小宗粮食加工-燕麦加工

1、粮食与饲料工业CEREAL & FEED INDUSTRY1999年 第4期 No.4 1999小宗粮食加工燕麦加工顾尧臣摘要小宗粮食系指燕麦、荞麦和大麦。小宗粮食加工涉及燕麦、荞麦和大麦的加工以及大麦麦芽的制备。阐述了原粮情况、加工工艺和设备以及加工产品的性能。关键词小宗粮食燕麦荞麦大麦加工中图分类号TS 210.4Processing Technology for Non-Staple CerealsABSTRACTThe non-staple cereals refer to oat,buck wheat and barley.The processing of the non-stap

2、le cereals include the processing of oat,buck wheat and barley as well as the preparation of barley malt.The raw cereals,processed products,processing technology and equipment were expounded.KEYWORDSnon-staple cerealsoatbuck wheatbarleyprocessing0.前言稻谷和小麦在世界上的产量最大，消费最多，称为大宗粮食。燕麦、荞麦、大麦产量小，消费少，称为小宗粮食。

3、世界上粮食食品工业的研究、设计、教学和生产主要是围绕大宗粮食加工展开的，从事小宗粮食加工的较少，但仍在不断改进、发展和现代化。我国的粮食科研设计单位和大专院校在小宗粮食加工方面基本上是空白的；农业科研对原粮有所研究，对荞麦有专著；各地方的生产厂长期处于土法加工状态，个别引用过制粉设备，但工艺落后，产品质量差。1997年有些地方要求设计建造荞麦加工厂，粮食研究设计院、校和工程公司因没有技术资料只能拒绝。小宗粮食加工内容按国际情况可以有：燕麦加工、荞麦加工、大麦加工和大麦制备麦芽。燕麦、荞麦、大麦加工的技术设备是综合运用了稻谷碾米和小麦制粉的技术设备加以改进获得的。大麦制备麦芽的技术设备近似碾米工

4、业的半煮米(蒸谷米)技术设备，但在发芽、干燥阶段发展较大。我国的大麦制备麦芽工业随着啤酒工业的发展而发展，从1997年出版的有关书籍看，大麦制备麦芽的技术设备水平相当于70年代国际水平，个别提到8090年代水平，没有提到消化吸收工作。国际上从事小宗粮食加工的公司比大宗粮食加工少，瑞士布勒公司在4个方面都进行了设备研制和建厂工作，其中大麦制备麦芽除布勒外尚有其他公司。研究工作方面，欧盟、斯洛文尼亚、俄罗斯和日本对燕麦、荞麦、大麦分别列有专题研究。鉴于上述情况，撰写了“小宗粮食加工”，分4个部分：燕麦加工、荞麦加工、大麦加工和大麦制备麦芽。阐述了原粮、加工产品、加工工艺和加工设备；应用了粮食加工设

5、备的研究、设计和生产的知识和经验，对加工设备力求详尽，希望能为我国小宗粮食加工起到抛砖引玉的作用。1.燕麦加工燕麦分为有稃(颖)和裸粒两大类。世界各国以有稃型为主，我国以裸燕麦(又称莜麦)为主，其产量约占燕麦总产量的90%以上，籽粒全部供食用。我国燕麦主要集中在内蒙古的阴山南北，河北的坝上、燕山地区，山西的太行、吕梁山区，云、贵、川三省的大凉山、小凉山高山地带亦有种植1。野燕麦连同大麦和裂壳小麦从亚洲中部渗透到欧洲中部，在青铜世纪，大麦和裂壳小麦由于气候变化而歉收，只有燕麦成为北欧的农作物进入繁盛期，燕麦喜欢湿的、凉的气候。在全世界燕麦年产量(1985年)4 500多万吨中，前苏联和欧洲其它部

6、分约各占1/3，其余为美国、加拿大、中国、澳大利亚等地区生产3。1.1燕麦的形态结构和物理特性1.1.1形态结构燕麦和其他谷物一样属禾本科。燕麦果实和籽粒的形态结构及籽粒的纵向剖面透视见图1-12和1-23。图1-1燕麦形态和结构1.外稃(颖) 2.内稃(颖) 3.基刺 4.芒 5.腹沟6.麦毛 7.胚 8.果皮 9.胚乳 10.上皮细胞11.盾片 12.维管囊 13.腹鳞 14.胚芽鞘 15.胚芽16.外胚叶 17.胚轴 18.胚根 19.胚冠 20.胚根鞘21.外果皮 22.中果皮 23.木黄细胞 24.管细胞 25.种皮 26.糊粉层图1-2燕麦籽粒纵向剖面透视燕麦果实的颖包括内颖、外颖

7、、芒和基刺，如图1-1(a)，内、外颖各为一瓣，外颖外凸，内颖内凹，外颖背部有芒；内、外颖沿边缘向内折弯成钩状，内颖钩边较长，相互钩合，钩合处接触面积较大；除裸燕麦外，籽粒都紧包在内、外颖之间，如图1-1(c)。脱去内、外颖后得到籽粒(颖果)，其形态如图1-1(b)；内颖包裹部位有腹沟，外颖包裹部位有胚；籽粒胚乳为果皮、种皮和糊粉层所裹覆，如图1-1(e)和图1-2；糊粉层和胚乳之间尚有一层分界不明显的次糊粉层，图1-1和1-2中未表示。1.1.2物理特性从表1-1，燕麦果实和稻谷相比有如下特点：(1)粒形稻谷粒形长宽比大于3者为长粒形，燕麦果实平均长宽比为4，属细长粒形。表1-1燕麦果实的物

