第四节　食品成型机

一、食品成型机械分类

经过搅拌机械设备加工后，就要进行成型工艺，而食品成型机械种类众多，功能各异。根据不同的成型原理，食品成型主要有如下六种方法。

（1）包馅成型　如豆包、馅饼、饺子、馄饨和春卷等的制作。其加工设备有豆包机、饺子机、馅饼机、馄饨机和春卷机等，统称为包馅机械。

（2）挤压成型　如膨化食品、某些颗粒状食品以及颗粒饲料等的加工。所用设备有通心粉机、挤压膨化机、环模式压粒机、平模压粒机等，统称为挤压成型机械。

（3）卷绕成型　如蛋卷和其他卷筒糕点的制作。其加工设备有卷筒式糕点成型机等。

（4）辊压切割成型　如饼干坯料压片，面条、方便面的加工等。其成型设备有面片辊压机和面条机、软料糕点钢丝切割成型机等。

（5）冲印和辊印成型　如饼干和桃酥的加工。所用的设备有冲印式饼干成型机、辊印式饼干成型机和辊切式饼干成型机等。

（6）搓圆成型　如面包、馒头和元宵等的制作，其成型设备有面包面团搓圆机、馒头机和元宵机等。

下面将就其中的典型设备加以叙述。

搓圆成型机主要用于面包、馒头和元宵等食品的搓圆成型。我们在本节主要研究面包搓圆机的结构和工作原理。

二、面包搓圆机

按照机器不同的外形特点，可以把面包搓圆机分为伞形、锥形、筒形和水平搓圆机四种形式。下面以目前我国面包生产中应用最多的伞形搓圆机为例，来介绍搓圆成形的基本原理。伞形搓圆机如图3-22所示。它主要由伞形转体、螺旋导板（图中未画出）、撒粉盒、传动机构和机座等组成。伞形转体和螺旋导板是搓圆成形的主要工作部件。伞形搓圆机工作原理见图3-23，伞形转体1安装在主轴上，螺旋导板2通过固定螺钉装在图3-23支撑架上，再一起固定在图3-23的机座上。

工作时，由切块机切好的面团从伞形转体的底部进入螺旋导槽，由于固定不动的螺旋导板具有圆弧形状，所以当面团从伞形转体表面从下而上沿着螺旋导槽运动时，在离心力作用下，面团将主要贴着螺旋导板的圆弧形内表面向上移动。此时面团的运动既有自转，又有公转，即在圆弧面上滚动的同时，还伴随着少量的滑动，从而逐渐滚搓成球形。

由于伞形搓圆机工作时面块是从伞形转体底部进入螺旋导槽，从其上部离开螺旋导槽的，见图3-23（b），伞形圆周直径越来越小，面团的运动速度逐渐下降，从而使得面团之间的距离越来越小，见图3-23（c），于是有时就会出现两个面团合为一体（称为双生面团）离开螺旋导槽的现象。为避免双生面团进入下道工序，在搓圆机上装设有大小两个出口，正常的单个面团可以顺利地通过小出口，然后由输送带送至下道工序；而双生面团由于体积大，不能通过小出口，只得继续向前移动，从大出口进入回收箱，送去重新加工。

由于搓圆时面团含水分较多，质地柔软，容易黏结在工作部件上，因此，搓圆机上设置有撒粉装置，不断把干粉撒在转体和导板的工作表面上，以保证搓圆的顺利进行。

三、元宵成型机

元宵成型机是面点食品加工中重要的成型机械设备之一。元宵是我国的传统食品，其加工方法以前是把各种馅料切成小方块，然后装在放有米粉的簸箕中靠人工摇滚而成，这种方法劳动强度大，生产效率低，元宵个体不够均匀。元宵成型机的应用克服了手工操作的上述缺点，其结构如图3-24所示，它主要由倾斜圆盘、翻转机构、传动机构和支架等组成。工作时，先将一批馅料切块和米粉放入圆盘中，圆盘旋转时，由于摩擦力的作用，物料将随着圆盘底部向上运动，然后又在自身重力作用下，离开原来的运动轨迹滚动下来，见图3-24（b），与盘面产生搓动作用。与此同时，由于离心力的作用，料团被甩到圆盘的边缘，黏附较多的粉料后又继续上升，如此反复滚搓一段时间后，馅料即被粉料逐渐裹成一个较大的球形面团，当达到要求的大小时，即停机并摇动翻转机构将成品倒出。

