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渭南通用設備制造分析面粉工業新技術及發展趨勢

所屬分類:行業新聞    發布時間: 2020-03-26    作者:
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小麥制粉業是古老的行業,百多年來所形成的以磨、篩、清為主機的制粉設備和工藝傳統基本上得以延續;但隨著世界經濟發展科技進步的歷史進程,許多高科技手段已成功應用于這一傳統工業。世紀之交,各大洲相繼新建或技改的面粉廠,采用了新設備、新技術,特別是對成品面粉的安全衛生要求更加嚴格。通過介紹、觀察和分析這些新技術的特點,有助于推動我國小麥制粉工業的技術進步和縮小與國際**科技水平的差距。

西安磨粉機機組生產

20世紀末期,在展望新世紀科技發展趨勢的熱潮中,也有多篇關于小麥制粉新技術方面的文章發表,其中之一是《世界谷物》雜志。雜志文章認為:“八輥磨、小麥剝皮制粉和小型組合加工機組”是“新世紀面粉工業的三項技術”;更富影響力的是美國AACC出版的專著 《小麥制粉學》《Wheat Flour Milling》一書的有關章節,該書 于 1997 年 和 2004年先后出**、二版,作者闡述了對當今世界面粉工業技術發展趨勢的觀點。


1 面粉工業技術發展趨勢


(1)新粉廠設計將減少人員和設備,降低投資和加工成本;輥式磨粉機將繼續是碾磨小麥的基礎設備,但會有更多輔助設備做為補充;撞擊磨和小麥剝皮與磨粉機相結合,將減少磨粉機臺數;八輥磨由于占地面積小,減少溜管和篩理面積,降低投資而進一步得到應用;磨粉機將由料位反饋控制喂料流量、磨輥軋距和研磨強度 。


(2)小型機組(Compact mill)將因特殊用粉市場(Speciality flour market)的需要而增加,用于產能低(60~120 t/d)流程短的小型粉廠。由于操作簡單僅需1或2個制粉工;接近消費者,以低廉成本提供良好服務。


(3)高方平篩將有更多倉數,節省占地面積,降低投資,目前較多達10倉,這是公認的較大限度。有可能在風運卸料器中篩分或取粉,節省平篩面積 。


(4)新粉廠清粉機臺數將會減少,因其缺點是需要人員現場檢查操作,投資大且運營成本高,單位面積產能低,不適合計算機控制;剝皮制粉技術將減少清粉機臺數,但生產顆粒粉時仍然適用。


(5)粉廠建筑新概念是采用滑升模板的密閉廠房,減少窗口和縮小氣孔;集風管道收集空氣,再循環到內部的若干部位;計算機 PLC 控制粉廠因無須人員的現場觀察監控,成為“交鑰匙 ”(“Turn Key)工程。


(6)面粉廠自動化和工藝過程控制將會比任何其它變化都要快得多,在線儀器儀表(On-lineinstrument)的開發將更加**地檢測小麥和面粉的物理、流變學和化學特性。


21世紀的**個10年過去了,通過觀察近年來亞、歐、南北美、非洲以至俄羅斯、中東地區等一些相繼新建和技改面粉廠的圖片及所展示的面貌,可以說對面粉工業技術發展趨勢的預測,都已在不同程度上成為現實。

西安磨粉機機組價格

2 世界上3個典型的面粉廠

簡單介紹 3 個典型的新廠,觀察他們的特點,對我們會有所啟發。


2.1日本日清制粉(大東京地區) 面粉廠


日清制粉是大型面粉加工企業之一 ,現在日本國內外共有 13 條生產線。地處大東京地區 Tsurumi的廠原有6條線,近來新增的1條 500 t/d 的生產線,采用布勒公司設備;主機有MDDM磨粉機35臺(按每部接長1000mm×2計,比接長約 14mm/(100kg·24 h)),是新型的防震防噪音設備。

該廠的特點:

① 采用了雙重撞擊(Double Sterilator System)的殺蟲卵設備,分別用于面粉入粉倉前和出粉倉后(裝散車前/打包前),特別是在濕熱的夏季。

② 線儀全天候監測面粉質量

③ 建立了成品面粉直到原料的計算機追溯系統,存儲大量信息;

