第五节　焙烤机械设备

在焙烤食品生产中，食品在经过整形或发酵后，要进行焙烤加工。将食品坯置于烤炉中后，在加热元件产生的高温作用下，食品坯发生一系列变化，从而使食品坯由生变熟，使制品成为具有多孔性海绵状态结构的成品，具有较深的颜色和令人愉快的香味，并具有优良的保藏和便于携带的特性。食品坯大致都经历着胀发、定型和脱水、上色三个阶段，而不同制品各个阶段经历的长短不一。如饼干坯在焙烤中脱水阶段可脱去大部分水，而面包坯在焙烤中保留着较多水分。加热元件的不同，焙烤过程也有差异。

焙烤制品生产过程的焙烤机械，通常称为烤炉，是焙烤制品生产中不可缺少的机械设备。

一、烤炉分类

烤炉的种类很多，分类的方式也较多。但一般是按照热能的来源，结构形式等进行分类。

1.按烤炉热源分类

根据热源的不同，烤炉可分为煤炉、煤气炉和电炉等。

（1）煤炉　以煤为燃料的烤炉称为煤炉。这种烤炉的燃烧设备简单，操作安全，且燃料较便宜，容易获得。其缺点是卫生条件较差，工人劳动强度大，而且炉温调节比较困难，炉体笨重，不宜搬运。由于煤烟污染环境，已经逐渐被市场淘汰。

（2）煤气炉　以煤气、天然气、液化石油气等作为燃料的烤炉统称为煤气炉。煤气炉的炉温调节比煤炉容易，在高温区可以多安装些喷头，低温区可少安装一些喷头，若局部过热时，还可以关闭相应的喷头。煤气炉较煤炉的外形尺寸小得多，并可减少热量损失，改善工人劳动条件。煤气炉一次性投资比电炉稍高，但长期使用成本比电炉便宜。

（3）电炉　电炉是指以电加热为热源的烤炉，也称电烤炉。根据辐射波长的不同，又分为普通电烤炉、远红外电烤炉和微波炉等。

电烤炉具有结构紧凑、占地面积小、操作方便、便于控制、生产效率高、焙烤质量好等优点。其中以远红外电烤炉最为突出，它利用远红外线的特点，提高了热效率，节约了电能。电烤炉使用方便，一次性投资比煤气炉便宜，但由于电费比天然气贵，长期使用成本比煤气炉稍高。

2.按结构形式分类

食品烤炉按结构形式不同，可分为箱式炉和隧道炉两大类。

（1）箱式炉　箱式炉外形如箱体，按食品在炉内的运动形式不同，可分为烤盘固定式箱式炉、风车炉和水平旋转炉等。其中以烤盘固定式箱式炉是这类烤炉中结构最简单、使用最普遍、最具有代表性的一种，常简称为箱式炉。箱式炉炉膛内壁上安装若干层支架，用以支承烤盘，辐射元件与烤盘相间布置，在整个烘烤过程中，烤盘中的食品与辐射元件间没有相对运动。这种烤炉属间歇操作，所以产量小。它比较适用于中小型食品厂。

①风车炉　风车炉因烘室内有一形状类似风车的转篮装置而得名，其结构如图3-48所示。这种烤炉多采用无烟煤、焦炭、煤气等为热源，也可采用电及远红外加热技术，以煤为燃料的风车炉，其燃烧室多数位于烘室的下面。因为燃料在烘室内燃烧，热量直接通过辐射和对流烘烤食品，所以热效率很高。风车炉还具有占地面积小、结构比较简单、产量较大的优点。目前仍用于面包生产。风车炉的缺点是手工装卸食品，操作紧张，劳动强度较大。

②水平旋转炉　图3-49所示为水平旋转炉结构。水平旋转炉内设有一水平布置的回转支架，摆有生坯的烤盘放在回转支架上。烘烤时，由于食品在炉内回转，各面坯间温差很小，所以烘烤均匀，生产能力较大。其缺点是手工装卸食品，劳动强度较大，且炉体较笨重。

