谷物輕雜處理工藝改造與技術(shù)創(chuàng)新

陳敏 曹小飛 曹育金

摘要：谷物在儲(chǔ)藏或加工前需經(jīng)歷復(fù)雜的清理工序，其清理效果的好壞直接影響后續(xù)加工設(shè)備的效率，清理過程中原糧的損失率則關(guān)系到谷物加工的成品率及經(jīng)濟(jì)效益。為盡可能實(shí)現(xiàn)谷物資源的價(jià)值最大化，分析了傳統(tǒng)谷物輕雜處理工藝各清理加工環(huán)節(jié)，針對(duì)其存在的不足提出了一種新型的輕雜處理工藝。該工藝取消了每套吸風(fēng)裝置中的稻殼提糧器，改為在所有輕雜混合物收集完成后，通過專用谷粒提取器來收集混合物中的谷物顆粒。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，新型輕雜處理工藝可以實(shí)現(xiàn)輕雜混合物中谷物顆粒的充分提取，降低風(fēng)機(jī)能耗，并減少投資成本。

關(guān)鍵詞：谷物；輕雜；損失率；附加值；谷粒提取器

中圖分類號(hào)：TS210.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210528

近年來，我國(guó)各類糧食作物的生產(chǎn)和流通有了很大的發(fā)展，其生產(chǎn)加工與世界各地市場(chǎng)的聯(lián)動(dòng)性顯著增強(qiáng)，不同地區(qū)、不同品種的作物之間，甚至是同一品種因?yàn)椴煌纳L(zhǎng)環(huán)境，其工藝性質(zhì)也會(huì)大有不同，因此需要針對(duì)不同谷物的工藝特性，選擇合理有效的加工工藝流程和方法，提高其純度、出成品率和產(chǎn)量[1]。同時(shí)，為了使谷物資源物盡其用，國(guó)家也越來越重視谷物的深加工和綜合利用，主要是指對(duì)谷物加工的主副產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的充分利用，開發(fā)出新的產(chǎn)品，使谷物資源得到有效的利用和極大增值，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于厲行節(jié)約反對(duì)食品浪費(fèi)的意見》[2]明確要求“加強(qiáng)糧食生產(chǎn)、收購(gòu)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工、消費(fèi)等環(huán)節(jié)管理，有效減少損失浪費(fèi)?！薄疤岣叱善芳Z出品率和副產(chǎn)品綜合利用率?！?/p>

本研究涉及糧食作物預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，谷物原糧經(jīng)收割、烘干后進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存或進(jìn)入后續(xù)加工流程前，因原糧中不僅有泥塊、繩帶、秸稈和并肩石等體積較大和比重較重的雜質(zhì)，還含有一定比例（重量）的短稻草、短稻桿、癟谷以及未成熟粒、半飽滿粒等比重較輕的雜質(zhì)，所以需要利用初清篩、去石機(jī)以及清理篩等清理設(shè)備進(jìn)行較大和較重雜質(zhì)處理，同時(shí)通過清理過程中的風(fēng)選作用，分離掉部分較小和較輕雜質(zhì)[3]，另外谷物原糧在加工過程中大多需要進(jìn)行脫殼，脫殼后的谷糙與谷殼混合物則利用外置風(fēng)機(jī)或?qū)Ｓ蔑L(fēng)機(jī)進(jìn)行分離，因此，實(shí)際上在整個(gè)清理加工過程中，都需要伴隨著輕雜的分離和處理工藝。

目前，稻谷輕雜清理工藝有多種，其中國(guó)內(nèi)最常見的是風(fēng)選法，它是利用糧粒與雜質(zhì)之間糧粒本身的懸浮速度的差別，借助氣流除雜或分級(jí)的方法[4]。具體實(shí)踐中，主要是通過對(duì)清理過程中相關(guān)的清理設(shè)備增設(shè)吸風(fēng)裝置。由于谷物的懸浮速度大于輕的雜質(zhì)，谷物和輕雜的混合物落入具有設(shè)定速度的上升氣流時(shí)，谷物穿過氣流下落，雜質(zhì)則被氣流帶走[5]，從而達(dá)到分離輕雜質(zhì)的目的。為使谷物得到更有效的利用，本文擬對(duì)傳統(tǒng)的谷物輕雜處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，以期為碾米設(shè)備制造廠商和谷物加工企業(yè)提供參考。

1 傳統(tǒng)的谷物輕雜處理工藝

傳統(tǒng)的谷物輕雜處理系統(tǒng)包括清理設(shè)備、吸風(fēng)裝置、輕雜混合物收集總管、除塵裝置以及谷殼收集裝置，主機(jī)設(shè)備包含常用于清除谷物中雜質(zhì)的初清篩、清理篩、去石機(jī)以及用于去除谷類作物外殼的礱谷機(jī)等，并配備與之對(duì)應(yīng)的吸風(fēng)除塵裝置。其對(duì)輕雜處理的工藝流程如圖1所示。