8、理特性13颗粒平均尺寸，长宽厚/mm12.03.02.5容重/kg.m-3400500，561(燕麦粉)千粒重/g25，20401悬浮速度/m.s-189静止角/()3236水分14%时在各种表面混凝土0.330.51上的摩擦系数木材顺纹0.230.34木材横纹0.250.36聚乙烯塑料0.28冷轧钢板0.21镀锌钢板0.18颖壳占果实平均重量/%254(2)容重稻谷容重为460600 kg/m3，燕麦果实比其小11%16%。(3)千粒重和悬浮速度均和稻谷相当。(4)静止角和摩擦系数均比稻谷小。(5)颖壳占果实重量稻谷平均为19%，燕麦果实大于31%，燕麦的颗壳较厚。1.1.3清理脱壳方法选择

9、(1)打芒必须先除去芒才能有效地进行清理和脱壳。(2)分级燕麦果实粒形细长，大小差别较大，必须先按厚度分级，再分别脱壳，才能提高脱壳效果。(3)脱壳燕麦果实的内颖内凹，内、外颖钩合部分接触面积较大使钩合强度较大，如使用胶辊砻谷机脱壳，内颖不能压陷于胶面，就不可能达到纵向搓撕脱壳目的。国际上普遍采用撞击脱壳方法。1.2燕麦产品的营养品质1.2.1营养品质(表1-2和表1-3)表1-2燕麦和小麦各部分成分3成分燕麦果实颖壳燕麦籽粒小麦裸燕麦粉1水分13.46.7713.413.4蛋白质9.462.4512.3412.115脂肪5.331.272.231.098.5碳水化合物60.2352.263.

10、4769粗纤维8.9633.451.331.9灰分2.623.861.831.7来源：Kent-Jones and Amos,现代谷物化学。表1-3燕麦片中必需氨基酸的含量g氨基酸每人每日需量每100 g中氨基酸含量燕麦片玉米粉小麦粉缬氨酸0.80.80.50.6亮氨酸1.11.11.20.9异亮氨酸0.70.70.40.6蛋氨酸+胱氨酸1.10.60.30.5苏氨酸0.50.50.40.4苯基丙氨酸+酪氨酸1.11.311.1色氨酸0.20.20.060.2赖氨酸0.80.50.30.4100g中粗蛋白含量14912.7来源：Khnen and Ganssmann,燕麦现代营养的要素。燕麦的

11、蛋白质含量比小麦高，而脂肪含量为小麦的4倍。蛋白质中必需氨基酸的含量较多，组成全面；脂肪酸中的亚油酸占38%46%。大多数燕麦产品是整粒产品，含有籽粒的全部组分，由于加工过程中受到轻度的处理而保存了全部生物价。籽粒中还含有其他禾谷类作物中缺乏的皂苷，对降低胆固醇、甘油三脂、-脂蛋白有一定的功效；此外还含有维生素B1，B2及较多的维生素E。1.2.2燕麦的主要商业产品1，13燕麦片作为煮食的燕麦粥；作为欧美各国主要的即食早餐食品。燕麦粉用燕麦片或预煮燕麦生产；用于制作高营养的面制食品，如面条、面片；制作高营养的烘焙食品，如饼干、糕点；作为婴儿食品原料；制作饮料(北欧)；还可制作化妆品和高级肥皂；

12、用涂有燕麦粉的纸张包装乳制品有防腐作用。1.3燕麦产品的高膳食纤维含量51.3.1膳食纤维的功能不同谷物品种和谷物麸皮作为膳食纤维载体在人的营养中是一个重要部分。早已知道谷物纤维对消化系统的功能有良好的影响，与便秘和(肠)憩室病作斗争。膳食纤维载体包括果实和籽粒(种子)的皮、糊粉层和胚。早在60年代后期，研究燕麦产品显示降胆固醇的效果，1980年以来公布的成果表明燕麦产品降胆固醇的效果是由于可溶性膳食纤维物质，这主要由-葡聚糖组成。燕麦片，特别是燕麦麸皮比之小麦麸皮含有相当高的可溶性膳食纤维(见表1-4)。表1-4各种食品的膳食纤维含量%食品总膳食纤维不可溶性膳食纤维可溶性膳食纤维食用级小麦麸

13、皮42.238.93.3燕麦麸皮27.813.814燕麦片13.96.27.7玉米片12.257.2葡萄果137.45.6斑豆10.564.5白豆8.743.7芸豆10.25.54.7莱豆9.76.43.3来源：Chen and Anderson,1981。在美国和欧洲，由于升高的血清胆固醇增加了心血管疾病的危险，因此增加了对燕麦产品的需求，特别是对具有显著较高的可溶性膳食纤维物质(-葡聚糖)含量的燕麦麸皮。1.3.2燕麦产品高膳食纤维含量(表1-5)表1-5富含膳食纤维的燕麦产品加工方法产品来源膳食纤维/%(干基)总可溶性干碾磨燕麦颖壳麸皮颖壳659812燕麦麸皮皮、胚、糊粉层、胚乳1825

14、812提取油脂后干碾磨燕麦麸皮皮、胚、糊粉层、胚乳30401220提取淀粉燕麦麸皮(纤维组分)皮、胚50602025表1-5所列是市场上可以得到富含膳食纤维的各种燕麦产品，生产者已在实验室和在商业级别中进行了测试。产品通过简单碾磨得到时，必须把燕麦颖壳麸皮和燕麦麸皮区分清楚。前者是全部用燕麦颖壳做的，总的膳食纤维含量高，但可溶性膳食纤维物质很少，而燕麦麸皮是从脱壳后的燕麦籽粒上除下来的，包括部分胚乳，虽然总膳食纤维含量较低，但可溶性膳食纤维物质含量是高的。经过提取燕麦油脂后用不同碾磨方法得到的燕麦麸皮产品，其可溶性膳食纤维含量提高了，已用来进行了实验室试验和较大数量的临床试验。从燕麦淀粉提取法

