小型一體化制餅裝置的設(shè)計(jì)

王旖旎 李逢振

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421005）

0 前言

隨著生活節(jié)奏的加快，餅成為最合適的早餐選擇之一。煎餅、烤餅類的食物需求量日益增加。南瓜餅是大家熟悉的一款經(jīng)典甜點(diǎn)，它以南瓜為主要原料，配以糯米粉、少許小麥面粉等，其原料極易獲得。南瓜餅既可煎熟也可烤熟，不同飲食習(xí)慣使得制作方法有區(qū)別。南瓜餅較好的口感依賴手工制作，其制作步驟一般為老南瓜蒸熟、糯米粉調(diào)和、手工揉面、手工揉捏成型以及煎熟。每個(gè)步驟少則花費(fèi)幾分鐘，多則十幾分鐘，整個(gè)過(guò)程速度慢、效率低。

為了節(jié)省時(shí)間，提高效率，相關(guān)制餅設(shè)備的研究已取得不少成果，但就目前市場(chǎng)使用情況來(lái)看，小型制餅機(jī)機(jī)型小巧、操作簡(jiǎn)單，由于缺乏原材料蒸煮機(jī)構(gòu)和餅坯制備機(jī)構(gòu)，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，制餅效率低；商用大型制餅機(jī)能夠完成整個(gè)制餅過(guò)程，效率高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、售價(jià)高、維護(hù)不易。因此，這些設(shè)備都不適合普通家庭使用。

結(jié)合需求，該文設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)緊湊、能快速完成整個(gè)制餅流程、造價(jià)低的家庭型一體化制餅裝置。

1 一體化制餅裝置的總體設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)為了解決手工制餅和現(xiàn)有小型制餅機(jī)制餅過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題，研究了一種新型制餅裝置。

為達(dá)到上述目的，該文設(shè)計(jì)的一體化制餅裝置如下。圖1 為該裝置的總體結(jié)構(gòu)圖，圖2 為上層扇形多孔板示意圖，圖3 為下層扇形多孔板示意圖，圖5 為揉面鉤放大圖。其具體采用如下技術(shù)方案：該裝置包括上部的自出料蒸籠、中間的揉面發(fā)面機(jī)構(gòu)、下部的面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)及傳送帶等幾個(gè)部分。集蒸煮、揉面、碾壓成型、煎熟（煎熟機(jī)構(gòu)圖中未畫）于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、制作過(guò)程流暢、省時(shí)且方便。

圖1 一體化制餅裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2 上層扇形多孔板示意圖

圖3 下層扇形多孔板示意圖

1.2 工作原理

使用一體化裝置制餅時(shí)，先將老南瓜去皮去籽洗凈，切成小塊，放入自出料蒸籠。開啟蒸籠轉(zhuǎn)軸電機(jī)，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)上層扇形多孔板轉(zhuǎn)動(dòng)。打開蒸汽管排閥門，蒸汽將擱置于多孔板上的南瓜塊自外向內(nèi)均勻加熱。大約通蒸汽5min 南瓜塊會(huì)被蒸熟。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中南瓜塊在推板的推動(dòng)下，移向扇形多孔板邊沿，掉落到下部斜置的蒸籠筒底。此時(shí)打開筒底右側(cè)的滑落出口，南瓜塊便因自身重力自斜置的蒸籠筒底滑入攪拌桶，溢出的多余水分則經(jīng)導(dǎo)流管排向蒸筒外。

開啟攪拌電機(jī)，揉面鉤開始對(duì)攪拌桶內(nèi)的熟南瓜塊進(jìn)行攪打，待南瓜塊打成泥，加入少許黃油和白糖拌溶化。接著往攪拌桶內(nèi)加入過(guò)篩的糯米粉和少許小麥面粉再進(jìn)行攪打、揉制。因南瓜本身出水非常多，揉面團(tuán)時(shí)無(wú)須再加水。且加入糯米粉的量要根據(jù)南瓜中水分多少而定，面團(tuán)不宜太干，盡量濕軟一點(diǎn)。

