食品工厂机械和设备特点第五章粉碎切割机械

第二节 切割碎解机械
切割碎解机械是一类用于加工高水分含量 食品原料的食品机械。
这类机械设备大多利用刀刃切割所产生的 局部冲击力和剪切力对物料进行切割或碎 解。
由于所处理的原料来源和种类不同，要求 得到的产品不同，因此，这类设备机械种 类繁多。
常见的切割机械有：切片机、切丁机、切 段机等。
常见碎解机械设备有：用于果蔬物料的破 碎机、打浆机，用于肉类制品的绞肉机和 斩拌机等。
对于刚度较大的物料，使用这种数片同时切 割的刀组，刀片对于片料的正压力较大，切 割的摩擦阻力大，强制卸出的片料易破碎。
供料装置
定向供料装置包括曲柄连杆机构、料斗、 滑槽、供水管等，滑槽的横截面为弧形，其曲 率半径略大于菇盖的半径，整体呈下倾布置。 供水管提供的水流用于减少蘑菇在滑槽内滑动 的阻力。
绞肉机的基本构成
如图5.23所 示，由进料斗、喂 料螺杆、螺套、绞 刀、 格板等构成。
格板
格板也称为孔板或筛板（图5.24），厚度一般为10~12mm，其上面布满一定 直径的轴向圆孔或其它形状的孔，在切割过程中固定不动，起定刀作用。
其规格可根据产品要求进行更换，孔径为φ8~10mm的孔板通常用于脂肪的最 终绞碎或瘦肉的粗绞碎，孔径为φ3~5mm的孔板用于细绞碎工序。
一、切片机 二、切丁机 三、绞肉机 四、斩拌机 五、水果破碎机 六、打浆机
一、切片机
切片机械是将物料切割成厚度均匀一致的片状产 品的机械。切片机可有不同形式，有些对原料的适应 性较强，如离心式切片机，有些则专用于某种物料， 如蘑菇定向切片机。
（一）离心式切片机
（二）蘑菇定向切片机
（一）离心式切片机
孔板的孔型除了轴向圆柱孔外，还有进口端孔径较小的圆锥形孔，这种孔形具 有较好的通过性能。
绞刀
绞刀（图5.25）一般为十字形，也有双翼或三翼形的，还有的采用刚度和强度较 高的辐轮结构，随螺杆一同转动，起动刀作用。
绞刀刃角较大，属于钝型刀，其刃口为光刃，由工具钢制造；为保证切割过程的 钳住性能，大中型绞肉机上的绞刀为前倾直刃口或凹刃口。
介质粒度与产品粒度
研磨介质粒径要根据成品粒径要求进行选择。成 品粒径一般与研磨介质粒径成正比。磨介的粒径必须 大于浆料原始平均颗粒粒径的10倍。要求得到粒度小 于1~5μm和5~25μm的成品时，可分别选用粒度范围 在0.6~1.5mm和2~3mm之间的磨介。但应注意，磨介 过小反而会影响研磨效率。如果对成品粒径要求不高 时，使用较大的研磨介质，可以缩短研磨时间并提高 成品产量。
结构 工作原理 特点
离心式切片机特点
优点：结构简单，生产能力较大，具有良好的通用性。切
割时的滑切作用不明显，切割阻力大，物料受到较大的挤压 作用，故适用于有一定刚度、能够保持稳定形状的块状物料， 如苹果、土豆、萝卜等球形果蔬。
缺点：不能定向切片。
离心式切片机结构
主要由圆筒机 壳、回转叶轮、 刀片和机架组成。 圆筒机壳固定在 机架上，切割刀 片装入刀架后固 定在机壳侧壁的 刀座上。回转叶 轮上固定有数个 叶片。
绞刀的结构形式有整体结构和组合结构两种，其中组合结构的切割刀片安装在十 字刀架上，为可拆换刀片，因此刀片可采用更好的材料制造。切刀与孔板间依靠 锁紧螺母压紧。
螺套
螺套内加工有防止肉类随螺杆同速转动的 螺旋形膛线，为便于制造和清洗，有些机型的 膛线为可拆卸的分体结构。
进料斗
进料斗断面一般为梯形或U形结构，为 防止起拱架空现象出现，有些机械设置有破 拱的搅拌装置。
在螺杆的末端有方形的榫头，用于配装绞刀。
绞肉的工作过程
机器启动正常后，将块状物料加入料斗内，在重 力作用下落到变节距推送螺旋内。在螺旋作用下迫使 肉料变形而进入格板孔眼，进入孔眼中的肉料由紧贴 格板的旋转切刀切断。被切断的肉料在后面肉料的推 挤下从格板孔眼中排出。
切割-生产能力-品质
绞肉机的生产能力不由螺旋供料器决定，而由切刀的切割能 力来决定。因为只有将物料切割后从格板孔眼中排出，供料 器才能继续送料，否则继续送料反而会产生物料堵塞和磨碎 现象。