15、得到的纤维组分由皮层和胚组成，有更高的总膳食纤维和可溶性纤维物质的含量。这种生产方法正在进行试验。1.3.3燕麦麸皮定义初期对燕麦麸皮的描述有一些不定因素；1989年10月，AACC有关单位对此产品建立了一个定义：把清洁的燕麦或燕麦片经过细研，用筛或其他分级方法分离出粉而得到的食品，得到的燕麦麸皮组分必须不包括多于原始物料的50%，其总膳食纤维含量加上可溶性膳食纤维含量和-葡聚糖必须符合表1-6所示数值，这一燕麦麸皮的定义仅仅是定义，不是商业标准。表1-6燕麦麸皮需满足的要求燕麦麸皮AACC燕麦麸皮DLG燕麦麸皮总膳食纤维至少16%(干基)至少20%(干基)可溶性膳食纤维至少总膳食纤维的1/3

16、总葡聚糖至少5.5%(干基)德国农业协会(DLG)的定义是：食用级燕麦麸皮由谷物籽粒周围的皮层组成，燕麦颖壳不算周围皮层。食用级燕麦麸皮至少含有20%总膳食纤维(干基)。1.3.4可溶性膳食纤维物质(-葡聚糖)的富集如果燕麦的可溶性膳食纤维或-葡聚糖含量经明确有降胆固醇效果，产生的问题就是如何进一步富集；如要解决，关键是要知道-葡聚糖位于燕麦籽粒中的部位。对燕麦籽粒用钙剂(calcoflour)染色，在显微镜下观察，可以看到(图1-3)-葡聚糖主要存在于胚细胞壁中，在次糊粉层中大量浓缩。这意味着果皮可以经过研磨分离出来，但在除去胚乳时必须小心防止次糊粉层的胚乳细胞壁过多地随面粉分离出去。图1-

17、3-葡聚糖在糊粉层和次糊粉层细胞壁中的分布来源：Wood and Fulcher.燕麦，化学和工艺a糊粉层sa次糊粉层se胚乳箭头所指为-葡聚糖燕麦麸皮的分级和对各级的分析清楚显示(图1-4)，可溶性膳食纤维富集于中等粒度范围(0.3651.25 mm)。细的组分(小于0.365 mm)主要由面粉组成，粗的组分(大于1.25 mm)集中了果皮，两者的可溶性膳食纤维含量显著地较低。图1-4燕麦麸皮的大小分级1.4燕麦加工工艺和设备燕麦加工的目的：(1) 改变燕麦的状态，使其适合人们的消费。(2) 使最终品具有满意的口味，长的货架寿命和好的可消化率。1.4.1燕麦片加工工艺流程图见图1-5，主要作

18、业如下：1.4.1.1清理大部分大宗粮食清理设备可以应用于燕麦。按加工程序计有：(1) 打芒机分离合并粒，剪去芒，改善脱壳性能。图1-5燕麦片加工流程图清理 分级、脱壳、分离颖壳和籽粒水热处理，碾麦籽粒、切割和筛分汽蒸、压片和冷却1.打芒机(DNRB)2.清理筛(MTRA)和垂直吸风道(MVSR)3.振动去石机(MTSB)4.袋孔分离机5.圆筒分级机(DSTZ)6.圆筒分级机3台(DSTZ) 7.大中小粒贮仓8.燕麦脱壳机(DMHB，新型BSSA)9.圆形吸风分离器(DSTA)10.打芒机(DNRB)11.圆形吸风分离(DSTA)12.籽粒分离机(DNTB巴基机)13.圆筒分级机(DSTZ)1

19、4.蒸汽调节机(DSDC)15.窑式烘干机(DNCA) 16.立式碾麦机(DSRD碾米机)17.圆形吸风分离器(DSTA)18.燕麦籽粒切割机(ZYPT)19.双仓平筛 20.圆形吸风分离器(DSTA)21.袋孔分离机22.蒸汽调节机(DSDC)23.喂料机(DSAA)24.双辊压片机(DNQB)25.流化床干燥冷却机(OTW)26.摇动筛(DBTC)括号内为型号，箭头所示为吸风(2)清理筛和吸风道(或循环风道)除去大杂、小杂(砂子等)和轻杂。(3)振动去石机分离石子和重质颗粒。(4)袋孔分离机除去草籽和异种谷物。(5)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。1.4.1.2脱

20、壳从燕麦籽粒上除去颖壳。在高产量系统用圆筒分级机把进入脱壳分离流程的燕麦按厚度分成不同粒度的谷物流(图1-5中为三种粒度)，使脱壳时和脱壳籽粒与壳分离时密切匹配谷物流的分散状态。撞击脱壳机利用撞击作用从籽粒上除去颖壳。撞击盘可以不停机连续地改变速度，可以根据各个批量的燕麦脱壳性能调节撞击能力，这可以保证稳定的脱壳率。圆形吸风分离器用垂直气流从壳和脱壳籽粒的混合物中分离出颖壳，这一设备亦应用于头道和二道的糠皮分离阶段和脱壳燕麦的切割中。打芒机用来除去燕麦籽粒上的毛绒和麦毛；从头道糠皮分离阶段来的脱壳燕麦和壳的混合物上剩留的糠皮的摩擦作用有助于这一加工过程。巴基机(即碾米工业的谷糙分离机)使脱壳的

21、和未脱壳的燕麦分离开；工作原理是利用脱壳燕麦和未脱壳燕麦有不同的撞击性质和在料层中有不同的沉降率。圆筒分级机把在清理过程中未能除去的、厚度比燕麦大的小麦和大麦从燕麦籽粒中分离出来。1.4.1.3水热处理脱壳的燕麦籽粒脂肪含量约8%。燕麦加工过程损伤了细胞壁，产生脂肪分解酶，如果不经过钝化，很快使燕麦籽粒或燕麦片酸败。利用其热敏性使脂肪酶钝化，在100时失去脂肪分解能力。蒸汽调节机施加直接蒸汽完成这一过程。窑式烘干机蒸汽处理后，保持其热量的燕麦籽粒和烘干机的辐射散热器接触，以除去水分；烘干机冷却部分的冷空气使燕麦籽粒冷却。碾麦机(现存的碾米机)使燕麦籽粒外表光亮，外形诱人。所得燕麦米亦可作为一种