（2）隧道炉　隧道炉是指炉体很长，烘室为一狭长的隧道，在烘烤过程中食品与加热元件之间有相对运动的烤炉。因食品在炉内运动，好像通过长长的隧道，所以称为隧道炉。

隧道炉根据带动食品在炉内运动的传动装置不同。可分为钢带隧道炉、网带隧道炉、烤盘链条隧道炉和手推烤盘隧道炉等。

①钢带隧道炉　钢带隧道炉是指食品以钢带作为载体，并沿隧道运动的烤炉，简称钢带炉。钢带靠分别设在炉体两端，直径为500～1000mm的空心辊筒驱动。焙烤后的产品从烤炉末端输出并落入在后道工序的冷却输送带上。钢带隧道炉外形如图3-50所示。

由于钢带只在炉内循环运转，所以热损失少。通常钢带炉采用调速电机与食品成型机械同步运行，可生产面包、饼干、小甜饼和点心等食品。其缺点是钢带制造较困难，调偏装置较复杂。

②网带隧道炉　网带隧道炉简称网带炉，其结构与钢带炉相似，只是传送面坯的载体采用的是网带。网带是由金属丝编制而成。网带长期使用损坏后，可以补编，因此使用寿命长。由于网带网眼空隙大，在焙烤过程中制品底部水分容易蒸发，不会产生油滩和凹底。网带运转过程中不易产生打滑，跑偏现象也比钢带易于控制。网带采用的热源与钢带炉基本相同。网带炉焙烤产量大，热损失小，多用于烘烤饼干等食品。该炉易与食品成型机械配套组成连续的生产线。网带炉的缺点是不易清洗，网带上的污垢易于粘在食品底部，影响食品外观质量。

③链条隧道炉　链条隧道炉是指食品及其载体在炉内的运动靠链条传动来实现的烤炉，简称链条炉。

炉体进出两端各有一水平横轴，轴上分别装有主动链轮和从动链轮。链条带动食品载体沿轨道运动。根据焙烤的食品品种不同，链条炉的载体大致有两种，即烤盘和烤篮。烤盘用于承载饼干、糕点及花色面包，而烤篮用于听型面包的烘烤。

链条炉结构如图3-51所示，链条隧道炉出炉端一般设有烤盘转向装置及翻盘装置，以便成品进入冷却输送带，载体由炉外传送装置送回入炉端。由于烤盘在炉外循环，因此热量损失较大，不利于工作环境，而且浪费能源。根据同时并列进入炉内的载体数目不同，链条炉又分为单列链条炉和双列链条炉两种。单列链条炉具有一对链条，一次进入炉内一个烤盘或一列烤篮。双列链条炉具有两对链条，同时并列进入炉内两个烤盘或两列烤篮。链条炉一般与成型机械配套使用，并组成连续的生产线，其生产效率较高。因传动链的速度可调，因此适用面广，可用来烘烤多种食品。

④手推烤盘隧道炉　其外形如图3-52所示。手推烤盘隧道炉没有机械传动装置，载体在炉内运动是依靠人力推动的。这种烤炉在炉底上装有一对或数对由扁钢制成的轨道，食品烤盘放在轨道上。操作时，进出口各需一位操作者，以完成装炉和出炉的任务。这种隧道炉的炉体较短，结构简单，适用面较广，多用于中、小型食品厂。其缺点是所需操作工人较多，劳动强度较大，食品在炉内的运动速度不易控制，食品烘烤质量不易掌握，而且不能与食品成型机械配套组成连续的生产线。