④ 該廠全部采用不銹鋼溜管。此外還據稱,新的氣力輸送系統降低能耗達 25% 。

2.2 美國印第安納州 ADM 面粉廠


ADM 是全球經營糧食食品的大型跨國公司之

該公司印地安納州Beech Grove市的面粉廠位于4條高速公路交匯處,有鐵路專用線,日產面粉18000包 (注:每包重100英磅≈45kg),折合日產810t面粉(以70%出粉率計,約折合日加工小麥1160 t/d左右)。工廠有軟麥和硬麥加工線各1條,名為軟麥加工線實際上70%工時仍加工硬麥;另還有全麥粉加工線,產品以面包粉為主和其它多品種面粉。軟麥線安裝有撞擊磨,用于加工超細蛋糕粉。占總量90%面粉由散粉車運輸,其余為袋裝,還配有大容量原料倉和散粉倉。該廠由 EcomoFlo公司總承包,主機采用美國產設備:Nordyke公司磨粉機60臺(估算比接長約10mm/100kg·24h左右)和Great Western公司木結構高方平篩。

該廠的特點 :

①采用無窗建筑加空氣質量調節設施

②全不銹鋼結構潤麥倉和溜管

③散車裝車時車庫前后門緊閉防止外部污染

該廠是高度自動化的廠,每班僅有粉師1人和操作工2人,各樓層設有內線電話,可互相對話聯系。職工總數 50人,另季節工 10 人左右 。


2.3 瑞典 Cerealia Mills 面粉廠


Cerealia Mills公司在歐洲共有11個廠,其中4家在瑞典國內,由于歐洲面粉出口量下降,粉廠數量急劇減少。位于瑞典Malmo的廠進行了技術改造,增加產能并設定產品質 量高標準;改造衛生和電器系統、防火系統;改善環境和安全條件,滿足更加嚴格的各項法規 ;同時改造計算機系 統和增加在線NIR 監測面粉質量 。


新建的軟硬麥加工500t/d生產線,由意大利GBS提供工程設計和設備。17臺磨粉機 (其中八輥磨臺數不詳)均帶喂料及高料位控制和遙控軋距調節;流量計配麥;在線NIR 連續檢測(蛋白、灰分、水分、粉色);失重式微量添加喂料器;自清式面粉加水設定并調控面粉水分;在線實時連續檢測出粉率軟件等。


瑞典地處高緯度地區,冬季須防止結露現象發生。工廠采用熱空氣收集系統,避免了熱量滯留,特別是溜管、篩箱等易結露的部位 。

面粉廠執行歐洲和斯堪的納維亞法規,面粉成品的可追溯系統成為食品安全的重要**。由原料供應商提供小麥產地和化肥農藥使用信息,對各種輔料進行追溯,并在面粉包裝袋上標注,全部信息由計算機系統控制和儲存。采用移動式熱風殺蟲裝置滅蟲,避免殺蟲劑污染。


3 當今面粉加工業的特點


3.1 對面粉安全衛生狀況強烈關注,采取措施保障面粉的安全性

作為食品加工基本主料的面粉,其安全衛生程度直接關系食品工業制成品的安全、質量和消費者的健康,**不容忽視。國際上,衛生安全法規和食品企業承擔的法律義務日益加強,面粉產品須滿足更高衛生標準、極高的純度和質量穩定性才會被市場接受。因此,要求面粉廠食品廠廠房建筑嚴格按照HACCP和 GMP 進行設計和建設;對各關鍵點,如所采用的原料小麥和各種輔料、添加劑等的質量控制,工藝參數的控制,加工生產設備的衛生條件以及加工場所所處的氣候條件和環保要求等等,每一細節都成為 HACCP 的監督內容。


3.1.1 廠房條件是較受關注的基本條件之一

歐美發達國家新建廠已經有相當一部分只留門不留窗的全密閉建筑形式,采用人工調節氣候恒溫恒濕,創造必要的可控空氣平衡條件,不受外部溫濕度和環境因素變化的影響 , 始終保持內部無塵和衛生,并防止結露現象的發生。這樣的廠房要求會增加能耗,因此有些廠利用內部熱量的循環氣流節約能源,當前在發展中國家的廠尚難于普及這樣的高標準。如瑞士布勒公司(以下簡稱BUHLER)在越南胡志明市附近新建的頭頓面粉廠,意大利吉必圣公司(以下簡稱:GBS)在印尼、德國威騰堡公司(以下簡稱:MMW)、敘利亞所建的面粉廠等,還都是利用自然采光的有窗廠房。