打開攪拌桶桶底，經(jīng)過(guò)揉制的南瓜餅面團(tuán)進(jìn)入面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)，先被上面一對(duì)碾壓輥碾壓，再被下面一對(duì)印模輥印壓，最后得到表面帶有明顯精致花紋的南瓜餅生坯。這時(shí)如果換用不同的印制模具就能壓印出不同形狀、不同紋理的一定厚度的生坯。餅坯再經(jīng)導(dǎo)向輥排滑入傳送帶，由傳送帶送入煎熟機(jī)構(gòu)，幾分鐘后軟糯的南瓜餅就煎熟了。煎熟的南瓜餅比油炸的更為健康，口感更佳，口感又好，很適合作為早餐。其工作流程如圖4 所示。

圖4 工作流程圖

2 主要部件的設(shè)計(jì)

2.1 自出料蒸籠

如圖1 所示，自出料蒸籠位于裝置的最上面，其作用是將準(zhǔn)備好的老南瓜塊蒸熟。它包括圓形蒸筒、隔板、轉(zhuǎn)軸、推板、蒸汽管排、筒底、導(dǎo)流管。

其中，圓形蒸筒中部設(shè)置1 個(gè)隔板，隔板包括2 組層疊布置并可圍繞隔板中心轉(zhuǎn)動(dòng)的扇形多孔板，位于下層的一組扇形多孔板（圖2）可拆卸安裝在蒸筒中部，位于上層的扇形多孔板（圖3）中部鏈接有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸即可使上層的扇形多孔板與下層扇形多孔板發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。正是有了這2 層多孔板的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，才使置于其上的南瓜塊均勻受熱。上層的扇形多孔板一側(cè)邊緣還有豎直設(shè)置的推板（圖3），推板的作用是將蒸熟的南瓜塊推向斜置的蒸筒筒底。

隔板下方設(shè)有一蒸汽管排，蒸汽管排上設(shè)有若干個(gè)均勻分布的蒸汽出口。蒸汽管排的作用是為南瓜塊提供熱量，這樣從蒸汽出口出來(lái)的蒸汽使南瓜塊自外向內(nèi)受熱，直至蒸熟。

蒸筒底部為傾斜布置的筒底，傾斜角為45o～55o，該角度方便物料下滑。筒底分為上下2 層，上層為多孔板，下層為實(shí)心板，下層的實(shí)心板最低位還設(shè)有導(dǎo)流管。筒底傾斜布置有助于蒸熟的南瓜塊向下滑落。上層多孔板便于溢出的多余水分向下排出，不至于隨熟南瓜塊進(jìn)入攪拌桶。導(dǎo)流管對(duì)溢出的水分進(jìn)行引流，方便筒外集中收集。蒸筒底部右側(cè)開設(shè)有一滑落出口，滑落出口正對(duì)揉面發(fā)面機(jī)構(gòu)?；涑隹诘淖饔檬鞘拐羰斓哪瞎蠅K僅依靠自身的重量就能自動(dòng)下滑，無(wú)須人工助力。

隔板下層的可拆卸的扇形多孔板安裝在蒸筒內(nèi)，根據(jù)需要可隨時(shí)拆卸，更加容易替換和清洗。

由于自出料蒸籠在高溫下工作，且蒸筒內(nèi)壁、隔板、轉(zhuǎn)軸、推板、蒸汽管排、筒底直接接觸食品物料，各部分結(jié)構(gòu)滿足了要求，材料也不可忽視。這要求制作材料既具有能在高溫下工作的機(jī)械性能，又對(duì)食品無(wú)害，不污染食品?；诖?，自出料蒸籠各部分均采用食品級(jí)304 不銹鋼材料制作。食品級(jí)304 不銹鋼具有耐蝕性較高、不易生銹、不變色、不變質(zhì)、附著食物易于清理以及高溫機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)，且鉛含量比普通不銹鋼要低得多，不會(huì)對(duì)食物造成污染，也不會(huì)影響人們身體健康。