元宵机的圆盘倾斜角度可由人工进行调整。但圆盘倾角不得小于物料的自然休止角，否则物料将贴在盘面上并随其一同转动而失去滚搓作用。倾角的大小影响到物料在盘面上的停留时间，倾角小，料球在盘面上停留时间长，滚搓出来的元宵面团越致密，但生产率将会有所下降。因此，应在保证产品质量的前提下，兼顾生产效率的提高，来合理选择倾角的大小。在元宵机的支架横梁上，还设置有喷水管和刮刀，以便使米粉含有一定的水分，保持足够的黏性，并随时将黏结在圆盘内壁上的物料清理下来。

四、包馅机械

包馅机械是专门用于生产各种带馅的食品。包馅食品一般由外皮和内馅组成。外皮由面粉或米粉与水、油脂、糖及蛋液等揉成的面团压制而成。内馅有菜、肉糜、豆沙或果酱等。由于充填的物料不同以及外皮制作和成型的方法各异，包馅机械的种类甚多。

1.包馅成型的基本原理和方式

通常可分为回转式、灌肠式、注入式、剪切式和折叠式等几种包馅成型方式，其基本工作原理见图3-25。

（1）回转式　先将面坯制成凹形，再将馅料放入其中，然后由一对半径逐渐增大的圆盘状回转成型器将其搓制、封口，再成型，见图3-25（a）。

（2）灌肠式　面坯和馅料分别从双层筒中挤出，达到一定长度时被切断，同时封口成型，见图3-25（b）。

（3）注入式　馅料由喷管注入挤出的面坯中，然后被封口、切断，见图3-25（c）。

（4）剪切式　压延后的面坯从两侧连续供送，进入一对表面有凹穴的辊式成型器，与此同时，先制成球形的馅，也从中间管道掉落在两层面坯之中，然后封口、切断和成型，见图3-25（d）。

（5）折叠式　根据传动方式，又可分为三种包馅成型方式：第一种是齿轮齿条传动折叠式包馅成型。先将压延后的面坯按照规定的形状冲切，然后放入馅料，再折叠、封口、成型，见图3-25（e）；第二种是辊筒传动折叠式包馅成型，馅料落入面坯后，一对辊筒立即回转自动折叠、封口成型，类似图3-25（d）所示；第三种是带式传动折叠式包馅成型。当压延后的面带经一对轧辊送到圆辊空穴A处时，因为空穴下方为与真空系统相连的空室，由于真空泵的吸气作用[图3-25（f）中的放射状涂黑部分为真空室]，面坯被吸成凹形，随着圆辊的转动，已制成球形的馅料，从另一个馅料排料管中排出，并且正好落入A点处的面坯凹穴中，然后被固定的刮刀将凹穴周围的面坯刮起，封在开口处形成封口， 当转到B点时解除真空，已包了馅料的食品便掉落在输送带上送出。

2.包馅机的主要构造和工作过程

（1）主要构造　包馅机主要由面坯皮料成型机构、馅料充填机构、撒粉机构、封口切断装置和传动系统等组成，其外形简图，见图3-26。

皮料成型机构包括一个面坯料斗1，两个水平输送面坯的螺旋及一个垂直输送面坯的螺旋。馅料充填机构包括一个馅料斗3、两个馅料水平输送螺旋和两个叶片泵。撒粉装置由面粉料斗5、粉刷、粉针及布袋盘构成。封口切断成型装置主要包括两个回转成型盘和托盘。传动系统包括一台2.2kW电动机、皮带无级变速器及蜗轮蜗杆传动和齿轮变速箱等。

（2）工作过程　见图3-27。先将在和面机内制得的面团盛入面坯料斗1中，面坯水平输送双螺旋2将其送出，并被切刀3切割成小块或小片，然后被面坯双压辊4压向面坯垂直螺旋9，向下推送到9的出口前端而凝集构成片状皮料。与此同时，馅料从馅料斗5，通过馅料水平输送双螺旋6，再经过馅料双压辊7和馅料输送双叶片泵8将其推送到面坯垂直输送螺旋9的中间输馅管10内，被从面坯垂直螺旋9外围的面坯在行进中于皮料转嘴11处正好将馅料包裹在里面，形成棒状夹心。这些棒状夹心食品继续向下行进，当通过左右成型盘12和13时，被左右成型盘上的凸刃切断，并被搓圆和封口，掉落在回转托盘15上，包馅食品16再被输送带17卸出。

