食品百科

2.3.1 谷物原料的预处理

2023-02-14

由于谷物原料品种繁多,在品质方面差别很大,即使是同样的品种,不同年份生产或 不同地域种植的,品质也不相同。为了使谷物加工能获得最高的效益,必须充分考虑到这 些差别,可采用科学的方法对这些原料进行前处理,如水分调节、蒸汽调节等,使之能够满 足谷物加工的工艺要求。

2.3.1.1 稻谷的杂质清理

稻谷中的杂质按其大小可分为大、中、小杂质。大杂质是指留存在直径为5.0mm圆 孔筛上的杂质;中杂质是指通过直径为5.0mm但留存在直径为2.0mm圆孔筛上的杂质; 小杂质是指通过直径为2.0mm圆孔筛以下的杂质。稻谷清理要力求做到净谷上砻。进 入砻谷工段的净谷含杂质总量不应超过0.6%,其中,含沙石不应超过1粒/kg,含稗不应 超过30粒/kg。

清理杂质的方法很多,主要是借助杂质与谷粒物理性质的不同进行分选。

①风选法: 风选是根据谷粒与杂质在悬浮速度等空气动力学性质方面的差异,利用 一定形式的气流使杂质与谷粒分离的方法。按气流运动方向的不同,有垂直气流风选法、 倾斜气流风选法和水平气流风选法。

物料在受到垂直上升的气流作用时,其运动状态由其大小、密度和空气速度决定: 空 气作用力和浮力之和大于其重力时,物料上升;空气作用力和浮力之和小于其重力时,物 料下降;空气作用力和浮力之和等于其重力时,物料处于悬浮状态。

物料处于悬浮状态时的风速称为物料的悬浮速度。稻谷的悬浮速度为8~10m/s,糙 米的悬浮速度为12m/s,稻壳的悬浮速度为3~4m/s,米糠的悬浮速度为2~3m/s。

② 筛选法: 筛选法是根据杂质与谷粒粒度大小、形状等方面存在的差异,选择合适 筛孔尺寸的筛面组合,使杂质和谷粒的混合物通过筛面时,分别成为筛上物和筛下物,从 而达到稻谷和杂质分离的目的。筛选法必须具备三个条件: 过筛物必须与筛面接触;选 择合适的筛孔形状及大小;筛选物料与筛面应有相对运动。

筛面形式有冲孔筛和编织筛两种。冲孔筛一般用0.5~2.5mm厚的薄钢板制造,开 孔率低,质量大,刚度好,不变形。冲孔筛有平面和波纹两种筛面,筛孔形状有圆形、长方 形、等边三角形和方形等。筛孔排列的方式有平行排列和交叉排列。

编织筛用金属丝编织而成,开孔率高,质量小,但因其承载能力低,筛孔容易变形。因 此,一般情况下,筛面层数少时使用冲孔筛,筛面层数多时使用编织筛。筛孔一般有长形 和短形。通常,短形筛孔筛按谷粒的宽度不同进行分离,采用竖立方式过筛;而长形筛孔 是按谷粒的厚度不同进行分离的,采用侧转方式过筛。

筛选法在稻谷制米加工中使用极为广泛,不仅用于清理,更多地用于同类型物料的分 级。常见的筛选设备有溜筛、圆筛、振动筛、平面回转筛等。

③密度分选法: 密度分选法是借助谷粒与杂质密度的不同,利用运动过程中产生自 动分级的原理,采用适当的分级而使之分离。密度分选法有干法、湿法之分。一般干法使 用较普遍。干法密度去石机是典型设备之一,分吹式和吸式两种类型。吹式密度去石机 机内装有正压状态下吹送气流的风机。这种去石机性能稳定但易造成粉尘外逸而影响工 作条件和环境卫生;吸式密度去石机处于负的工作压力下,工作环境较好,设备结构也较 简单,但性能不够稳定。

④磁选法: 磁选法是指利用磁力清除谷粒中磁性杂质的方法。当物料通过磁场时, 粮粒为非磁性物质,可自由通过磁场,而磁性金属杂质在磁场中被磁化而被磁场吸引,从 而将磁性金属杂质清除。通常使用永久磁铁作磁场,常见的磁选器有栅式、栏式和滚 筒式。

⑤精选法: 是根据谷粒与杂质长度的不同,利用具有一定形状和大小的袋孔的工作 面进行分离的方法。精选法中分离工作面的形式有滚筒式和碟片式两种。当物料进入旋 转的滚筒中,不断地与滚筒内表面接触,促使短粒物料进入袋孔中,当滚筒转到一定角度 时,短粒料便依靠自身重力脱离袋孔,落入滚筒中部的收集槽中,长粒物料在滚筒底部运 动,从而使长、短粒分离。碟片式分离原理与滚筒式相似。工作时,碟片下部插入粮堆中, 由于物料与碟片接触,短粒物料进入袋孔内,随碟片转至一定位置时,短粒物料脱离袋孔 后进入收集槽而与长粒物料分离。

⑥光电分选法: 光电分选法是利用谷物与杂质对光的吸收和反射及介电常数的不 同进行分离的方法。这种方法是近年来开发的,其中包括工业上已经使用的色选法。

以上清理方法各有不同的特点,因此,在选择、设计清理流程时,要利用谷物和杂质的 最大差异,才能获得最佳的分离和清理效果。常规稻谷加工清理流程是以上各个单元的 组合,在顺序上一般为:

稻谷(计量)→筛选风选组合→密度分选(去石)→磁选→精选→净谷(计量)

