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2008-10-208食品成型机械与设备SCUSCU食品工程系食品工程系20082008--20092009学年上期学年上期第第99周（周（33学时）学时）12008-10-20主要内容n辊制成型机械n冲制成型机械n挤出成型机械n揉制成型机械n浇注成型机械22008-10-20一、辊制成型机械n概念Ø指以转辊为成型机构的成型机械n分类Ø辊压成型机Ø辊印成型机Ø辊切成型机32008-10-20辊压成型机nn辊压成型辊压成型ØØ指利用表面光滑或加工有一定形状的旋转轧辊对原料进行压延，制得指利用表面光滑或加工有一定形状的旋转轧辊对原料进行压延，制得一定形状产品的操作一定形状产品的操作nn在食品加工过程中，许多物料都需要经过辊压操作在食品加工过程中，许多物料都需要经过辊压操作ØØ饼干生产中的压片饼干生产中的压片ØØ糖果生产中的拉条糖果生产中的拉条ØØ面条、方便面生产中的压片和成型面条、方便面生产中的压片和成型ØØ巧克力生产中的物料粉碎、研磨巧克力生产中的物料粉碎、研磨p不同产品对辊压操作的工艺要求不同Ø生产饼干：使面团形成厚薄均匀，表面光滑，质地细腻，内聚性与塑性适中的面带Ø糖果加工：使糖膏成为具有一定形状规格的糖条，又能排除糖条中的气泡，以利操作，且成型后的糖块定量准确42008-10-20n辊压参数Ø在辊压操作时，物料与压辊直接接触而发生变形。下图为辊压过程变形区几何示意图。其基本参数为：ØD——压辊直径，D＝2RØh0——辊压前物料厚度Øh1——辊压后物料厚度Ø△h——绝对压下量，△h＝h0-h1ØL0——某段物料的压前长度ØLl——某段物料的压后长度Øb0——某段物料的压前宽度Øb1——某段物料的压后宽度Ø△b——绝对宽展量，△b＝b1-b0Øα——接触角Øe——压辊间隙，理论上e=h12008-10-20n在辊压过程中，被辊压物料在3个方向上都会发生塑性变形Ø物料厚度由h0减少到h1Ø物料宽度由b0增加到b1Ø物料长度由L0增加到L1n用变形系数表示n压下系数：被辊压物料厚度方向上的变形系数，用δ表示δ=h1/h0n对于糖果生产中的拉条操作，压下系数为被辊物料面积的变化δ=(d1/d2)(d1/d2)式中d0——辊压前的直径,d1——辊压后的直径n延伸系数：被辊压物料长度方向上的变形系数λ=L1/L0n宽展系数：被辊压物料宽度方向上的变形系数β=b1/b0n相对压下量：绝对压下量△h与物科初始厚度h0的比值ε=△h/h062008-10-20n在辊压操作过程中，物料对压辊主要产生横压力(径向作用力)n横压力使两辊分离，其方向垂直于辊面，其大小随进入压辊间的位置而逐渐变化，横压力分布如图中虚线表示n横压力是食品辊压机器设计的重要原始参数，它的大小影响着压辊结构及辊压功耗n关于横压力的理论计算方法较多，但由于目前对食品物料的力学性质还没能完全掌握72008-10-20n压片机是用来把物料压成一定厚度和宽度的坯料，然后再把它们送至下道压片机或最终辊压机前n组成Ø可拆式进料斗Ø进料辊Ø每个压辊直径约为400mm，根据后续工序的需要，辊长范围为别500-1500mm，每个压辊上都装有刮料器，用来清洁辊子表面n工作过程Ø二辊压片机在工作时，物料被抛进料斗，继而被旋转的压辊强人辊子缝隙Ø物料经过“计量”而被压出来，形成一条厚面片，下面装着传送带，立即把掉下来的面带，输送到下一个装置的进料口处辊压成型设备——两辊压片机•压片机通常都需要安装调速电机或其他变速机构以调节面带速度。面带的厚度一般在15—45mm之间，可以用调节手轮或控制面板进行调节•压片机的生产量主要取决于压辊的转速和两辊之间的间隙2008-10-2092008-10-20n装有可调节进料量的料斗，保证刮回的物料能落在压片机压出来面片的底部，从而可以避免物料粘附在输送带上n压辊采用高强度铸铁制成，压辊1和2的圆柱面上在轴向开有一系列沟槽，或者只有压辊1开槽。