原理
搅拌磨的超微粉碎原理是，在分散器高速 旋转产生的离心力作用下，研磨介质和液体浆 料颗粒冲向容器内壁，产生强烈的剪切、摩擦 冲击和挤压等作用力（主要是剪切力）将浆料 颗粒粉碎。搅拌磨能满足成品粒子的超微化、 均匀化要求，成品的平均粒度最小可达到数微 米。
搅拌磨从球磨机发展而来
搅拌磨是在球磨基础上发展起来的设备。在球磨 机内，一定范围内磨介尺寸越小则成品粒度也越细。 但磨介尺寸的减小有一定限度，当磨介小到一定程度 时，它与液体浆料的黏着力增大，这会使磨介与浆料 的翻动停止。在球磨机基础上，增添搅拌机构，使磨 介与物料产生翻动，这便是搅拌磨主要特征。搅拌磨 的筒体（容器）不转动，既可用于湿法粉碎也可用于 干法粉碎，但多用在湿法超微粉碎。
切割装置
根据加工要求可选择不同的刀片及间距 挂接在刀架下，刀架分别由各自的曲柄 驱动，一起构成曲柄滑块机构。
为避免刀片的横向变形，设置有刀片限 位架，其端面开设有纵横刀槽，工作时 刀片在各自的刀槽内滑动。
切断盘刀为具有良好滑切性能的凸刃口 结构，可降低切断阻力断面不齐。
结构如图5.15所示，其主体由搅拌器、带冷却夹套 的立桶和磨介等构成。其外围设备包括分离器和输 料泵等。
搅拌轴一般为直径较粗大的空心轴，目的在于缩小 靠近轴心的无效研磨区。根据需要，沿轴向安装若 干分散器。分散器有多种形式，参见图5.15（3）。
搅拌磨常用球形磨介，所用磨介材料有玻璃珠、钢 珠、氧化铝珠和氧化铅珠（食品工业不宜使用）等， 由于最初使用的是天然玻璃砂，故搅拌磨又经常称 为砂磨机(sandmill)。
片料的厚度取决于定刀刃口和相对应的机壳内壁之间的距离， 通过调整定刀片伸入切片室的深度，可调整定刀片刃口和相 对应的机壳内壁之间的距离，从而实现对于片料厚度的调整。
片料在露出切片室机壳外后，随即被横切刀切成条料，并被 推向纵切圆盘刀，切成立方体或长方体，并由梳状卸料板卸 出。
（二）肉用切丁机
非冻结肉块属于质地柔软、刚度差、 韧性强的物料，高效切制几何形状整 齐规范肉丁需要采用专门的切丁机。
二 、切丁机
切丁机一般是指将果蔬和肉等切成正立方体几何 形状的设备，其对物料的切割必须在三个方向上完成。
（一）果蔬切丁机 （二）肉用切丁机
（一）果蔬切丁机
用于将各种瓜果、蔬菜（如哈密瓜、萝卜和番茄等） 切成立方体、块状或条状。
结构 工作过程
切丁机的结构
如图所示:主要
由机壳、叶轮、定 刀片、圆盘刀、横 切刀和挡梳等组成。 其中定刀片、圆盘 刀和横切刀分别起 切片、切条和切丁 的作用。
工作原理
以一定速度（约260r/min）回转的叶轮带动料块作 圆周运动，使得料块在离心力作用下被抛向机壳内 壁，此离心力可达到其自过程身重量的7倍，使物 料紧压在机壳内壁并与固定刀片作相对运动，此相 对运动将料块切成厚度均匀的薄片，切下的薄片从 排料槽卸出。
离心式切片机也称为离心式切割机。图5.16（2）为 工作过程简图。
切割装置和卸料装置
切割装置——包括一组按一定间距组装的圆盘刀和橡胶垫辊， 两者均主动旋转，圆盘刀的间距可调，以适应不同的切割厚 度要求。
淋水管提供的淋水用于降低切割过程中的摩擦阻力。 卸料挡梳固定安装于圆盘刀之间（图5.18）。
工作过程
蘑菇被提升机送入料斗，料斗下方的上压板控制蘑菇定量 地进入滑槽，形成单层单列队式，因曲柄连杆机构的作用，滑 槽作轻微振动。供水管连续向滑槽供水。由于蘑菇的重心靠近 菇盖一端，在滑槽振动、滑槽形状和水流等的共同作用下，使 得蘑菇呈菇盖朝下的稳定状态向下滑动，从而定向进入圆盘刀 组被定向切割成数片（见图5.19），切成的菇片最后由卸料装 置从刀片间取出，并将正片和边片分开后，从出料斗排出。
振动磨内研磨介质对物料产生的粉碎作用力来自三个方 面：高频振动、循环运动（公转）和自转运动。这些运动使 得磨介之间和磨介与筒体内壁之间产生剧烈的冲击、摩擦和 剪切等作用力，从而在短时间内将物料颗粒研磨成细小的超 微粒子。
(三) 搅拌磨