评价清理工艺效果的指标有净粮提取率和杂质去除率。净粮提取率是清理后净谷含 量与清理前净谷含量的比值。杂质去除率是指清理前后杂质含量的差与清理前杂质含量 的比值。

稻谷清理的要求是: 稻谷清理后,其杂质总量不应超过0.6%,其中沙石含量不应超 过1粒/kg,稗含量不应超过130粒/kg。

2.3.1.2 小麦的杂质清理

由于目前技术条件的限制,小麦在生长、收割、储存、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,都是小麦的杂质。 这些小麦的混入会影响面粉的气味和质量;由于选种不纯,一些杂草的种子(如荞子等)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,泥土、沙石会使面粉牙碜;在储存期,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,这样才能使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。

(1) 小麦杂质的分类 小麦杂质按粒度大小可分为三类:

① 大杂质: 指留存在直径为4.5mm筛孔筛面上的杂质。

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

③ 小杂质: 指穿过直径为1.5~2.0mm筛孔筛面的杂质。

小麦杂质按密度大小可分为两类:

① 重杂质: 指密度比小麦大的杂质。

② 轻杂质: 指密度比小麦小的杂质。

(2) 小麦清理的常用方法

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。

② 筛选法: 利用小麦与杂质粒度大小的不同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,使小麦发生运动而分层,粒度小、密度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 密度分选法: 利用杂质和小麦密度的不同进行分选的方法称为密度分选法。密 度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密度分 选;利用水作为介质的称为湿法密度分选。干法密度分选常用的设备有密度去石机、重力 分级机等。湿法密度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不同的运 动轨迹来进行分离。常用的设备有荞子抛车等,利用其长度不同进行清理。

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、土块以及小麦表面黏附的灰尘,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,更利于制粉。碾削法常用的设备有剥皮机等。

除了以上7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。

(3)小麦清理流程 小麦清理流程简称麦路,是原粮小麦经除杂等一系列处理,达到 入磨净麦要求的整个过程。

① 制定小麦清理流程的依据

a. 入磨净麦质量标准

(a) 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。

(b) 小麦经过清理后,灰分降低不应少于0.06%。

(c) 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。

b. 原粮小麦的质量: 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,对含杂质少、水分高的小麦,可调节分流装 置,不必经过每道设备。

就我国小麦产区而言,南方产麦区的小麦,一般含荞子、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,而要加强筛选打麦、除荞和干法去石。华北地区 小麦含沙石、泥灰较多,很少含有荞子,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。

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,可采用密度分级机进行 有效的清理。

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,而用带孔 精选机清除比较有效。

c. 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。

② 制定小麦清理流程的要求

a. 各道工序齐全,清理设备数量适宜,工艺顺序合理。

b. 本着“先易后难,先无机后有机”的原则安排工艺顺序。

c. 对危害大、含量多的杂质,如沙石、荞子、赤霉病麦粒等要特别加强清理。

d. 流程应有一定的灵活性,以适应原料所含杂质的变化。

e. 应有完善的水分调节设施,以保证入磨小麦的水分达到工艺要求。

f. 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。

g. 尽量采用系列化、标准化、通用化且高效的先进清理设备。

h. 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。

③ 清理流程举例

毛麦→下麦井→初清筛→垂直吸风道→永磁滚筒→自动秤→立筒库→毛麦仓→配麦器→自动秤 →振动筛→密度去石机→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→皮磨

2.3.1.3 其他谷物的杂质清理

玉米的杂质含量一般在1.0%~1.5%。除并肩杂质外,玉米籽粒与杂质之间存在比 较显著的差别,与小麦、稻谷相比,玉米的清理相对比较简单和容易,一般采用筛选、去石、 磁选、洗涤和风选等方法。其清理工艺组合为两筛、一去石、一磁选。

玉米经头道振动筛进行初步清理,去除大杂质和轻杂质,然后进入毛玉米仓。从毛玉 米仓出来,对玉米作进一步的清理,经一筛、一去石、一磁选,所含杂质可基本除净,但玉米 表面的清理效果比用湿法清理差一些。

筛选是玉米清理的主要方法,常用的清理设备有振动筛和平面回转筛。

去石一般采用干法去石,主要使用吸式密度去石机。玉米粒大、扁平、流动性差、悬浮 速度高,使用一般的吸式密度去石机。

磁选一般选用永磁筒或永久磁钢,以清除玉米中磁性金属杂质,避免金属进入后续设 备,影响安全生产和成品质量。

用洗麦机对玉米进行充分的洗涤,可以除去玉米表面的泥灰和微生物,并能清除并肩 石。原粮中玉米棒芯含量高,是新时期出现的新问题,对后续工序,特别是玉米的脱皮、脱 胚产生严重的影响,导致脱胚机的回流量增多,形成恶性循环。通过对物料的分级,加强 风选,是理想的解决办法。借助对物料的打击作用,可有效降低玉米粉中黑点数量。水分 含量过低的玉米原料,必须增设一道着水设备。为便于生产管理,可增设计量设备。

大部分大宗粮食清理设备可以应用于燕麦的清理,主要设备及其功能如下:

打芒机: 分离合并粒,剪去芒,改善脱壳性能。

清理筛和吸风道(或循环风道): 除去大杂、小杂(沙子等)和轻杂。

振动去石机:分离石子和重质颗粒。

袋孔分离机:除去草籽和异种谷物。

圆筒分级机:分离出小燕麦,使不妨碍脱壳、脱壳籽粒和壳的分离。