高效加工高水分含量食品的切割碎解机械

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，它们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，并且要求得到的产品也不同，因此，这类设备机械种类繁多。

常见的切割机械有切片机、切丝机、切丁机、切段机和切端机等。

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。

一、切片机

切片机械是将物料切割成厚度均匀一致片状产品的机械。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

离心式切片机的外形及结构如图5-13（1）、（2）所示，主要由圆筒机壳、回转叶轮、刀片和机架等组成。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。

工作原理如图5-13（3）所示：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。

调节定刀片和机壳内壁之间的相对间隙，即可获得所需的切片厚度。更换不同形状的刀片，即可切出平片、波纹片、V形丝、条和椭圆形丝。因此，离心式切片机也称为离心式切割机。

这种切片机的结构简单，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，所以适用于有一定刚度、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。它的不足之处是它不能定向切片。

图5-13 离心式切片机

（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蘑菇切片。它可以满足厚薄均匀、切向一致，并且将边片分开的切片要求。

蘑菇定向切片机的结构如图5-14所示，主要由定向供料装置、切割装置和卸料装置等构成。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。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。圆刀、挡梳和垫辊之间的装配关系如图5-15所示。

图5-14 蘑菇定向切片机

其工作过程为：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（如图5-16所示），刀片间切成的菇片最后由卸料装置推出，并将正片和边片分开后，分别落入相应的料斗。

图5-15 圆刀、挡梳和垫辊之间的关系

图5-16 蘑菇定向切片示意

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。

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。

二、切丁机

切丁机一般是指将果蔬和肉等切成正立方体或长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

果蔬切丁机用于将各种瓜果、蔬菜（如蜜瓜、萝卜和番茄等）切成立方体、块状或条状。

果蔬切丁机外形及结构如图5-17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。

图5-17 果蔬切丁机

切片装置为离心式切片机构，其结构与前述的离心式切片机相仿，工作原理相同。主要部件为回转叶轮和定刀片。

切条装置中的横切刀驱动装置内设有平行四杆机构，用来控制切刀在整个工作中不因刀架旋转而改变其方向，从而保证两断面间垂直，切条的宽度由刀架转速确定。

切丁机圆盘刀组中的圆盘刀片按一定间隔安装在转轴上，刀片间隔决定着丁的长度。

其工作过程为：原料经喂料斗进入离心切片室内，在回转叶片的驱动下，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。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。

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。这种切丁机与离心式切片机相同，一般只适宜于果蔬。

（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，为高效切制出几何形状整齐规范的肉丁，需要采用专门的切丁机。

图5-18（1）所示为Treif肉用切丁机外形，可一次完成肉块的切丁。该切丁机的进料装置由进料槽、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[图5-18（2）]，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，同时避免在切断过程中因压力过大使得肉块变形而造成产品切断面不齐。各切割构件均为快速拆装结构，便于作业后的清洗。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。

图5-18Treif肉用切丁切片机

三、绞肉机

绞肉机是一种将肉料切割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。

绞肉机外形及基本构成如图5-19所示，主要由料斗、供料螺旋、螺套、绞刀、格板和紧固螺帽等构成。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。供料螺旋为变螺距结构，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。螺套内加工有防止肉料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。

图5-19 绞肉机

供料螺旋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，就会对物料产生一定的压力，这种压力从进料口起逐渐对肉料加压，迫使肉料进入格板孔眼以便切割。螺旋末端有方形榫头，用于配装绞刀，绞刀与多孔格板紧贴，刀口顺着绞刀转向安装，当螺旋转动时，带动绞刀紧贴着格板旋转进行切割。格板由螺帽压紧，以防格板沿轴向移动。

格板也称为孔板或筛板（图5-20），厚度一般为10～12mm，其上面布满一定直径的轴向圆孔或其他形状的孔，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。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。

图5-20 格板形式

绞刀（图5-21）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。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。

图5-21 绞刀形式

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孔板与一件或一件以上的绞刀组合在一起的。图5-22所示为一种五件刀具（三个孔板和两把绞刀）的装配关系。

绞肉的工作过程如下：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。

图5-22 绞肉机刀具组装图

切刀与格板的间隙对切割效率和切割质量影响较大。当切刀和格板的工作面较平，接触良好，刀刃锋利，且刀刃刃口角正确时，所切物料粒度规则均匀；当刀刃与格板的接触面不平，接触不良时，就不是完全切碎，会产生磨碎现象，影响产品质量。

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。粗绞时，螺旋转速可比细绞时快些，但转速不能过高，因为格板上的孔眼总面积一定，即排料量一定，当供料螺旋转速太快时，会使物料在切刀附近堵塞，造成负荷增加，对电动机不利。另外，使用时刀具要锋利，使用一段时间后刀具会变钝，应调换新刀或修磨，否则将影响切割效率，甚至使有些物料不是切碎后从格板孔眼中排出，而是由挤压、磨碎后成浆状排出，直接影响成品质量。

