穀物產品研磨製粉方法
2023-12-08 10:36:41
專利名稱：穀物產品研磨製粉方法
技術領域：
本發明涉及從穀物體的各種組成成分的強度和其他物理-機械特性差別很大的穀物產品中研磨製粉方法。本發明可以適用於，例如，從小麥、黑麥、大麥、燕麥、玉米等獲得優質麵粉和糊牆用的粉料。
穀物產品研磨製粉方法，與已知的物料研碎方法不同，它具有自己所固有的一些特點。這種粉碎方法的主要特點之一是穀物體破壞的選擇性。(例如，小麥的外殼和胚乳)。這樣，小麥製成產品的等級由外殼和胚乳破壞的選擇性程度來決定，並且，可用參數「灰分含量」來表示。當穀物破壞的選擇性程度低時，外殼和胚乳都研磨至尺寸幾乎沒有區別的顆粒組。因此，在分選以後，這些顆粒組不能完全被區分開來，即研碎外殼的細小顆粒組仍留在麵粉內。這樣，麵粉的灰分含量指標急劇增加，其等級大大降低。相反，當穀物破壞的選擇性程度高時，粉碎時外殼和胚乳的破壞程度不同。結果，外殼和胚乳被破壞的顆粒尺寸彼此差別很大。這種磨碎的產品很容易按成分區分(為麩皮和麵粉)。因此，正是穀物體破壞的選擇性才是優質麵粉磨粉生產的基礎。
現有技術的水平與本發明近似的是在磨粉生產中使用的，用以提高優質麵粉產量的，利用相對於不動的襯板旋轉的工作機構來獲得麵粉的方法。該旋轉工作機構為長鞭形或圓盤形轉子，而該不動的襯板則設置有肋條或作成篩網形式。該方法用在精磨機、和松粉機中，可保持將與外殼長在一起的胚乳殘餘顆粒與外殼分開(1)。上述裝置的工作原理主要是基於利用衝擊-剪切負荷，有選擇地破壞原始產品。
該方法在由穀物產品獲取優質粉料時不能使用，因為，已知衝擊剪切負荷的作用會導致穀物外殼過渡研碎，因而，會提高粉料的「灰分含量」(即降低粉料等級)。按照該方法將胚乳顆粒與穀物外殼分離是輔助的工藝工序—精磨，它包括在磨粉生產中優質麵粉粉碎的全部工序中，這樣，為了優質地磨碎麵粉，不能獨立地使用該獲取麵粉的方法。
利用軋壓機由穀物產品獲取粉料的方法是本發明的現有技術(2)。根據該方法獲得優質粉料是利用在旋轉工作機構(軋輥形式的碾碎體)的接觸區中，有選擇地破壞穀物的成分和根據粒度大小和成分，將破碎的產品分選而實現的。這時，與穀物接觸的軋輥以不同的圓周速度迴轉，而軋輥的工作表面則作成有波紋的或帶有微小的粗糙度的。當在軋壓機上研磨不同的產品時，軋輥之間的間隙在較寬的範圍(0.05～1mm)內波動。在軋壓機中穀物的破壞是由剪切和壓縮負荷實現的。在由穀物產品獲取粉料的生產線中，為了獲得高產量的優質粉料，要使用大量(可達幾十臺)軋壓機，這是由於在生產中，在一個裝置內採用了碾碎機構(軋輥)只與被研磨產品進行一次接觸的緣故。
該現有技術缺點是，無論在撕碎型或磨碎型的軋壓機中，在一個行程中，穀物產品磨碎後的優質粉料產量低(例如，一級粉料不超過10～15％)。由於作用在穀物上有由軋輥不同的圓周迴轉速度產生的相當大的剪切破壞負荷，因此，穀物體破壞的選擇性大大降低。因此，為了在磨粉生產中獲得優質粉料的高產量，在生產線上可採用由幾十臺撕碎型、磨碎型和精磨型的機器組成的研磨機組。這樣，在生產線上，照例要安裝不少於4～5臺撕碎型的軋壓機。這是由於最初要求穀物能得到足夠大的粉碎所決定的，即要求得到在獲取高等級的粉料時必需的粗麵粉和粗穀物所決定的。這時，每一臺軋壓機都應裝備一個單獨的分選破碎產品的裝置，並粉碎粒度級嚴格確定的產品。這就使由穀物產品獲取優質粉料的生產線的金屬消耗量和能量消耗大大增加。
