文 献 综 述
- 引言
小麦制粉工业是面食工业的先导，世界各国都将其放在重要位置。从小麦到成品小麦粉需要经过系统的生产过程，包括小麦的接收。初清。毛麦清理、光麦清理、制粉、配粉[1]。我国小麦制粉能力之大, 小麦制粉企业之多均属世界之最。小麦制粉工业的产品与人民生活息息相关, 是一个永不衰败的朝阳工业和生命工业。自改革开放以来, 特别是20世纪80年代末到90年代初, 我国小麦制粉工业在引进、消化吸收国外先进小麦制粉设备和技术, 大胆采用新技术、新工艺、促进了传统小麦制粉产业的发展, 形成了具有中国特色的小麦制粉技术[2]。进入21世纪后, 随着我国国民经济的快速发展, 人民生活水平的显著提高以及小麦制粉企业经济实力的增强, 我国的小麦制粉技术出现了许多新的特点, 这些特点主要表现在小麦的清理工艺、制粉工艺、配粉工艺以及小麦粉生产过程的自动控制、节能降耗和新设备等方面[3]。面粉厂对小麦进行制粉加工时，通常需要使用打麸机，打麸机依靠旋转的打板，将粘附在麸皮上的面粉打下来。原料由入口进入后，受到打板的打击以及筛面的摩擦等作用，使麸皮与面粉剥离。
- 研究背景及意义
我国是一个小麦栽培历史悠久的国家，但由于人多地少，粮食供求矛盾适中偏紧。为解决众多人口的温饱问题，长久以来我国的小麦科研和生产一直非常注重产量的提高，将重点放在改善抗倒伏和抗病性，而忽视了对品质的改良。20世纪80年代后期，我国小麦品种测定表明，大面积推广的小麦品种多数营养品质较差，加工品质不佳，难以满足市场需求，一度出现“卖粮难”，库存增加，并形成陈化粮。鉴于此种状况，国家提出了优质战略，改良小麦品质，包括营养品质和加工品质，先后推出了产业结构调整规划、优质优价收购政策，按照市场的需求不断变化和终止资源引进的新模式，先后选育出一大批优质专用小麦和特色小麦品种，解决了长期困扰制粉业和食品业的原料质量偏低的关键问题，代替了进口原粮[1][3]。
原料的问题已经得到了解决，但是将小麦制成面粉的机械也同样需要进行优化。打麸机作为制粉行业的重要机器，应用于磨粉之前，清粉之后。小麦籽粒经过清理、研磨、筛分等一系列工序, 最终被磨制成供人们食用的各种食品的基础原料——面粉[4][5]。1986年我国制定了GB1355-1986小麦粉标准一直沿用至今。面粉等级的分类依据是加工精度, 它根据小麦粉中麸皮的含量来确定, 等级越高的面粉其麸皮的含量越低 (即加工精度越高) 。麸皮的主要成分是纤维素, 其含量约占小麦总纤维素的90%, 在意大利和西欧等国家是采用纤维素含量来衡量面粉的精度[6]。我国在制定等级粉标准时, 由于某些原因, 没有采用纤维素含量定等, 而是用灰分含量与粉色麸星两个指标相结合来判断小麦粉的等级。由于麸星和粉色是一项感官检验指标, 难以量化和标准化, 受测试者主观因素影响大, 所以自从GB1355-1986标准出台很多年, 这个标准一直保留但形同虚设;灰分在小麦籽粒各部分的分布情况并不平均, 皮层含量最多、胚部次之、胚乳最少, 胚乳的中心部分比胚乳的外层更少。因此, 灰分含量越低表明胚乳或胚乳中心部分 (麦芯) 在小麦粉中占比越大, 而麸皮等高灰分的部位被去除的越多, 间接表明加工精度越高[7][8]。因此打麸机质量好坏，功能强弱对制粉行业的产品优劣影响很大。
本次打麸机的设计由学生自己独立完成，通过查阅文献资料，了解到打麸机的原理和结构，对其有一个完整的认知后， 设计出其外形尺寸以及内部结构，并且对其关键零部件进行性能分析与校核。在此过程中，锻炼学生文献查阅和外文阅读能力、独立思考和自主学习能力、创新设计能力、设计和分析软件的操作能力。
- 国内外研究情况
目前, 面粉加工设备的发展趋势是向安全卫生低能耗、大型化方向发展[9]。从国外的几个比较著名的公司关于面粉设备的生产和研究现状中, 可以发现我们的加工企业在设计和生产中的不足, 首先是在设计理念方面与国外发达国家的生产企业有比较大的差距, 往往落后于国际市场发展的要求, 自主创新能力不足, 特别是在节能、节约原材料、食品安全卫生等方面缺少重视和创新[10]。虽然国内的面粉机械单机和成套设备制造的总体技术水平已经达到发达国家20世纪90年代的水平, 具有了一定的先进性, 甚至部分设备达到了国际先进水平。 但与国际一流制粉设备仍有不小的差距, 主要体现在原创性设计水平低、制造质量更是良莠不齐, 无百年老店和知名品牌[11]。另外在研发绿色加工设备的投入不够, 研究的技术条件和手段不足, 缺乏基础的科学研究理论。我国小麦制粉企业对原粮接收的取样和检测多以人工方式, 费时、费力、效率低, 且结果不易准确。然而, 发达国家面粉厂大多采用了一套高效快速的原粮接收自动取样装置和小麦品质检测系统（见图1），实现小麦样品的自动扦取吸入检测室。整个系统包括自动扦样装置、快速小型杂质清理检测筛、容重器、近红外品质检测仪。对小麦原粮样品的杂质、容重、水分、硬度及其它基本理化品质指标完成快速检测, 保证面粉加工原粮小麦的品质和安全[12][13]。
图1原粮接收自动取样装置和小麦品质检测系统
打麸机的工作原理为物料在高速旋转的可调打板打击下，麸片被抛向缓冲板和弹性筛，在打板的多次作用下，面粉从麸片分离，通过筛网落入卸料斗，同时，得到含粉量较小的优质麸皮[14]。作为一种传统机械，世界各国都对其不断进行改善更新。其中，美国堪萨斯州威奇托Kice公司设计生产了一种新的BF-52型打麸机 (见图2) 。该设备具有与BF-27和BF-42型同样的功能, 但它的额定产量能提高50%左右。BF-27和BF-42型打麸机额定最大生产能力分别为每小时2 000磅和4 000磅, 而BF-52型打麸机最大生产能力为每小时6 000磅。
