1、 食品科学与工程专业食品科学与工程专业食品工厂机械与设备第十章 成型机械设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业第十章 成型机械设备一、教学目标 1.了解成型设备的种类；2.了解不同设备的适应性和工作流程。二、教学重点 设备的适应特点 三、教学难点 设备的特点 四、教学方法 讲述法五、教学课时 4学时六、教学练习 P296.1.3.4.食品科学与工程专业食品科学与工程专业l食品成型概念n 食品成型是赋予食品能独立保持三维空间形状的操作。n 可塑性半成品往往需要采用成型工序加工成定型食品。例如，可塑性面糖中间产品，经过成型操作成为各种各样形状的最终制品。由传统面糖制造业发展起来的成型技术业已成
2、熟，这方面的设备也相对成熟。n 成型技术进展表现：直接以粉体原料（或颗粒体原料）和液体原料加工成型技术的出现，前者如挤压成型技术，后者如人造仿生食品成型技术。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l食品成型机械类型 食品成型机械种类繁多，按成型原理大致分可为压模、挤模、浇模、制片、造粒、制膜、夹心、包衣等类型。本章主要介绍一些有代表性的成型机械设备。食品科学与工程专业食品科学与工程专业第一节 压模成型设备压模成型设备利用模具对可塑性物料进行成型利用模具对可塑性物料进行成型操作操作。制造饼干的面团是典型的可塑性物料。这类设备按原理分可为冲压成型、辊压成型、辊切成型和塑压制粒设备等。食品科学与工程专
3、业食品科学与工程专业一、冲压成型设备制造饼干生坯用的压印饼干成型机是典型的冲压成型设备。它主要由压片机构、冲印成型机构、拣分机构及输送带机构等构成。图10.1为冲印饼干机的外形图。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（一）压片机构l 压片是饼干冲印成型的前道工序。l 压片机构用于将面团压延成致密连续、厚度均匀稳定、表面光滑整齐、无多余内应力的面带。l 压片机构一般由以下三对辊组成：头道辊、二道辊、三道辊。压辊直径和辊间间隙依次减小，各辊转速则依次增大。l 表10-1国产设备的压辊参数l 关于压辊参数 食品科学与工程专业食品科学与工程专业 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l关于压辊参数n压辊
4、参数变化反映了面带压制的工艺要求。n面团进入辊压时的摩擦角必须大于导入角，故头道辊的直径较大。n为了增加摩擦和减小压辊直径，一些饼干机的头道辊表面沿轴向开有沟槽。n为减缓面带由于急剧变形而产生内应力的情况，辊压操作应逐级完成，所以压辊间隙需依次减小。n为保证冲印成型机构得到连续均匀稳定的面带，要求面带在辊压过程中各处的流量相等，为此要求速度匹配恰当，否则会引起面带拉长或起皱。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（二）冲印成型机构 冲印成型机构主要由动作执行机构与印模等组成，是保证饼干外观质量和提高饼干机生产率的关键环节。食品科学与工程专业食品科学与工程专业1动作执行机构l动作执行机构可以分为间
5、歇式与连续式两种。l间歇式机构是一套使印模实现直线冲印动作的曲柄滑块机构。冲印时，面坯输送带处于间歇停顿状态。配置这种机构的饼干机冲印速度较低，因而生产能力较小，否则会产生较大的惯性冲击和振动，造成面带厚薄不匀、边缘破裂等现象。l连续式机构，即在冲印饼干时，印模随面坯输送带同步运动，完成同步摇摆冲印的动作，故也称摇摆式。采用这种机构的饼干机运动平稳，生产能力较高，饼干生坯的成型质量较好，便于与连续式烤炉配套组成饼干生产自动线。食品科学与工程专业食品科学与工程专业 食品科学与工程专业食品科学与工程专业2印模机构 印模机构是饼干成型机的主要机构。有两种印模可供不同品种的饼干生产选用。一种是生产凹花
6、有针孔韧性饼干的轻型印模；另一种是生产凸花无针孔酥性饼干的重型印模。苏打饼干印模属于轻型，不过通常只有针柱而无花纹。两种印模的结构基本相同，都是由若干组冲头、套筒、切刀、弹簧及推板等组成。图10.2为单组印模结构简图。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（三）拣分机构冲印成型完成后，必须将饼坯与余料（或称头子）在面坯输送带的尾端分离开来。这种操作称为拣分，或称为头子分离。这种分离主要由余料输送带完成，即在成型后，由另一帆布输送带将余料面带拉开。该输送带都是倾斜设置的，倾角由面带的特性而定。韧性与苏打饼干面带结合力强，分离操作容易实现，其倾角可在40以内。结合力很弱的酥性饼干面带，输送余料时极易
