电子式吹泡示功仪的研制

科技与产业

粮油食品科技第21卷2013年第4期

电子式吹泡示功仪的研制

1

于素平，郝

1

伟，管

211

超，巴瑞新，杨冬平

(1．北京东方孚德技术发展中心，北京100037;2．国贸工程设计院，北京100037)

摘

要：电子式吹泡示功仪是用来检测优质小麦流变学特性的专用仪器。阐述了国家农业科技成

——电子式吹泡示功仪研制的原理结构、果转化资金项目—功能及特点，并对其检测精度进行了分析，结果表明:其稳定性、检测精度等已达到国际和国内相关标准的要求，各项指标达到国外同类仪器的技术水平。

关键词：吹泡示功仪;结构和功能;检测精度中图分类号：TS210．3

文献标识码：A

文章编号：1007－7561（2013）04－0114－03

和烘焙力等信息，适合中式食品尤其是发酵和烘焙食品的检测需要。图1为典型的吹泡示功仪检测曲线及相关指标示意图

。

1概述

小麦粉作为食品加工的基础原料，品质的优劣

对食品质量起着至关重要的作用。近年来，随着人小麦的民生活水平的不断提高和食品工业的发展，品质控制越来越受到重视。面团流变学特性是小麦粉加水形成的面团耐揉性和粘弹性的综合表现，作已经成为评价面粉品质的为小麦品质的重要指标，

一种必不可少的手段。通过对面团流变特性的测定可以了解面粉和小麦的品质，对指导面粉的品质改良和确定不同质量面粉的用途、保证面粉质量的稳定和指导食品加工等都有着重要意义。

电子式吹泡示功仪是北京东方孚德技术发展中“十一五”心承担的国家攻关课题。经过刻苦攻关，已经于2011年通过国家粮食局组织的专家验收，各项技术指标均达到了国标要求，技术性能达到国际同类产品水平，可以替代进口，满足科研院所、粮食粮食加工和食品加工等单位对小麦粉仓储和流通、品质的测试。

图1典型的吹泡示功仪检测曲线及相关指标示意图

其中：P值：最大压力，即吹泡时面团的最大抵抗P值和面团的韧性及稠度相关。力。单位为mmH2O，

L值：面团破裂点的横坐标，即面团延展性。单位为mm，它体现面团的延伸能力和面筋网络的持气能力。

W值：形变能量，即面团充气变形面团直至破

－4裂所需要的能量。单位为J×10，它体现面团的

2

2．1

工作原理和功能

工作原理

电子式吹泡示功仪的工作原理是在规定的条件

把小麦粉和氯化钠溶液混合制备成一定含水量下，

的面团，然后将面团压制成一定厚度的试样，用压缩同时记录下泡内压力随着时间空气将其吹成面泡，

变化的曲线图。根据曲线的形状和面积评价面团的流变特性，包括面团韧性、延伸性和烘焙力等特性。检测原理模仿了面团生物或化学反应过程中生成的气体对面团形变的影响，可得到面团的韧性、延伸性

收稿日期：2013－04－26

基金项目：国家农业科技成果转化资金项目（2011GB24490001）作者简介：于素平，女，教授级高工．

W值与面团的体积有关。筋力，

P/L值：曲线形状的比值，表示面团韧性与延伸表明面团韧性过强，而缺少延性的关系。P/L＞1，

伸性。P/L过小（＜0．3），表明延伸性过弱，面团的制作会受到影响。2．2

主要结构

电子式吹泡示功仪包括机械系统、控制系统和专用检测软件。2．2．1

机械系统

由揉混器、成型器和吹泡器组

成。产品外形见图2。

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专用的检测软件接收主控制器传送的压力数据，绘制吹泡压力曲线图形，分析计算并评价检测结果，输出打印检测报告。软件检测界面见图3。

3性能特点

该仪器采用先进的电子传感控制技术，记录面

采用PLC实时控制面团揉团吹泡过程的压力变化，

混和面片醒发过程的温度变化，保证系统运行过程动态温度的精准恒定。具有如下特点：

检测面团吹泡过程张力的变化，测试精度高，重检测结果稳复性和再现性好；动态温度精确控制，

图2

产品外形图

定、可靠；采用电子数据采集方式，数据读取快捷、准确、测试方便，检测效率高；采用通用电脑和专用的操作方便，使用成本降数据处理软件进行数据处理，

低；自动分析数据并能打印试验结果，数据结果具有ISO可追溯性；检测方法符合标准GB/T14614．4、5530—4、ICC121、AACC54—30的要求；检测小麦操作方便。流变学特性时间短，

揉混器用于将一定量的面粉和水混合成均质的面团并挤压出面片，成型器用于将面片制成符合规吹泡器用于测试记录给定面片定尺寸的标准面片，

的吹泡过程中流变学特性的变化。揉混器设计的关键是保证面团的揉混过程的温度和恒定的搅拌速保证在一定时间内面团均质到同样的效果。揉度，

混器采用变频驱动，保证精确的样品搅拌速度；采用控制精度达到自适应算法精准调节揉混系统温度，

24±0．2℃，保证面团搅拌过程恒温运行，使面团达到均质稳定的目的。

吹泡器包括醒发、吹泡两部分。醒发箱用于将面片充分醒发。吹泡器将醒发好的面片进行吹泡。醒发箱温度控制精度达到25±0．2℃要求。吹泡器高精度的采用微型气泵为检测系统提供稳定气流，压力检测装置检测吹泡过程气压的变化。2．2．2

