挤压成型设备及其应用

挤模成型与压模成型一样，也可应用于多种特性材料的成型。预混合后获得塑性的物料可以用挤模成型法成型，不具塑性的干性物料也可以直接用此法成型。挤模成型与压模成型有很大区别。

挤模成型时，物料像流体通过节流元件一样通过成型模具。正如压模成型一样，物性上的差异决定了成型机械上的差异。一般塑性物料的成型比较简单，成型机几乎就是一台软塑性物料的泵，物料由吸料口进入，由成型机出料口排出，不涉及组织质构方面的变化。物料成型的方式根据其软硬程度的不同而异，可以靠出料口的截面形状成型，也可以挤入模子成型，面团、面糊之类物料的成型属这种情况。

对于干性或半干性物料的挤模成型，情况就大不一样，物料经过成型机出来后，除了形状方面的变化以外，往往还发生了质构方面（如堆积密度）的变化，而后者有时是主要的变化。如螺杆挤压成型设备就属此种情形。

一、软料挤模成型设备

制作曲奇饼、奶油桃酥点心、奶油浪花酥等茶酥类糕点的面料，在形态、流动性等方面介于韧性、酥性、甜酥性面团及面浆之间，俗称软料。用软料制作的糕点称为软料糕点。软料糕点可以用手工制作，但生产效率低，工人劳动强度大，而且产品质量的一致性较差。因而现在多改用软料糕点机成型。软料糕点机又称曲奇饼机，其外形常有如图10-17所示的结构。这种机器不但能够生产软料糕点，而且还能供桃酥、杏元、长白糕及蛋糕类点心食品的成型。

图10-17 软料糕点成型机外形图

（一）成型原理

软料糕点的面团稠度差别很大，其中最硬的软料面团稠度与桃酥面团稠度相似。这种面团具有良好的塑性，但没有流动性，而且黏滞性较强，很容易黏模。同时，因为品种的需要，面团内常常含有颗粒较大的花生、核桃及果脯等配料，因此既不能模仿人工挤花（又称拉花）的方式成型，又不能采用辊印、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（见图10-18），其产品类似桃酥，外形简单，表面无花纹。其成型嘴（又称排料嘴）一般呈圆形、方形等。

图10-18 挤压钢丝切割成型原理图

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。

对于那些稠度很低，而且光滑、流动性较强的面料（称为面糊或浆体），采用钢丝切割式与拉花成型显然都是不恰当的，但可以采用浇注方式成型。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。

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10-19）。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。

为了增加产品的花色品种，可以同时安装不同的成型模嘴，以使每排同时挤出落下的生坯具有不同的外观形状（类似于并联）。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。以上都是均质无馅糕点的花色变化。

为了生产夹馅软料糕点，需要将料斗分隔开来，以供同时盛装不同的物料，如图10-20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，分别进入下面的压力腔。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。

图10-19 连续条状产品成型模板安装位置

图10-20 夹馅产品挤出成型原理

（二）定量供料装置

软糕点成型机的供料装置，基本上有两种形式：一种是槽形齿辊式；另一种是柱塞泵式。

1.槽形辊定量供料装置

槽形辊供料装置主要由料斗、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。图10-21所示的（1）和（2）分别为生产曲奇饼类和蛋糕类糕点所用的槽形辊定量供料装置的示意图。

2.柱塞式定量供料装置

在浇注和挤出成型机中广泛采用柱塞式定量装置。这种供料装置主要由料斗、往复式柱塞和与之相连的分时截止切缺轴阀及排料嘴等部分构成，如图10-22所示。吸料时，切缺轴阀的缺口使料斗与柱塞泵腔连通，并且此时柱塞是背轴阀向运动的，由此造成的真空状态可使面料进入缺口和泵腔[图10-22（1）]；吸料结束后，切缺轴转过一定角度，将吸料口关闭，使柱塞泵腔与排料嘴相连通，同时柱塞朝切缺轴阀方向运动，将腔体和缺口内的软料从排料嘴排出，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。

图10-21 槽形辊喂料装置示意图(www.xing528.com)

图10-22 柱塞式定量喂料装置示意图

二、螺杆挤压成型设备

螺杆挤压成型设备其实就是螺杆挤压机，它通常利用高温高压作用，使物料一次性地完成混合、压缩、熟化和成型等过程。螺杆挤压机的基本内容已经在第七章介绍过，这里仅从成型角度作简单讨论。