包馅机成型盘是包馅食品成型的关键部件之一，成型盘的外形比较复杂，见图3-28。圆盘的表面一般有1～3条螺旋线凸起的刃口，即凸刃，螺旋线凸刃越多，制出的球状包馅食品的体积越小，反之越大。成型盘的半径是变化的，从图3-29包馅机成型盘的可变半径可以看出，最小圆盘的半径是140mm，最大半径是160mm，半径逐渐增大，径向和轴向的螺旋也不等，整个成型盘，的工作表面呈现不规则的凹坑，从图上可以看出，螺旋的升角也是变化的，从而使成型盘的螺旋面随包馅食品的下降而下降，同时逐渐向中心收口。此外，由于螺旋升角的变化，使推力方向也逐渐改变，使得开始时与螺旋面接触的棒状包馅食品逐渐向中间部位推移，从而把棒状包馅食品收口切断，搓擦成一个个球状食品。由于成型过程是由左、右两个成型盘的回转运动以及包馅食品本身的回转运动构成的，故称为回转成型。在成型过程中，包馅食品与成型盘之间发生多次相对回转运动，使包馅食品逐渐变形搓圆，面皮组织坚实，不易散裂，有利于下道工序的压扁、印花、烘烤等操作，最后制成各种形态的带馅食品。

五、饺子机

饺子机是借机械运动完成饺子包制操作过程的设备。其基本工作方式为灌肠式包馅和辊切式成型。

饺子机主要由传动、馅料输送、面料输送和辊切成型等机构组成，其外形见图3-30。

1.馅料输送机构

一般有两种类型：一种是由输送螺旋—齿轮泵—输馅管组成，另一种是由输送螺旋—叶片泵—输馅管组成，由于叶片泵比齿轮泵有利于保持馅料原有的色、香、味，而且便于清洗，维护方便，价格便宜，所以大多数饺子机采用后一种类型。

叶片泵是一种容积式泵，具有压力大、流量稳定和定量准确等特点，它主要由转子、定子、叶片、泵体及调节手柄等组成，此外在泵的入口处，通常设有输送螺旋，以便将物料强制压向入口，使物料充满吸入腔，以弥补由于泵的吸力不足和松散物料流动性差而造成充填能力低等缺陷。

叶片泵的工作原理见图3-31。馅料在输料螺旋的作用下，进入料口并充满吸入腔4，随着转子2的转动，叶片3既被带动回转，同时在定子1侧壁的推动下又沿自身导槽滑动，使吸腔不断增大；当吸入腔达到最大时，叶片做纯转动，将馅料带入排压腔，此时，定子内壁迫使叶片在随转子转动的同时相对于转子产生滑动，于是排压腔逐渐减小，馅料被压向出料口，离开泵体。调节手柄6用于改变定子与馅料管通道的截面积，即可调节馅料的流量。馅料输送机构均由不锈钢制成。

2.面料输送机构

它主要由面团输送螺旋、面套、固定螺母、内外面嘴、面嘴套及调节螺母等组成，见图3-32。面团输送螺旋1为一个前面带有1∶10锥度的单头螺旋，其作用是逐渐减小螺旋槽内的容积，增大对面团的输送压力。在靠近面团输送螺旋的输出端安置内面嘴7，它的大端输面盘上开有里外两层各三个沿圆周方向对称均匀分布的腰形孔。被螺旋推送输出的面团通过内面嘴时，腰形孔既可阻止面团的旋转，又使得穿过孔的六条面团均匀交错地搭接，汇集成环状面柱（管）。面柱在后续面团的推送下，从内外面嘴的环状狭缝中挤出，从而形成所需要的面管。可以拧动图3-30中的调节螺母8，改变面料输送螺旋与面套之间的间隙大小来调节面团的流量。此外也可以调整图3-32中的调节螺母5改变内面嘴7与外面嘴6的间隙来调节输送面团的流量。

3.饺子成型机构

饺子机上广泛采用灌肠辊切成型方式。面团经面团输送螺旋由外面嘴挤出构成中空的面管。馅料经馅料输送螺旋和叶片泵顺着馅料管进入中空面管，实现灌肠式成型操作。紧接着含馅料的面柱进入辊切成型机构，见图3-33，该机构主要由一对相对转动的辊子，即成型辊和底辊组成。成型辊上有若干个饺子凹模，其饺子捏合刃口与底辊相切。底辊是一个表面光滑的圆柱形辊。当含馅料的面柱从成型辊的凹模和底辊之间通过时，面柱内的馅料在饺子凹模的作用下，逐步被推挤到饺子坯的中心位置，然后在回转过程中在成型辊圆周刃口与底辊的辊切作用下成型为质量14～20g的饺子生坯。为了防止饺子生坯与成型辊和底辊之间发生粘连，干面料通过粉筛5从干面粉斗4向成型辊和底辊上不断撒粉。