搅拌磨从球磨机发展而来 结构 原理 介质粒度与产品粒度
结构
为保证生产过程中的操作安全，切丁机上设置有安全联锁开关，即通过
防护罩控制常开触电开关，防护罩一经打开，机器立即停止工作。在使用 这种切丁机时，为保证最终产品形状的整齐一致，需要被切割物料能够在 整个切割过程中保持稳定的形状。
工作过程
原料经喂料斗进入离心切片室内，在回转叶轮1的驱动下，因 离心力作用，迫使原料靠紧机壳的内表面，同时回转叶轮的 叶片带动原料在通过定刀片3处时被切成片料。片料经机壳顶 部出口通过定刀刃口向外移动。
图5.21所示为Treif肉用切丁机，可一 次完成肉块的切丁。
进料装置由进料槽、盖板和推料杆构 成，其中进料槽与盖板可形成封闭筒 状结构。进料口为方形，设置有分别 作往复运动的纵向和横向刀栅。
刀栅由刀架和刀片构成 。 工作时，原料肉块由活塞以稳定的速
度强制压向进料口，顺序受到纵横刀 栅的切割而成条束，最后由切断刀片 切制出肉丁。
振动磨结构
结构如图5.14所示， 其研磨容器与电动机驱 动的能产生高频振动的 偏心振子一起安装在振 动机架上，机架的下方 为减振器。高频振动的 频率范围为 1000~1500Hz，振幅范 围为3~20mm。
振动磨原理
振动装置使振动磨筒体，从而使筒内的球形或棒形研磨 介质作高频振动，这种磨介振动产生的冲击、摩擦和剪切作 用力，可实现对物料颗粒的超微粉碎，同时还能起到混合分 散的作用。
（4）物料含水率
为防粉末黏结，干法粉碎中的含水率一般 要求小于2%，若与干燥工艺联合作业时可达 5%；湿法粉碎中的固形物含量过低时，因不易 在磨介表面挂浆而降低生产能力及粉碎效率， 但过高，则因浮力增大而减缓冲击作用，一般 选用含水率60％~82％。
(二)振动磨
振动磨是振动源装置的球（棒）磨机。通常，一个 振动装置可以同时带动数个筒体振动。但以单筒、 双筒结构的振动磨最为常见。
振动磨在干法和湿法状态下均可工作。
结构 振动磨原理 特点
特点
优点：采用磨介尺寸小，研磨效率高，比滚筒式高 数倍至十几倍；成品粒度小，平均粒径可达2~3μm 以下；充填系数大（60%~80%)，生产能力强，约 为滚筒式的10倍；可封闭式作业，操作环境好。
缺点：噪声大，对机械结构强度要求高。
各切割构件均为快速拆装结构，便于作 业后的清洗。
三、绞肉机
绞肉机是一种将肉料切割制成保持原有组织结构细小肉粒的设备。它广 泛应用于香肠、火腿、鱼丸、鱼酱等的肉料加工，还可用于混合切碎蔬 菜和配料等操作。
基本构成 格板与切刀的组合 工作过程 切割-生产能力-品质
格板与切 刀的组合
普通绞肉机中， 一般只配一块格板和 一件绞刀，但也有将 一块以上不同粗细孔 的格板与一件或一件 以上的绞刀组合在一 起的。如图5.26所示 为一种五件刀具（三 个格板和两把绞刀） 的装配关系。
食品工厂机械和设备特点 第五章 粉碎切割机械
（2）磨介填充系数
磨介充填系数过大将减缓冲击粉 碎作用，一般为28%~40%，其中湿 法可取高限。
（3）磨介尺寸
磨介尺寸与进料和出料粒度有关，进料粒 度越小，产品粒度越小，应选用较小的磨介。 根据产品及进料粒度将不同尺寸的磨介按一定 比例配合使用，通常可以达到最佳效果。
喂料螺杆
喂料螺杆为变螺距结构，用来将肉料逐渐压实并压入刀孔，有些机型在 前段外缘增设抓取带以增强其抓取能力。
喂料螺杆的螺距向着出料口方向（即从右向左）逐渐减小，而其内径向 着出料口逐渐增大（即为变节距螺旋）。
由于供料器的这种结构特点，当其旋转时，就对物料产生了一定的压力， 这个力将物料从进料口逐渐加压，迫使肉料进入格板孔眼以便切割。
（二）蘑菇定向切片机
蘑菇定向切片机一般用于片装蘑菇罐头的菇切片。它可以满 足厚薄均匀、切向一致，并且边片要分开的切片要求。
结构如图5.17所示。主要由定向供料装置、切割装置和卸料 装置等构成。
工作过程 性能
性能
这种切片机圆盘刀的刃口锋利，滑切作用强， 切割时的正压力小，物料不易破碎；切片厚 度均匀，断面质量好；钳住性能差。