四、斩拌机

斩拌机用于肉（鱼）制品的加工，其功能是将原料肉切割剁碎成肉（鱼）糜，并同时将剁碎的原料肉（鱼）与添加的各种辅料相混合，使之成为达到工艺要求的物料。它是加工乳化灌肠制品和午餐肉罐头的关键设备之一。斩拌机分为常压斩拌机和真空斩拌机两种。(www.xing528.com)

（一）常压斩拌机

常压斩拌机主要由电气控制部分、传动系统、旋转刀、斩刀轴、旋转料盘、刀盖、出料转盘，及出料槽等部分组成，其外形结构如图5-23所示。旋转料盘、旋转刀和出料盘等三个运动部件分别由各自配置的电机驱动。旋转料盘呈环形凹槽结构，由电机通过传动变速机构的单向离合器驱动。

旋转刀的刀片数量为3～6片，按一定规律装在刀轴上，其刀轴座为固定支撑。刀片与旋转料盘内壁不能接触，但也不能相距太大，间隙一般约为5mm（图5-24）。

图5-23 常压斩拌机

图5-24 斩肉刀与料盘的配合

为了保证安全工作，斩肉时用刀盖将刀片组件盖起来，同时也防止物料飞溅，刀盖与斩刀轴驱动电动机互锁，只有当盖子盖上时，刀轴电动机才能启动工作。

出料转盘（图5-23），可以上下摆动，斩拌时向上抬起静置，欲出料时回位（即放下摆进旋转料盘的凹槽）。

斩拌机的工作过程为，需斩拌的物料盛放在旋转料盘内，随着料盘的旋转（料盘转速一般在5～20r/min），肉料受到高速旋转刀斩拌（转速2000～4000r/min），斩拌完成后，放下出料转盘，随着料盘和出料器的旋转，料盘中的肉糜产品即可被卸出。斩拌机有不同大小规格，但一般斩拌一次时间均较短，只需几分钟。

常压斩拌机的特点是结构简单，但在斩拌过程中不可避免地会将空气带入到肉糜中。因此，这种设备在一些肉糜制品生产线上常与真空搅拌器配合，几批斩拌完成的肉糜转移到容量较大的真空搅拌机中，在真空条件下进行搅拌，驱除其中的空气，以满足工艺要求。

（二）真空斩拌机

真空斩拌机可以避免斩拌过程空气进入肉糜，从而可以防止脂肪氧化，保证产品风味。真空斩拌还具有以下好处：有助于释放出更多的盐溶性蛋白质，得到最佳的乳化效果；减少产品中的细菌数量，延长产品贮藏期，稳定肌红蛋白的颜色，保证产品的最佳色泽；保证肉糜的结构致密，避免产品出现气孔缺陷。

图5-25 真空斩拌机

真空斩拌机的主要工作部件（组刀与旋转料盘）与普通斩拌机相同，但外部设置有密封罩，与下部机体共同形成密封腔，在真空环境下进行斩拌作业。图5-25所示为一种真空斩拌机。

五、果蔬破碎机

果蔬破碎机通常作为果蔬榨汁操作的前处理设备，将果蔬破碎成不规则碎块。常见果蔬破碎机有锤式、鱼鳞孔刀式和齿刀式等。

（一）锤式破碎机

锤式破碎机实际上是一种特殊形式的锤式粉碎机。图5-26所示为一种锤式破碎机的外形及内部结构，该机主要由机架、机壳、电机、主轴、飞刀、筛网、进料斗和出料斜槽等组成。所谓飞刀，其实是随主轴转动的锤片组合体。锤片形式和筛网专门为新鲜果蔬物料设计。筛网的格栅孔径较大，约为10mm，且呈长条形。

图5-26 锤式水果破碎机

工作时，电机经一对皮带轮等速驱动主轴旋转，主轴上所装的飞刀随之高速旋转。由适当形式升运机（如刮板输送机，倾斜式斗提机）将待破碎物料提升到进料斗上方自由落入进料斗中，被高速旋转的飞刀打碎，由于离心力的作用，物料由筛网落入出料斜槽中排出。通常，破碎的物料由出料斜槽下方设的输送泵（如螺杆泵）输入下道工序。

这种破碎机，适用于各类果蔬的破碎，如苹果、梨、柚子等，也能对核果类果蔬进行破碎，如红枣等。根据需要，可以选用适当孔径大小的筛网，以获得所需的破碎料的粒度。这种破碎机的生产能力大，并且有不同的规格，可适用不同规模的生产需要。

（二）鱼鳞孔刀式破碎机

鱼鳞孔刀式破碎机是一种以切割作用为主的破碎机。其结构如图5-27所示，主要由进料斗、破碎刀筒、驱动叶轮、排料口和机壳等构成。由于整体呈立式桶形结构，所以通常称为立式水果破碎机。破碎刀筒用薄不锈钢板制成，筒壁上冲制有鱼鳞孔，形成孔刀，筒内为破碎室；驱动叶轮的上表面设有辐射状凸起，其主轴为铅垂方向布置，一般由电机直接驱动。

