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振动筛在小麦制粉技术中的应用

发布日期:2014-05-06

  一、制定小麦清理流程的要求

    (1)各道工序齐全,清理设备数量适宜,工艺顺序合理。

    (2)本着“先易后难,先无机后有机”的原则安排工艺顺序。

    (3)对危害大、含量多的杂质,如沙石、荞籽、赤霉病麦粒等要特别加强清理。

    (4)流程应有一定的灵活性,以适应原料含杂的变化。

    (5)应有完善的水分调节设施,保证入磨小麦的水分达到工艺要求。

    (6)应有完善的小麦搭配加工设施,使入磨净麦品质指标基本达到成品面粉的质量要求。

    (7)尽量采用系列化、标准化、通用化且高效的先进清理设备。

    (8)本着保证环境卫生,提高除杂效率的原则,合理设计通风除尘网络。
   
 二、清理流程举例

    毛麦→下麦井→初清筛→垂直吸风道→永磁滚简→自动秤→立筒库→毛麦仓→配麦器→自动秤→振动筛→比重去石机→碟片滚筒精选机→螺旋精选机→磁钢→打麦机→平转筛→强力着水机→润麦仓→磁钢→打麦机→平转筛→永磁滚筒→喷雾着水机→净麦仓→净麦秤→B1磨
   
三、小麦粉的分类与用途

    小麦粉所制的面制食品花色繁多,可做面包、饼干、糕点、馒头、饺子、面条等中外食品。小麦粉分为两大类,即专用面粉和通用面粉,或称之为食品工业用面粉和家庭用面粉。食品工业用面粉因工业化大规模生产,食品品种单一,如面包专用粉,制粉厂家可根据生产面包所要求的各项质量及品质指标进行生产,生产出面包专用粉。而家庭用的面粉,所涉及食品品种不定,生产出的面粉要兼顾不同精度和品质要求的质量指标,特别是品质指标。中国家庭所制食品大多为饺子、馒头和面条,所以通用面粉的质量指标偏向这些食品。

    通用面粉所涉及质量指标主要为加工精度指标和贮藏性能指标。其中灰分和粉色指标以及粗细度主要反映面粉中麸皮的含量,反映的是面粉加工精度;含沙量和磁性金属物表示面粉中外来无机杂质的含量,反映了小麦清理的效率;水分、脂肪酸值以及气味口味则反映面粉是否有利于贮藏。对面粉的品质指标湿面筋含量则没有过细的要求。而专用面粉质量指标除了对精度指标和贮藏指标作了同样要求之外,更着重于面粉品质指标的要求,对湿面筋含量、稳定时间、降落值以及食品制品品质评分作了严格的规定。这些品质指标的制定使小麦面粉不仅限于加工精度,而且与面制食品的最终质量联系起来,这就使面粉生产有的放矢,使优质的面制食品有了原料的保证。

    通用面粉的分类是根据加工精度,具体指标为灰分含量来区分的。主要分为特制一等、特制二等、标准粉和普通粉,各种等级的面粉其他指标基本相同。而专用面粉是根据面粉所要加工的面制食品种类来分类的。根据我国目前暂行的专用粉质量标准,具体分为面包、面条、馒头、饺子、酥性饼干、发酵饼干、蛋糕、酥性糕点和自发粉等九种专用粉。在具体的每一种专用面粉中以灰分含量、湿面筋含量、面筋筋力稳定时间以及降落值指标不同各分为两个等级。专用粉的贮藏性能指标以及含沙量、磁性金属物指标与通用面粉相应的质量指标相同,灰分指标至少要达到特一粉以上水平,品质指标则比通用面粉要求严格。
   
四、小麦制粉基本原理

   从营养和人体吸收,面制食品的食用品质,成品面粉的贮藏等多方位角度分析小麦籽粒的组织结构,确定小麦制粉应该除去或保留哪些部分。

   1、皮层中表皮、中果皮、内果皮、种皮、珠心层:这些皮层组织中主要含纤维素、半纤维素,以及少量的植酸盐,这些物质人体均不能消化吸收。皮层对面制食品的食用品质也产生负面影响,在小麦制粉过程中应除去。

   2.糊粉层:糊粉层中含有蛋白质、B族维生素、矿物质及少量纤维素。从营养的角度分析,糊粉是小麦籽粒中极富营养成分的部分,特别是B族维生素为人体所必需,缺乏则会产生脚气病。但从面制食品的食用品质看,糊粉层中的蛋白质不参与面筋蛋白的组成,同时对面包、面条、饼干、饺子等面制食品的口感、外观等均产生不利影响。所以,在制粉过程中原则上应除去,在磨制低精度等级面粉时则可以考虑将部分糊粉层磨入面粉中,以增加面粉的营养,提高出粉率。