分離收集機(jī)理：通過外置風(fēng)機(jī)提供具有一定風(fēng)壓、風(fēng)速的風(fēng)（風(fēng)的速度大于輕雜的懸浮速度小于飽滿稻谷的懸浮速度）。在稻谷完成每一道清理或脫殼后，下落過程中將比重低于稻谷的短稻草、短稻桿、癟谷、谷殼以及未成熟粒、半飽滿粒向外抽走。在后路設(shè)備中，相較于短稻草、短稻桿和癟谷、谷殼而言，比重稍大的未成熟粒、半飽滿粒則通過每套吸風(fēng)除塵裝置中的稻殼提糧器提取出來，其余短稻草、短稻桿、癟谷、谷殼則經(jīng)過旋風(fēng)除塵器（沙克龍）沉降下來后通過關(guān)風(fēng)器接出，帶有灰塵的風(fēng)則通過除塵結(jié)構(gòu)將灰塵清除，凈化為干凈無污染的空氣排到大氣中。

但是在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，一方面因?yàn)榈練ぬ峒Z器存在一定的風(fēng)阻，使得風(fēng)機(jī)在抽走輕雜混合物時(shí)存在一定風(fēng)量、風(fēng)壓的損失，所需的風(fēng)量比實(shí)際有效風(fēng)量大，從而導(dǎo)致各個(gè)風(fēng)機(jī)能耗增加；另一方面，由于每一道清理設(shè)備吸風(fēng)裝置中均需要配置一臺(tái)稻殼提糧器，而購(gòu)置多臺(tái)稻殼提糧器勢(shì)必會(huì)增加投資成本，所以一般情況下除礱谷機(jī)吸風(fēng)裝置以外，其他大部分的稻谷清理、加工設(shè)備的吸風(fēng)裝置中都不會(huì)安裝稻殼提糧器。因此在一定程度上清理設(shè)備的吸風(fēng)裝置會(huì)將部分谷物顆粒隨輕雜一起分離進(jìn)入后續(xù)除塵設(shè)備，從而被當(dāng)成輕雜處理，使谷殼房最后收集的輕雜混合物中還包含有由連接初清篩、去石機(jī)、清理篩的吸風(fēng)裝置所吸出的成熟顆粒，未成熟粒、半飽滿粒。以年產(chǎn)量10萬t的稻谷加工廠為例，按所含的未成熟粒、半飽滿粒的比例0.5%～1.0%計(jì)算，每年未成熟粒、半飽滿?？蛇_(dá)500～1 000 t，其市場(chǎng)價(jià)約為1.2元/kg。雖然初清篩、去石機(jī)、清理篩后接礱谷機(jī)，而礱谷機(jī)吸風(fēng)裝置內(nèi)安裝有稻殼提糧器，但由于稻殼提糧器不一定能將輕雜中的未成熟粒和半飽滿粒全部吸出。假設(shè)未被稻殼提糧器吸出的未成熟粒和半飽滿粒占所有的未成熟粒和半飽滿?？偭康?0%，谷殼房最后收集的輕雜混合物中未成熟粒、半飽滿粒的總量為100～200 t，則浪費(fèi)的成本大約為12萬～24萬元。而實(shí)際上這部分未成熟粒和半飽滿?？赏ㄟ^再次加工利用，產(chǎn)生附加值，發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 新型的谷物輕雜處理工藝

為盡可能實(shí)現(xiàn)谷物資源的價(jià)值最大化，通過分析研究各清理加工環(huán)節(jié)，提出一種新型谷物輕雜處理工藝，以達(dá)到在不安裝稻殼提糧器的同時(shí)，充分收集未成熟顆粒和半飽滿顆粒，降低投資成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的目的。

新型谷物輕雜處理系統(tǒng)也包含上述傳統(tǒng)清理系統(tǒng)中的幾大設(shè)備和與之對(duì)應(yīng)的吸風(fēng)、除塵裝置，其區(qū)別在于取消了每套吸風(fēng)裝置中的稻殼提糧器，改為在所有輕雜混合物收集完成后，通過專用谷粒提取器來充分收集混合物中的谷物顆粒。其對(duì)輕雜處理的工藝流程如圖2所示。

分離收集機(jī)理：谷物原糧在經(jīng)過每一道清理或脫殼后，通過外置風(fēng)機(jī)作用，將各個(gè)清理設(shè)備處理后所得的含有未成熟粒、半飽滿粒和谷殼的輕雜混合物統(tǒng)一收集在風(fēng)網(wǎng)總管道中；輕雜混合物經(jīng)過后路除塵裝置中的第一除塵單件，含有灰塵的氣流經(jīng)除塵結(jié)構(gòu)后排入大氣，含有未成熟粒、半飽滿粒和谷殼的混合物通過關(guān)風(fēng)器接入專用谷粒提取器；未成熟顆粒和半飽滿顆粒經(jīng)過專用谷粒提取器后被充分收集，含有谷殼的輕雜質(zhì)混合物進(jìn)入除塵裝置中的第二除塵單件；含有谷殼的輕雜質(zhì)混合物經(jīng)過第二除塵單件后進(jìn)入谷殼收集設(shè)備，含有灰塵的氣流經(jīng)除塵結(jié)構(gòu)后排入大氣。