3.1.2 普遍加強小麥清理

采用強力擦刷,甚至輕剝外果皮設備大力去除粘附在麥粒外表面的塵埃、菌群、真菌毒素和其它有毒有害物質,同時降低入磨麥灰分含量,這對成品面粉的純度和精度至關重要。當前,國際上也還有觀點認為,水洗小麥對**清潔衛生和降低灰分起了重要作用,但在節約水源和防止排水污染兩方面措施不到位的條件下,洗麥機在全球范圍內尚沒能恢復應用。


3.1.3 采用不銹鋼管道和剎克龍技術

部分新廠已全部采用不銹鋼管道和剎克龍,有的甚至采用不銹鋼的散粉倉,這就與食品廠的設備衛生條件接軌,**從食品原料面粉開始就不會受管道銹蝕的污染。


3.1.4 采用創新型的殺蟲卵技術

對全部成品面粉采用創新型的“雙重撞擊”殺蟲卵技術和設備,以及無毒無害的廠內滅蟲技術,在防止面粉貯存期內的蟲害孳生的同時,防止農藥對面粉的污染,這對地處濕熱地區的面粉廠尤為重要。


3.1.5 建立從成品面粉反向追溯到原料小麥的計算機系統

建立從成品面粉反向追溯到原料小麥、以及各種輔料/添加劑的計算機管理系統,儲存大量原始信息并追溯監督各個環節,保障產品質量,維護企業信譽。


3.2 開發出一系列新型清麥、制粉設備

全球制粉業科技進步的總趨勢,可以概括為“傳統+創新”(Tradition +Innovation )。一方面,百年來以磨、篩、清(提純)的主體設備以及由這些主機組成的制粉工藝的傳統技術(或稱“常規”技術)沒有改變 ;另一方面,隨著時代的進步,計算機及其他高科技手段應用于制粉工業,創新技術、工藝、設備也不斷涌現。


近年來,歐洲各制粉設備主要制造廠家,如瑞士BUHLER 、意大利 GBS、奧克利姆 (以下簡稱 :OCRIM)和德國MMW等公司都在全球面粉工業建設的市場競爭中,加大研發投入力度,相繼推出一系列新技術和新裝備 。


3.2.1 清麥設備


(1)強力打/擦麥機新型打麥機加強了打板和麥粒間、麥粒和麥粒間以及麥粒和機筒內壁間的相互擠壓摩擦甚至撞擊,目的是使麥粒表面更加光潔,去除麥毛、塵埃、雜質外,更能去除對面粉的污染源。


美國InnovativeMagnetics公司研發一種小機型,的自清式螺旋擦麥磁選機,可以**相同的麥粒和磁極的接觸,磁性金屬接觸螺旋輥狀磁力較強的區域將被吸引后及時排除。


(2)小麥剝皮機業內對日本佐竹(SATAKE)公司多年來研發的剝皮制粉技術已十分熟悉。但無庸諱言,經過近年來的實踐對該技術與常規制粉工藝的結果對比,尚存在不同看法,特別是能耗問題仍有待進一步研究解決。GBS開發的專利技術是利用撞擊機撞剝麥皮,通過撞擊強度的不同調整剝皮程度,達到縮短簡化制粉工藝的目的。粉技術有相似之處,但剝皮機的原理和設計完全不同,是剝皮技術的另一種嘗試。GBS 的小麥剝皮機也可用于輕剝麥皮,清理麥粒表面的污物。