   3.胚:小麦胚营养极为丰富,同胚乳面粉相比,它提供3倍的高生物价蛋白质、7倍脂肪、15倍糖及6倍矿物质含量。小麦胚还是已知含维生素E最丰富的植物资源,且富含硫胺素、核黄素及尼克酸。小麦胚所含脂肪主要是人体必需的不饱和脂肪酸,其中1/3是亚油酸。此外,还含有少量的植物固醇、磷脂等。从营养的角度考虑,应将小麦胚保留。但小麦胚中脂肪酶和蛋白酶含量高,活力强,新鲜麦胚1周后酸价会直线上升,以致不能食用。如将胚磨入面粉中,将会大大缩短面粉的贮藏期限。同时,胚混入面粉中,对面制食品的食用品质会产生一定的负面影响,所以在制粉过程中应将胚提出。

   4.胚乳:胚乳中主要含有面筋蛋白、淀粉以及少量的矿物质和油脂。从营养的角度考虑,以上物质均应保留。从食用品质的角度考虑,面筋蛋白和淀粉是组成具有特殊面筋网络结构面团的关键物质,正是有了这样特殊结构的面团,小麦粉才能制出品种繁多、造型优美、可口并符合世界各国人民不同习惯的各种面制食品。所以,胚乳部分是小麦制粉要提取的。
   通过对小麦组织结构、营养成分、食用品质以及贮藏性能的分析表明,小麦制粉应将胚乳和麦皮(包括糊粉层)、胚分离。要将麦皮和胚乳完全彻底地分离,理论上最佳的物理方法是剥皮制粉,剥去皮层,提出胚,保留胚乳,最大限度地磨制不受皮层污染的纯净胚乳粉。但由于小麦籽粒的特殊结构,不能做到完全剥皮制粉。首先皮层和胚乳二组织结构之间没有明显的分离层,相反二者之间结合紧密,显然不能像砻谷方法一样脱去皮层。如果用逐渐磨擦剥皮方法,由于小麦皮层结构紧密而坚韧,而胚乳结构相对松散,明显二者的抗压能力相差很大,所以逐渐磨擦剥皮方法所用的力不能过大,不然会压碎小麦粒。同时,由于小麦籽粒有一条包含整个表皮组织上1/4~1/3的腹沟,以及本身形状的不规则性,要在保持胚乳不碎的前提下剥下包括腹沟的皮层是不可能的。

   目前国内外采用的制粉方法为破碎麦粒,逐步研磨,通过筛理的方式来区分麸皮和胚乳面粉。小麦皮层由于组织结构紧密而坚韧,而小麦胚乳组织结构相对疏散而松软,这样在相同的压力、剪力和削力下,粉碎后二者的颗粒粒度产生差异,利用筛理的方式来区分有差异粒度的皮层和胚乳面粉,从而达到除去麸皮、保留面粉的目的。粉碎后皮层和胚乳粒度差异与施加的力有关,施加力越大,如一次性粉碎,其差异度很小,面粉和麸皮很难筛理分开,而施加的力相对小一些,如多次用力,其差异度增大,筛理效率提高,面粉纯度提高,这就是现代制粉轻碾细分的原理。显然,现代制粉的工艺是围绕着扩大破碎后皮层和胚乳粒度差异这个主题展开的,如润麦、松粉、光辊技术等。

    从以上的制粉原理及过程可知,现行的制粉方法也不能将皮层和胚乳完全彻底分开。在成品面粉中一定程度上混有麸皮。这样,成品面粉的加工精度质量指标就是测定面粉中麸皮残留量。面粉中含有皮层(包括糊粉层)量少,其面粉精度高,质量好;反之质量就差。衡量皮层数量的准确测定方法应是测定纤维素含量,但由于其测定方法相当繁琐费时,小麦制粉厂一般用灰分测定来衡量面粉和研磨在制品含麦皮的多少,但由于灰分含量最高的部位是糊粉层,比皮层还高,有时会出现面粉中糊粉层较少,麸皮含量多,灰分含量却较低的现象。所以,成品面粉精度质量标准除了灰分质量指标以外,还用粉色麸星标样进行辅助鉴定。
   