發明概要本發明的目的在於提高了穀物產品在通過研磨裝置的行程中優質粉料的產量，並減少了獲取優質粉料的生產線設備的金屬消耗量和生產線工作的能量消耗。
本發明的目的是這樣達到的在已知從穀物產品獲取粉料的方法中(該方法包括用迴轉的碾碎體破壞穀物成分，接著根據粒度大小和成分對粉碎的產品進行分選)，通過利用迴轉的碾碎體；在穀物上進行與支承表面接觸的滾軋，有選擇地破壞穀物產品，同時將穀物各部分(即胚乳和外殼)的磨碎的產品分開，而穀物產品的粉碎主要是利用穀物產品流從入口向出口運動時，作用在穀物上的碾碎體的壓縮接觸負荷實現的，並且，碾碎體作用在穀物上的壓縮接觸負荷是沿穀物運動的同一方向，呈階梯狀減小的。除此之外，在該方法中，可通過使碾碎體沿著曲線形支承表面作曲線移動，來產生碾碎體對穀物的壓縮接觸負荷；而通過改變碾碎體的重量，或碾碎體沿支承表面運動的線性速度，或碾碎體支承表面的半徑與支承工作表面半徑的比例，可以調節碾碎體對穀物的壓縮接觸負荷的大小。而迴轉碾碎體放置時，穀物產品從入口向出口運動的方向上，相對於支承表面具有逐漸減小的間隙。
與現有技術比較，本發明的穀物產品研磨製粉方法可以大大減小穀物外殼破裂的數目，因而也可減小這些外殼形成小顆粒組的數目。本發明主要是按利用壓縮負荷使穀物破壞的原理工作的，而在原型方法中，除了壓縮負荷之外，在破壞時，作用在穀物上還有相當大量的剪切負荷和切割負荷。如實踐和所進行的研究所示，與剪切和切割負荷比較，壓縮負荷可以大大提高穀物的成分(即外殼和胚乳)破壞的選擇性。這是由於穀物成分的物理機械性質(強度，脆性、粘性、彈性等)不同造成的。在保證穀物研磨的選擇性方面，壓縮負荷比剪切和切割負荷的優點可以由下述事實證明，即主要利用剪切負荷和切割負荷來破壞穀物的裝置(例如，磨盤)根本不可能生產出優質的粉料，亦即在粉碎時，不能對穀物進行有選擇的破壞。在本發明中，作用在穀物上的以壓縮負荷為主的負荷是由離心力產生的。在滾軋和碾碎體沿著支承表面(例如，沿著圓周)作曲線移動時，該離心力作用在碾碎體上，並且其方向與這個支承表面垂直。在本發明中，由於有許多碾碎體在穀物上滾軋，固在粉碎過程中，被研磨的產品要經受多次壓縮負荷的作用。在被研磨產品各種成分破壞的選擇性因素的條件下，這種對被研磨產品的多次作用，由於可以比較充分地將穀物胚乳與外殼分開，因此可大大提高優質粉料的產量。在本發明中，隨著在研磨區中，產品從入口向出口的移動，碾碎體對穀物的接觸負荷逐漸減小也可促使穀物破壞的選擇性大大提高。通過減少碾碎體的重量或減小碾碎性沿著曲線表面作曲線移動的線速度，或者通過調節碾碎體支承表面的半徑與支承工作表面半徑的比例，就可做到上述。在這種情況下，作用在碾碎體上的離心力減小。這時，隨著穀物顆粒在研磨區中的移動，為了破壞穀物顆粒，所必需的接觸力也減小。否則，當作用在穀物顆粒上的接觸負荷超過最優值時，穀物顆粒中不但胚乳被有效地磨碎，而且外殼也被有效地磨碎。根據在試驗臺進行研究的數據，這樣，由於穀物產品有選擇的研磨規範被破壞，也會導致優質粉料的產量大大降低。
