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在小麥淀粉生產(chǎn)工藝中，面筋淀粉分離機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，以面筋淀粉分離設(shè)備的不同形態(tài)，把淀粉工藝區(qū)分為馬丁法、水力旋流法以及三相臥螺分離法等；以進(jìn)入分離工段物料的不同形態(tài)，分為面團(tuán)法、面糊法等。我國小麥淀粉生產(chǎn)的工業(yè)化始于上世紀(jì)30-40年代，興盛于80-90年代。隨著工業(yè)乙醇的興起，小麥淀粉產(chǎn)業(yè)得到空前發(fā)展。而小麥淀粉工藝設(shè)備，特別是面筋淀粉分離設(shè)備的開發(fā)，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于小麥淀粉生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求。上世紀(jì)80年代以來，我國先后有上海、河南、江蘇及等地，引進(jìn)了國外一些小麥淀粉生產(chǎn)線，但大多因能耗過高、工藝繁雜而相繼擱淺。近些年來，對于面筋淀粉分離機(jī)與小麥淀粉生產(chǎn)工藝的技術(shù)研究得到了廣泛的重視。
1? 現(xiàn)有面筋淀粉分離設(shè)備的性能、特點(diǎn)與存在的工
??? 藝缺陷
1.1 MJ面筋機(jī)與馬丁法工藝（見圖1)
??? MJ面筋機(jī)在矩形金屬容器的下部并排設(shè)2根Z形攪拌棒，由軸向電機(jī)驅(qū)動(dòng)。使用時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，將水和面粉倒入容器內(nèi)，攪拌成面團(tuán)，停頓一段時(shí)間，待其醒發(fā)后，再進(jìn)行攪拌、翻動(dòng)、沖洗，產(chǎn)出面筋和淀粉漿。由于開始洗筋時(shí)，面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)尚未完全形成，其間又夾攜許多淀粉顆粒，如果用機(jī)械攪拌棒連續(xù)快速攪拌，會破壞面筋網(wǎng)絡(luò)。因此，攪拌棒只能緩慢攪拌，頻繁開停，且主要靠人工多次翻動(dòng)，撈、擺、淘、洗和至少4次以上沖水、放漿等多道工序才能完成。由于在同一容器內(nèi)進(jìn)行多種操作，設(shè)備功能難免顧此失彼，只偏于攪糊、醒發(fā)，而洗筋效率較低，分離效果差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能連續(xù)生產(chǎn)，用水量大，產(chǎn)出的粉漿濃度偏低，蛋白含量偏高，單位電耗也高。
1.2 旋流器與水力旋流工藝
??? 旋流器（見圖2)主要是由圓柱體和圓錐體兩部分組成。圓柱體頂部裝有深入至圓柱體內(nèi)部的溢流排料管，旋流器的工作原理是在離心作用下，使顆粒大小和密度不同的物料得到分離。物料在輸送泵的壓力作用下，從進(jìn)料管沿切線方向，進(jìn)入旋流器，然后沿圓周方向高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，密度較大的淀粉顆粒具有較快的沉降速度，被甩向旋流器壁隨螺旋流下降，通過底流口排出，這部分物料稱為底流物，而相對密度較小的蛋白顆粒（絮狀面筋）則具有相對較慢的沉降速度，在內(nèi)層中心軸線附近呈螺旋流上升至頂部溢流口排出，這部分物料稱為溢流物。10 mm旋流器的分割點(diǎn)直徑d50為3-7um。荷蘭的K.S霍尼公司提出的這種水力旋流法，用于從面粉中提取淀粉和面筋。
??? 面粉與水按一定比例在混合器內(nèi)充分混合成糊狀，送入貯漿罐。然后用泵將面糊和水送入1組9級串聯(lián)的直徑為10 mm的旋流分離器中進(jìn)行分離，每級旋流液被分離成重相和輕相2部分，在最后一級輸送清水進(jìn)行洗滌。從一級分離出來的重相液被送到篩分設(shè)備去除麩皮；而從多級旋流中分離出來的輕相液則被送到另一組3級旋流器中再進(jìn)行分離，從而在溢流中得到團(tuán)塊狀面筋、B淀粉及水溶性物質(zhì)，再把它們送到面筋篩加水沖洗后得到濕面筋。
??? 這種工藝設(shè)備由于采用多級輸送能耗偏大，同時(shí)，面筋在進(jìn)入旋流分離過程中，容易斷裂，混入漿水中，因而，其分離效果及單位能耗也不十分理想，這套工藝由上海某糧科所于上世紀(jì)80年代后期引進(jìn)我國，在嘉定應(yīng)用，隨后停產(chǎn)。
1.3 三相臥螺分離機(jī)及其工藝