压辊1、2形成第一对压辊将物料预压成型，而压辊3外表面则是光滑柱面，并且两端面带有凸缘n压辊2和3则形成第二道辊，即辊压成型机，达3个压辊均是通过向心推力球轴承支持在机器边框上n每只辊子均附有由弹簧钢制成的刮料器，辊子2和3的间隙可通过调节辊子2而不是1的位置来改变10辊压成型设备——三辊压片机2008-10-20n设计辊子长度时，应注意与下一道工序装备的宽度相匹配，一般为560—1500mm，当辊子1和2直径约为400mm时，辊子3的直径大概为300mmn三辊压片机分为前下料和后下料两种下料方式Ø前下料适合加工那些需要支撑的结合力较弱的面带Ø后下料则是为所有延展性好的物料设计的112008-10-20n也充当预压成型机，为位于饼干生产线入口处的压辊提供半成品原料n与前面所讲的压片机相比，它们的产品更光滑、更细致，最终轧制出来的面带精度更高n辊l、2和3构成一个三辊后下料式的压片机构，并把物料预压成型送至辊压单元，辊3和4则将半成品面片压至预先要求的厚度，一般情况下，辊子l是要开沟槽的n压辊2、3之间的间隙一般是5—20mm，可以通过调节轴承座位置或调节螺旋来控制间隙大小，而辊3、4的间隙则是通过改变辊4的位置来实现的12辊压成型设备——四辊压片机2008-10-20n为了协调生产线各个模块的工作，压辊和传送带鼓轮应使用链传动或齿轮箱传动，并且是由同一电机驱动n进料斗要求与三辊压片机一样，需有可调节进料量的分度盘，压辊上也需有利料器，所有与物料再相接触的地方(元器件)均应采取不锈钢或镀镍制造n这种机型也装有轨迹(面带的位移)和传送带张力测试设备，实现辊子速度、传送带速、辊隙宽度统一控制132008-10-20n组成：料斗、压辊、计量辊、折叠器等n在立式辊压操作中面带依靠重力垂直供料(这可以免去中间输送带)，使机器结构简化；而且辊压的面带层次分明n机器大都设置有计量辊。计量辊由间距可随面带厚度自动调节的等径等间距的2~3对压辊组成，它的作用是控制辊压成型后的面带厚度均匀一致n生产梳打饼干时，立式辊压机需设有油酥料斗2，以便将油酥夹入面带中间n折叠器的作用是将经过辊压、计量后的面带折叠，以使成型后的制品具有多层次结构n特点：占地面积小，压制面带的层次分明，厚度均匀，工艺范围较宽，结构复杂14辊压成型设备——立式辊压机2008-10-20n结构Ø上、下压辊Ø压辊间隙调整装置Ø撒粉装置Ø工作台Ø机架Ø传动装置等n比较简单，多为间歇式操作n上、下压辊安装在机架上，工作转速一般在0.8—30r/min范围n上压辊的一侧设有刮刀，以清除粘在辊筒上面的少量面屑n较先进的辊压机上还设有自动撒粉装置，可避免面团粘在压辊上15辊压成型设备——间歇卧式辊压机2008-10-20n压辊之间的间隙可通过手轮随时任意调整，以适应辐压过程中压制不同厚度面片的工艺需要。一般调整范围为0~20mmn由于两压辊之间的传动为应轮传动，传动比通常为1，主动辊由另一齿轮带动。因此，在调节压辊间隙时，只能调节被动压辊。随着间隙的调节，使两压辊的主动齿轮与被动齿轮的啮合中心距发生变化，为了保证正确啮合，合理的方案应选用渐开线长齿形齿轮，它与标准齿高相比，参数变化较大n目前在食品辊压机械中，普遍采用大模数标准齿轮。这种齿轮在调节压缩间距后，也可在某种程度上减少啮合齿轮间的冲击；另外，当需要调节的间脚巨大时，还可选择不同安装位置的两对齿轮来实现162008-10-2017n间歇卧式辊压机的传动系统结构简图n工作原理Ø动力由电机1驱动，经一级带轮2、3及一级齿轮4、5减速后，传至下压辊6；再经齿轮7、8带动Ø压辊9回转，从而实现了上、下压辊的转动压片操作Ø面片厚度由人工控制。手轮14经一对圆锥齿轮12、13啮合传动，使升降螺杆11回转，从而带动上压辊轴承座螺母10作升降直线运动，以完成压辊间隙的调节操作2008-10-202008-10-20n辊压Ø辊压过程分两个阶段，一是夹酥中空面管的初级压延成带；二是最终压延成型。