7、断裂，因此倾角不能过大。通常仅为20左右。为使两输送带在余料分离部位有一定距离，余料帆布带在此部位由不致使输送帆布损伤的扁铁刀口张紧。图10.3为余料分离部分的示意图。食品科学与工程专业食品科学与工程专业余料饼干坯输送带余料输送带 食品科学与工程专业食品科学与工程专业二、辊压成型设备l辊印饼干机结构：主要由成型脱模机构、生坯输送带、面屑接盘、传动系统及机架等组成。这种饼干成型机由于印模规格不同，体积变化较大，但主要构件及工作原理基本相同。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l用途与特点n 辊印式饼干成型机（简称辊印饼干机）主要适用于加工高油脂酥性饼干，该机更换印模辊后，通常还可以加工桃酥类糕点
8、。n 此类机型的印花成型、脱胚等操作，由执行成型脱模的辊筒通过转动一次完成，不产生边角余料，机构工作连续平稳，无冲击，振动噪声小，并省去了余料输送带，使得整机结构简单、紧凑、操作方便、成本较低。食品科学与工程专业食品科学与工程专业 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型脱模机构n 成型脱模机构是辊印饼干机的关键部件。n 由喂料辊、印模辊、分离刮刀、帆布脱模带及橡胶脱模辊等组成。n 喂料辊与印模辊由齿轮驱动，作相向回转运动。n 橡胶脱模辊则借助于紧夹在两辊之间的帆布脱模带所产生的摩擦力而与脱模带同步运动。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l喂料辊 喂料辊与印模辊尺寸相同，直径一般在2003
9、00mm之间，长度由相匹配的烤炉宽度系列而定。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l印模辊 饼干模在印模辊圆周表面的位置是交错排布的，这样分离刮刀与其轴向接触面积比较均匀，可减少辊表面的磨损。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l脱模辊 橡胶脱模辊（又称底辊）表面的橡胶应有适当的弹性及硬度。钢质分离刮刀必须具有良好的刚度，刃口锋利，以免与印模辊产生接触变形，影响面屑的清理。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l帆布脱模带 帆布脱模带的两侧应保证周长相等，接口缝合处平整光滑，不得有明显的厚度变化，避免脱模带工作时跑偏或产生阻滞现象。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l辊压成型原理 图10.5为
10、辊压成型原理图，喂料辊3与印模5在齿轮的驱动下相对运动，料斗内的酥性面料4依靠自重以及辊子的楔紧力落入两辊表面的凹模之中，分离刮刀2将凹模外多余的面料沿印模辊切线方向刮落到面屑接盘中，含有饼坯的凹模随着印模辊的旋转进入脱模阶段，此时橡胶脱模辊1依靠自身形变将粗糙的帆布脱模带11紧压在饼坯底面上，并使其接触面间产生的压力大于凹模光滑内表面与饼坯间的接触结合力，因此，生坯便顺利地从凹模中脱出，并由帆布脱模带转送至生坯输送带8上。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l辊筒间隙调节n 喂料辊与印模辊的间隙可以通过移动喂料辊进行调节，以适应不同加工物料的性质。n 加工饼干的间隙一般为34mm，加工桃酥类
11、糕点需作适当放大，以免出现反料现象。n 橡胶脱模辊对印模辊所施加的压力可以通过移动橡胶脱模辊进行调节，在保证能顺利脱模的前提下，应尽量减少这个压力，否则会产生成型饼坯后薄前厚的楔形现象，严重时甚至会在生坯后侧边缘产生薄片状面尾，影响产品质量。食品科学与工程专业食品科学与工程专业n兼有冲印和辊印成型机的特点。n主要由压片机构、辊切成型机构、余料回头（拣分机构）机构、传动系统及机架等组成。n其中压片机构、拣分机构与冲印饼干机的对应机构大致相同。只是在压片机构末道辊与辊切成型机构间设有一段缓冲输送带。n除了上述印花模与切块模分别安装在两个压辊上的辊切成型机以外，还有同时将印花模和切块模嵌在一个压辊上
