LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)的介紹及實(shí)驗(yàn)過程分析

◎徐天明，郭井濤，閔學(xué)習(xí)

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450001）

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們生活水平不斷提升，小麥已經(jīng)成為主要的糧食作物之一。小麥的出粉率更為重要，是小麥品質(zhì)指標(biāo)之一，受到各面粉廠關(guān)注。專用面粉加工廠離不開先進(jìn)的檢驗(yàn)設(shè)備[1]，實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)作為評(píng)價(jià)小麥出粉率高低的專用設(shè)備，在制粉實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)揮著重要作用，通過制粉實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定小麥的出粉率，研究分析小麥的各種指標(biāo)特征。針對(duì)專用粉廠來說，小麥實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)已經(jīng)成為專用粉廠的必備設(shè)備。

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)是一種中型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)，性能穩(wěn)定，性價(jià)比較高。通過采用LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制粉，結(jié)合實(shí)驗(yàn)制粉評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面粉質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可模擬商業(yè)制粉系統(tǒng)，根據(jù)面粉質(zhì)量進(jìn)行搭配和組合，可以為大規(guī)模制粉、配粉提供參考。

1 LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)的構(gòu)成及工作原理

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)是一種中型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)，其主要構(gòu)成見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)的構(gòu)成系統(tǒng)圖

（1）進(jìn)料機(jī)構(gòu)：螺旋強(qiáng)制喂料，進(jìn)料均勻，進(jìn)料量可調(diào)，不易堵料。

（2）風(fēng)運(yùn)系統(tǒng)：借助風(fēng)力提升物料，并對(duì)物料進(jìn)行轉(zhuǎn)換，防止物料回落和堵塞。

（3）喂料系統(tǒng)：使用6個(gè)小剎克龍裝置，用于分離提料管中的物料，再利用2套葉輪避塵裝置，分別用于皮磨及心磨的關(guān)風(fēng)系統(tǒng)。

（4）傳動(dòng)系統(tǒng)：利用鏈輪傳動(dòng)裝置及同步帶輪裝置相結(jié)合的方式為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力，能保持穩(wěn)定的傳動(dòng)速比，確保整個(gè)研磨系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）篩理系統(tǒng)：優(yōu)化橫向振動(dòng)篩理為平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)篩理，提高篩理效率，篩體內(nèi)積粉少。

（6）研磨系統(tǒng)：安裝對(duì)稱的磨輥，通過差速運(yùn)動(dòng)對(duì)小麥及其破碎后的物料進(jìn)行研磨加工。

（7）手動(dòng)離合閘系統(tǒng)：保證磨輥穩(wěn)定離合閘，并保證軋距能夠穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

（8）面粉收集系統(tǒng)：收集裝置與篩體連接為一體，避免運(yùn)轉(zhuǎn)過程中面粉向外飄溢。

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)是在國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型的產(chǎn)品，其具體技術(shù)參數(shù)見表1，目前該磨粉機(jī)已經(jīng)在多家面粉廠使用，電源為三相380 V，頻率為50 Hz，其裝機(jī)功率為3.55 kW，體積小，節(jié)能環(huán)保，同時(shí)也是各類面粉實(shí)驗(yàn)室的首選設(shè)備。

表1 實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)主要技術(shù)參數(shù)表

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)相當(dāng)于一個(gè)微型面粉加工廠，集喂料、加工、提料、篩理等功能于一體的設(shè)備，能在短時(shí)間對(duì)取樣小麥加工完畢，是前期評(píng)價(jià)小麥出粉率和面粉質(zhì)量的重要設(shè)備，對(duì)于專用粉廠而言，小麥實(shí)驗(yàn)制粉工作是不可缺少的環(huán)節(jié)之一。

實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)是利用2個(gè)相向差速轉(zhuǎn)動(dòng)的等徑圓柱形磨輥，對(duì)小麥進(jìn)行相互擠壓、剪切及破碎的設(shè)備[2]。磨輥是檢驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)性能的關(guān)鍵部件，磨輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，承受的載荷大，為確保磨輥的性能符合實(shí)際需要，實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)磨輥要有足夠的強(qiáng)度、韌性、耐磨性及一定的抗摩擦能力。磨輥的輥體是由2種以上金屬離心鑄造而成，外層為硬度高的冷硬合金鑄鐵，內(nèi)層為優(yōu)質(zhì)灰口鑄鐵，磨輥軸的材料為機(jī)械性能不低于45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，先粗加工，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，再進(jìn)行精加工，磨輥和軸采用過盈配合壓配成一體，并經(jīng)過靜平衡和動(dòng)平衡校驗(yàn)合格后才能使用[3]。