 五、小麦制粉的生产方法

    目前全世界通用的小麦制粉方法是破碎麦粒,逐步研磨,将麸片上的胚乳部分刮下,将胚乳磨制成一定细度的面粉。其总原则是将胚乳与麦皮、麦胚分开。制粉工艺就是围绕着上述主题展开的。衡量制粉工艺的优劣标准,就是看其生产出来的面粉中混有麸皮的含量,即面粉中灰分的含量。如要生产灰分含量低的高精度面粉,就应多设置研磨道数,使每道研磨施加的力相应小些,使胚乳和麸皮在粉碎后的粒度差异增大以便于筛理分离。反之,如是生产稍高灰分含量的低精度面粉,允许有一定量的麸皮混在面粉中,其研磨道数可适当减少。由此可见,制粉工艺的长短主要是根据小麦粉加工精度的高低来决定的。

    对照小麦粉质量标准的指标,其中加工精度指标,即灰分含量、粉色麸星和粗细度是通过制粉工艺的设计、生产和操作来实现的,其水分含量主要是掌握正确的入磨净麦水分,含沙量和磁性金属物主要取决于麦路中相应清理指标的实现,而品质指标即湿面筋含量、面筋筋力稳定时间以及降落值主要与小麦的内在品质有关,与制粉流程相对关系不大,其指标要求主要是通过专用小麦的选择、配麦生产、配粉生产以及面粉品质改良等方法来实现的。

    目前一般的制粉流程由皮磨系统、心磨系统、渣磨系统和清粉系统组成。

    皮磨系统--第一道皮磨将小麦粒剥开,分成麦渣、麦片、麦心和粗粉,后续的皮磨从麸片上刮下麦渣、麦心和粗粉,并保持麸片不过分破碎,以使胚乳和麸皮最大限度地分离。

    渣磨系统--处理皮磨或清粉系统分出的带有麦皮的粉粒,使麦皮和胚乳分开,从中提出品质较好的麦心和粗粉,送入心磨系统磨制成粉。

    清粉系统--利用风筛结合作用,将从皮磨系统来的纯粉粒、连麸粉粒和麸屑分开,送往相应的研磨系统处理。

    心磨系统--将皮磨、渣磨和清粉系统取得的麦心和粗粉研磨成具有一定细度的面粉,并提出麸屑。一般在心磨系统中还设有尾磨,以处理每道心磨中提出的含麸屑多的麦心,从中提出面粉。
   
 六、小麦胚的综合利用

   作为小麦制粉的副产品麦胚,以其资源丰富,营养价值高,利用途径广泛的特点引起国内外食品界的特殊兴趣。如以全国年生产能力7000万吨,麦胚提取率0.5%计算,每年可提取麦胚35万吨,是一个大有开发前途的高营养食品资源。小麦胚的营养成分极其丰富,同小麦胚乳比较,其生物蛋白质高3倍,脂肪含量高7倍,糖高15倍,矿物质含量则为3倍,而其维生素E含量最为丰富,被称之为“维生素E之王”。另外,它富含硫胺素、核黄素及尼克酸。麦胚所含脂肪主要是人体必需的不饱和脂肪酸,其中1/3是亚油酸。由此可见,小麦胚所含营养物质种类多,含量丰富,可供利用开发的途径自然就相当广泛。

   胚乳的强度降低。胚乳中所含的淀粉和蛋白质是交叉混杂在一起的。蛋白质吸水能力强(吸水量大),吸水速度慢;淀粉粒吸水能力弱(吸水量小),吸水速度快。由于二者吸水速度和能力的不同,膨胀的先后和程度的不同,从而引起淀粉和蛋白质颗粒位移,使胚乳结构松散,强度降低,易于磨细成粉,有利于降低动力消耗。

   湿面筋的产出率随小麦水分的增加而增加,但湿面筋的品质弱化。

   蛋白分解酶的活性、游离氨基酸的含量、糖化活性、蔗糖和各种还原糖的含量都有变化。但对制粉工艺的影响不大。  从以上变化结果可以看出,小麦经水分调节后,制粉工艺性能改善,能相应提高出粉率,提高成品面粉质量,并降低动力消耗。
   
   相应的工艺效果:小麦经水分调节后,应达到相应的工艺效果如下:

    (1)使入磨小麦有适宜的水分,以适应制粉工艺的要求,保证制粉过程的相对稳定,便于操作管理。这对提高生产效率、出粉率和产品质量都十分重要。要求水分均匀性控制在0.2%以内。

    (2)保证面粉水分符合国家标准。小麦过干会造成面粉水分过低,使制粉厂遭受损失;反之,小麦过湿会造成面粉水分过高,不仅会影响消费者利益,还将影响面粉贮藏管理。

    (3)使入磨小麦有适宜的制粉性能。小麦经水分调节后,皮层韧性增加,胚乳内部结构松散,皮层及糊粉层和胚乳之间的结合力下降,有利于制粉性能的改善。但小麦水分过高,会使制粉过程中在制品流动性下降,造成筛理和流动的堵塞,影响制粉的正常生产。所以,从改善制粉性能考虑,也应有一适宜的入磨小麦水分。