22、产品。1.4.1.4去壳燕麦(籽粒)切割燕麦籽粒切割机切割后的小燕麦籽粒的粒度约为厚籽粒度的1/4；切割时产生的粗粉在平筛中分离；圆形吸风分离器除去粘附于小燕麦籽粒上的糠皮碎片；袋孔分离机分离出全部未切割的整粒送回切割机。1.4.1.5压片压片产生淀粉所要求的(糊化)胶凝作用，使产品有较好的可消化率。切割后的燕麦籽粒由于改变了组织，更容易制备食用，同时提高了最终产品的外观质量。燕麦籽粒在压片之前必须使其可变形，以增加燕麦片的强度和减少细屑。蒸汽调节机对籽粒加湿、加热使其可变形；物料在温度100 下处理约20 min，水分达到17%。燕麦片加工中前后二次用蒸汽调节机对籽粒进行水热处理，不仅钝化了

23、脂肪酶和使籽粒可变形，还可除去苦味使产品具有“果仁香味”的燕麦风味和芳香。双辊压片机从蒸汽调节机出来的籽粒经过喂料机形成均匀的物料幕进入压片机。流化床干燥冷却机把麦片干燥至标准的11%水分，再用冷空气冷却。摇动筛除去麦片的团块和细粒，起到保证产品质量的安全筛作用。1.4.1.6副产品利用燕麦加工时，从清理、脱壳工序产生的糠皮和绒毛颗粒和从压片工序产生的细粒为副产品，混在一起后用锤片粉碎机粉碎后作为动物饲料的组分。1.4.2高级燕麦产品加工高级燕麦产品仍是燕麦片和膳食燕麦粉，但对产品的质量要求，特别是卫生要求很高，很严格，燕麦片直接发送给零售商，膳食燕麦粉由食品公司用于加工婴儿食品。针对高要求产

24、品质量和产品卫生指标，在燕麦片加工工艺流程和设备的基础上采取了必要措施：(1)完善地分离出低质量原料和杂质。(2)不采用气力输送机，防止空气中的细菌进入产品。(3)研磨生产线设计成能生产粒度极细的燕麦粉。(4)排气系统的进气经过过滤机以保证产品没有细菌。(5)配备中央真空处理系统以保持楼面的清洁。(6)提供全套试验室设备，包括检验细菌的仪器。四个主要加工作业的加强措施：(1)清理增加带着水装置的着水螺旋以提高极干燥燕麦的水分。(2)脱壳脱壳之前必须用圆筒分级机把燕麦按厚度分级，使脱壳机能对所加工的各个物料作出最佳的调节。(3)压片和烘干燕麦片经过摇动筛后打包。(4)研磨把燕麦片研磨成膳食燕麦粉

25、，图1-6为研磨系统流程。图1-6膳食燕麦粉研磨系统流程图1.振动卸料器 2.磁铁 3.进料(燕麦片) 4.平筛5.辊式磨 6.冲击磨7.刷麸机8.秤 9.振动卸料器燕麦片用双对辊磨5预研；双仓平筛4把(预研工序中产生的)具备最终产品质量的燕麦粉和可能仍存在的糠粉分离出来。留下的燕麦粉用冲击磨6磨成所需的细度；刷麸机7把从冲击磨得到的粉料重筛，粗物料回流到冲击磨。在各自的加工作业之间，物料经过称重后进入中间仓；用流量平衡器调节喂入各自设备工段的流量；粉尘过滤机从排出空气中分离出粉尘，使排入大气的空气洁净；取样器在每一加工工序之前取出物料的平均样提供给实验室。1.4.3燕麦麸皮生产51.3节中已

26、阐明燕麦麸皮含有较高的可溶性膳食纤维物质(-葡聚糖)，具有显著的医药、保健功能；亦研究了-葡聚糖在燕麦结构中的集中部位和加工时应注意进一步提高燕麦麸皮可溶性膳食纤维含量。燕麦麸皮生产基本流程如图1-7。图1-7燕麦麸皮生产基本流程1.麦片2.脱壳籽粒生产燕麦麸皮的原料为燕麦片和脱壳燕麦籽粒。两者一般都已经过水热处理，使脂肪裂解和脂肪氧化酶钝化。(1)燕麦片作为原料用冲击磨完成研细工作，如经过一道研磨已达到最终细度，这时燕麦麸皮得率为35%50%。出粉很多，造成筛理困难，即使采用离心打麸机，筛面必须在短的间隔时间内加以清理。 (2)脱壳燕麦籽粒作为原料多数情况下采用。用辊式磨粉机经过14道研细，

27、按研细道数得到或多或少的燕麦麸皮，一般道数多时燕麦麸皮得率低，其总膳食纤维含量较高，如图1-8。图中，燕麦麸皮的总膳食纤维含量为20%(干基)时，燕麦麸皮得率为30%到40%之间。得率变化范围相对宽的原因是：绘制曲线所依据的研磨燕麦的数据不仅是单一来源，还有许多不同的、研磨特性变化的欧洲来源。原料的膳食纤维含量约10%。图1-8燕麦麸皮总膳食纤维含量和提取率关系1.5玉米片、膳食米粉加工加工工艺和设备基本和燕麦片加工相同，个别工序有调整，个别专用设备有增加。1.5.1玉米片加工8(图1-9)图1-9玉米片加工流程示意图和相应设备a圆筒蒸煮锅，上面是可移动的装料斗。b吹出“玉米粥”中蒸汽的输送带