从螺杆挤压机出来的产品大致上可有两种状态。一种是通心面式的产品。由于这类产品通常是含湿量较高、密度较大，但有清晰的造型，因此这类螺杆挤压机常称为挤压成型机。挤压成型的产品，往往要经过后续处理，如干燥后炸制等，以得到最终的膨化产品。因此，这类产品又称为间接膨化产品。当然，像通心面一类不经过炸制的产品不称为膨化产品。另一种螺杆挤压机得到的是直接膨化的产品。这类挤压机直接以大米、小麦、玉米或其制品等为原料生产的往往是多边形低密度产品。这些产品可以不经碎化而直接食用（如干面包），但常常经过碎化处理制成膨化粉产品。生产这类产品的螺杆挤压机常称为膨化挤压机或膨化机。因此，利用螺杆挤压机制造成型食品，需要注意所用的挤压机类型，也需要注意选择适当的操作参数。

图10-23 注馅模板

螺杆挤压机也可以生产夹心产品，方法是将通常的实心成型模具换成注馅成型模具。如图10-23所示的模具固定在螺杆套筒顶端，模孔中心对准套筒中心。操作时，由螺杆挤压出的物料通过模孔向外挤出的同时，馅料流体也通过注馅嘴送入模板孔中心。这样，挤压物料呈环状包住馅料，两者一起被连续挤出，形成夹馅膨化食品。需要说明，为了能正常地生产夹馅膨化食品，必须使挤压物料流速与注馅流速完全吻合相配才行，否则产生不均匀的夹心产品。馅料经注馅嘴注入模板使用的是适当形式的压力泵（如螺杆泵）。注馅模板出料孔只能做成单个，且在模板的中心位置。

这种成型机的结构和通常螺杆挤压机结构基本相同，不同之处是该机的挤压套筒是夹套式的，螺杆是空心的，可用水或油对套筒和螺杆进行冷却，带走因挤压物料而产生的热量，使物料离开模板时不致产生汽化作用，不发生明显的膨化现象，以保证物料通过模板后能形成复杂形状。

三、挤模制粒设备

制粒也是一种成型过程。与其他常见成型方法一样，制粒成型也有压模和挤模两种方式。压模制粒在上一节已经介绍过，这里介绍应用更为普遍的挤模制粒设备。挤模制粒法常用来生产某些固体饮料、调味料、动物饲料等。

挤模制粒通常将待制粒的材料先制成一定含湿量的软材，然后在机械推动力作用下，迫使软材通过成型的模具，形成粒度均匀的粒子。这种粒子因含有水分，因此，紧接着要进行干燥处理。

常见的挤模制粒机械有旋转式制粒机、齿轮啮合制粒机和螺旋挤压式制粒机等。

（一）旋转式制粒机

有两种形式的旋转式制粒机。一种是以圆筒状筛网为模具的制粒机（图10-24）。圆筒轴心处的轴上固定有送料刮板和四羽刮板（带弹簧压板），使软材被压出筛孔而成颗粒。所用圆筒筛子的筛孔一般在1.0～1.2mm。湿粒子形状的均匀性与多种因素有关，如用于制备软材的液体的黏性与用量、搅拌时间、过筛条件等。一般黏性大、搅拌时间长、过筛时筛网较松、加料量较多及压力较大时，形成的湿粒粘得较紧，产生的细粉较少。反之，形成的粒子会有较多的未完全黏合的细粉存在，从而影响产品的均匀性。

图10-24 刮板式圆筒筛制粒机

另一种旋转式制粒机称为滚轮式，因软材通过模具的推动力来自一对绕模具转动的滚轮而得名。这种滚轮式的制粒机又因模具的形状不同分为圆盘模式和环模式两种类型，其结构原理如图10-25所示。

（二）齿轮啮合式制粒机

如图10-26所示，齿轮啮合式制粒机的工作部件为一对相互啮合、相向回转的圆柱齿轮，齿轮根部有许多小孔与内腔相通，两齿轮内腔装有切刀。当物料进入齿轮的啮合空间时，受到轮齿的挤压后经齿根部小孔进入内腔，再由切刀切割成一定长度的颗粒。

图10-25 滚轮式制粒原理

图10-26 齿轮啮合式制粒原理

（三）螺旋挤压式制粒机

螺旋挤压式制粒机的工作原理与螺杆挤压成型的原理基本相同，只是这种形式的制粒机，可先将制粒物质预制成湿料，以在较小的功率情况下获得较大的生产能力，并且这种形式的制粒机也与其他形式的制粒机一样，须在挤出模具的外侧装一以一定频率转动的切割器，以制取所需长短的粒条。