小型一體化制餅裝置的設計

王旖旎 李逢振

（湖南環境生物職業技術學院，湖南 衡陽 421005）

0 前言

隨著生活節奏的加快，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典甜點，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，不同飲食習慣使得制作方法有區別。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、糯米粉調和、手工揉面、手工揉捏成型以及煎熟。每個步驟少則花費幾分鐘，多則十幾分鐘，整個過程速度慢、效率低。

為了節省時間，提高效率，相關制餅設備的研究已取得不少成果，但就目前市場使用情況來看，小型制餅機機型小巧、操作簡單，由于缺乏原材料蒸煮機構和餅坯制備機構，準備時間長，制餅效率低；商用大型制餅機能夠完成整個制餅過程，效率高，但是結構復雜、售價高、維護不易。因此，這些設備都不適合普通家庭使用。

結合需求，該文設計一款結構緊湊、能快速完成整個制餅流程、造價低的家庭型一體化制餅裝置。

1 一體化制餅裝置的總體設計

1.1 總體結構設計

該設計為了解決手工制餅和現有小型制餅機制餅過程中存在的實際問題，研究了一種新型制餅裝置。

為達到上述目的，該文設計的一體化制餅裝置如下。圖1 為該裝置的總體結構圖，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方案：該裝置包括上部的自出料蒸籠、中間的揉面發面機構、下部的面團碾壓成型機構及傳送帶等幾個部分。集蒸煮、揉面、碾壓成型、煎熟（煎熟機構圖中未畫）于一體，結構緊湊、制作過程流暢、省時且方便。

圖1 一體化制餅裝置結構圖

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，先將老南瓜去皮去籽洗凈，切成小塊，放入自出料蒸籠。開啟蒸籠轉軸電機，轉軸帶動上層扇形多孔板轉動。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均勻加熱。大約通蒸汽5min 南瓜塊會被蒸熟。旋轉過程中南瓜塊在推板的推動下，移向扇形多孔板邊沿，掉落到下部斜置的蒸籠筒底。此時打開筒底右側的滑落出口，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導流管排向蒸筒外。

開啟攪拌電機，揉面鉤開始對攪拌桶內的熟南瓜塊進行攪打，待南瓜塊打成泥，加入少許黃油和白糖拌溶化。接著往攪拌桶內加入過篩的糯米粉和少許小麥面粉再進行攪打、揉制。因南瓜本身出水非常多，揉面團時無須再加水。且加入糯米粉的量要根據南瓜中水分多少而定，面團不宜太干，盡量濕軟一點。

打開攪拌桶桶底，經過揉制的南瓜餅面團進入面團碾壓成型機構，先被上面一對碾壓輥碾壓，再被下面一對印模輥印壓，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。餅坯再經導向輥排滑入傳送帶，由傳送帶送入煎熟機構，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 主要部件的設計

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，其作用是將準備好的老南瓜塊蒸熟。它包括圓形蒸筒、隔板、轉軸、推板、蒸汽管排、筒底、導流管。

其中，圓形蒸筒中部設置1 個隔板，隔板包括2 組層疊布置并可圍繞隔板中心轉動的扇形多孔板，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）中部鏈接有電機驅動的轉軸，轉動轉軸即可使上層的扇形多孔板與下層扇形多孔板發生相對轉動。正是有了這2 層多孔板的相對轉動，才使置于其上的南瓜塊均勻受熱。上層的扇形多孔板一側邊緣還有豎直設置的推板（圖3），推板的作用是將蒸熟的南瓜塊推向斜置的蒸筒筒底。

隔板下方設有一蒸汽管排，蒸汽管排上設有若干個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的蒸汽使南瓜塊自外向內受熱，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，下層為實心板，下層的實心板最低位還設有導流管。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入攪拌桶。導流管對溢出的水分進行引流，方便筒外集中收集。蒸筒底部右側開設有一滑落出口，滑落出口正對揉面發面機構。滑落出口的作用是使蒸熟的南瓜塊僅依靠自身的重量就能自動下滑，無須人工助力。

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

由于自出料蒸籠在高溫下工作，且蒸筒內壁、隔板、轉軸、推板、蒸汽管排、筒底直接接觸食品物料，各部分結構滿足了要求，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械性能，又對食品無害，不污染食品。基于此，自出料蒸籠各部分均采用食品級304 不銹鋼材料制作。食品級304 不銹鋼具有耐蝕性較高、不易生銹、不變色、不變質、附著食物易于清理以及高溫機械性能良好等優點，且鉛含量比普通不銹鋼要低得多，不會對食物造成污染，也不會影響人們身體健康。