BUHLER 新研制的小麥剝皮機(Peeler)則與剝皮制粉的概念有所不同,其主要目的并不在于剝皮后制粉并簡化流程,而僅剝去麥粒的外果皮,使表面更清潔衛生。


3.2.2 制粉設備


(1)磨粉機布勒公司在世紀之交推出以“Newtronic”命名的新一代磨粉機,除保持 MDDK/L的原有特點外,較大改變是快慢輥之間也采用了帶傳動代替原有的齒輪傳動。OCRIM推出不銹鋼機身的磨粉機,GBS、OCRIM 和MMW公司也都有新機型問世。雖然新型機的基本原理和設計沒有質的改變,但各廠家還是采用了有其共同點的新技術:①均有四輥磨和八輥磨兩種型號,分別用于不同產能和廠房面積的需要;②上入料口均有料位控制,可隨入磨物料流量變化控制喂料輥轉速;③單機配備PLC控制,還可根據客戶需要加配遙控調節兩輥間軋距系統。此外,都在方便拆裝更換磨輥和縮短維修時間下功夫。


(2) 篩粉機 高方篩的應用仍然是面粉廠的**, 單臺較多已有10倉式,如 BUHLER MDA型。MMW公司的平篩外形仍有原來“挑擔篩”的特色;而美國的GreatWestern公司則在保留木結構高方平篩傳統的基礎上,也開發出了鋼結構的篩體。篩粉機的篩面張緊程度和清理裝置對篩理效率影響極大,一家美國公司已經開發出氣壓張緊式篩網機具,結合速干膠的使用,可以縮短更換篩絹的時間。


(3)清粉機從20世紀70年代,清粉機篩面加寬并增加到3層以來,其機型結構并沒有顯著變化。對于清粉機的使用歷來存在爭論,一般說來,加工硬麥和杜侖麥時,要求純凈的麥心顆粒,使用臺數較多;加工軟麥或面粉精度要求不高時就減少臺數?!缎←溨品蹖W》的作者,對于清粉機“逐漸減少”的論點,實際上目前在新建或技改的新生產線上尚未能看到。清粉機的技術特點注定其操作點多,提純效率易受原料軟硬及水分波動的影響,即使有人監督操作時,始終保持高效率尚有一定難度。對于追求全自動“無人”廠,保持清粉機提純效率確實是一個難點。


(4)撞擊磨是常用的谷物粉碎機的一種,它不同于面粉廠常規的撞擊松粉機,而是與輥式磨(rollmill)、碟片磨(disc mill)、錘片粉碎機(hammer mill)等并列的撞擊粉碎機(pin mill)或稱撞擊磨。撞擊磨因其構造簡單,占地小,粉碎谷物時無需分離皮殼,多用于發酵工廠或飼料廠粉碎玉米、大麥、高粱等。國外面粉廠也有用撞擊粉碎機加工全麥粉的。

隨著人們健康意識的增強,全谷物面粉在以烘焙食品為主的西方國家消費量增加。加工全麥粉簡單粗放,不但撞擊磨,而且碟片磨、錘片磨,甚至新型石磨都有“用武之地”。


近年來,GBS 對撞擊磨的課題進行重點研究并嘗試縮短粉路。以撞擊替代部分輥式磨,就是我國稱為磨撞結合的技術,其優點是:撞擊磨比輥式磨造價低投資少,電機容量低,占地面積小,無需重復提升等,但目前在國際上普及程度并不高。還有一系列課題,如定子/轉子柱銷形狀數量排列方式;轉子線速度與取粉量的關系;撞擊與輥式磨的單位電能取粉量的比較;入機物料粒度與較大流量和取粉量的關系;以及對淀粉損傷程度的影響等均有待進一步研究。


3.2.3其它設備


(1)色選機是**大米加工的必備設備,但小麥或雜糧加工的精選工序也開始應用,現已有單通道至多通道的色選機,滿足不同產量需求。小麥中草籽含量較多對粉色產生影響的面粉廠,也會逐步采用,以**粉色和加工精度。

(2)超微粉碎是BUHLER開發出的新型輥式粉碎機(Micromill),有3對輥連續碾磨 , 用于大豆、雜糧雜豆及高纖維含量的糧谷,如黑麥、大麥或麥麩等的粉碎。超微粉碎后的粉是原糧粒的全價營養粉,可直接用于飲料及其它食品,而且易于消化,麥麩及糊粉層也能粉碎到10~50μm的粒度。


3.3 面粉后處理新技術


3.3.1 面粉冷卻系統(Flour Cooling System-FCS)