六、饼干成型机

典型的饼干成型机械设备主要有冲印成型机、辊印成型机和辊切成型机。主要用于各种饼干或桃酥之类点心的加工，这类机械通常设置在食品生产线上，完成面团的压片、冲印或辊印成型、料头分离以及摆盘等操作。

1.冲印饼干成型机

冲印饼干成型机主要由压片机构、冲印成型机构、拣分机构和输送机构等部分组成，适合生产韧性饼干。见图3-34，其压片机构与面条机的辊压成型机构基本相同，但通常只经过三道辊压，即头道辊、二道辊、三道辊，压辊直径和辊间间隙依次减小，转速则依次增大。

冲印机构是饼干成型的关键工作部件，它主要包括动作执行机构和印模组件两部分。

（1）动作执行机构　饼干机的动作执行机构分为间歇式和连续式两种型式。

①间歇式机构　这种机构工作时，印模通过曲柄滑块机构来实现对饼干生坯的直线冲印，生坯的同步送进要依靠棘轮棘爪机构驱动输送带来实现。冲印的瞬间，输送带必须处于停顿状态。由于这类饼干机冲印速度受到坯料间歇送进的限制，最高冲印速度不超过70r/min，所以生产能力较低。提高输送速度将会产生惯性冲击，引起机身振动，以致使加工的面带厚薄不均，边缘破裂，影响饼干的质量。由该机构组合的饼干机不适于与连续烘烤炉配套形成生产线。

②连续式机构　该机构作业时，印模随面坯输送带连续动作，完成同步摇摆冲印作业，故也称摇摆式冲印。该机构如图3-35所示，它主要由一组曲柄连杆机构、一组双摇杆机构和一组曲柄摆动滑块机构所组成。工作时，冲印曲柄1和摇摆曲柄2同时旋转，其中曲柄1通过连杆9带动滑块8在滑槽内做直线往复运动；曲柄2借助连杆3、6和摆杆4、5使摆杆7摆动。这样，使得冲头10在随滑块8作上下运动的同时，还沿着输送带11运动的方向前后摆动，于是保证在冲印的瞬间，冲头与面坯的移动同步。冲印动作完成后，冲头抬起，并立即向后摆到未加工的面坯上。冲印时要求冲头与输送带同步运行，这是保证冲印机构连续作业的关键。

采用摇摆式冲印机构的饼干机，冲印速度可达120次/min，生产能力高，运行平稳，饼干生坯成型质量较好，且便于与连续式烤炉配套使用。

（2）印模组件　其结构如图3-36所示。它由印模支架、冲头芯杆、切刀、印模和余料推板等组成。一台饼干机的冲印成型动作通常由若干个印模组件来完成。工作时，在执行机构的偏心连杆或冲头滑块带动下，印模组件一起上下往复运动。当带有饼干图案的印模10被推向面带时，即将图案压印在其表面上。然后，印模不动，印模支架5继续下行，压缩弹簧4并且迫使切刀8沿印模外围将面带切断，最后，印模支架随连杆回升，切刀首先上提，余料推板11将粘在切刀上的余料推下，接着压缩弹簧复原，印模上升与成型的饼坯分离，一次冲印操作到此结束。由于饼干品种不同，印模有轻型和重型之分，前者图案凸起较低，所以印制花纹较浅，冲印阻力也比较小；后者图案下凹较深，印制花纹清晰，但冲印阻力较大。

2.辊印饼干成型机

辊印饼干成型机外观见图3-37，适合于高油脂酥性饼干的加工制作，采用不同的印模辊，不但可以生产各种图案的酥性饼干，还能加工桃酥类糕点。辊印饼干成型机结构见图3-38，主要由喂料辊、印模辊、橡胶脱模辊、输送带、机架和传动系统等组成。辊印成型和橡胶脱模是该机的两项主要操作。

辊印饼干成型机工作时，喂料辊1和印模辊2相向回转（图3-39），原料靠重力落入两辊之间和印模辊的凹模之中，经辊压成型后进行脱模。刮刀4能将凹模外多余的面料沿印模辊切线方向刮削到面屑斗10中。当印模辊上的凹模转到与橡胶脱模辊3接触时，橡胶辊依靠自身的弹性变形将其上面的帆布脱模带5的粗糙表面紧压在饼坯的底面上，由于饼坯与帆布表面的附着力大于与凹模光滑底面的附着力，所以饼干生坯能顺利地从印模中脱离出来，并由帆布脱模带转送到生坯输送带8上，然后进入烘烤阶段。