12、的辊切成型机。三、辊切成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l用途与特点 辊切式饼干成型机（简称辊切饼干机）可用于加工苏打、韧性和酥性饼干等不同类型饼干。这种饼干机速度快、效率高、振动噪音低，是大型饼干厂广泛使用的高效能饼干生产机型。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l操作步骤 辊切饼干机的操作步骤与冲印饼干机相一致，仅是辊切成型操作是通过压辊回转来实现的。这种连续回转成型使机构工作平稳，因此给整机操作带来许多方便。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型原理面片经压片机构压延后，形成光滑、平整连续均匀的面带。为消除面带内的残余应力，避免成型后的饼坯收缩变形，通常在成型机构前设置一
13、段缓冲输送带，适当的过量输送可使此处的面带形成一些均匀的波纹，这样可在面带恢复变形过程中，使其松弛的张力得到吸收。这种在短时的滞留过程中，使面带内应力得到部分恢复的作用称张弛作用。面带经张弛作用之后，进入辊切成型机构。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l与辊印成型区别辊切成型的印花和切断是分两个工序完成的，即面带首先经印花辊，压印出花。随后，再经同步转动的切块辊，切出带花纹的饼干生坯。位于两辊之下的大直径橡胶脱模辊借助于帆布脱模带，在印花和切块的过程中，起着弹性垫板脱模的作用。当面带经过辊切成型机构后，成型生坯由水平输送带送至烤炉，余料则经斜帆布带提起后，由回头输送带送回压片机构前端的料斗中
14、。这种成型技术的关键在于要严格保证印花辊与切块辊的转动相位相同，速度同步，否则切出的饼干生坯外形与图案分布不能吻合。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l制粒成型概念上述几种压模机械设备，适用于较软坯料的成型。成型物的几何形状多为平片状，因此几乎都是应用在饼干成型的场合。对于三维尺寸相对较小且匀称的成型物，可称之为“粒”，这时的成型可以称为制粒操作。因此，像硬糖等硬糖等的成型可以认为是制粒成型。四、塑压制粒机械 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l硬糖成型机图10.8所示为一种硬糖成型机的外形图，主要由糖条辊、轮转头、成型模具、传动系统及机架构成。这种成型机结构简单、操作简便。生产能力可达1
15、t/h以上。利用不同规格，不同形状的糖模，可生产圆形、方形、长方形、腰围形等形状的硬糖。图10.8硬糖成型机外形 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l硬糖成型原理成型原理如图10.9所示。来自拉条机的连续均匀的糖条被引入糖辊2，在进糖辊驱动下，糖条进入成型轮转头的成型糖模与压糖辊3之间。随着轮转头的转动，连续的糖条在压糖辊的挤压下，被迫进入成型糖模下面的凹腔内。轮转头继续转动，冲模在成型凸轮的推动下，将压入的糖块推进凹腔侧面的糖模之中，而后进一步冲印成型。最后由长杆冲模将成型的糖块从糖模另一侧推出，经卸料斗，落入冷却工段。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l粉料体与压模造型 粉料体是固体粒
16、子的集合体，有一定的空隙度，并有一定的流动性，而无一定的形状。粉料与少量粉料与少量液体混合，不会形成塑性体，但这种湿化了的粉体液体混合，不会形成塑性体，但这种湿化了的粉体却可以借助于压缩作用，形成具有一定硬度的固体，却可以借助于压缩作用，形成具有一定硬度的固体，这就是粉粒体直接压模造型的原理。这就是粉粒体直接压模造型的原理。五、粉料直接压模成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l晶体粉粒体成型有些晶体粉粒体，在不加任何助剂的情况下，也可以通过压缩作用，形成一定形状的固形体。因此，有些食品可以不先制成软性的塑性体，而直接通过压缩作用造型。这样做具有简化工序等好处。例如，将通常的加液混合捏