28、(前，右)；皮带干燥机的循环空气管道(后，中)。c圆筒烘烤机(中，左)，冷却检视皮带(前)，空气加热器(后，右)。1.5.1.1玉米糁清理采用粮食加工设备中的清理筛、垂直或循环吸风道、圆筒磁选器和振动去石机。1.5.1.2圆筒蒸煮锅(DSCK型)如图1-9(a)。这是批量作业设备。蒸煮过程包括：装料、混合、蒸煮、冷却和排料。蒸煮好的玉米糁称为“玉米粥”，实质上是一种干的、不粘糊的“粥”。蒸煮锅有如下特点：(1)绝热、热辐射低；(2)变极电动机传动，蒸煮锅转速可变；(3)在蒸汽进口设有可移动的过滤网插片；(4)易于进行清洗工作；(5)蒸煮锅加压后，可以通过盖上的球阀取样；(6)盖可以旋转移开，作

29、业较方便。蒸煮锅旁设有控制板，可以选择一种数量设定的、配制成分预定的调味溶液，并添加到正在蒸煮的批量中，添加量准确，避免了错误的添加，使产品质量均匀一致。1.5.1.3“玉米粥”的输送干燥如图1-9(b)。蒸煮好的玉米糁在干燥之前在输送带上吹去蒸汽。随后的皮带干燥机分成三段，第一段干燥，第二段调温，第三段干燥。干燥段配置循环空气系统，这增加了空气的相对湿度，达到温和、均匀的干燥，良好地利用了排放的热量。采用圆筒分级机从烘干的物料中分离出细粒和团块，然后在另一条调温皮带输送机上完成另一次调温工作。调温皮带机是全部绝热的，“玉米粥”几乎没有任何降温。1.5.1.4压片如图1-9(c)。利用燕麦片加

30、工的设备双辊压片机，机上部附设有红外加热喂料机，必要时对进料增温；红外加热器由附近的控制板开启和切断。压出的玉米片很薄，具有弹性，进入气力输送系统时没有任何困难。1.5.1.5圆筒烘烤机(DSCR型)如图1-9(d)。这是新设计的设备，有良好的烘烤程度和产量，在对空气和热加工设备不作任何变更的情况下，产量可增加50%，与此同时改善最终产品的质量。这是由于气流的流线化和用无级变速的齿轮电动机使烘烤滚筒的转速配合所需的产量获得的。所需空气的80%是循环使用的，有很高的热回收率。热空气是由一个间接加热的热交换器(类似三通道锅炉的设计)产生的。被烘烤的产品不和加热气体接触，这是区别于其他同类设备的特点

31、，最终产品在进仓、转运和打包之前经过冷却和检视皮带输送机处理。1.5.2膳食米粉加工11前苏联亚速海附近的Krasnoarmejsk集体农庄盛产稻谷，有一个20 t/h碾米厂，1990年增建了一个2 t/h的膳食米粉厂。制作膳食米粉用的大米是用有机方法种植的，符合规定的有害物质标准的要求。加工过程：大米清理，水热处理和压片，米片的研磨制粉。1.5.2.1大米清理原料白米经过筛理，吸风处理，去石和除去磁性金属后，用抛光碾米机进行第二次碾白以保证加工产品的纯度。1.5.2.2水热处理和压片全部采用燕麦片加工设备：2台蒸汽调节机，2台双辊压片磨，2台流化床干燥冷却机和1台摇动筛。白米在水热处理工段接

32、触的温度约100 ，目的是从微生物观点使最终产品达到完善状态。除了减少细菌数之外，结合淀粉在部分糊化状态下进行压片，可获得产品颗粒结构的改变。在随后的工序中，最重要的是避免再感染，为此，进入机器和气力输送系统的空气都需加以过滤。1.5.2.3米片碾磨制粉先用辊式磨粉机研磨，再用3台ULTRAPLEX细研磨研细，用1台六仓平筛筛理。以下各节将阐述除了采用大宗粮食加工设备之外的、燕麦加工主要设备的结构和功能。1.6分级、脱壳设备结构和功能1.6.1圆筒分级机(DSTZ型)6(图1-10)a敞开的圆筒分级机 b圆筒形筛、清理刷子，筒内螺旋片和支承滚轮c单层圆筒分级机 d双层圆筒分级机图1-10圆筒分

33、级机(DSTZ型)(1)用途各种类型松散物料的大小分选和分级，可作一般应用和特殊应用，适用于粮食谷物、种子、豆子、榛子、咖啡和可可豆等。按所装圆筒分级机的数量和所选用的物料流量，可以得到24种分离。(2)结构圆筒分级机由密闭的容纳圆筒形筛的机壳和出料漏斗，机座组成，每个圆筒形筛机壳内可装12个圆筒形筛；机壳层数可根据分离数量和质量采用单层、双层(图1-10(c,d)或三层，即在一个分级机内可容纳16个回转的圆筒形筛。每个圆筒形筛支承在滚轮上，每个圆筒形筛由一个中央滚子链传动装置传动。分级机内装有物料流动用的管道或内部输送器。每个圆筒形筛装有输送螺旋片(桨叶式)，传动滚轮和支承滚轮，以及由刷子和

34、轻拍器组成的清理装置。筛筒的设计应达到大的开孔面积。按分级用途可配装钢丝筛网，孔宽112 mm；有埋头孔的筛，孔径214 mm；或冲孔筛板。(3)工作原理采用机械筛分，按谷物大小或谷物厚度进行分级，或按不同特性分成不同的组分。物料以重力连续流动喂入回转的圆筒形筛，借助于输送螺旋片通向出口。小的组分(通过筛孔的物料)通过漏斗排出或由一个内部输送器收集后送到另外的圆筒形筛去。筛上物不是直接导向出口，就是(在分级机串联使用情况下)进入下一个筛筒，以便得到另一种分离。在并联使用情况下，同时向2个或更多的筛筒喂料，必须高度准确地分配喂入物料，分级机上有一种附属件(进料分配器)可以满足这种要求。(4)分级