2.2 揉面發(fā)面機(jī)構(gòu)

揉面發(fā)面機(jī)構(gòu)包括攪拌桶、攪拌電機(jī)、揉面鉤，如圖1、圖5 所示。其中攪拌桶底部可向下打開，揉面鉤連接在攪拌電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。

圖5 揉面鉤放大圖

揉面鉤由第一揉面鉤和第二揉面鉤組成，第一揉面鉤和第二揉面鉤一體成型。具體地說(shuō)，第一揉面鉤與第二揉面鉤分別具有一體成型的第一連接塊和第二連接塊，并通過(guò)第一連接塊和第二連接塊相連接，且第一連接塊與第二連接塊分別呈一定角度偏轉(zhuǎn)。

第一揉面鉤和第二揉面鉤均具有2 個(gè)相對(duì)應(yīng)方向相反的折彎部，即第一揉面鉤和第二揉面鉤均具有第一折彎部和第二折彎部，第一揉面鉤的第一折彎部與第二揉面鉤的第一折彎部折彎方向相反，第一揉面鉤的第二折彎部與第二揉面鉤的第二折彎部折彎方向相反。第一揉面鉤與第二揉面鉤的底端均設(shè)置有切削部，每切削部整體均呈魚鰭狀地分別設(shè)置于第一揉面鉤與第二揉面鉤的底端。

正是上述揉面鉤結(jié)構(gòu)的設(shè)置，工作時(shí)攪拌桶與2 個(gè)揉面鉤配合，使攪拌桶內(nèi)物料受到各個(gè)方向的折疊和拉伸作用，經(jīng)過(guò)如此反復(fù)折疊和拉伸，均一穩(wěn)定的南瓜餅面團(tuán)就形成了。因2 個(gè)揉面鉤間沒有中心軸，揉面過(guò)程避免了南瓜餅面團(tuán)抱軸或中間調(diào)粉不均勻等現(xiàn)象。

由于揉面操作所處理的南瓜泥和糯米粉等原料流動(dòng)性較差，并且最終要得到的是均一的塑性體，這就要求揉面機(jī)構(gòu)的攪拌元件必須格外堅(jiān)固，能夠承受巨大的作用力，攪拌容器殼體也須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還要耐受高溫，這樣，揉面機(jī)構(gòu)的攪拌鉤和攪拌桶選材就很重要了。上述食品級(jí)304 不銹鋼材料正是具備了良好的高溫機(jī)械性能，從食品機(jī)械的安全性、衛(wèi)生和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備制作成本等方面考慮當(dāng)屬首選。

2.3 面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)

面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)位于揉面機(jī)構(gòu)正下方，其作用是將南瓜餅面團(tuán)碾壓成連續(xù)穩(wěn)定、表面呈規(guī)則花紋且有一定厚度的面餅生坯。該機(jī)構(gòu)包括箱體、兩對(duì)壓輥和導(dǎo)向輥排，如圖1所示。其中箱體呈中空?qǐng)A柱形，其上部設(shè)有喇叭形開口，便于面團(tuán)進(jìn)入箱體。

箱體內(nèi)設(shè)有2 組中心軸兩兩互相平行且處于同高度的圓柱形壓輥，上面一組為碾壓輥，下面一組為印模輥，碾壓輥表面光滑，印模輥表面設(shè)有花紋。2 組輥體均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)。碾壓輥與印模輥尺寸相同。面餅生坯模在兩印模輥圓周表面的位置是呈規(guī)則交錯(cuò)排布的。2 組碾壓輥之間、2 組印模輥之間的間隙均設(shè)置為可調(diào)，以適應(yīng)不同加工物料的性質(zhì)。