17、合成型干燥步骤，缩短为加湿混合成型操作。显然，这种工序简化可节约场地、时间和能源。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l造型的设备 利用这种压模法的造型设备，也有冲压和辊压两种。冲压可以获得较集中的能量，因此可以获得较硬的粒子。最为典型的是制片机。辊压制粒设备，制取的粒子不如片粒那么硬，往往需要加入较多的促黏合介质。如此制成的粒子，除非在配方中加入适当的稳定剂（如降低水分活度的助剂或抑菌剂等），否则还需适当的后续干燥处理。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（一）压片机压片机用于将颗粒物料冲压成圆形或异形的片状物，同时可在片剂的双面印制简单的文字或图案。压片机有单冲撞击式和多冲旋转式两种类型。
18、1.单冲压片机2旋转式压片 食品科学与工程专业食品科学与工程专业1.单冲压片机l只有一副冲头模具。l外形如图10.10所示。l主要由转动轮、加料斗、模圈、上下两个冲头、三个调节（压力、片重、出片）器和一个能左右移动的喂料器组成。l最大压力约为40kN，生产能力为3050片/min。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l冲头模具构成n 由上下冲头和模圈构成的部件称为冲模。n 冲模是压片机的基本部件。n 冲摸的大小规定了片型的大小。n 冲头可以是平面加倒角的，也可以是有一定曲率的弧面，还可以在冲头上刻字或做上图纹，这样冲出的片剂也有图纹。n 冲头和模圈的形状可以是圆形的，也可以是方形的，不过后者的
19、角一般都要做成弧形，以便于冲片。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l压片原理 压片机构工作过程如图10.11所示。压片过程中，压片机周期性地依次产生下列动作。上冲上升，下冲下降，喂料器移至模圈上，将粉粒填满模孔；喂料器移开模圈，同时上冲下降加压，把颗粒压成片剂；上、下冲相继上升，下冲把片剂从模孔中顶出，至片剂下边与模圈齐平；喂料器移至模圈上面将片剂推出模台落入接收器中；同时下冲又下降，使模内又填满了待压片的粉粒；如此反复压片、出片。食品科学与工程专业食品科学与工程专业2旋转式压片机l外形如图10.12所示，此种压片机是在单冲压片机基础上发展起来的，常见的有16、18、19、33、55冲等。这
20、类压片机构造比较复杂，总体分三部分：动力部分、传动部分和工作部分。用电动机作动力，传动的第一级是皮带轮，第二级由蜗轮蜗杆带动压片机的机台旋转。工作部分包括：装冲头模的机台、压轮、片重调节器、加料斗、刮粉器、吸尘器和保持装置等。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l压片过程 旋转式压片机的压片过程（图10.13）可分为三阶段：加料：下冲在加料斗下面时，粉粒填入模孔中，当下冲行至片重调节器的上面时略有上升，被刮粉器的最后一格刮平，将多余的粉粒推出。压片：下冲至下压轮的上面，上冲行至上压轮的下面时，两者距离最小，这时模孔内粉粒受压成型。推片：压片后，上下冲分别沿轨道上升，当下冲行至出片调节器的上方时
21、，则将片推出模孔，经刮粉器推开导入盛器中，如此反复进行。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（二）旋转压模机械粉粒体除了用制片方式造粒成型以外，还可以其它产生对粉体压缩的方式进行压模制粒。以下两种都是旋转式造粒机械。1.对齿式制粒机偏心压缩制粒机 食品科学与工程专业食品科学与工程专业1.对齿式制粒机对齿式制粒机形似齿轮泵，结构如图10.14所示，主要成模机构是两个相向旋转的成模齿轮，其中一个齿轮的轮轴由弹簧顶向另一个齿轮。两齿轮的上方是锥形的带有螺旋体的进料槽。制粒时，由进料槽进入受弹簧顶压的两相对旋转齿轮间，所占的空间由大变小，粉体被压缩成粒。成型后粒子随着两齿轮的继续旋转，由下侧排出。食品