35、机的优点分离效率好，比平面筛分好得多；可以用专门设计的、净孔面积大的筛按物料厚度分级，筛孔的容许偏差从0.10.05 mm；模数(标准组件)设计供设备选择，保证机器可以调整到适合各种各样的大小分选和分级；通过连续变化(不停车)的齿轮电动机，圆筒形筛的速度可精确地配合物料的特性；无残留物，作业无粉尘；分级机两侧有大的门，可以方便地接触内部，结合圆筒形筛由滚轮支承，可方便和迅速地更换筛筒。1.6.2燕麦脱壳机根据燕麦的形态结构，一般都采用撞击式脱壳机脱壳，其基本工作原理和稻谷碾米用的离心砻谷机相似，其外形如图1-11所示。燕麦进入中心进料口，在装有叶片的转子中加速后以较高的速度离开转子，冲向具有粗

36、糙面或齿槽的撞击环，燕麦的颖壳被撕裂。 aDMHB型 bBSSA型图1-11燕麦撞击脱壳机1.喂料口环形间隙调 2.塑料撞击环固定装置 3.塑料撞击环4.控制仪表板 5.转子进料口导流结构6.气压弹簧支撑杆 7.频控电动机图1-11中a为BMHB型，是瑞士布勒的早期产品，已应用了20多年，用皮带传动，配备有可连续变速的电动机，在运转中可连续地改变转子的速度，可按所加工的燕麦脱壳性能调节撞击能力，以保证稳定的脱壳率。撞击环为衬套式，磨损后可以更换。BSSA型如图1-11中b所示，是瑞士布勒1992年的产品，取代了DMHB型。BSSA型保留了久经考验的撞击脱壳工作原理：需要脱壳的物料在一个转子的中

37、心喂入，转子将其加速到约50 ms。当物料向周围的撞击环冲击时，壳就从籽粒上脱下来。为这种有效的脱壳过程选择了一种简单和结实的结构设计，达到了设计目的。通过充分的试验，新的BSSA型脱壳机使脱壳物料的最小碎粒和最大产量之间得到完善的平衡。这是来自转子设计的结果：使全部谷粒在撞击之前在相同方向列成一行，转子速度的连续可变和可以再现的调定。燕麦产量为2.53 th，设备亦可用于其他物料如荞麦和葵花籽的脱壳。工作参数能可靠地显示(指示)和调定。从电动机轴测得的连续可变转速数字显示在控制仪表板上；通过频率转换器用电位计调定的转速值在1 0002 500 rmin之间，这就可以为特定的脱壳物料进行调节。

38、流量控制用手轮或遥控改变喂料口的环形间隙实现。由于减少了磨损和维护点，易于接触，备有一个磨损自动检测系统和延长了工作寿命，因此维护要求很低。转子直接装在5.5 kW电动机的轴上，没有皮带传动的麻烦，清洁的机壳在撞击转子的高度上分开，用气压弹簧杆支撑，可以向上转开，就可以非常方便地接触转子和撞击环。承受最大磨损的撞击环用塑料制作。按新的专利安排，使撞击环与转子不同，转过一个倾角，形成较大的撞击面积。结果是，塑料撞击环的工作寿命大量增加，减少了作业中断和维修量。撞击环可以在极短的时间内进行更换。BSSA型撞击脱壳机最显著的革新是检测撞击环磨损的专利方法，当需要更换撞击环时，控制仪表板上出现可见的信

39、号。转子承受强烈的摩擦作用，由于采用高耐磨的特殊材料，转子的磨损几乎是消除了，因此由于更换转子而停车以及备件的开支已成为往事。1.6.3打芒机(图1-12)打芒机工作原理相当于小麦制粉设备中的擦麦机，利用转动的后弯打板和机壳上粗糙面或齿板，温和地搅动物料，使谷粒相互磨擦，及与机件磨擦以除去附着于谷粒上的芒，绒毛，麦毛和糠皮。在图1-5燕麦片加工流程中，在清理工序进行打芒，在脱壳工序除去绒毛、麦毛和糠皮(图1-12中b)。a打芒机 b脱壳机后的打芒机，机上部是圆形吸风分离器用以吸去进机籽粒中的颖壳图1-12打芒机及其应用1.7水热处理和烘干设备结构和功能1.7.1蒸汽调节机10蒸汽调节在谷物水热

40、处理中是重要的，并普遍应用于燕麦烘干作业和压片作业中。蒸汽调节意即对被加工物料施加直接蒸汽，以达到迅速升温的同时增加谷物的水分。蒸汽调节不仅使谷物中所含物质变性，还减小谷物的硬度并杀菌，使籽粒软化和可以变形，并减少细菌数。1.7.1.1蒸汽调节的要求蒸汽调节过程的成功主要依据其规律性。因此，不仅需要知道产品在蒸汽调节过程中的生化和物理作用，还需在听任自由处理的设计中重视这些调节过程中的因素。水热处理需满足如下的要求：(1)被调节的物料必须均匀地喂入和排出；(2)蒸汽的状态必须是尽可能干而饱和；(3)蒸汽在产品中彻底地均匀分布；(4)蒸汽作用在整个处理时期内必须均匀；(5)物料离开蒸汽调节区域后