工作時(shí)，經(jīng)過(guò)揉制的南瓜餅面團(tuán)進(jìn)入箱體內(nèi)，依靠自身的重量以及輥?zhàn)拥男ňo力落入2 組碾壓輥表面的間隙中，在2 組輥?zhàn)拥南鄬?duì)旋轉(zhuǎn)作用下，壓延成致密連續(xù)、厚度均勻、表面平整的面帶。當(dāng)面帶進(jìn)入下面2 組印模輥表面的間隙時(shí)，受到2 組輥?zhàn)拥臄D壓作用，被壓印成表面有花紋的、且有一定厚度的面餅生坯。印模輥是餅干成型的最終機(jī)構(gòu)，當(dāng)面團(tuán)被碾壓輥碾壓后，此時(shí)只要換用不同的印模就能壓印出尺寸規(guī)格不同、花紋圖案不同的面餅生坯。

面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)下方還設(shè)有傾斜布置的導(dǎo)向輥排。導(dǎo)向輥排起輸送作用，方便物料往某一方向輸送。帶有花紋的生坯隨著印模輥?zhàn)拥牟煌ＰD(zhuǎn)逐漸脫離印模，經(jīng)導(dǎo)向輥排順利滑入傳送帶，再由傳送帶送入煎熟機(jī)構(gòu)。

由于碾壓成型機(jī)構(gòu)各部分均與食品直接接觸，2 組輥體采用食品級(jí)304 不銹鋼，箱體采用高強(qiáng)度透明有機(jī)玻璃制作，這樣既保證了食品衛(wèi)生安全，又保證了輥體的強(qiáng)度和硬度，還可直接通過(guò)箱體外壁向內(nèi)觀察南瓜餅生坯的制作情況，從而達(dá)到南瓜餅制作預(yù)想的效果。

2.4 生坯傳送帶

該設(shè)計(jì)中，傳送帶起承載和運(yùn)送物料的作用。它將經(jīng)導(dǎo)向輥排滑入的生坯，運(yùn)送到煎熟機(jī)構(gòu)進(jìn)行煎熟。

傳送帶采用單層厚度為1.5mm 的純棉帆布帶，天然植物纖維編織而成，無(wú)毒、無(wú)味、食品不易黏帶、價(jià)格便宜、實(shí)惠又安全。

3 裝置特點(diǎn)

該裝置的設(shè)計(jì)致力于小型制餅設(shè)備的全程工業(yè)化，在分析現(xiàn)存技術(shù)的基礎(chǔ)上，找出其不足并進(jìn)行改善。它具有以下特點(diǎn)：1）自出料蒸籠的設(shè)計(jì)大大縮短了南瓜塊蒸煮時(shí)間，提高了制餅效率。2）揉面鉤和面團(tuán)碾壓成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠在無(wú)須人工參與的情況下完成南瓜餅生坯的全部制作過(guò)程，減輕了操作者的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，縮短了生坯的制作時(shí)間，同時(shí)減少了操作者與面團(tuán)、面餅直接接觸的概率，提高了食品衛(wèi)生安全水平。3）經(jīng)過(guò)揉制的南瓜餅面團(tuán)被碾壓成型機(jī)構(gòu)碾壓后，只要換用不同的壓印模具就能壓制出不同大小規(guī)格、不同花紋圖案的面餅生坯。4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制餅功能全，制作流程順暢。

以上這些優(yōu)勢(shì)，都是手工制餅和現(xiàn)有小型制餅設(shè)備所無(wú)法比擬的。

4 結(jié)論

綜上所述，該文設(shè)計(jì)的制餅機(jī)集聚了手工制餅和目前小型機(jī)器制餅的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)蒸煮、揉面、碾壓成型、煎熟一體化，解決了人工和小型機(jī)器制餅準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、效率低、大型機(jī)器制餅成本高等問(wèn)題，適合普通家庭和小作坊使用，不僅可以用來(lái)制作南瓜餅，還可用來(lái)制作蕃薯餅、芋頭餅等其他餅類，實(shí)用意義廣泛。投入市場(chǎng)后，易受到大眾的歡迎和喜愛。