最终压延成型是将经初级压延后折叠成的中间产品，在连续臣试辊压机上再一次进行压延操作Ø连续卧式辊压机的最终压延成型机构主要由速度分别为v1、v2、v3的3条下输送带及不断运动的上压辊组组成Ø压辊组中的各运动辊既有沿饼干坯流向的公转运动，又有逆于饼干坯流向的自转。工作时，中间产品进入由输送带及压辊组位置构成的楔形通道，随着中间产品的逐渐压缩变形，输送带的速度不断增加，从而减缓了中间产品与输送件之间的摩擦压力。同时饼坯局部不断地受到压辊逆向自转的辗压作用，使得饼坯在变形过程中乎稳、均匀、可靠202008-10-20n连续卧式辊压机的特点n传统的辊压方法为对辊式，效率低、质量较差，工作时产生的力线在面团进入两辊间隙之前，形成很大的旋涡，从而产生面团的堆积。因此，在辊压多层夹酥面团时，面层易被破坏，制品的层次不清n为了得到理想的制品，克服面团在进入两辊间隙之前产生的堆积，一是要求进料厚度要薄，二是要多次的折叠、辊压n连续卧式辊压机克服了这个不足，经过1~2次辊压即可做到防止面带层次的破坏，使面层达到最佳状态212008-10-20n传统辊压机的辊压效果是通过辊子表面加在面带上的横压力及剪切力实现的，由面带本身来抵抗损坏。在减小面带厚度时，两辊对面带产生的压力较大n而连续卧式辊压机的压力很小，且由于构件运动速度的逐渐增加对面带的摩擦力很小，几乎纯粹是拉伸应力的作用。因此，能使面层达到较佳的变形状态，有利于保持物料原有的品质n连续卧式辊压机的辊压过程为直线流变状态，辊压过程不会引起油、面层次混淆不清n连续卧式辊压机的适应性较强，能够生产多种食品n连续卧式辊压机结构复杂，设备成本高，操作维修技术要求较高2008-10-20辊印成型机n辊印成型原理Ø工作时，喂料槽辊1与印模辊2在齿轮的驱动下相对回转Ø料斗11内的酥性面料依靠自重落人两辊表面的凹模之中Ø以后由位于两辊下面的分离刮刀4将凹模外多余的面料沿印模辊切线方向刮落到面屑接盘10中Ø印模辊旋转，含有饼坯的凹模进入脱模阶段，此时橡胶脱模辊3依靠自身形变将粗糙的帆布脱模带5紧压在饼坯底面上，并使其接触面间产生的吸附作用，大于凹模光滑内表面与饼坯间的接触结合力Ø生坯便顺利地从凹模中脱出，并由帆布脱模带转入生坯输送带8上232008-10-20nn影响辊印成型的因素影响辊印成型的因素nn喂料辊与印模轮的间隙喂料辊与印模轮的间隙ØØ喂料槽根与印模辊之间的间隙随被加工物料的性质而改变，加工饼喂料槽根与印模辊之间的间隙随被加工物料的性质而改变，加工饼干的间隙约干的间隙约3~4mm3~4mm，加工桃酥类糕点时需作适当的放大，否则会出，加工桃酥类糕点时需作适当的放大，否则会出现反料现象现反料现象nn分离刮刀的位置分离刮刀的位置ØØ由实验得知，分离刮刀的位置直接影响着饼干生坯的重量。当刮刀由实验得知，分离刮刀的位置直接影响着饼干生坯的重量。当刮刀刃口位置较高时，凹模内切除面屑后的饼坯面略高于印模辊表面，刃口位置较高时，凹模内切除面屑后的饼坯面略高于印模辊表面，从而使得单块饼干重量增加，当刮刀刃口位置较低时，又会出现饼从而使得单块饼干重量增加，当刮刀刃口位置较低时，又会出现饼干重量减少的现象干重量减少的现象nn橡胶脱模辊的压力橡胶脱模辊的压力ØØ橡胶脱模辊对印模辊所施压力的轻重也对饼干生坯的成型质量有一橡胶脱模辊对印模辊所施压力的轻重也对饼干生坯的成型质量有一定的影响定的影响ØØ若橡胶辊压力过小，则出现坯料粘模现象若橡胶辊压力过小，则出现坯料粘模现象ØØ若压力过大，又会使成型后的饼坯造成后薄前厚的楔形，严重时还若压力过大，又会使成型后的饼坯造成后薄前厚的楔形，严重时还可能在生坯后侧边缘产生薄片状面尾可能在生坯后侧边缘产生薄片状面尾ØØ因此，对橡胶脱模辊调整要以在顺利脱模的前提下，尽量减小压力因此，对橡胶脱模辊调整要以在顺利脱模的前提下，尽量减小压力为原则为原则242008-10-20nn辊印成型设备辊印成型设备nn组成：成型脱模机构、生坯输送带、面屑接盘、传动系统组成：成型脱模机构、生坯输送带、面屑接盘、传动系统及机架等及机架等25