41、保持恒温。蒸汽调节过程一般利用谷物的温度进行控制，即在蒸汽调节区域内测得的谷物温度的基础上控制蒸汽供应量。蒸汽调节一般采用螺旋式的或立式的蒸汽调节器加以实现。螺旋式的卫生情况不令人满意，所以不再采用。立式的蒸汽调节器按其蒸汽喷嘴的构造(装于水平的或垂直的蒸汽管上的状态)有二种基本设计。在垂直蒸汽管道上逐个上下排列的蒸汽喷嘴，由于其过多的无作用周期，要准确控制温度是不可能的。不能足够准确地维持在所需温度时的无蒸汽时期，因此有调节超过或不足的危险。在新设计的DSDC型蒸汽调节机中(图1-13)，产品在准确限定的区域中和蒸汽接触。在产品彻底地和蒸汽接触后60 s以内测得的温度，用来控制蒸汽供应量。这

42、就保证了精确控制产品的温度和水分，可以准确地设计无蒸汽供应时间和充分利用机器的能力。图1-13立式蒸汽调节机1.喂料斗2.进料和蒸汽分配 3.蒸汽调节室4.维修门和窗5.出口1.7.1.2设计内容立式蒸汽调节机由下列各部分组成：图1-13中1为装有料位器的喂料斗以控制进料通道；2为具有进料口和蒸汽分配系统的上段；3为具有蒸汽调节室、温度计和检修门的中间段；4为大的维修门，门上装有耐热和抗震的窗；5为出口，设计成和随后的设备直接联结。另有随物料温度而变的蒸汽量自动控制装置。装有蒸汽喷嘴的上段是蒸汽调节机的心脏部分，被加工物料于此彻底而均匀地和蒸汽混合。为了保证提供给物料的蒸汽有一定的速度，喷嘴的

43、孔径和数量与物料通过量亦即与蒸汽通过量相匹配。进汽压力限制最大可能的蒸汽通过量，可以通过压力控制阀使与蒸汽通过量相匹配。中间段是蒸汽作用于谷物的调节区域，这一作用的持续时间依被加工物料和蒸汽调节的目的而定，即是在燕麦压片作业之前或在干燥作业之中进行控制。中间段采用积木化设计(标准组件设计)，有12种大小尺寸，可以准确地调整使符合特定加工系统的标准。蒸汽调节机出口的设计，即可安装在窑式烘干机顶部，在此情况下的出口方形截面尺寸为1 000 mm1 000 mm或1 400 mm1 400 mm；或设计成直接和双辊压片机上的喂料机联结。1.7.2窑式烘干机9这是设计改进很多的DNCB型烘干机。198

44、7年用于生产。在小麦的水热调节中已很少使用立式调节机了，但在燕麦加工中，由于原料的特性和最终产品的要求，热调节机(窑式烘干机)仍如过去一样是重要的。连续式燕麦窑式烘干机在1930年代开始已在很多生产厂中成功地使用。由于更高的卫生要求和更经济的能耗，并考虑了新的制造技术，在过去积攒的技术经验基础上进行了重新设计。1.7.2.1烘干系统布置(图1-14)图1-14烘干系统布置图1.上部缓冲斗，有料位计2.蒸汽调节机3.镀锌旋风分离器 4.不锈钢旋风分离器5.废水6.蒸汽7.冷凝水 8.出料口9.流量平衡器10.旁通管11.产品H1H5加热室K1和K2冷却室DNCB型烘干机所配备的其他设备亦进行了较

45、大的改进。新的DSDC型蒸汽调节机2配备有垂直搅动装置并替换了原先使用的螺旋蒸汽输送器，可以直接安装在第一个加热室的顶部，添加直接蒸汽以辅助烘干作业。烘干系统上面的缓冲斗1上的料位计连续测量料高，通过电子装置控制烘干机下面的流量平衡器9，以适应烘干过程中各种作业状态，如装料、加热和产出。排气，即蒸汽和冷却空气通过各自的管道输出。蒸汽(水和汽的混合物)向下抽出进入不锈钢旋风分离器4，向下抽出有上升倾向的汽比之向上抽出水较为容易。在旋风分离器4下面有溢流水器5代替旋流分离器。水平管都具有斜度以便于临时冲洗。1.7.2.2烘干机结构特点(图1-15，图1-16)图1-15烘干机组件4个加热室H； 1

46、个冷却室K； 3，4，6，7见图1-13；b，c，d，e，f结构见图1-16。(a)谷物以流线形流过散热器断面； (b)带圆角的不锈钢排气管道；(c)平置清理盖已关闭的排气管道，上面为散热器保护盖； (d)散热器和垂直蒸汽管之间带截断阀的软管连接；(e)铰接的清理门； (f)4个带玻璃观察筒的出料门。图1-16烘干机部件结构特点DNCB型新设计有实质上的改进，但保留了久经考验有效的特点：加热室和冷却室的结构，其方形截面边长有1 000 mm和1 400 mm二种；流线形的热辐射器(图1-16中a)，其偏移和交叉的排列，在维修时可以抽出来。实质性的改进有：易蚀部分采用高级材料，散热器材料为低碳钢

47、或不锈钢，和产品接触部分可以是铝或不锈钢。室与室之间的过渡部分没有任何凸出的边角。散热器上面的导板角度比原先的加大变陡以防止物料结块，因此加热室的高度从1 500 mm增为1 600 mm。散热器的保护盖和不锈钢制的排气管道(图1-16c)都是绝热的；绝热垫厚80 mm，通过热幅射的能量损失降到最小。排气管道都有圆角(图1-16b)，顶部有清理盖(图1-16c)。散热器和垂直蒸汽管、冷凝水管之间的连接采用金属软管(图1-15d)，以防止热应力产生的结果并容易安装。冷却室排气外壳的清理门是铰接的，维护方便(图1-16e)。出料口没有任何移动部件或驱动装置，由4个斗和玻璃观察筒组成(图1-16f)