發達國家的大型面包廠,對面粉質量指標和穩定性要求非常嚴格。通常采用預設參數控制全自動生產線。除了面團吸水率等流變學特性外,對面粉溫度要求在 24~28 ℃之間,顯然炎熱的夏季難于達到。經冷卻處理后的面粉的優點是能增加吸水量,提高質量均衡性;低溫可降低酶活性及攪拌時的面團黏度,防止配方中的油脂過早溶化,減少面粉結露和在細菌下暴露,實現四季控制面粉溫度穩定。


工作原理很簡單,與通常的熱風干燥系統相反,是冷風降溫系統。面粉通過一關風器喂入冷卻氣流的風運料管,在運送到目的地的過程中冷卻,因此,可安裝在工藝流程中的任何需要風運管道的地方,無須增加輸送次數??諝鈴拇髿庖?,經過濾/冷卻器降到大約 6 ℃,然后通過一水霧捕捉器(Droplettrap)與從喂料器進入輸送管的面粉混合,在氣-粉兩相混合流的輸送過程中,二者的熱量平衡使面粉冷卻。


如果冷卻的目的僅是為安全貯藏,面粉應在總粉入倉前盡快直接冷卻;如果目的是要求面粉降溫,應盡量在交付客戶之前冷卻。


3.3.2 面粉熱處理技術(Flour Heat Treatment-FHT)


與冷卻系統不同,熱處理是一種面粉改性技術,適用于一定的目標市場,其工藝分為兩步: **步是面粉定量喂料進入FHT系統,在攪拌機中與水和蒸汽混合升溫至約 100 ℃ ,并在攪拌中持續2~10min;第二步是將面粉經熱風干燥后冷卻,經篩理粉碎并進行均質化。


處理后的面粉面筋改性,部分淀粉糊化黏度值大幅度提高,降落數可達 500 s,菌群數降低,淀粉酶失活。熱處理后的面粉用途廣泛,可用于煎炸粉、濃湯芡粉、嬰兒食品,可添加到蛋糕粉、威化餅干和肉制品及做增稠劑及藥片、預混合的載體,特種配方預拌粉等。


4 自動化面粉廠及人工智能控制


《小麥制粉學》的作者認為,面粉廠的技術創新較多可能是在自動化方面;論述了計算機控制無人操作面粉廠的現實。實際上,無人操作,夜間關燈鎖門,完全由計算機控制的面粉廠已經實現了。


制粉工藝是小麥組分的物理分離,其控制的主要內容:一是質量,即以灰分含量控制為主的加工精度;二是各系統的流量。


20 世紀 80 年代后期,在線近紅外儀連續監測面粉蛋白、灰分、水分含量甚至其它指標的儀器和失重式稱重設備的出現,已經可以實現對成品面粉的質量和流量控制。種形式料位器和磨粉機軋距控制技術也已出現,現已發展到多種一次儀表、傳感器,如在面粉壓運線至粉倉前有定時自動采樣器、轉盤式樣品存貯盒來檢查面粉質量;安全裝置,如防絞龍管道憋堵的接近開關、關風器軸旋轉傳感器和壓運管壓力指示器等;還在平篩下布筒安裝電眼(opti-cal devise)監視憋堵情況,布袋除塵器安裝數字壓力開關和布筒破口時的專用傳感器。


面粉廠全面自動化已從可編程控制 (PLC)發展到計算機代替人的操作,出指令進行下一步的操作,即使無人在現場,面粉廠也能按照計算機設定的程序正常運行。


即使是“無人” 粉廠,粉師技藝的作用也不容忽視。從小麥制粉行業初始階段,從業人員就有了一個全球共有的職業名稱—粉師。粉師是主要依靠自己長期積累的經驗而身懷技藝、能取得好的制粉效果的手藝人。今天,在制粉工業科技進步 “傳統+創新” 的大格局下,粉師仍在實際工作中控制制粉過程,如研磨程度,粉篩分離的流程,清粉機的篩網配備及風量等。所以,制粉是一門藝術,也是科學,而“技藝多于科學”的觀念,至今仍是全行業的共識。自動化面粉廠的指令,仍然是把粉師的經驗和技藝設定為電腦程序才能實現。當然,現代制粉也在應用其它學科—機械學、化學和工業工程學以及計算機控制學、經濟學和管理學,未來的粉師必然是一個非常獨特的依靠不同學科信息和知識的專家。

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