控制系统和专用检测软件

控制系统由显

示及指令面板、主控制器、温度及压力传感器，保护开关和电源等部件组成。采用PLC编程系统和单片机控制结合，对揉混器和醒发箱实时温度值检测完成系统精确的控温目标；控制各部件及气和控制，

泵、阀门或变频器等各相关执行机构精准动作；快稳定检测吹泡过程压力的变化，并将其发送给上速、

位检测软件，完成压力曲线绘制和数据记录；主控制器还负责完成安全和压力过载保护等功能

。

4试验验证

为了验证吹泡示功仪的性能，对研制完成的样

再现性试验考核，采用具有机进行了大量的重复性、

代表性的高、中、低三种面粉分别在两台国产和进口仪器上进行试验，重复试验4次，验证仪器试验结果结果见表1。采用3种典型的样品分别的稳定性，

在国产和进口仪器上进行试验对比，评定国产仪器重复性、再现和进口仪器的台间误差。仪器准确性、性测试结果见表2～表3。

表1

样品编号

第一组第二组第三组

样品1

第四组平均值标准偏差国标允许差第一组第二组第三组

样品2

第四组平均值标准偏差国标允许差第一组

样品3

第二组第三组

国产1#仪器重复性测试误差分析

P/mmH2O54．457．458．057．356．81．63．5683．584．383．586．784．51．54．89131．41129．8124．46

G/mL20．319．720．620．120．20．41．6523．422．523．623．423．20．52．6821．422．322．8

W/（J×10－4）

138141149142142．54．717．00278275289303286．312．738．54427443461

图3仪器检测软件界面

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续表

样品编号样品3

第四组平均值标准偏差国标允许差

P/mmH2O130．29129．03．17．02

G/mL2021．61．22．14

W/（J×10－4）

393431．028．960．24

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G=2．226表1结果表明：采用国产吹泡仪检测不同筋力的面粉样品，按照GB/T14614．4—2005标准方法判4组试验数据结果的标准偏差均在标准允许的定，误差范围。

注：表中G值为充分指数，由破裂点横坐标值L换算而得

表2

两台国产仪器之间的检测结果分析

1#仪器

2#仪器

W/（J×10－4）

199203201．0－3．5034．71363358360．5－2．5060．99514504509．06．5085．47

133．66132132．8

21．822．122．0

502503502．5

91．991．491．7

24．224．524．4

361365363．0

P/mmH2O

666666．0

G/mL22．221．221．7

W/（J×10－4）

210199204．5

样品编号

试验1试验2

样品1

平均值两台仪器偏差国标允许差试验1试验2

样品2

平均值两台仪器偏差国标允许差试验1试验2

样品3

平均值两台仪器偏差国标允许差

P/mmH2O66．967．567．21．184．5590．7587．2789．0－2．646．54130．7138134．41．5210．67

G/mL20．820．620．7－1．002．3123．924．524．2－0．153．4322．121．221．7－0．302．62

表2结果表明：采用两台国产吹泡仪检测不同筋力的面粉样品，按照GB/T14614．4—2005标准方法判定，两台仪器之间试验结果的偏差均在标准允许的再现性的误差范围内。

表3

样品编号

国产仪器与进口仪器检测结果对比仪器进口仪器国产仪器

样品1

差值国标允许差进口仪器国产仪器

样品2

差值国标允许差进口仪器国产仪器

样品3

差值国标允许差

P/mmH2O124．5129．0－4．59．9891．092．4－1．46．7843．543．8－0．32．40

G/mL21．621．60．02．6020．520．30．22．2122．822．50．32．94

W/（J×10－4）

432．5431．01．572．74234．0225．09．039．40136．5132．73．823．76

结果的偏差均在标准允许的再现性的误差范围内。

5小结

电子式吹泡示功仪经过3年的研制和严格的性

重复性和再现性试验的试验结果良好，各项能考核，

指标达到国标GB14614．4中规定的仪器双实验误差的要求。对研制完成的样机与国外同类型样机进行准确性能良好，误差在国标GB14614．4了性能对比，

中规定的仪器双实验误差范围内。

通过国家农业科技成果转化项目的支持，已经具备批量生产的进行了小批量的生产和试验验证，

能力，可靠性大大提高，可以在国内推广应用。

电子式吹泡示功仪的研制成功，对我国优质小麦的培育、小麦资源的合理利用、小麦粉加工质量的随着未监控和食品质量的保证等都有着重要作用，来产业化的大量应用，将改变我国多年来长期依靠国外技术的状况，有利于保障农民的切身利益及政“优质优价”府对小麦政策的执行，为农民创造更好的经济效益，为促进我国农业、粮食加工和食品加工

业的科技进步做出贡献。●

表3结果表明：采用研制的吹泡仪与进口仪器检测不同筋力的面粉样品，按照GB/T14614．4—2005标准方法判定，国产和进口两台仪器之间试验