根據本發明，在研磨區中的原始產品從入口向出口的移動路程的初始路段上，穀物胚乳，在粗麵粉和粗穀物的尺寸範圍內，被粉碎成較大的顆粒。即在穀物產品粉碎的初始階段，在穀物產品從入口至出口的運動方向上，碾碎體以相對於支承表面的，不斷減小的間隙，在穀物上滾軋。如試驗臺研究所指出的那樣，在初始階段利用本發明粉碎穀物產品的過程中，獲得粗麵粉和粗谷粉形式的研磨產品，還可以另外大大提高粉料的等級。這是由於，這樣可將成品的灰分含量大大減小(平均減少20％～30％或更多)而達到的。此外，在本發明中，使碾碎體的工作表面和靜止的支承表面之間的間隙大小，朝著減小的方向改變，可以在穀物粉碎的初始階段，通過分階段的變形而使穀物破壞。在這種分階段變形時，穀物的變形量不大，即相應地，碾碎體作用在穀物上的接觸負荷較低。同時，在利用本發明粉碎穀物產品時，碾碎體作用在穀物上的接觸力較低和穀物的變形量較小可使穀物外殼的破壞大大減小。這種穀物外殼破壞程度的減小，根據穀物粉碎時穀物變形數目多少和變形量的不同，還可以大大提高利用本發明獲得的粉料的等級。
本發明由於採取了上述整套的在粉碎過程中，有選擇地破壞穀物產品的措施，因此可以大大提高優質粉料的產量。例如，當用本發明粉碎小麥時，所進行的試驗臺研究表明，與在產品一次通過一臺軋壓機的情況下，用軋壓機粉碎同樣的小麥比較，可以使優質粉料的產量增加3～4倍。同時，利用本發明提高優質粉料的產量還可使由穀物產品獲取優質粉料的生產線的金屬消耗量和能量消耗減少幾倍，因為這時生產線中的研磨機和分選機的數量可大大減少(減少幾倍)。
附圖的簡要說明下面，結合附圖來說明本發明，圖中表示了用於實現本發明研磨機及其各個部分。
圖1表示沿B-B線的研磨機的縱剖面；圖2表示沿
圖1中A-A線的研磨機的橫剖面；圖3表示研磨機撕碎部分中的研磨區的局部視圖，其中，原始產品作分階段的固定的變形。
研磨機包括一個圓柱形殼體1。殼體1的內面加有內襯，在殼體1中的軸2上同軸地放置著一個帶有分離裝置的垂直圓柱形轉子3。轉子3上裝有許多作成迴轉體(例如，圓柱體，圓環，球，芯軸，空心管子，圓盤等)形式的碾碎體4。轉子3的分離裝置中的碾碎體安裝成使其迴轉軸線與軸2的軸線平行。研磨機有裝料通道5和卸料通道6。碾碎體4放置在分離裝置的不通的徑向槽7中，該徑向槽7為圓環形槽形式，作在轉子3的圓柱形表面上，由固定在轉子3的本體上的徑向放置的平板8分割成相等的區段。轉子3的分離裝置包括幾個部分I，II，III，它們相應為撕碎部分，研磨部分和精磨部分。在轉子的I，II，III部分中，安裝著重量，尺寸或形狀不同的迴轉碾碎體。這可以保證在轉子迴轉時，碾碎體4作用在被研磨產品上的不同的接觸力，即根據穀物產品的形式和等級，其強度和其他物理機械性質的不同，在研磨機的每一個依次的部分中，碾碎體4作用在穀物上的接觸負荷，從入口至出口呈階梯狀減小。