喂料辊、印模辊和橡胶脱模辊是饼干辊印成型机的主要工作部件。喂料辊与印模辊尺寸相同，直径一般在200～300mm之间，其长度由相匹配的烤炉宽度而定。辊坯均用铸铁离心浇铸，再经加工而成，印模辊表面还要镶嵌用无毒塑料或聚碳酸酯（简称PC）制成的饼干凹模。橡胶脱模辊（又称底辊）是在滚花后的辊芯表面上套铸一层耐油食用橡胶，并经精车磨光而成。

由于辊印饼干成型机的印花、成型和脱坯操作是通过三个辊筒的转动一次完成的，所以该机工作平稳，无冲击，振动和噪声均比冲印式饼干机为小，而且不产生余料，省去了余料输送带，使得其结构简单、紧凑，不但操作方便，而且降低了设备造价。

3.辊切饼干成型机

辊切饼干成型机兼有冲印和辊印成型机的优点，即可以生产韧性饼干，也可以生产酥性饼干。辊切饼干成型机结构如图3-40所示。它主要由印花辊、切块辊、橡胶脱模辊、帆布脱模带、撒粉器和机架组成。饼干的成型、切块和脱模操作是由印花辊、切块辊、橡胶脱模辊和帆布脱模带来实现的。辊切成型原理示意图见图3-41。为消除面带内的残余应力，以避免成型后的饼干生坯产生收缩变形，通常在面带压延后设置一段输送带作为缓冲区。在此处，适当的过量输送使面带形成一段均匀的波纹，并在短暂的滞留过程中，使面带内的残余应力得以消除，然后再进行辊切成型作业。

辊切成型与辊印成型的不同点在于，其成型过程包括印花和切断两个工步，这一点与上述的冲印成型过程相似，只不过辊切成型是依靠印花辊4和切块辊5在橡胶脱模辊6上的同步转动来实现的。印花辊先在饼干生坯上压印出花纹，接着由切块辊切出生坯，橡胶脱模辊借助帆布脱模带3实现脱模，然后成型的生坯由水平输送带9送至烤炉，而余料则由倾斜输送带10送回重新压片。

辊切成型机作业时，要求印花辊和切块辊的转动严格保持相位相同、速度一致，否则，切出的饼干生坯将与图案的位置不相吻合，影响饼干产品的外观质量。

七、软料糕点成型机

软料糕点成型机因为能够制作曲奇饼干，因此也叫曲奇饼干成型机（图3-42）。主要制作曲奇饼、奶油桃酥点心、奶油浪花酥等茶酥类糕点。这些产品的面料流动性差，但黏滞性较强，很容易粘模。同时，因为糕点花样和市场品种的需求，面团内常常含有颗粒较大的花生、核桃登果脯等固体颗粒状食品，因此不能采用辊印、辊切或冲印等方式成型。对于这种面团，通常采用挤压钢丝切割成型（图3-43），其产品类似桃酥，外形简单，表面无花纹。其成型嘴（又称挤出嘴）一般呈圆形、方形等。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，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。

生产稠度很低，而且光滑、流动性较强的面料糕点（称为面糊或浆体），适合采用浇注方式成型，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。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度安装，以保证条状产品尽可能平滑地落在传送带上（图3-44）。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。

安装不同的成型嘴可以增加产品的花色品种，使每排同时挤出落下的生坯具有不同的外观形状。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。

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3-45所示，面料和馅料在料斗中即被隔开，在喂料辊的旋转作用下，分别进到下面的压力腔。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他异质食品物料，但稠度应与面料的稠度相近。

1.槽形辊定量供料装置

槽形辊定量供料装置见图3-46，（a）用于稠料，（b）用于面浆料，分别用于生产曲奇饼类和蛋糕类糕点。槽形辊供料装置主要由料斗和2个或3个齿形沟槽的喂料辊等组成。喂料辊的作用是将面料挤向下面的压力平衡腔。喂料辊的运转可以是连续的，也可以是间歇的，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。因此，面料可以是连续或间歇地挤出。这种装置的优点是结构简单，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。

2.柱塞式定量供料装置

柱塞式定量供料装置在浇注和挤出成型机中广泛采用。这种供料装置主要由料斗1、往复式柱塞6、柱塞缸筒5和与之相连的切缺轴阀3及成型嘴4等部分构成，如图3-47所示。吸料时，切缺轴阀3的缺口使料斗1与柱塞缸筒5连通，并且此时柱塞是背向轴阀运动的，由此造成的真空状态可使面料进入柱塞缸筒5；吸料结束后，切缺轴阀3转过一定角度，将吸料口关闭，使柱塞泵腔与成型嘴4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成型嘴排出，如此完成一个吸排料的过程。通过调节柱塞的行程，可以生产不同规格的产品。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。