3.按加热器的热源位置分类

（1）热源在烤炉炉膛内部　目前国内均采用此种形式。而应用最多的是热源在炉膛内部的管状电加热器和管状煤气大气式燃烧器两种。

（2）热源在烤炉炉膛外部　此种形式多为强制加热，介质在炉膛外部被加热以后再通入炉内。目前这种形式在国外应用较多。主要有下列形式。

①对流辐射式烤炉　这种型式烤炉是同时采用对流加热和辐射加热。图3-53所示是这种烤炉的原理。高热的烟气经过燃烧炉4加热以后，通过循环风扇6和烟道风门7进入加热管。加热管分为上、下两部分，炉带8在上下加热管之间通过。上、下部加热管可分为辐射管2和吹风管1，在靠近炉带的前半部加热管为辐射管，管面不开孔；远离炉带的后半部加热管为吹风管，在面向炉带的方向开有小孔。辐射管放出辐射热烘烤饼干，吹风管把辐射管流过来的热烟气从孔中吹向炉带，在炉膛中形成良好的对流，达到均匀加热饼干的目的。聚在炉膛上部的烟气一部分经气水分离后循环重复使用，一部分经排气风扇3和排气管5排出炉膛。在烟道进口和排气管之间有一连通管，当烟道中的烟气过多时，可通过连通管进入排气管排入大气。通常一个炉区设置一个对流辐射加热系统，每个系统能单独地自动控制。

对流辐射加热系统的特点是传热均匀，具有很高的热效率，可比通常的烤炉提高20%左右。烘烤时间可以缩短，提高了燃料的经济效益。但是烘烤饼干品种的适应性较差，技术要求也较高。

②间接辐射加热炉　在某些使用煤气的烤炉中，有些酥松的饼干能吸附煤气中的有害成分，使饼干变质，特别是对一些高档产品，吸附后将会产生一种异味。如果采用间接辐射加热炉，则煤气燃烧后生成的烟气不直接与食品接触，这样就保证了烘烤质量。

图3-54、图3-55分别为间接辐射加热炉结构和工作原理。定量的煤气在一定的压力下进入燃烧器1，在燃烧室2内燃烧，空气由引风机7引入燃烧室，所产生的高温烟气通过烟气分配室3进入下排辐射加热管4和上排辐射加热管5，炉带在上、下加热管之间运行，加热管放出辐射热烘烤饼干，加热管的直径大多为100mm。从加热管出来的烟气，经过烟气回流室6后大部分从烟囱排出，小部分烟气则重复循环，由引风机再送回燃烧室。由于烟气温度比空气温度要高得多，因此重复循环使用部分烟气，可以提高烤炉的热效率。但为了保证燃烧室有足够的空气，必须控制重复循环的烟气量，一般烟气回流用量为25%～30%。间接辐射加热器的循环系统必须保证有良好的密封性，以防止烟气泄漏接触食品。另外，还应设法使加热循环系统中的烟气在负压状态下运行。这样，即使在加热管有少量泄漏的情况下，也不会因烟气逸出而影响产品质量。在烟气进入上、下加热管之前，在烟气分配室中应设置调节阀门，以调节进入上、下加热管的烟气量，从而控制炉带上、下部所需的热量。如果烟气分配室的烟气过多，则可打开分配室的排气阀门，将烟气抽往别处。

由于间接辐射加热器采用间接加热，这使烤炉的炉温受到一定的限制，没有直接加热的烤炉温度高，因此它不适于烘烤苏打类饼干。另外，它的热效率也比直接加热低，所以只有在特殊要求时才应用。

二、远红外加热机械

1.远红外加热原理

远红外加热属电磁波加热，在热交换的3种形式中，传导与对流需要靠媒介来传热，而辐射则不然。远红外线加热时，物质稳定性高，物体表面温度在800K以下，辐射能除受温度影响以外，也受物体表面性质影响，由物体发射的远红外线，是由于内部带电原子振动所产生的，而吸收体由于电磁波造成物体原子振动加剧而增加能量，因而温度上升。远红外加热热辐射率高，热损失小，操作控制容易，加热速度快，传热效率高，有一定的穿透能力，产品质量好，热吸收率高。

2.远红外辐射元件

远红外辐射元件的结构主要由发热元件（电阻丝或热辐射本体）、热辐射体、紧固体及反射装置等部分组成。常用的辐射元件有管状辐射元件和板状辐射元件两类。

（1）管状辐射元件　食品烤炉中，管状辐射元件应用较普遍的有金属氧化镁远红外辐射元件管、碳化硅管远红外辐射元件等。

①金属氧化镁管远红外辐射元件　金属氧化镁管远红外辐射元件是以金属管为基体，表面涂以金属氧化镁的远红外辐射元件。它在远红外区的辐射率要比无涂料的金属电热管高得多。其结构见图3-56。