22、科学与工程专业食品科学与工程专业2偏心压缩制粒机l 偏心压缩制粒机的模具安装在一个转筒上，模孔可以是圆形的，也可以是方形的，模孔大小按产品规格而定。l 方糖块制粒机 转筒桃酥成型机 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l方糖块制粒机如图方糖块制粒机。运行时，砂糖靠重力作用落入转筒上方的模孔内，此时模孔的容积最大。当转筒转过90时，由于偏心轮的作用，使模具压向模孔外，同时转筒外侧有一压紧块压住，使得模孔内的砂糖受到压缩。当再转过90时，偏心轮的规定轨迹使得模具将已压缩成型的糖块顶出模孔，从而完成了一个压缩制粒的过程。落下的方糖块由输送带送出进行包装。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l转筒桃酥
23、成型机 与方糖成型机类似，结构如图10.16所示。可见，这种成型机的压缩力来自与模具相配的弹簧和压紧凸轮，而脱模动作是由装在圆筒内的一个脱模凸轮转动而使模具外顶来实现的。食品科学与工程专业食品科学与工程专业第二节 挤模成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l与压模成型比较n 挤模成型与压模成型一样，也可应用于多种特性材料的成型。预混合后获得塑性的可以用挤模成型法成型，不具塑性的干性物料也可以直接用此法成型。n 挤模成型与压模成型有很大区别。挤模成型时，物料像流体通过节流元件一样通过成型模具。正如压模成型一样，物性上的差异决定了成型机械上的差异。一般塑性物料的成型比较简单，成型机几乎就是
24、一台软塑性物料的泵，物料由吸料口进入，由成型机出料口排出，不涉及组织质构方面的变化。物料成型的方式根据其软硬程度的不同而异，可以靠出料口的截面形状成型，也可以挤入模子成型，面团、面糊之类物料的成型属这种情况。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l干性或半干性物料的挤模成型对于干性或半干性物料的挤模成型，情况就大不一样，物料经过成型机出来后，除了形状方面的变化以外，往往还发生了质构方面质构方面（如堆积密度）的变化，而后者有时是主要的变化。如螺杆挤压成型设备就属此种情形。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l软料定义 制作曲奇饼、奶油桃酥点心、奶油浪花酥等茶酥类糕点的面料，在形态、流动性等方面介于
25、韧性、酥性、甜酥性面团及面浆之间，俗称软料软料。一、软料挤模成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l软料糕点及成型 用软料制作的糕点称为软料糕点。软料糕点可以用手工制作，但生产效率低，工人劳动强度大，而且产品质量的一致性较差。因而现在多改用软料糕点机成型。（一）成型原理 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l软料糕点机n 软料糕点机又称曲奇饼机，外形常如图10.17所示的结构。n 这种机器不但能够生产软料糕点，而且还能供桃酥、杏元、长白糕及蛋糕类点心食品的成型。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l切割成型 软料糕点的面团稠度差别很大，其中最硬的软料面团稠度与桃酥面团稠度相似。这种面团
26、具有良好的塑性，但没有流动性，而且黏滞性较强，很容易黏模。同时，因为品种的需要，面团内面团内常常含有颗粒较大的花生、核桃常常含有颗粒较大的花生、核桃及果脯等配料，因此既不能及果脯等配料，因此既不能模仿人工挤花（又称拉花）的方式成型，又不能采用辊印、辊切或冲印模仿人工挤花（又称拉花）的方式成型，又不能采用辊印、辊切或冲印等方式成型。等方式成型。对于这种面团，通常采用挤压钢丝切割成型（见图10.18），其产品类似桃酥，外形简单，表面无花纹。其成型嘴（又称排料嘴）一般呈圆形、方形等。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l稠度低面团成型n 稠度较低的面团既有良好的可塑性，又能在外力作用下产生适当的流动
27、，这种面团一般采用拉花成型，其产品的形状取决于出料口的形状及运动方式。通常出料口制成花瓣形，而且根据需要作一定角度的回转，使产品形成美丽的花纹，比如曲奇饼、奶油浪花酥等。n 对于那些稠度很低，而且光滑、流动性较强的面料（称为面糊或浆体），采用钢丝切割式与拉花成型显然都是不恰当的，但可以采用浇注方式成型。通常浇注在烤盘上的型腔内，产品的最终形状将与型腔一致，因此，成型嘴的形状无关紧要，一般制成圆形且呈一定锥度，以便面浆能顺利完成浇注。用面浆浇注成型制作的糕点有蛋糕、杏元、长白糕等。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l连续成型 当成型机连续挤出，生产连续的条状食品时，模板常与软料挤出方向成一定角
