%)×2 600×2=2 600(t/年)(芝麻坯含油率按50%計)，兌漿后物料的質(zhì)量為2 600+2 600=5 200(t/年)。選擇20臺雙鍋墩油機，年兌漿分油20×0.24×2×2×300=5 760(t/年)(單鍋有效容量240 kg，雙鍋型，4 h完成1鍋，計每臺設(shè)備每班提油2次)，能滿足生產(chǎn)需求。

主要工藝設(shè)備選型見表1。

2.3 車間布局設(shè)計

車間建筑設(shè)計：小磨香油加工車間為丙類生產(chǎn)裝置，東西長99 m，南北寬51 m，建筑面積5 742 m2。車間的主要加工區(qū)域A-G軸至13軸采用跨距為42 m的大跨度屋面，僅D軸保留一趟柱子，層高9 m，大空間便于生產(chǎn)線的布局。車間的輔助生產(chǎn)區(qū)域G-H軸至9軸以及8-9軸至G軸處做局部二層，兩層層高均為4.5 m，一層作為人員更衣及動力等附房使用，二層作為參觀通道及機房使用。車間平面設(shè)計詳見圖2。

區(qū)域劃分設(shè)計：根據(jù)生產(chǎn)工藝和食品GMP要求對車間進(jìn)行區(qū)域劃分，以芝麻生、熟為工藝分界點，芝麻原料清理、原輔料暫存等劃為一般生產(chǎn)區(qū)；炒制、熟芝麻包裝、熟芝麻研磨制油等劃為IV級潔凈生產(chǎn)區(qū)；過濾精制后的香油灌裝等劃為III級潔凈生產(chǎn)區(qū)。不同等級潔凈區(qū)之間保持大于小于5 Pa的靜壓差[4]。

圖1 小磨香油自動化生產(chǎn)工藝流程圖

表1 主要工藝設(shè)備選型

圖2 車間平面布置圖

車間物流設(shè)計：芝麻原料從車間西北部進(jìn)入，經(jīng)清理、炒制、制油、灌裝后從車間東部成品暫存區(qū)出貨，輔料進(jìn)、出集中在車間北部貨廳區(qū)域。內(nèi)包材從車間東部進(jìn)入包材暫存間，經(jīng)清包、緩沖、消毒后進(jìn)入灌裝間。

車間人流設(shè)計：生芝麻清理屬前處理階段，單獨設(shè)置一個更衣間，與后續(xù)潔凈區(qū)域的生產(chǎn)人員嚴(yán)格分開。主要生產(chǎn)人員從車間南部經(jīng)門廳集中進(jìn)入，設(shè)置一套總更衣系統(tǒng)，人員經(jīng)脫鞋-脫外衣-洗手-穿工作服工作鞋(進(jìn)入二次更衣的穿大褂)-手消毒-風(fēng)淋，進(jìn)入烘炒、制油等IV級潔凈生產(chǎn)區(qū)；同時為進(jìn)入III級潔凈生產(chǎn)區(qū)的人員設(shè)計了二次更衣系統(tǒng)，即人員從總更衣系統(tǒng)出來后再經(jīng)脫鞋-脫白大褂-洗手-穿潔凈工作服工作鞋-手消毒-風(fēng)淋進(jìn)入小磨香油灌裝區(qū)。在洗瓶間、灌裝間等不能直接對外開門的封閉房間分別設(shè)置了面向逃生通道的安全門，保障緊急情況下人員可以及時疏散。

公用工程設(shè)計：在附房區(qū)域集中布置了配電、空壓、制氮、自控、風(fēng)機、空調(diào)等公用工程，靠近加工區(qū)的負(fù)荷使用中心，同時便于潔凈空氣、壓縮空氣和氮氣的輸送，降低生產(chǎn)能耗。

3 結(jié)束語

本文提出的自動化生產(chǎn)方案在保留傳統(tǒng)小磨香油工藝精髓的基礎(chǔ)上，大幅提升技術(shù)裝備水平，實現(xiàn)了小磨香油規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化生產(chǎn)，車間布局設(shè)計符合現(xiàn)代食品GMP要求。