??? 臥螺分離機(jī)（見圖3)是一種臥式離心機(jī)，內(nèi)部裝有螺旋，螺旋的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，速差在60 r/min左右可調(diào)。這種離心機(jī)的分離因數(shù)在2000-4 000之間，同時(shí)在溢流出口端設(shè)有噴嘴，可以分離出第三相一一中相，三相臥螺分離機(jī)也因此而得名。
??? 三相臥螺分離機(jī)對原料要求比較高，其面粉要求具有高出粉率、高面筋含量、低灰粉、低破損率，接近我國國標(biāo)特制二級粉以上。面糊制成后要求作均質(zhì)處理，均質(zhì)熟化后的面糊用偏心螺桿泵輸入三相臥螺分離機(jī)。
??? 三相臥螺分離機(jī)分離出的底流淀粉呈固體狀，由螺旋推進(jìn)器排出。戊聚糖的密度較小，主要分布在溢流中，其面筋尚未完全形成，需再次加水送入揉合機(jī)中攪拌、揉和，產(chǎn)生水和作用，使其形成膏狀的漿體，再經(jīng)熟化，稀釋、攪拌，游離出淀粉，形成絲狀小面筋，然后再將其輸送到分離因數(shù)為3 000-4000的臥式螺旋沉降機(jī)中進(jìn)行分離。由于這種分離機(jī)分出的底流還需要稀釋，進(jìn)入多級旋流器洗滌，在洗滌前還要通過碟片噴嘴離心機(jī)處理，所以可制取出較高純度的淀粉和面筋制品，但是工藝復(fù)雜，操作麻煩，能耗大，成本高。
??? 綜上所述，小麥淀粉生產(chǎn)工藝呈現(xiàn)兩極化的趨勢：①多數(shù)中小企業(yè)基本采用MJ面筋機(jī)和馬丁法生產(chǎn)工藝；②一些致力于標(biāo)新立異的企業(yè)，為搶占技術(shù)前沿，往往從國外引進(jìn)全套淀粉生產(chǎn)工藝設(shè)備。馬丁法生產(chǎn)工藝，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，水耗、電耗高。國外設(shè)備則工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴。
2? 從面團(tuán)糊的特性看面筋淀粉分離機(jī)的發(fā)展趨勢
2.1? 面團(tuán)形成的過程及原理
??? 面團(tuán)形成是一個(gè)復(fù)雜的物理和生物化學(xué)的變化過程，面糊與面團(tuán)的區(qū)別在于加水量的多少，面粉加水量從35%到95%，其加水量低于35%時(shí)不能成團(tuán)，加水 50%左右時(shí)可調(diào)制成面團(tuán)，而加水量在60%以上時(shí)，則可調(diào)制成面糊（一般為方便起見簡稱面糊）。面團(tuán)調(diào)制過程中其物性變化分為6個(gè)階段：原料混合階段、面筋形成階段、面筋擴(kuò)展階段、攪拌完成階段、攪拌過度階段和破環(huán)階段。
2.1.1 原料混合階段
??? 將各種配入的原料、輔料混合用水調(diào)濕，但并未形成一體，水化作用只在表面進(jìn)行，原料、輔料形成分散的松散狀。硬麥粉顆料掃描電鏡照片（見圖4）。
2.1.2 面筋形成階段
??? 隨著攪拌的進(jìn)行，蛋白質(zhì)大量吸水膨脹，淀粉粒吸水增加。繼續(xù)攪拌，水分大部分滲到面筋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，全部被吸收，面團(tuán)成為一體，水化作用大致結(jié)束。一部分蛋白質(zhì)形成了面筋，此時(shí)面團(tuán)易斷裂，缺少彈性，表面濕潤。從膠體化學(xué)角度，面筋形成是蛋白質(zhì)膠體（干凝膠）有限溶脹（脹潤）的過程。從微觀上看是促進(jìn)麥膠蛋白相互作用，形成面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中
二硫鍵起著重要作用。
2.1.3? 面筋擴(kuò)展階段
??? 隨著面筋的形成，水分大量滲透到蛋白質(zhì)膠粒內(nèi)面筋的網(wǎng)狀組織內(nèi)部。面團(tuán)表面逐漸趨于干燥，較光滑，有光澤,具有良好彈性和延伸性。
2.1.4 攪拌完成階段
??? 面筋已完全形成，外觀干燥、柔軟，具有良好的彈性和延伸性。表面均勻、平滑和光潔，無斷裂痕跡，無明顯筋絡(luò)，無大氣泡，手感柔和，軟硬適中，是面團(tuán)最好狀態(tài)。成熟面團(tuán)內(nèi)部面筋結(jié)構(gòu)見圖5。
2.1.5 攪拌過度階段
??? 如面團(tuán)已完全形成后還繼續(xù)攪拌，面筋超過攪拌耐度，開始斷裂。面筋膠團(tuán)中的水分又溢出，面團(tuán)表面再次出水，出現(xiàn)粘性，滾動(dòng)性增強(qiáng)，失去良好的彈性。
2.1.6 破壞階段
??? 若繼續(xù)攪拌，由于過度氧化而引起面筋質(zhì)地脆弱。加上酶的不斷作用，出現(xiàn)淀粉液化，蛋白質(zhì)部分分解，這時(shí)面筋完全破壞，面團(tuán)成為半透明并帶有流動(dòng)性，粘性非常明顯。