图5-27 鱼鳞孔刀式破碎机

物料由上部喂入口进入破碎室后，在驱动叶轮的驱动下做圆周运动，因离心力作用而压紧于固定的刀筒内壁上，受到切割和折断从而得到破碎。破碎后的物料随之穿过鱼鳞刀孔眼，在刀筒外侧通过排料口排出。

这种破碎机的特点是，孔刀均匀一致可得到粒度均匀的碎块；但刀筒壁薄易变形，不耐冲击，寿命短；排料有死角；生产能力低，适于小型厂使用。

一般用于苹果、梨的破碎，不适于过硬物料（如红薯、马铃薯）；在使用时需要注意清理物料，以免硬杂质进入破碎室而损坏刀筒。

（三）齿刀式破碎机

这种破碎机有立式和卧式两种，但以卧式的为常见。

卧式齿刀式破碎机结构式如图5-28所示，主要由机壳、筛圈、齿刀、喂料螺旋、打板、破碎室活门等构成。

图5-28 齿刀式破碎机

筛圈设置于机壳内部，用不锈钢铸造而成，筛圈壁下270°开有轴向排料长孔和固定刀片的长槽，筛圈内为破碎室。

齿形刀片（如图5-29所示）用厚的不锈钢板制成，呈矩形结构，其两侧长边开有三角形刀齿，刀齿规格依碎块粒度要求选用，刀片插入筛圈壁的长槽内固定。刀片为对称结构，刀齿磨损后可翻转使用，从而可提高刀片材料的利用率。

图5-29 齿形刀片

其工作过程：物料由料斗进入喂入口后，在喂料螺旋的强制推动下进入破碎室，在螺旋及打板的驱动下压紧在筛圈内壁上做圆周运动，因受到其内壁上固定的齿条刀的刮剥、折断作用而形成碎块，所得到的碎块随后由筛圈上的长孔排出破碎室外，经机壳收集到其下方的料斗内。

这类破碎机特点：齿条刀片齿形一致，所得碎块均匀；齿条刀片刚度好，耐冲击，寿命长；采用强制喂入，破碎、排料能力强；生产率高，适于大型果汁厂使用。

六、打浆机

打浆机主要用于浆果、番茄等原料的打浆，使果肉、果汁等与果皮、果核等分离，便于果汁的浓缩和其他后续工序的完成。

（一）单道打浆机

单道打浆机的外形及结构如图5-30所示，主要由进料斗、螺旋推进器、破碎桨叶、圆筒筛、刮板、夹持器、轴、机架及传动系统等构成。

圆筒筛是一个两端开口的渣汁分离装置，水平安装在机壳内并固定在机架上。它用0.35～1mm厚的不锈钢板制造，孔径范围在0.4～1.5mm，开孔率约为50%。

图5-30 单道打浆机

螺旋推进器、破碎桨叶和刮板自右向左依次安装在轴上。刮板实际上是长方形的不锈钢板，它由夹持器固定在轴上，一般刮板数为两块，也有三块的（此时在圆筒的径向夹解呈120°）。每一刮板与轴线有一称为导程角的夹角（导程角范围在5°左右）。刮板与圆筒筛内壁之间距离可通过螺栓调节。为了保护圆筒筛不被刮板碰破，有时还在刮板上装有无毒耐酸橡胶板。

单道打浆机的工作过程为，物料从进料斗进入筛筒，电动机通过传动系统，带动刮板转动，由于刮板转动和导程角的存在，使物料在刮板和筛筒之间，沿着筒壁向出口端移动，移动轨迹为一条螺旋线。物料在移动过程中由于受离心力作用，汁液和已成浆状的肉质从圆筒筛的孔眼中流出，在收集料斗的下端流入贮液桶。物料的皮和籽等下脚料则从圆筒筛左端的出渣口卸下，从而达到分离目的。

打浆机对物料的打碎程度及生产能力主要与物料成熟度、刮板导程角及刮板与筛网的间距有关。成熟度高的，易打碎。通过调节刮板导程角及与筛网的间距，就可以改变打浆机的生产能力，但同时也会影响所排废渣的含汁率。一般，刮板导程角与废渣中含汁率呈正相关性。含汁率高的物料，导程角与间距都应小些，含汁率低的则可大些。有些情况下，导程角与间距不必同时去调整，只调整其中一个，也可达到良好的效果。

（二）多道打浆机

多道打浆机也称为打浆机组，由两个或两个以上单道打浆机筒部件安装在一同机架上构成。

如图5-31所示为一种双道打浆机。操作过程为，原料从上层头道打浆机料斗进入，经过打浆，包括皮、籽（核）在内的果渣从头道排渣管排出，从筛面出来的粗浆料则汇集一起在重力作用下通过管道进入二道打浆机构，在此，进入的浆料进一步被分成果浆和果渣。

图5-31 双道打浆机

多道打浆机的各道打浆部件一般只由一台电机带动，构成打浆机联动。多道打浆机各机筒直径可以相同，也可以变化。打浆机各圆筒筛筛网孔径一般从前向后依次降低，而打浆件的转速则依次提高。表5-1所示为用于番茄打浆的三道打浆机的转速与筛孔分配情形。

表5-1 三道打浆机的转速与筛孔孔径