②碳化硅管远红外辐射元件　碳化硅管远红外辐射元件（图3-57）基体是碳化硅，热源是电阻丝，碳化硅管外面涂覆了远红外涂料。碳化硅不导电，不需充填绝缘介质。与金属电热管相比，碳化硅辐射元件具有辐射效率高、使用寿命长、制造工艺简单、成本低、涂层不易脱落等优点。它的缺点是抗机械振动性能差，且热惯性大，升温时间长。

（2）板状辐射元件　在食品烤炉中常用的是碳化硅板状辐射器，它的结构如图3-58所示。其基体为碳化硅，表面涂以远红外辐射涂料。这种元件温度分布均匀，适应性大，制造简单，安装方便，辐射效率高。但抗机械振动性能差，且热惯性大，升温时间长。

3.半导体远红外辐射器

半导体远红外辐射器是在远红外加热技术的基础上产生的一种新型加热辐射器。半导体远红外辐射器是以高铝质陶瓷材料为基体，中间层为多晶半导体导电层，表面涂覆具有高辐射频率的远红外涂层，两端绕有银电极，电极用金属接线焊接引出后，绝缘封装在金属电极封闭套内。通电以后，在外电场的作用下，辐射器能形成空穴为多数载流子的半导体发热体，它对有机高分子化合物及含水物质的加热烘烤极为有利，特别适用于300℃以下的低温烘烤，如饼干烤炉的辐射加热器等。半导体远红外线辐射器的热效率高，热容量小，热响应快，能实现快速升温，抗温度急变性能好，辐射器表面绝缘性能好，远红外涂层采用珐琅绝缘涂料，不易剥落。它的主要缺点是机械强度较低，安装要求较高，对使用要求较严。

4.远红外辐射涂料

远红外射线主要是由红外涂料产生的，针对单一物质往往只能在某一个较窄的主波长范围内有较大的辐射率，为了获得辐射能量较强的红外线和制成能在相当宽的波长范围内都有较大辐射率的涂层，就得采用两种或数种材料混合起来。混合材料的最大辐射率可能有所降低，但却具有较好的热转换率及较平直的辐射强度曲线。涂层只有薄薄的一层，但它可以使元件在消耗同样功率的条件下辐射出比无涂料时的能量强得多的红外线。

在选择远红外涂料时，首先要了解被加热物质的光谱特性。为了能获得最大的辐射效率，选择辐射材料的原则就是使辐射元件的主辐射波长匹配在被加热物的主吸收带区。一般来说，食品烤炉电热元件辐射涂料可根据吸收匹配（表层吸收匹配与内部吸收匹配）的原则和辐射材料的辐射光谱特性来选取。即在表层吸收匹配时，吸收长波的物质选用长波辐射涂料；吸收短波的物质选用短波辐射涂料。在内部吸收时，根据不同情况选用长波涂料。另外，在选择时，还应考虑选择的涂料辐射率要高，热膨胀系数需与元件基本材料大致相符，有良好的热传导性和冷热稳定性，抗老化性能好，工艺简单，原料价格便宜等因素。常用的涂料为碳化硅、氧化铁等。

5.辐射元件表面温度选择

实验表明，当辐射元件表面温度在400～600℃时，对流体与辐射热的比例较为合适，同时辐射通量也较高。对于在3μm附近有强烈吸收峰的物质来说，元件的表面温度推荐在600～800℃较好。对于5μm以上有大量吸收峰的物质，热元件的表面温度在400～600℃为宜。一般来说，元件的表面温度随表面负荷的增加而上升，但并非线性关系，不同材质和形状的辐射元件，其表面负荷与表面温度的关系也不相同。因此，辐射元件的最佳工作温度应根据其本身材质、形状及工作部位等条件，通过实验决定。

6.辐射元件的布置

在烤炉的设计中，辐射元件的布置是一个很重要的问题，它对烤炉的热利用率、食品的烘烤质量有直接影响。其布置主要考虑辐射距离的确定、辐射元件间距离的确定及排列。

（1）辐射距离的确定　辐射距离是指管状元件中心或板状元件的辐射涂层到烤盘底部或钢带上表面之间的距离，辐射距离的大小直接影响远红外线的辐射强度，还影响炉膛尺寸的大小。