2.2 揉面發面機構

揉面發面機構包括攪拌桶、攪拌電機、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的轉軸上。

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，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。

第一揉面鉤和第二揉面鉤均具有2 個相對應方向相反的折彎部，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置有切削部，每切削部整體均呈魚鰭狀地分別設置于第一揉面鉤與第二揉面鉤的底端。

正是上述揉面鉤結構的設置，工作時攪拌桶與2 個揉面鉤配合，使攪拌桶內物料受到各個方向的折疊和拉伸作用，經過如此反復折疊和拉伸，均一穩定的南瓜餅面團就形成了。因2 個揉面鉤間沒有中心軸，揉面過程避免了南瓜餅面團抱軸或中間調粉不均勻等現象。

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

2.3 面團碾壓成型機構

面團碾壓成型機構位于揉面機構正下方，其作用是將南瓜餅面團碾壓成連續穩定、表面呈規則花紋且有一定厚度的面餅生坯。該機構包括箱體、兩對壓輥和導向輥排，如圖1所示。其中箱體呈中空圓柱形，其上部設有喇叭形開口，便于面團進入箱體。

箱體內設有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，印模輥表面設有花紋。2 組輥體均由電機驅動。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則交錯排布的。2 組碾壓輥之間、2 組印模輥之間的間隙均設置為可調，以適應不同加工物料的性質。

工作時，經過揉制的南瓜餅面團進入箱體內，依靠自身的重量以及輥子的楔緊力落入2 組碾壓輥表面的間隙中，在2 組輥子的相對旋轉作用下，壓延成致密連續、厚度均勻、表面平整的面帶。當面帶進入下面2 組印模輥表面的間隙時，受到2 組輥子的擠壓作用，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構，當面團被碾壓輥碾壓后，此時只要換用不同的印模就能壓印出尺寸規格不同、花紋圖案不同的面餅生坯。

面團碾壓成型機構下方還設有傾斜布置的導向輥排。導向輥排起輸送作用，方便物料往某一方向輸送。帶有花紋的生坯隨著印模輥子的不停旋轉逐漸脫離印模，經導向輥排順利滑入傳送帶，再由傳送帶送入煎熟機構。

由于碾壓成型機構各部分均與食品直接接觸，2 組輥體采用食品級304 不銹鋼，箱體采用高強度透明有機玻璃制作，這樣既保證了食品衛生安全，又保證了輥體的強度和硬度，還可直接通過箱體外壁向內觀察南瓜餅生坯的制作情況，從而達到南瓜餅制作預想的效果。

2.4 生坯傳送帶

該設計中，傳送帶起承載和運送物料的作用。它將經導向輥排滑入的生坯，運送到煎熟機構進行煎熟。

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，無毒、無味、食品不易黏帶、價格便宜、實惠又安全。

3 裝置特點

該裝置的設計致力于小型制餅設備的全程工業化，在分析現存技術的基礎上，找出其不足并進行改善。它具有以下特點：1）自出料蒸籠的設計大大縮短了南瓜塊蒸煮時間，提高了制餅效率。2）揉面鉤和面團碾壓成型機構的設計，能夠在無須人工參與的情況下完成南瓜餅生坯的全部制作過程，減輕了操作者的勞動負擔，縮短了生坯的制作時間，同時減少了操作者與面團、面餅直接接觸的概率，提高了食品衛生安全水平。3）經過揉制的南瓜餅面團被碾壓成型機構碾壓后，只要換用不同的壓印模具就能壓制出不同大小規格、不同花紋圖案的面餅生坯。4）結構簡單緊湊，制餅功能全，制作流程順暢。

以上這些優勢，都是手工制餅和現有小型制餅設備所無法比擬的。

4 結論

綜上所述，該文設計的制餅機集聚了手工制餅和目前小型機器制餅的優點，實現蒸煮、揉面、碾壓成型、煎熟一體化，解決了人工和小型機器制餅準備時間長、效率低、大型機器制餅成本高等問題，適合普通家庭和小作坊使用，不僅可以用來制作南瓜餅，還可用來制作蕃薯餅、芋頭餅等其他餅類，實用意義廣泛。投入市場后，易受到大眾的歡迎和喜愛。