超聲波在食品切割行業(yè)中的應(yīng)用

　　超聲波切割應(yīng)用超聲波可以切割蛋糕、餡餅、干酪、比薩餅、面包、糖果等多種食品，切割面干凈且平整。當(dāng)用超聲波設(shè)備切割類(lèi)似于堅(jiān)果或葡萄干等食品時(shí)，可以比傳統(tǒng)的切割工藝產(chǎn)生更細(xì)小的破碎。因此，超聲波切割食品比傳統(tǒng)方式具備更多優(yōu)勢(shì)：切割面干凈平整，切割刀使用壽命更長(zhǎng)，更重要的是可以減少由于清洗保養(yǎng)而停產(chǎn)的時(shí)間。

　　在切割食品時(shí)，超聲波切割刀以20,kHz(或30/40kHz)頻率振動(dòng)，使食物殘?jiān)粫?huì)留在刀面上。切割后的食物表面非常干凈，且層與層之間的分隔保持得很清楚。最新的研究表明，更高頻率（30和40 kHz）的超聲波切割刀對(duì)于熱的和粘性的食品的切割效果最好，同時(shí)整個(gè)加工過(guò)程沒(méi)有噪音。

　　超聲波切割系統(tǒng)由于進(jìn)行常規(guī)的清洗維護(hù)而造成停產(chǎn)的時(shí)間可以比傳統(tǒng)的設(shè)備降低70%~90%。使用傳統(tǒng)切割設(shè)備的客戶(hù)如果希望使用超聲波工藝加工食品，只需在現(xiàn)有設(shè)備上進(jìn)行很小的變動(dòng)即可；或者在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上引入新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這方面，我們擁有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。

一、超聲波切割原理

　　超聲波切割機(jī)的原理與傳統(tǒng)意義上的切割完全不同。超聲波切割原理是通過(guò)超聲波發(fā)生器將50/60Hz電流轉(zhuǎn)換成20、30或40KHz電能。被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械振動(dòng)，隨后機(jī)械振動(dòng)通過(guò)一套可以改變振幅的調(diào)幅器裝置傳遞到切割刀。切割刀將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待切割工件的切割面，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過(guò)激活橡膠分子能，打開(kāi)分子鏈的方式對(duì)膠料進(jìn)行切割。這對(duì)粘性和彈性材料、冰凍材料，如食品，橡膠等，或不便加壓力的物體切割，特別有效。超聲波切割還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是它在切割的同時(shí)，在切割部位有熔合作用。切割部位被完美地封邊了，可防止被切割材料組織的松散（如紡織材料飛邊）。超聲波切割機(jī)的用途還可以擴(kuò)展，如挖孔，鏟挖，刮漆，雕刻，分條等等。

二、超聲波切割基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

超聲波切割機(jī)是利用波能量進(jìn)行切割加工的一類(lèi)設(shè)備，它最大的特點(diǎn)是切割不用刃口?；蛘哒f(shuō)，不用傳統(tǒng)意義上的刃口。傳統(tǒng)的切割是利用帶有鋒利刃口的刀具，壓向被切割材料。此壓力集中在刃口處，壓強(qiáng)就非常大，超過(guò)了被切割材料的剪切強(qiáng)度，材料的分子結(jié)合被拉開(kāi)，就被割斷了。由于材料是被強(qiáng)大的壓強(qiáng)硬性拉開(kāi)的，所以切割刀具刃口就應(yīng)該非常鋒利，材料本身還要承受比較大的壓力。對(duì)軟性、有彈性的材料切割效果不好，對(duì)粘性材料困難更大。

　　   基本構(gòu)成是超聲波換能器、變幅桿、切割刀（工具頭），驅(qū)動(dòng)電源。超聲波驅(qū)動(dòng)電源將市電轉(zhuǎn)換成高頻高電壓交流電流，輸給超聲波換能器。超聲波換能器其實(shí)就相當(dāng)于一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器件，它能將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來(lái)回伸縮運(yùn)動(dòng)。伸縮運(yùn)動(dòng)的頻率等同于驅(qū)動(dòng)電源供出的高頻交流電流頻率。變幅桿的作用一是固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)，二是將換能器的輸出振幅放大。切割刀（工具頭）一方面進(jìn)一步放大振幅，聚焦超聲波。另一方面是輸出超聲波，利用切割刀的類(lèi)似刃口，將超聲波能量集中輸入到被切割材料的切割部位。該部位在巨大超聲波能量的作用下，瞬間軟化、熔化，強(qiáng)度大大下降。此時(shí)，只要施加很小的切割力，就可達(dá)到切割材料的目的。類(lèi)似于常規(guī)切割，所需要的基本的構(gòu)件是切刀和砧板，超聲波切割機(jī)也由有兩種基本結(jié)構(gòu)。

　　   根據(jù)超聲波施加位置的不同，我們不妨可以把它分成超聲波切刀式切割機(jī)和超聲波砧板式切割機(jī)。超聲波切刀式切割機(jī)是直接將超聲波能量加載到切刀上，切刀就變成一把帶有超聲波的切刀。在切割材料時(shí)，材料主要是被超聲波能量軟化和熔化的，切刀的刃口只是起到切縫定位、超聲波能量輸出、分隔材料的作用。這種切割方式適用于粗、厚、長(zhǎng)等不方便設(shè)置砧板的材料的切割。超音波切割機(jī)適用于：如煉膠機(jī)輸出的生膠分切、管子切割、凍肉、糖果、巧克力切割、印刷線路板、工業(yè)、首飾業(yè)、塑料制品加工、食品加工、印刷工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)天然纖維分割（可分細(xì)線路）合成纖維深挖（多層電路切斷）薄的人造樹(shù)脂括漆（適合大面積）所有型式的紙張和底膠片原產(chǎn)地（中國(guó)）或手持式切割機(jī)等等。