2.2 面筋與淀粉分離的過程及原理
??? 面團(tuán)或面糊形成以后，要使面筋與淀粉實(shí)現(xiàn)分離，首先，應(yīng)有水的介入，沒有水無論如何也分離不出面筋和淀粉；其次，要有能量，如果面團(tuán)或面糊若靜置放在水中，同樣不能實(shí)現(xiàn)面筋與淀粉的分離。
??? 有水、有能量可以實(shí)現(xiàn)面筋和淀粉的分離，問題的關(guān)健在于應(yīng)用水的多少和能量注入多寡?，F(xiàn)實(shí)工藝存在兩極的傾向，面團(tuán)法將面團(tuán)置于水中，水的張力和機(jī)械的攪拌力使面筋過度撕裂、破碎，混入淀粉漿中，致使淀粉中蛋白含量增加。在水力旋流工藝中，過程泵及其壓力將面筋撕成絮狀乃至斷裂同樣存在此類弊端。
??? 在三相臥螺與旋流工藝中，則注入過量能耗，以三相臥螺法為例，每噸原料面粉可節(jié)水3-4 t，而耗電則達(dá)數(shù)十千瓦以上，最終反映在成本上則是得不償失。
??? 其實(shí)面團(tuán)（糊）形成以后，其本身就蘊(yùn)含有一定的能量，這就是面筋顆粒相互結(jié)合、凝聚、收縮的力，而淀粉顆粒吸水后也有從面筋網(wǎng)絡(luò)中逃逸、脫離的趨勢，不過它們都還需要借助于水的張力和某種動(dòng)力，用水不必將其浸入水中，動(dòng)力也無需太大的能量，在一定意義上講“噴淋”和“蠕動(dòng)”就足夠了。
3 新型面筋淀粉分離機(jī)
??? 基于對面團(tuán)性能及內(nèi)在動(dòng)力的研究，對傳統(tǒng)面筋機(jī)加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種能提高面糊攪勻速度、用機(jī)械連續(xù)作業(yè)代替人工間歇?jiǎng)趧?dòng)、使面筋與淀粉分離更加清爽的面筋淀粉分離機(jī)。
??? 該新型面筋淀粉分離機(jī)所采取的技術(shù)措施是：對現(xiàn)有面筋機(jī)加以改進(jìn)，分設(shè)攪糊裝置、醒發(fā)裝置、分離裝置、增設(shè)成條裝置。攪糊裝置采用S形攪拌器，醒發(fā)裝置采用在攪糊裝置下游設(shè)一容器，成條裝置采用偏心螺桿泵，分離裝置采用至少1個(gè)無軸滾筒和噴水裝置，在滾筒的筒面上布設(shè)孔眼，在滾筒內(nèi)沿縱向設(shè)供水裝置，滾筒外兩端鑲設(shè)平輪和齒輪，滾筒的出口為面筋產(chǎn)出口，滾筒的下方設(shè)淀粉漿收集槽，從而構(gòu)成一種面筋淀粉分離機(jī)系統(tǒng)。
??? 這種面筋淀粉分離機(jī)與MJ面筋機(jī)和馬丁法工藝相比，具有可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化流水作業(yè)，減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力，增強(qiáng)面筋淀粉分離效果等優(yōu)點(diǎn)；與國外引進(jìn)的生產(chǎn)線相比，工藝更加簡捷實(shí)用，設(shè)備更易操作，電耗大大降低，且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，乃至微機(jī)程控作業(yè)。
??? 生產(chǎn)時(shí)，面粉和水通過計(jì)量裝置，按比例輸人攪糊裝置，2條S型攪拌器相向運(yùn)轉(zhuǎn)，在面粉充分吸水后，其面糊中的面筋顆粒接聚順暢，形成有力，可明顯提高成糊效率，縮短攪糊時(shí)間。
??? 攪拌成形的面糊被泵輸入立體容器中醒發(fā)，立體容器可以使其中的面糊承受一定的壓力，起到均質(zhì)作用，同時(shí)可使物料依次輸入輸出，不形成死角和物料滯留。
??? 成套裝置避免了馬丁法工藝大面團(tuán)洗滌時(shí)，不易分散、能耗大、洗滌效率低的弱點(diǎn)，同時(shí)吸取了旋流工藝中面筋過度破碎、混入淀粉漿的弊端。首先將面團(tuán)有效分散，其次將其分割到適當(dāng)?shù)某潭?，從而保證下游工序的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。
??? 分離裝置采用一定轉(zhuǎn)速和孔眼密度的滾筒，使絮狀面筋在其中有效翻轉(zhuǎn)、滾動(dòng)、推進(jìn)，特殊的水流形態(tài)，能夠使淀粉有效分離，面筋漸次收攏、聚集成型。這種面筋淀粉分離機(jī)可以產(chǎn)出較高濃度的粉漿（5.5Be以上),水可回用洗滌,每噸面粉原料用水為4-6T(傳統(tǒng)設(shè)備為8-10T),單位電耗明顯降低.該設(shè)備專利號為200320126207.0。