数据表明，辐射强度随着距离的增加而衰减。辐射距离越近，辐射强度越大，加热效率也越高，同时辐射强度分布的不均匀性也越显著；距离越远，辐射强度越小，温度也越低，同时也导致炉膛尺寸增大，但是辐射强度分布也趋于均匀。

（2）隧道炉辐射元件的排列　在隧道炉内，一般是在被烘烤物的上面和下面设置热元件，以形成烘烤食品的上火及下火。考虑到更换元件的方便性，隧道炉只采用管式热元件。其排列方式有3种：均匀排布、分组排布和根据食品的烘烤工艺排布。

①均匀排布　均匀排布是指各个元件间的距离均匀相等，以获得均匀的辐射强度。

②分组排布　分组排布是将元件分成小组安装，每组之间有一定距离，使加热温度出现脉冲式分布。这种排布方式适用于隧道式烤炉。另一种实现脉冲加热的方式是，元件等距离排列，加大元件间的距离，当管间距大于300mm时，炉内温度分布也会出现脉冲式情况。

③根据食品烘烤工艺排布　各种食品的烘烤工艺不同，因此各个烘烤阶段所需要的温度也不同，对于专用食品烤炉，在元件排布时可根据食品的不同烘烤工艺来排布辐射元件。

（3）箱式炉辐射元件布局　箱式烤炉的热源布局大致有两种形式，以分层均设式布置形式使用最多。远红外辐射元件分层均匀设置，而烤盘置于上下两层加热元件之间，其优点是被烘烤物吸收远红外辐射强烈，热效率高，缺点是被烘烤物受热均匀性差，烘烤效果会受辐射元件形状的影响，热源层间距不能调整，被烘烤物高度受到限制。对不同高度的食品烘烤，其适应性较差，往往造成食品上下表面烘烤程度明显不一，影响产品品质和使用范围。近年来一些厂家采用4杆机构及其他形式支撑烤盘，并对其上下位置进行适当调节，以满足不同品种食品烘烤的需要。

思考题

一、判断题

1.生产时，搅拌桨形状与所生产物料黏度大小无关（　　）

2.调制面团的时候，和面容器大小和物料的多少与搅拌时间无关（　　）

3.制作蛋糕打蛋液时，可以选用钩状搅拌头。（　　）

4.卧式和面机的搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置。（　　）

5.卧式和面机比立式和面机的操作工人劳动强度低。（　　）

6. Z形搅拌桨调和能力比Σ形叶片低，但可产生更高的压缩剪力，多用在细颗粒与黏滞物料的搅拌中。（　　）

7.桨叶式搅拌器结构简单，成本低，适用于揉制韧性面团。（　　）

8.打蛋机搅拌头不可以根据物料黏稠度进行更换。（　　）

9.冲印成型设备的压片机的压辊直径依次增大。（　　）

10.饼干坯料压片，面条、方便面的加工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。（　　）

11.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。（　　）

12.面包、馒头和元宵等的制作成型设备有面包面团搓圆机、馒头机和元宵机等。（　　）

13.同等情况下，长期使用，电炉比煤气炉性价比高。（　　）

14.辊切成型设备的压片机的压辊直径转速依次减小。（　　）

15.辊切成型设备具有辊印和冲印机械的缺点。（　　）

16.辊印饼干成型机适合生产酥性饼干。（　　）

17.冲印成型设备适合生产韧性饼干。（　　）

18.辊切成型设备可以生产韧性饼干，也可以生产酥性饼干。（　　）

19.曲奇饼干机不是软料糕点成型机。（　　）

20.液体物料不适合注模成型。（　　）

21.冲印饼干成型机通常在面带压延后设置一段输送带作为缓冲区，是为避免成型后的酥性饼干生坯膨胀变形。（　　）

22.远红外射线主要是由红外涂料产生的，根据远红外辐射材料的辐射光谱特性来选取涂料。（　　）

二、填空题

1.冲印和辊印成型机主要用于在食品生产线上，完成面团的　　、　　或　　、　　以及　　等操作。

2.饼干冲印成型机主要由　　机构、　　机构、　　机构和　　机构等部分组成

3.饼干冲印成型机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　　，转速则依次　　。

4.饼干辊印成型机，主要由　　　、　　　、　　　、　　　、　　　和　　　等组成。

5.饼干辊切成型机兼有冲印和辊印成型机的优点。它主要由　　　、　　、　　　、　　　、　　　和　　　等组成。饼干的成型、切块和脱模操作是由　　　、　　　、　　　和　　　来实现的。