在用於將穀物預先破壞成較大的顆粒的轉子的撕碎部分1中，迴轉碾碎體4放置在穀物產品從入口至出口的運動方向上，相對於殼體1的內部加襯的支承表面和碾碎體4的工作表面9具有逐漸減小的間隙(圖3)。另外，碾碎體4的工作表面9和殼體1的靜止的支承表面之間的變化的間隙a，b，c的大小，在撕碎部分1的研磨區中，隨著原始產品從入口向著出口移動而依次減小。在粉碎產品的移動路程的其餘區段上(即在研磨部分II和精磨部分III)，碾碎體4在穀物上滾軋，它相對於殼體1的襯裡沒有間隙。II和III部分配備有形狀、重量和尺寸均不相同的迴轉碾碎體4，這些碾碎體可保證所獲得的優質粉料的必要的粒度和將胚乳與穀物外殼完全分開。另外，研磨部分II主要用於保證粉料所要求的粒度，而精磨部分III則用於更充分地使胚乳與穀物外殼分開。根據本發明的特點，相應地選擇碾碎體的形狀，尺寸和重量可以保證在使用本發明時，研磨部分II和精磨部分III的作用。
優選實施例利用本發明，由穀物產品獲取粉料可按下述方法進行。
如
圖1和圖2所示，當轉動研磨機的軸2時，轉子3的分離裝置中的多個迴轉碾碎體4，在離心力作用下，向著加有內襯的殼體1的圓周移動。這時，碾碎體4與殼體1的襯裡接觸，用力壓緊在襯裡上，並開始沿著該襯裡的曲線表面移動，並且不超出迴轉轉子3的不通的徑向槽7的範圍。在研磨機啟動後，穀物產品(例如，小麥，黑麥，大麥，燕麥，玉米等)，沿著進料通道5，連續地送入殼體1的內部。當在由轉子3的側表面和研磨機殼體1的加襯裡的表面所限制的空間中，從進料通道5向卸料通道6運動時，由於多個迴轉碾碎體4在穀物上進行與殼體1的靜止的內襯支承表面接觸的滾軋，原始產品被磨碎。利用本發明破壞原始產品的過程主要是由壓縮負荷實現的。該壓縮負荷是當碾碎體沿著靜止的支承表面(即殼體1的加了內襯的圓柱形表面)作曲線移動時產生的。利用本發明研磨穀物產品是隨著穀物產品移動，通過轉子部分I，II，III的工作區，分階段實現的。在轉子的撕碎部分I的工作區內，穀物產品由於分階段的固定的變形，在穀物外殼破壞程度加大的條件下，被破壞成尺寸在粗麵粉和粗穀物以下的較大的顆粒。接著，穀物的粉碎品移動至轉子的研磨部分II的工作區中，在那裡進行與所得到粉料的等級相應的研磨胚乳的基本過程。在粉碎的最後階段，當被研磨的產品進入精磨部分III的工作區中，胚乳與穀物外殼完全分開。被磨碎的產品，沿卸料支管6，從研磨機的殼體1中送出，接著，按照粒度粗細和成分對粉碎的產品進行分選。
在壓縮負荷規範下，穀物產品的粉碎可以保證穀物各個部分破壞的選擇能力(即選擇性)。即當碾碎體的壓縮力作用在穀物外殼上時，在外殼內有足夠脆性的胚乳的情況下，穀物的較有彈性和粘性的外殼破壞的程度比在剪切負荷作用時小得多。如
圖1和圖2所示，當多個碾碎體(例如，形狀為圓柱體)在穀物產品上滾軋時，在碾碎體4與殼體1的內襯接觸的區域內，該產品被壓縮成一個薄層。結果，脆的胚乳被破壞，而較有彈性的穀物外殼主要是沿著上述的層被平坦地「展開」。穀物外殼的這種大小受限制的變形(即外殼在一個平面上「攤開」)，在保持壓縮負荷不足以使外殼破壞的條件下，可以使在穀物產品粉碎時，外殼的破壞最小。