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)的研磨系統(tǒng)采用三輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊，并選用齒楔帶傳遞動(dòng)力。齒楔帶具有軸向定位功能，在傳遞過程中不跑偏、不跳齒[2]。該實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)包括2套研磨系統(tǒng)對(duì)稱布置，分別為分皮磨系統(tǒng)和心磨系統(tǒng)，皮磨系統(tǒng)為1對(duì)齒輥，齒輥根據(jù)齒形尺寸大小的不同分為1B、2B、3B 3段；心磨系統(tǒng)為1對(duì)光輥，光輥為噴砂光輥，根據(jù)表面光潔度的不同可分為1M、2M、3M 3段。2組輥之間都為差速運(yùn)動(dòng)，固定輥為快輥，可調(diào)節(jié)輥為慢輥，2輥通過差速運(yùn)動(dòng)對(duì)小麥進(jìn)行擠壓、剪切、研磨加工，再加上風(fēng)力提料系統(tǒng)和篩理系統(tǒng)的配合，對(duì)實(shí)驗(yàn)用的小麥進(jìn)行反復(fù)的幾遍加工，實(shí)驗(yàn)的小麥經(jīng)加工和篩理后，最終可以得到3種皮磨粉，3種心磨粉，麩皮及小麩共8種物料，加工過程的工藝流程如圖2所示。

圖2 加工工藝流程圖

LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)通過配置了3皮3芯制粉的工藝，皮粉采用齒輥加工，芯粉采用光棍加工，磨粉方式類似于加工廠的制粉過程。其整個(gè)加工過程由1臺(tái)設(shè)備來完成，不但節(jié)約能耗，投入成本低，還能通過本實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)實(shí)驗(yàn)制粉能較好地反映小麥的磨粉品質(zhì)。LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)投入使用以來，不僅為大規(guī)模商業(yè)制粉提供了指導(dǎo)性依據(jù)，還為商業(yè)制粉大規(guī)模配麥提供了很重要的參考數(shù)據(jù)。該實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)是用于小麥粉品質(zhì)檢測(cè)的系列儀器（如粉質(zhì)儀、拉伸儀）制備粉狀式樣的專用設(shè)備，除制備上述實(shí)驗(yàn)用樣品外，還可用于分析小麥的出粉率。糧食收儲(chǔ)企業(yè)可根據(jù)儀器提供的數(shù)據(jù)做到糧食收購的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，其是評(píng)價(jià)優(yōu)質(zhì)小麥的不可或缺的設(shè)備。面粉加工企業(yè)可根據(jù)儀器提供的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)不同品質(zhì)的原麥進(jìn)行合理搭配，從而強(qiáng)化或調(diào)整產(chǎn)品品質(zhì)，既降低優(yōu)質(zhì)原料的消耗，又能使質(zhì)量欠佳的原料得到充分利用，為企業(yè)帶來最佳的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)作為小麥粉及食品加工、農(nóng)業(yè)育種、商檢、科研單位、大專院校技術(shù)監(jiān)督等生產(chǎn)、研究和檢驗(yàn)部門必備的檢驗(yàn)儀器之一，其操作方便，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠。其不但可以提供與實(shí)際生產(chǎn)接近的面粉樣品，還可研究和測(cè)定樣品的制粉潛能，進(jìn)一步研究小麥的研磨品質(zhì)。

2 實(shí)驗(yàn)過程及計(jì)算方法

在每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)各部分進(jìn)行徹底清理，避免以前實(shí)驗(yàn)殘留物或其他雜物影響本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)需要對(duì)磨輥軋距進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整是必要的。磨輥軋距隨小麥類型、進(jìn)料速度及堅(jiān)韌程度的不同發(fā)生變化，軋距調(diào)節(jié)方法比較簡(jiǎn)單，只需把軋距調(diào)節(jié)手輪旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)刻度即可。喂料輥均料板位置通過調(diào)節(jié)均料板上砝碼的位置來調(diào)節(jié)，以便料流均勻、平穩(wěn)進(jìn)入磨輥研磨區(qū)。運(yùn)行過程中風(fēng)量大小的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)風(fēng)管中風(fēng)門的大小實(shí)現(xiàn)，便于進(jìn)行正常的提料。篩絹配置可根據(jù)實(shí)際情況合理配置，以達(dá)到最佳篩理及實(shí)驗(yàn)效果，一般在處理硬質(zhì)小麥時(shí)可把篩絹適當(dāng)配密一些，處理軟質(zhì)小麥時(shí)適當(dāng)配稀一些。深入了解上述工作后，才可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)操作過程。