48、，料柱以有规律的速率下降并易于观察。生产使用证明，窑式烘干机的传统与改进相结合的设计是成功的。1.8燕麦籽粒的切割和筛理这一工序中，除燕麦籽粒切割机外都采用大宗粮食(稻谷和小麦)加工的设备，见图1-5中工序。没有收集到切割机的具体资料，仅知道为ZYPT型圆筒式籽粒切割机，经切割后的小燕麦籽粒的粒度约为原籽粒长度的14。可以参照玉米加工中的P.215玉米破渣机进行设计(见13)。P.215型是参照碾米机设计的，铁辊和砂辊同轴结合，铁辊采用铁辊筒碾米机的形式，结合切割刀(相当于米刀)切割玉米成渣，玉米渣再经随后的砂辊磨光整形，切割后的小燕麦籽粒将继续加工成麦片，不需磨光整形，只需用平筛、吸风器和袋

49、孔分离进行分级，除去细屑、轻杂即可。1.9压片和干燥冷却设备结构和功能1.9.1压片设备系统(图1-17)图1-17压片设备系统1.DSDC蒸汽阀调节机底部2.润料仓3.DSAA喂料机4.DNQB双辊压片机5.减振装置需要压片的物料如切割后的燕麦籽粒和玉米渣进入DSDC蒸汽调节机1，进行加温加湿，约在100 处理20 min，物料水分达17，颗粒料软化可以变形，可以压成很薄的、有弹性的、强度大的片并减少碎屑量。物料从蒸汽调节机出来后应保持温度不下降，在润料仓2内使水分和温度进一步均匀。如果温度下降一些，喂料机DSAA3内配置有红外加热器(开关在控制装置内)可以提高物料温度，这样才能启动压片机，

50、并保持压片的最佳效果。DNQB双辊压片机4在1984年已投产，辊径约500 mm，有如下特点：(1)使用液压调节辊间轧距，有固定的限位档块。(2)设有液压剪切销安全装置，如有外来物进入辊间时起保护压片辊的作用。剪切销破裂时，液压系统压力短暂下降，此时，自动系统使喂料辊停转。只有当辊压再次达到压片所需值时才能启动，可以防止产生故障和非故意的作业中断。(3)用重型刮刀完全地刮下压片产品，保持辊面清洁。(4)装机用的减振装置5是可调节的，可以准确地进行压辊找平工作。(5)轴承座是剖分的专用设计，换辊迅速。(6)设有水冷系统，保持辊面的均匀冷却。(7)有独立的控制装置，设有液压系统油泵、控制阀和管件，

51、以及电气控制设施。压片机辊间压力高达400 kN，由液压机构产生。如压片辊长为100 cm，单位辊长压力约为400 kgcm，为小麦制粉用的现代磨粉机10倍以上(磨粉机单位辊长压力最高达40 kgcm)。1.9.2干燥冷却系统(图1-18，图1-197)图1-18干燥冷却系统设备流程1.进出机和过滤物料2.冷却空气3.热空气4.排气5.吸出空气aOTW流化床干燥冷却机 bPGFB过滤机c热交换器 d烟气阀图1-19干燥冷却系统设备布置OTW脉动流化床干燥冷却机可以用于碎杏仁、榛子等果仁以及麦片、玉米片的干燥和冷却。其功能：如干燥杏仁碎片时产量250 kgh，水分含量从5到1.5(用于燕麦片时最

52、终水分为11)时，物料可冷却到室温以上510 。OTW机内的脉动流化床在干燥和冷却物料时的特点如下：(1)连续作业；(2)混合充分；(3)温度分布均匀；(4)对进机物料进行均匀干燥；(5)加工用空气温和地输送物料；(6)干燥到很低的最终水分；(7)用室内空气冷却；(8)单位产量能耗低；(9)用回收的热量预热新鲜空气。加工用热空气用蒸汽散热器(暖气片)加热。热空气的温度用连续式电调节器监控，调节按装在流化床内的电阻温度计的输入值和选定值的比较结果，通过气动的蒸汽控制阀调节蒸汽量。被吸出空气流挟带着前进的固体颗粒在热交换器前面的PGFB 4218排气过滤机中分离出来。如物料的脂肪含量高时，过滤机需

53、经常清理。过滤机的过滤袋有快速更换的结构，过滤机机壳上有清理开口，简化了清理工作。过滤袋(布筒)耐高温达230 ，排出空气的含尘浓度小于20 mgm3。用二个热变换器回收热量，一个装在排气管道中，另一个在加工用空气管道中的空气加热器之前。传热介质(水或盐水)在热交换器中间环流，取出排出空气中所含的热量，并传输到加工用空气。排出空气中所含的大部分热能在热回收系统中回收，一年中的平均效率是56。为了保护设备，特别是过滤机，采取了充分的防火措施：安装在排气管道中的安全温度限制器，当加工用空气温度超过了预先设定值时，就关闭蒸汽阀；配备一个CO2灭火系统，由一个180 的保险丝熔断时触发，CO2气体就充

54、满了过滤机、流化床反应室及其连接管道；当灭火系统触发时，过滤机和吸风机之间的烟气阀关闭，空气流立即被切断。*本文第一部分、第二部分见本刊1999年第4期、第5期作者单位：顾尧臣（国家粮食储备局科学研究院(100037)）参考文献1沈克闰.燕麦.中国大百科全书，农业，1990.9，140714082 商业部标准化编辑出版委员会.SBT 10074-92，原料、油料形态学和结构学术语.燕麦，1993.4，14153W Rohde.燕麦片加工.Diagram 84，瑞士布勒公司，1986.1，12134W. Rohde.燕麦片加工.Diagram 85,瑞士布勒公司，1986.4，11135Dr.K Vorwerk.燕麦产品具有高膳食纤维含量.Diagram 98,瑞士布勒公司，1991.5，15176圆筒分级机.Diagram 75.瑞士布勒公司，1982.12，137H Meyer.流化床干燥机.Diagram 79，瑞士布勒公司，1984.6,88U Brandt.玉米片生产.Diagam 79