工業上的適用性在現有技術中，在碾碎體(軋輥)的接觸區域內，所形成的研磨產品層不斷地受到多次破裂。這種破裂是由於在軋輥的工作表面上作有許多凹槽，而軋輥本身以不同的速度迴轉造成的。這時，除了壓縮之外，被研磨的產品還受到切割和剪切。與本發明比較，在現有技術中，穀物外殼由於受到軋輥凹槽的破裂作用和剪切作用，而被嚴重破壞。根據本發明，多個碾碎體在穀物產品上滾壓可以保證研磨裝置的高生產率，並且，利用本發明，實際上可以使胚乳與穀物外殼完全分開。例如，可以製造一種研磨裝置，其研磨工作區的長度等於20～30臺(或更多)軋壓機研磨工作區的總長度。原始的穀物產品，當在研磨機中從輸入通道5向輸出通道6(
圖1)運動時，受到分階段的研磨，同時，碾碎體作用在被研磨產品上的接觸負荷是依次減小的，其大小是可以調節的。在本發明中，當產品在研磨區中通過時，接觸負荷分階段的變化可以保證這些負荷的大小與研磨產品顆粒的尺寸和顆粒「破壞性」程度相適應。由於隨著產品在研磨區通過，穀物顆粒尺寸減小，而其「破壞性」增加，因此，破壞顆粒所需的力不斷減小。這可以消除在研磨區中，作用在穀物顆粒上的不希望的升高的接觸負荷，並可保證大大減小穀物外殼的破壞，因而，利用本發明，可以大大提高優質粉料的產量。如試驗臺研究所表明的那樣，與通過軋壓機，在一個行程中的優質粉料產量比較，在壓縮和大小可調節的碾碎體作用在穀物上的破壞接觸負荷規範下，研磨穀物產品可使優質粉料的產量提高3～3.5倍或更多。
在轉子的撕碎部分1的工作區內，在研磨的初始階段，穀物產品是在特別「寬容」的條件下受到破壞的。這點是這樣達到的，即由於穀物是分階段變形的，並且在每一階段其變形量不大，因此，在該區域內，穀物是在較低的接觸負荷下被破壞的。這個變形量是由轉子的撕碎部分1內，第一排碾碎體與殼體1的內襯的間隙大小「a」，和在該部分內，沿著穀物產品從入口向出口的運動方向，上一排和接下去的一排碾碎體的上述間隙之差(即按照圖3的條件，為間隙a，b之差「a-b」或「b-a」)決定的。一方面，被研磨產品的變形量不會使在研磨區內，碾碎體4作用在產品上的接觸負荷小，這可以防止穀物外殼被過份研碎，從而轉換為難以用分選方法分開的顆粒組。另一方面，由於上述間隙「a」，「b」，「c」的影響，研磨具有穀物變形量固定的穀物產品可以在研磨的開始階段(即在從轉子的撕碎部分I的工作區的出口處)即獲得胚乳大顆粒(粗麵粉和粗谷粉形式)和大尺寸的穀物外殼部分含量高的研磨產品。在研磨的初始階段，獲得上述按研磨程度分類的穀物顆粒含量，在實際中是優質粉料生產工藝的最重要工序之一。如試驗臺研究所表示的那樣，這種預先研磨穀物產品，由於可以大大降低粉料的灰分含量(降低1.2～1.3倍或更多)，因此，可以大大提高成品(即粉料)的等級。
本發明與已知的裝置比較，可以製造尺寸小，而在一個行程中，優質粉料的產量高的裝置。在磨粉工廠中採用本發明可以將研磨機和分選設置的數目減少許多倍(4～5倍或更多)，並可降低所需能量，簡化生產線及其設備。考慮到已知的現有技術所固有的缺點，本發明可在磨粉生產中具有廣泛的應用，並可獲得巨大的經濟效益。