在對(duì)小麥進(jìn)行取樣后，要對(duì)小麥樣品進(jìn)行人工清理，再添加水分潤(rùn)麥，軟麥潤(rùn)麥水分為14%，硬麥潤(rùn)麥水分為16%，潤(rùn)麥的時(shí)間大概需要16~24 h，所需溫度應(yīng)保持24 ℃上下，濕度的范圍是65%~70%。通常要在實(shí)驗(yàn)制粉前進(jìn)行30 min左右的非實(shí)驗(yàn)性研磨來提高磨溫。另外通過試磨少量實(shí)驗(yàn)樣品來進(jìn)一步確定皮磨和心磨的合理軋距與加料的快慢。一般正式研磨要研磨2 000 g左右的小麥樣品，在實(shí)驗(yàn)制粉過程中，樣品小麥的喂料速度應(yīng)調(diào)控在60 g·min-1，硬質(zhì)小麥稍微加快喂料速度，低硬質(zhì)小麥稍微減慢喂料速度。磨輥間距大小應(yīng)通過調(diào)節(jié)手輪來調(diào)整（第1次實(shí)驗(yàn)前用塞尺測(cè)量并核對(duì)刻度表指針位置是否正確，對(duì)于皮磨輥選擇第二破碎輥?zhàn)筮吘壓偷谌扑檩伒挠疫吘夁M(jìn)行測(cè)量）[4]。

磨輥的微調(diào)間隙參照以下數(shù)值：

皮磨輥(2B)左端0.06~0.08 mm，皮磨輥(3B)右端0.03~0.05 mm。

心磨輥(1M)左端0.04~0.06 mm，心磨輥(3M)右端0.01~0.03 mm。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)用的不同小麥，應(yīng)微調(diào)磨輥的間隙滿足加工的需要。

小麥樣品經(jīng)研磨、篩理后，收集各出料斗物料，分別稱重、記錄，可以得到3種皮磨粉，3種心磨粉，麩皮及小麩共8種物料的質(zhì)量，把所有面粉充分混合后按標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定其水分、灰分和蛋白質(zhì)含量。若要進(jìn)行面團(tuán)特性和食品制作品質(zhì)試驗(yàn)，所得面粉樣品應(yīng)存放一段時(shí)間，以便其品質(zhì)穩(wěn)定化，一般夏季存放14 d，冬季存放21 d。

通過以上分析過程，可計(jì)算精制粉、全粉和總產(chǎn)品數(shù)量以及總出粉率、精粉出粉率、粗粉生成率、粗粉粉碎率、灰分轉(zhuǎn)移率、皮磨與心磨粉比值、研磨時(shí)間及制粉評(píng)分等[5]。

具體計(jì)算方法如表2，結(jié)果精確到0.1%。

表2 計(jì)算方法表

以某一次實(shí)驗(yàn)為例，從市場(chǎng)購買了1批晾曬完成的新小麥，該批小麥顆粒相對(duì)飽滿，屬于硬小麥，任意稱重2 000 g小麥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將小麥的潤(rùn)麥水分控制在16%左右，潤(rùn)麥的時(shí)間為20 h，溫度為22~26 ℃，濕度的范圍為65%~70%。潤(rùn)麥時(shí)間結(jié)束后，將實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，對(duì)磨輥進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)行研磨實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中控制研磨的效果，調(diào)好磨輥間距，控制產(chǎn)量，將小麥進(jìn)行研磨，經(jīng)過33 min后研磨結(jié)束，停機(jī)搜集研磨得到的各種制粉及麩皮，搜集干凈后進(jìn)行稱重1B粉283 g、2B粉241 g、3B粉178 g、1M粉256 g、2M粉234 g、3M粉194 g、麩皮375 g、小麩199 g。殘留粉質(zhì)量按3 g，按照表2的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算得到數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 計(jì)算數(shù)據(jù)表

本實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)研磨出粉率為62%~70%。通過對(duì)比小麥實(shí)際加工效果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩者的面團(tuán)特性、烘焙和蒸煮等試驗(yàn)指標(biāo)基本一致；出粉率方面，實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)出粉率略高于一般大型面粉加工廠的出粉率，相差約為0.8%。通過采用LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)制粉，結(jié)合實(shí)驗(yàn)制粉評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面粉質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可模擬商業(yè)制粉系統(tǒng)根據(jù)面粉質(zhì)量，進(jìn)行搭配和組合，可以為大規(guī)模制粉、配粉提供參考。

3 結(jié)語

本文對(duì)LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)進(jìn)行全面介紹，有助于人們更好地了解該設(shè)備的工作原理和實(shí)驗(yàn)過程，并對(duì)小麥的各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，可以為小麥的品質(zhì)好壞的判定提供很好的參考依據(jù)，該實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)主要應(yīng)用于小麥育種單位和小麥品質(zhì)研究單位及大型商業(yè)面粉廠。LSM20實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)通過模擬工業(yè)化生產(chǎn)，并提供了糧食磨粉實(shí)驗(yàn)樣本，在分析原糧品質(zhì)特性方面取得了較好的效果。