28、度安装，以保证条状产品尽可能平滑地落在传送带上（见图10.19）。条型产品的表面可有模嘴条纹（拉花）。连续的产品通常在入炉烘烤前被切成一定长度的条块，但有时也可等出炉后再行切割。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型模嘴 为了增加产品的花色品种，可以同时安装不同的成型模嘴，以使每排同时挤出落下的生坯具有不同的外观形状（类似于并联）。也可以整排地更换具有不同模口的挤出模板，还可以操作模嘴旋转手柄，使挤出的产品具有不同程度的螺旋花纹。以上都是均质无馅糕点的花色变化。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l夹陷成型 为了生产夹馅软料糕点，需要将料斗分隔开来，以供同时盛装不同的物料。如图10.20所
29、示，面料和馅料在料斗中即被隔开，在喂料辊的旋转作用下，分别进入下面的压力腔。压力腔同样被分为两部分，并保证馅料在中间，面料在周围，通过成型嘴同时被挤出。馅料可以是果酱或其它异质食品物料，但稠度应与面料的稠度相近。食品科学与工程专业食品科学与工程专业1.槽形辊定量供料装置l主要由料斗、2个或3个齿形沟槽的喂料辊等组成。优点是结构简单，便于制造;；缺点是根据面料稠度的不同，需及时更换供料装置。l图10.21所示的（1）和（2）分别为生产曲奇饼类和蛋糕类糕点所用的槽形辊定量供料装置的示意图。（二）定量供料装置 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l喂料辊n 喂料辊的作用是将面料挤向下面的压力平衡腔。
30、n 喂料辊的运转可以是连续的，也可是间歇的，还可以进行瞬时反转，以造成排料口瞬时负压，引起面料被瞬时收回。n 因此，面料可以是连续或间歇地挤出。食品科学与工程专业食品科学与工程专业 食品科学与工程专业食品科学与工程专业2.柱塞式定量供料装置l 广泛采用于浇注和挤出成型机。l 主要由料斗、往复式柱塞和与之相连的分时截止切缺轴阀及排料嘴等部分构成(图10.22)。l 通过调节柱塞的行程，可以生产不同规格的产品。l 柱塞式定量的优点是计量比较准确，既适用于稠度较大的软料供料，也适用于稀薄的蛋糕、杏元面浆等的供料。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l定量吸排料原理吸料时，切缺轴阀的缺口使料斗与柱塞泵
31、腔连通，并且此时柱塞是背轴阀向运动的，由此造成的真空状态可使面料进入缺口和泵腔；吸料结束后切缺轴转过一定角度，将吸料口关闭，使柱塞泵腔与排料嘴相连通，同时柱塞朝切缺轴阀方向运动，将腔体和缺口内的软料从排料嘴排出，如此完成一个吸排料的过程。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l螺杆挤压成型设备的本质 螺杆挤压成型设备其实就是螺杆挤压机，它通常利用高温高压作用，使物料一次性地完成混合、压缩、熟化和成型等过程。螺杆挤压机的基本内容已经在第七章介绍过，这里仅从成型角度作简单讨论。二、螺杆挤压成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l螺杆挤压机与成型产品 产品可有两种基本状态：（1）通心面式的产品
32、（2）直接膨化的产品 因此，利用螺杆挤压机制造成型食品，需要注意所用的挤压机类型，也需要注意选择适当的操作参数。食品科学与工程专业食品科学与工程专业 通心面式的产品由于这类产品通常是含湿量较高密度较大，但有清晰的造型，因此这类螺杆挤压机常称为挤压成型机。挤压成型的产品，往往要经过后续处理，如干燥后炸制等，以得到最终的膨化产品。因此，这类产品又称为间接膨化产品。当然，像通心面一类是不经过炸制的产品不称为膨化产品。食品科学与工程专业食品科学与工程专业 直接膨化的产品这类挤压机直接以大米、小麦、玉米或其制品等为原料生产的往往是多边形低密度产品。这些产品可以不经碎化而直接食用（如干面包），但常常经过碎