權利要求
1.一種穀物產品研磨製粉方法，它包括利用迴轉的碾碎體破壞穀物的成分，並接著按粒度大小和成分對粉碎的產品進行分選，其特徵在於，通過利用迴轉的碾碎體在穀物上進行與支承表面接觸的滾軋，有選擇地破壞穀物產品，同時使穀物各部分(即胚乳和外殼)的研磨產品分開，而穀物產品的粉碎主要是利用，當穀物產品流從入口向出口運動時，碾碎體作用在穀物上的壓縮接觸負荷實現的，這時，碾碎體作用在穀物上的壓縮接觸負荷也在這個方向上，呈階梯狀減小。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，碾碎體作用在穀物上的壓縮接觸負荷是通過碾碎體沿著曲線的支承表面作曲線移動產生的。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，碾碎體作用在穀物上的壓縮接觸負荷的大小可通過改變碾碎體的重量或其沿支承表面運動的線速度，或碾碎體支承表面的半徑與支承工作表面的半徑的比例來進行調節。
4.如權利要求1，2，3之任一種所述的方法，其特徵在於，該迴轉碾碎體放置在穀物產品從入口向出口運動的方向上，相對於支承表面具有逐漸減小的間隙。
全文摘要
本發明涉及穀物產品研磨製粉方法,在該穀物產品中,穀物體的組成成分具有很不相同的強度和物理機械特性。本發明可以在粉碎,例如,由小麥、黑麥、大麥、燕麥、玉米及其他穀物產品製成的優質和糊牆用的麵粉時應用。本發明可以減小由穀物產品獲取優質粉料生產線的金屬消耗量和能量消耗。這是由於可以將生產線中的研磨和分選設備的數量減少4～5倍而達到的。根據本發明由穀物產品獲取粉料是由於穀物各部分主要是利用壓縮負荷和研磨產品通過研磨區時,多個迴轉的碾碎體與被研磨的產品接觸來破壞而得以實現的。這時,穀物受到分階段的變形,其變形量不大,而碾碎體作用在被研磨產品上的接觸破壞負荷的大小,在穀物產品從入口向出口運動的方向上,是呈階梯狀減小的。本發明主要利用被研磨產品的變形量受限制的壓縮負荷,和保證碾碎體的破壞接觸負荷的大小與被研磨產品顆粒的尺寸及其破壞性程度相適應,可以保證穀物各部分破壞的高度選擇性。這樣,與在穀物產品的一個行程中,在軋壓機上的粉料產量比較,可使優質粉料的產量增加3～4倍。
文檔編號B02B3/00GK1194597SQ96196629
公開日1998年9月30日 申請日期1996年6月11日 優先權日1996年6月11日
發明者卡拉什尼科夫·瓦西裡·尼可拉也維奇, 烏索夫·加弗利爾·安那託裡也維奇, 梁林·謝爾蓋·弗拉基米格維奇, 阿魯丘諾夫·魯吉克·斯傑潘諾維奇, 菲德洛夫·米哈依爾·瓦西裡也維奇, 利昂捷耶夫·阿列克塞·卡爾別也維奇, 科洛斯捷列夫·維克多·伊裡奇 申請人:卡拉什尼科夫·瓦西裡·尼可拉也維奇, 烏索夫·加弗利爾·安那託裡也維奇, 梁林·謝爾蓋·弗拉基米格維奇, 阿魯丘諾夫·魯吉克·斯傑潘諾維奇, 菲德洛夫·米哈依爾·瓦西裡也維奇, 利昂捷耶夫·阿列克塞·卡爾別也維奇, 科洛斯捷列夫·維克多·伊裡奇