    小麦在加水后,必须迅速混合,并通过一定的机械作用使水分开始向内部渗透,使小麦颗粒有一定的持水性。一般小麦水分调节的着水设备由加水装置和着水设备两部分组成。小麦水分调节设备一般有水杯着水机、强力着水机和着水混合机。同时,小麦经过加水后,水分由外向里渗透需要一定的时间,一般为16~24小时,这里小麦润麦所需的时间是由一定仓容的仓来保证的,称之为润麦仓。
 七、小麦清理流程

 1.制定小麦清理流程的依据

(1)入磨净麦质量标准

   1.尘荞杂质不超过0.02%,粮谷杂质不超过0.5%(已脱壳的异种粮粒在目前阶段暂不计入),不应含有金属杂质。

   2.小麦经过清理后,灰分降低不应少于0.06%。

   3.入磨净麦水分应使生产出的成品面粉水分符合国家规定的标准。
(2)原粮小麦的质量

   1.原粮小麦的品种、质量不可能是一成不变的,为此,清理流程的设计,要考虑到小麦含杂质的多少,硬麦与软麦的比例和水分高低等因素,宜采用较完善的清理设备和水分调节设备。在实际生产中,对含杂少、水分高的小麦,可调节分流装置,不必经过每道设备。

   2.就我国小麦产区而言,南方产麦区的小麦,一般含荞籽、泥块多,沙石少,毛麦水分较高,处理此类小麦,一般不考虑洗麦机,而加强筛选打麦、除荞和干法去石。华北地区小麦含沙石、泥灰较多,很少含有荞籽,毛麦水分低,清理这类小麦时,应加强吸风、去石和洗麦工序,一般不考虑去荞设备。春麦产区的小麦,含水分高、沙石多、野草种子多,加工这类小麦,应加强筛选、精选和去石工序;在冬季气温低,小麦需经预热加温再进行水分调节。

   3.感染黑穗病、麦角菌、赤霉病等病害的小麦,对人体健康影响极大。因此,在清理时必须高度注意。对感染赤霉病和黑穗病的小麦,应加强打麦,打碎受病虫害严重而强度减弱的麦粒,并加强筛选、风选,以达到有效清理。小麦中含有麦角时,可采用比重分级机进行有效的清理。

   4.受虫害的小麦,宜采用撞击机杀虫,并加强筛理和吸风,除去虫尸和昆虫碎片。小麦中如有线虫病的麦粒,其长度较正常小麦粒短,但宽度相似,采用筛选不易清除,用带孔精选机清除比较有效。

   5.在我国的小麦品种中,软麦多于硬麦,在加工硬麦时,需增加着水量和润麦时间。
(3)工厂规模和制粉种类

   一般情况下,工厂规模大,生产的面粉精度要求高,其清理流程相对要完善些。而小型加工厂生产的面粉精度要求较低,同时受到投资条件和厂房空间的限制,清理流程相对简单,在此情况下,可选用结构紧凑、具有多种功能且工艺效果较好的组合清理设备,以保证基本的清理工序和必要的清理道数。

八、小麦清理

1.小麦清理的目的

    由于目前技术条件的限制,小麦在生长、收割、贮存、运输等过程中都会有杂质混入。在生长期,由于雨水过多导致发芽、发霉的小麦和受虫害、病害的小麦都是小麦中的杂质,这些小麦的混入会影响面粉的质量及气味。此外,在生长期由于选种不纯,一些杂草的种子(如荞籽等)也会混入小麦中,这些杂草的种子混入后会使制成的面粉形成黑点,影响面粉的色泽;在收割期,由于没有专用的晒场,一些石子、土块等杂质都会混入小麦中,石块会损伤设备,麦秆会堵塞输送管道,灰土、沙石会使面粉牙碜;在贮存期,由于小麦发热、发霉以及一些杀虫剂的混入,会影响面粉的质量和气味。因此,在制粉前必须将小麦进行清理,把小麦中的各种杂质彻底清除干净,这样才能保证面粉的质量,满足食品工业和人民生活的需要,确保人民的身体健康,并达到安全生产的目的。
   
2.小麦中杂质的分类:小麦中的杂质可按化学成分和物理性质分类。

(1)按化学成分

   ①无机杂质:无机杂质指混入小麦中的泥土、沙石、砖瓦、金属等无机物质。

   ②有机杂质:有机杂质是指混入小麦中的根、茎、叶、壳、野草种子、异种粮粒以及无食用价值的生芽、带病斑、变质麦粒等有机物质。

(2)按物理性质:按粒度大小可分为三类:

   ①大杂质:指留存在直径为4.5毫米筛孔筛面的杂质。

   ②并肩杂质:指穿过直径为4.5毫米筛孔的筛面,留存在直径为1.5~2.0毫米筛孔筛面上的杂质。

   ③小杂质:指穿过直径为1.5~2.0毫米筛孔筛面的杂质。

(3)按比重大小可分为两
   ①重杂质:指比重比小麦大的杂质。

   ②轻杂质:指比重比小麦小的杂质。
   
3.小麦清理常用的方法

  (1)风选法:利用小麦与杂质的空气动力学性质的不同进行清理的方法称为风选法。空气动力学性质一般用悬浮速度表示。风选法需要空气介质的参与。常用的风选设备有垂直风道和吸风分离器等。

  (2)筛选法:利用小麦与杂质粒度大小的不同进行清理的方法称为筛选法。粒度大小一般以小麦和杂质厚度、宽度不同为依据。筛选法需要配备有合适筛孔的运动筛面,通过筛面与小麦的相对运动,使小麦发生运动分层,粒度小、比重大的物质接触筛面成为筛下物。常用的筛选设备有振动筛、平面回转筛、初清筛等。

  (3)比重分选法:利用杂质和小麦比重的不同进行分选的方法称为比重分选法。比重分选法需要介质的参与,介质可以是空气和水。利用空气作为介质的称为干法比重分选;利用水作为介质的称为湿法比重分选。干法比重分选常用的设备有比重去石机、重力分级机等,湿法比重分选常用的设备有去石洗麦机等。

  (4)精选法:利用杂质与小麦的几何形状和长度不同进行清理的方法称为精选法。利用几何形状不同进行清理需要借助斜面和螺旋面,通过小麦和球形杂质发生的不同运动轨迹来进行分离。常用的设备有荞籽抛车等。利用长度不同进行清理需要借助有袋孔的旋转表面。短粒嵌入袋孔被带走,长粒留于袋孔外不被带走,从而达到分离的目的。常用的设备有滚筒精选机、碟片精选机、碟片滚筒精选机等。

  (5)撞击法:利用杂质与小麦强度的不同进行清理的方法称为撞击法。发芽、发霉、病虫害的小麦、土块以及小麦表面粘附的灰尘,其结合强度低于小麦,可以通过高速旋转构件的撞击使其破碎、脱落,利用合适的筛孔使其分离,从而达到清理的目的。撞击法常用的设备有打麦机、撞击机、刷麦机等。

  (6)磁选法:利用小麦和杂质铁磁性的不同进行清理的方法称为磁选法。小麦是非磁性物质,在磁场中不被磁化,因而不会被磁铁所吸附;而一些金属杂质(如铁钉、螺母、铁屑等)是磁性物质,在磁场中会被磁化而被磁铁所吸附,从而从小麦中被分离出去。磁选法常用的设备有永磁滚筒、磁钢、永磁箱等。

  (7)碾削法:利用旋转的粗糙表面(如砂粒面)清理小麦表面灰尘或碾刮小麦麦皮的清理方法称为碾削法。碾削法常用于剥皮制粉。通过几道砂辊表面的碾削可以部分分离小麦的麦皮,从而可以缩短粉路,更便于制粉。碾削法常用的设备有剥皮机等。

除了以上七种方法外,还有根据颜色不同的光电分选法,使用的设备为色选机。由于该设备价格昂贵,目前应用还不普遍。
   
二、小麦水分调节

    小麦的水分调节,即利用加水和一定的润麦时间,使小麦的水分重新调整,改善其物理、生化和制粉工艺性能,以获得更好的制粉工艺效果。
   
    1.物理及生化变化:小麦加水后,会相应发生如下物理及生化变化:

   (1)小麦的水分增加,各麦粒有相近的水分含量和相似的水分分布,且有一定的规律。

   (2)皮层首先吸水膨胀,糊粉层和胚乳继后吸水膨胀,由于三者吸水膨胀的先后顺序不同,即会在麦粒横断面的径向方向产生微量位移,使三者之间的结合力受到削弱。这对皮层和胚乳的分离,粉从皮层上剥刮下来都是十分有利的。

   (3)皮层吸水后,韧性增加,脆性降低,增加了其抗机械破坏的能力。因此,在研磨过程中便于保持麸片完整和刮净麸片上的胚乳,有利于保证面粉质量与提高出粉率。此外,麸片的完整也有利于筛理和打麸工作的进行。

 

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