33、化处理制成膨化粉产品。生产这类产品的螺杆挤压机常称为膨化挤压机或膨化机。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l 夹心产品螺杆挤压机也可以生产夹心产品，方法是将通常的实心成型模具换成注馅成型模具。如图10.23所示的模具固定在螺杆套筒顶端，模孔中心对准套筒中心。操作时，由螺杆挤压出的物料通过模孔向外挤出的同时，馅料流体也通过注馅嘴送模板孔中心。这样，挤压物料呈环状包住馅料，两者一起被连续挤出，形成夹馅膨化食品。需要说明，为了能正常地生产夹馅膨化食品，必须使挤压物料流速与注馅流速完全吻合相配才行，否则产生不均匀的夹心产品。馅料经注馅嘴注入模板使用的是适当形式的压力泵（如螺杆泵）。注馅模板出料孔只能
34、做成单个，且在模板的中心位置。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型机的结构这种成型机的结构和通常螺杆挤压机结构基本相同，不同之处是该机的挤压套筒是夹套式的，螺杆是空心的，可用水或油对套筒和螺杆进行冷却，带走因挤压物料而产生的热量，使物料离开模板时不致产生汽化作用，不发生明显的膨化现象，以保证物料通过模板后能形成复杂形状。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l制 粒 制粒也是一种成型过程。与其它常见成型方法一样，制粒成型也有压模和挤模两种方式。压模制粒在上一节已经介绍过，这里介绍应用更为普遍的挤模制粒设备。挤模制粒法常用来生产某些固体饮料、调味料、动物饲料等。三、挤模制粒设备 食品科学与工
35、程专业食品科学与工程专业l软 材 挤模制粒通常将待制粒的材料先制成一定含湿量的软材，然后在机械推动力作用下，迫使软材通过成型的模具，形成粒度均匀的粒子。这种粒子因含有水分，因此，紧接着要进行干燥处理。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l圆筒状筛网式 圆筒轴心处的轴上固定有十字形刮板圆筒轴心处的轴上固定有十字形刮板和挡板，两者转动方向不同，使软材被压和挡板，两者转动方向不同，使软材被压出筛孔而成颗粒出筛孔而成颗粒，图10.24所示为一种旋转式制粒机。由图可见，制粒模具实际上是一只圆筒形的多孔筛。对于制作固体饮料一类的粒子，所用筛子的筛孔一般在1.01.2mm之间。湿粒子形状的均匀性与多种因素有
36、关，如用于制备软材的液体的黏性与用量、搅拌时间、过筛条件等。一般黏性大、搅拌时间长、过筛时筛网较松、加料量较多及压力较大时，形成的湿粒黏得较紧，产生的细粉较少。反之，形成的粒子会有较多的未完全黏合的细粉存在，从而影响产品的均匀性。（一）旋转式制粒机 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l滚轮式滚轮式制粒机因软材通过模具的推动力来自一对绕模具转动的滚轮而得名。这种制粒机又因模具的形状不同而可分为圆盘模式和环模式两种类型，其结构原理如图10.25所示。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（二）齿轮啮合式制粒机如图10.26所示，工作部件为一对相互啮合、相向回转的圆柱齿轮，齿轮根部有许多小孔与内腔相
37、通，两齿轮内腔装有切刀。当物料进入齿轮的啮合空间时，受到轮齿的挤压后经齿根部小孔进入内腔，再由切刀切割成一定长度的颗粒。食品科学与工程专业食品科学与工程专业（三）螺旋挤压式制粒机螺旋挤压式制粒机的工作原理与螺杆挤压成型的原理基本相同，只是这种形式的制粒机，可先将制粒物质预制成湿料，以在较小的功率情况下获得较大的生产能力，并且这种形式的制粒机也与其它形式的制粒机一样，须在挤出模具的外侧装一以一定频率转动的切割器，以制取所需长短的粒条。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l应用注模方式成型的食品种类 很多，液体和固体原料均可用注模方式成型。常见的应用注模成型的制品有糖果制品、冷冻制品、果冻制品、糕
38、点制品、乳制品、豆制品、鱼肉糜制品、再制果蔬制品等。这里对具有代表性的巧克力注模成型设备和硬糖果注模成型设备作一简介。第三节 注模成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l什么是注模成型?注模成型是将原具流动性的流体半注模成型是将原具流动性的流体半成品注入具有一定形状的模具，并使这成品注入具有一定形状的模具，并使这种流体在模具内发生相变化或化学变化，种流体在模具内发生相变化或化学变化，使流体变成固体。使流体变成固体。食品科学与工程专业食品科学与工程专业巧克力注模成型是把液态的巧克力浆料注入定量的型盘内，移去一定的热量，使物料温度下降至可可脂的熔点以下，使油脂中已经形成的晶型按严格规律排列