6.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　　　成型，使产品形成美丽的花纹，比如曲奇饼、奶油浪花酥等。

7.稠度很低，而且光滑、流动性较强的面料（称为面糊或浆体）适合采用　　　成型，用　　　成型制作的糕点有蛋糕、杏元、长白糕等。

8.生产夹馅软料糕点，需要将料斗　　　开来，以供同时盛装不同的物料。

9.元宵成型机的应用克服了手工操作的缺点，它主要由　　　、　　　、　　　和　　　等组成。

10.包馅机通常可分为　　　、　　　、　　　、　　　和　　　等几种包馅成型方式。

11.根据热源的不同，烤炉可分为　　　、　　　，　　　和　　　等。

12.食品烤炉按结构形式不同，可分为　　　和　　　两大类。

13.钩形搅拌桨的强度高。主要用于调和　　　物料，如生产蛋糕所需的面浆。

14.网形搅拌桨是整体锻成网拍形，适用于　　　物料的调和，如蛋白浆、糖浆、饴糖等。

15.鼓形搅拌器是由不锈钢丝制成鼓形结构，这种桨搅拌时可造成物料液的湍动。适用于　　　物料的搅拌，如稀蛋白液。

16.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　　　宽度而定。

17.辊切成型机作业时，要求印花辊和切块辊的转动严格保持　　　、　　　，否则，切出的饼干生坯将与图案的位置不相吻合。

18.远红外辐射元件的结构主要由　　　、　　　、　　　及　　　等部分组成。

19.远红外射线的红外涂料选择时，吸收长波的物质选用　　　辐射涂料；吸收短波的物质选用　　　辐射涂料。

20.微波加热原理是由于　　　和　　　的相互作用，偶极子随外加电场方向改变而做的规则摆动产生了类似摩擦的作用而受到干扰和阻碍，使分子获得能量，并以热的形式表现出来，表现为介质温度的升高。

三、选择题

1.打蛋机操作时，搅拌器高速旋转，强制搅打，被调和物料充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、乳化、　　　及排除部分水分的作用。

A.均质

B.充气

C.研磨

D.浓缩

2.卧式和面机的搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置；其结构简单，造价低廉，卸料、清洗、维修方便，可与其他设备完成连续性生产，但占地面积　　　。

A.小

B.较小

C.较大

D.大

3.卧式和面机生产能力（一次调粉容量）范围　　　，通常在25～400kg/次左右。

A.小

B.较小

C.较大

D.大

4.双轴式和面机具有卧式和面机的优点。双轴和面机对面团的压捏程度较彻底，拉伸作用强，适合揉制韧性面团。缺点是造价高于卧式和面机，起面　　　。

A.困难

B.较困难

C.较容易

D.容易

5.卧式单轴式和面机结构简单、紧凑、操作维修方便，是我国面食加工中普遍使用的机型。这种和面机只有一个搅拌桨，容易出现抱轴现象，使操作发生困难。因此单轴式和面机只适于揉制　　　面团；不宜调制　　　面团。

A.韧性、酥性

B.酥性、黏稠

C.酥性、韧性

D.黏稠、酥性

6.滚笼式搅拌器主要由连接板和　　　个直辊及搅拌轴组成。

A. 1～3

B. 2～4

C. 3～5

D. 4～6

7.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　　　机械。

A.注馅成型

B.挤压成型

C.辊切成型

D.拉花成型

8.槽形辊供料装置作用是将面料挤向下面的压力平衡腔，这种装置的优点是结构简单，便于制造，缺点是根据面料　　　的不同，需及时更换供料装置。

A.颜色

B.质量

C.稠度

D.颗粒大小