新工藝采用了一種專用谷粒提取器，如圖3所示該提取器主要包括分料勻料室、過渡室、分離室三大部分。其中分料勻料室內(nèi)部設(shè)有上下多層淌料板，每層淌料板與水平方向存在一定夾角，該結(jié)構(gòu)可根據(jù)混合物中谷物顆粒、小雜、灰塵等的粒度、密度、表面摩擦特性、懸浮速度及彈性等物理特性差異，在混合物一級(jí)一級(jí)往下運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)初步的自動(dòng)分級(jí)，分料勻料室出口與過渡室進(jìn)口連通，過渡室底板與水平方向也設(shè)定有角度，其出口與分離室進(jìn)口連通，分離室設(shè)有用于未成熟顆粒和半飽滿顆粒通過的下部端口，以及用于谷殼被風(fēng)吸走通過的上部端口，其上部?jī)?nèi)壁和下部均設(shè)有可擺動(dòng)一定角度的調(diào)風(fēng)板，通過設(shè)定調(diào)風(fēng)板的開口大小，來控制各產(chǎn)出物的純度。

專用谷粒提取器實(shí)現(xiàn)了輕雜混合物中谷物顆粒的充分提取，代替了各脫殼設(shè)備吸風(fēng)裝置中單獨(dú)配置的稻殼提糧器，相應(yīng)地減少了各吸風(fēng)裝置中風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓損失，所需的風(fēng)量減小，降低了各外置風(fēng)機(jī)的能耗；同時(shí)也因?yàn)槿∠硕鄠€(gè)稻殼提糧器，減少了投資成本。

此外，將多臺(tái)清理設(shè)備吸風(fēng)裝置所分離出的輕雜集中處理，并利用專用提糧器將未成熟粒及半飽滿粒提出來，避免了未成熟粒及半飽滿粒被當(dāng)成雜質(zhì)處理；同時(shí)提取出來的未成熟粒和半飽滿?？赏ㄟ^深加工和綜合利用，制成飼料等副產(chǎn)品。

3 結(jié) 論

為盡可能實(shí)現(xiàn)谷物資源的價(jià)值最大化，通過分析研究各清理加工環(huán)節(jié)，提出一種新型谷物輕雜處理工藝，達(dá)到了在不安裝稻殼提糧器的同時(shí)，充分收集未成熟顆粒和半飽滿顆粒的目的，確保了谷物產(chǎn)品的純度，保證了成品和副產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)避免了糧食的浪費(fèi)，可為谷物加工企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]曹靈靈，王溶花.我國(guó)谷物類糧食進(jìn)口貿(mào)易現(xiàn)狀及問題分析[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2020，45（3）：19-21.

[2]新華社.中共中央辦公廳 國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于厲行節(jié)約反對(duì)食品浪費(fèi)的意見》[EB/OL].（2014-03-18）[2021-01-05].http：// www.gov.cn/gongbao/content/2014/content_2644806.htm.

[3]蔣江，劉耀華，扶宇陽，等.谷物加工機(jī)組模塊化設(shè)計(jì)分析[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2020，45（12）：96-98.

[4]吳良美.碾米工藝與設(shè)備[M].北京：中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，1998：21-25.

[5]顧堯臣.糧食加工設(shè)備工作原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1998：62-64.

Reformation and Technological Innovation of Grain Light Impurity Treatment

Chen Min， Cao Xiaofei， Cao Yujin

（ Hunan Chenzhou Grain and Oil Machinery Co. ， LTD. ， Chenzhou， Hunan 423000 ）

Abstract： Cereals need to go through a complex cleaning process before storage or processing， and the cleaning effect directly affects the efficiency of subsequent processing equipment. The loss rate of raw grain in the cleaning process is related to the yield and economic benefit of grain processing. In order to maximize the value of grain resources as much as possible， the cleaning and processing links of traditional grain light and miscellany processing technology were analyzed， and a new light and miscellany processing technology was put forward in view of its shortcomings. In this process， the rice husk feeder in each suction unit is eliminated， and instead， the grain particles in the mixture are collected by a special grain extractor after all the light miscellany mixtures are collected. The experimental results show that the new technology can realize the full extraction of grain particles in the mixture， reduce the energy consumption of the fan and reduce the investment cost.

Keywords： grain， light impurity， loss rate， added value， grain extractor