39、，形成致密的质构状态，产生明显的体积收缩，变成固态的巧克力。最后从模型内顺利地脱落出来，这一过程也就是注模成型所要完成的工艺要求。巧克力成型可以用手工方式完成，但目前多在连续浇注成型生产线上完成。一、巧克力注模成型设备 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型生产线n 典型的巧克力注模成型生产线如图10.27所示。n 整个生产线由烘模段、浇注机、振荡段、冷却段、脱模段等构成。n 巧克力生产对温度控制的要求较严，因此整条生产线各段机件均置于前后相通的、由隔热材料护围的隧道内。n 整条生产线各段均有各自（输送巧克力模具）的输送带，但它们均以平稳方式衔接，并以同步速度运行。食品科学与工程专业食品科
40、学与工程专业 食品科学与工程专业食品科学与工程专业n烘模段u 烘模段是一段利用热空气加热模具的输送隧道。u 浇注巧克力的模具须加热到适当温度，才能接受浇注机注入的液态巧克力。食品科学与工程专业食品科学与工程专业n浇注机及浇注机头 浇注机的浇注机头随着传输机上的模具运动，在其工作时，模具能够升高，紧靠浇注头，以便接受注入的熔化巧克力或糖心。生产线有两个浇注机头，可以根据巧克力品种类型单独或同时工作。这种生产线一般可生产实心、夹心、上下或左右双色巧克力和颗粒混合浇注巧克力。食品科学与工程专业食品科学与工程专业n浇注机头浇注机头的注入动作与传输机上传来模具保持协调。当模具位于浇注机头下方位置，浇注嘴
41、对准巧克力型盘的型腔，浇注供料机构将巧克力浆料注入型腔。每次对模具的浇注量可通过调节机构进行调节，以满足不同大小巧克力的注模要求。图10.28所示为一种巧克力浇注机头。食品科学与工程专业食品科学与工程专业n振动输送段u 浇注机后的是振动输送段，对经过此段的刚注有巧克力浆料的型盘进行机械振动，以排除浆料中可能存在的气泡，使质构紧密，形态完整。振动器的振幅不宜超过5mm，频率约1000次min。u 振动整平后的型盘，随后进入冷却段，由循环冷空气迅速将巧克力凝固。在脱模前，先将模具翻转，成型的巧克力掉到传输机上，再前进至包装台。食品科学与工程专业食品科学与工程专业n型 盘u型盘即供巧克力浇注成型用的
42、模具，可用不同材料制作。u所用的材料应具备以下特点：符合食用要求、坚固耐用、传热性好、脱模爽利、加工方便；轻巧美观、价格便宜。u目前多以聚碳酸酯、尼龙、硅橡胶等材料制造。u型盘的设计要求有一定的角度和斜度，便于脱模。生产过程中，型盘要求保持表面洁净和干燥。食品科学与工程专业食品科学与工程专业材料:聚碳酸酯 食品科学与工程专业食品科学与工程专业通常与化糖锅、真空熬糖室、香料混合室及糖浆供料泵等前置设备配套构成生产线，将传统糖果生产工艺中的混料、冷却、保温、成型、输送等工序联合完成。食品科学与工程专业食品科学与工程专业二、糖果注模成型设备l用于连续生产可塑性好、透明度高的软糖或硬糖。l连续浇注成型
43、装置l成型过程 食品科学与工程专业食品科学与工程专业l成型过程注模成型装置的成型模盘安装在成型输送链上，成型过程中，首先由润滑剂喷雾器向空模孔内喷涂用于脱模的润滑剂，将已经熬制并混合、仍处于流变状态的糖膏定量注入模孔后，经冷风冷却定型，在模孔移动到倒置状态的脱模工位时，利用下方冷却气流进利用下方冷却气流进行冷却收缩并脱模，行冷却收缩并脱模，成型产品落到下方输送带上被连续送出。食品科学与工程专业食品科学与工程专业l本章小结 n 食品工业主要采用压模、挤模、浇模成型机械对各种食品物料进行成型操作，得到不同性状的成型食品。n 压模成型设备利用容器状模具使塑性食品物料成型。它是常用的饼干成型设备，可进一步分为冲压成型、辊压成型、辊切成型设备。冲糖机、压缩造粒和制片设备也属于压模成型设备。n 挤模成型设备利用节流性模具使物料成型。利用挤模原理成型的食品原料性状可有很大的差异。软料糕点成型机是典型的挤模成型设备，直接利用粉体物料的螺杆挤压机也属于挤模成型设备。n 注模成型设备将流动性食品原料注入模具，进入模具的物料需要有外界条件（如温度等）配合才能固化成型。巧克力是食品工业中典型的利用注模设备进行成型的产品。
