谷物輕雜處理工藝改造與技術創新

陳敏 曹小飛 曹育金

摘要：谷物在儲藏或加工前需經歷復雜的清理工序，其清理效果的好壞直接影響后續加工設備的效率，清理過程中原糧的損失率則關系到谷物加工的成品率及經濟效益。為盡可能實現谷物資源的價值最大化，分析了傳統谷物輕雜處理工藝各清理加工環節，針對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。經實驗證實，新型輕雜處理工藝可以實現輕雜混合物中谷物顆粒的充分提取，降低風機能耗，并減少投資成本。

關鍵詞：谷物；輕雜；損失率；附加值；谷粒提取器

中圖分類號：TS210.4 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210528

近年來，我國各類糧食作物的生產和流通有了很大的發展，其生產加工與世界各地市場的聯動性顯著增強，不同地區、不同品種的作物之間，甚至是同一品種因為不同的生長環境，其工藝性質也會大有不同，因此需要針對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、出成品率和產量[1]。同時，為了使谷物資源物盡其用，國家也越來越重視谷物的深加工和綜合利用，主要是指對谷物加工的主副產品進行進一步的充分利用，開發出新的產品，使谷物資源得到有效的利用和極大增值，從而提高企業的經濟效益和市場競爭力。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于厲行節約反對食品浪費的意見》[2]明確要求“加強糧食生產、收購、儲存、運輸、加工、消費等環節管理，有效減少損失浪費。”“提高成品糧出品率和副產品綜合利用率。”

本研究涉及糧食作物預處理技術領域，谷物原糧經收割、烘干后進入倉庫儲存或進入后續加工流程前，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，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，所以需要利用初清篩、去石機以及清理篩等清理設備進行較大和較重雜質處理，同時通過清理過程中的風選作用，分離掉部分較小和較輕雜質[3]，另外谷物原糧在加工過程中大多需要進行脫殼，脫殼后的谷糙與谷殼混合物則利用外置風機或專用風機進行分離，因此，實際上在整個清理加工過程中，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，其中國內最常見的是風選法，它是利用糧粒與雜質之間糧粒本身的懸浮速度的差別，借助氣流除雜或分級的方法[4]。具體實踐中，主要是通過對清理過程中相關的清理設備增設吸風裝置。由于谷物的懸浮速度大于輕的雜質，谷物和輕雜的混合物落入具有設定速度的上升氣流時，谷物穿過氣流下落，雜質則被氣流帶走[5]，從而達到分離輕雜質的目的。為使谷物得到更有效的利用，本文擬對傳統的谷物輕雜處理工藝進行改進，以期為碾米設備制造廠商和谷物加工企業提供參考。

1 傳統的谷物輕雜處理工藝

傳統的谷物輕雜處理系統包括清理設備、吸風裝置、輕雜混合物收集總管、除塵裝置以及谷殼收集裝置，主機設備包含常用于清除谷物中雜質的初清篩、清理篩、去石機以及用于去除谷類作物外殼的礱谷機等，并配備與之對應的吸風除塵裝置。其對輕雜處理的工藝流程如圖1所示。

分離收集機理：通過外置風機提供具有一定風壓、風速的風（風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、谷殼則經過旋風除塵器（沙克龍）沉降下來后通過關風器接出，帶有灰塵的風則通過除塵結構將灰塵清除，凈化為干凈無污染的空氣排到大氣中。

但是在實際生產和應用過程中，一方面因為稻殼提糧器存在一定的風阻，使得風機在抽走輕雜混合物時存在一定風量、風壓的損失，所需的風量比實際有效風量大，從而導致各個風機能耗增加；另一方面，由于每一道清理設備吸風裝置中均需要配置一臺稻殼提糧器，而購置多臺稻殼提糧器勢必會增加投資成本，所以一般情況下除礱谷機吸風裝置以外，其他大部分的稻谷清理、加工設備的吸風裝置中都不會安裝稻殼提糧器。因此在一定程度上清理設備的吸風裝置會將部分谷物顆粒隨輕雜一起分離進入后續除塵設備，從而被當成輕雜處理，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、清理篩的吸風裝置所吸出的成熟顆粒，未成熟粒、半飽滿粒。以年產量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%計算，每年未成熟粒、半飽滿粒可達500～1 000 t，其市場價約為1.2元/kg。雖然初清篩、去石機、清理篩后接礱谷機，而礱谷機吸風裝置內安裝有稻殼提糧器，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粒總量的20%，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，則浪費的成本大約為12萬～24萬元。而實際上這部分未成熟粒和半飽滿粒可通過再次加工利用，產生附加值，發揮出更大的經濟和社會效益。

2 新型的谷物輕雜處理工藝

為盡可能實現谷物資源的價值最大化，通過分析研究各清理加工環節，提出一種新型谷物輕雜處理工藝，以達到在不安裝稻殼提糧器的同時，充分收集未成熟顆粒和半飽滿顆粒，降低投資成本，提高經濟效益和社會效益的目的。

新型谷物輕雜處理系統也包含上述傳統清理系統中的幾大設備和與之對應的吸風、除塵裝置，其區別在于取消了每套吸風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。其對輕雜處理的工藝流程如圖2所示。

分離收集機理：谷物原糧在經過每一道清理或脫殼后，通過外置風機作用，將各個清理設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一收集在風網總管道中；輕雜混合物經過后路除塵裝置中的第一除塵單件，含有灰塵的氣流經除塵結構后排入大氣，含有未成熟粒、半飽滿粒和谷殼的混合物通過關風器接入專用谷粒提取器；未成熟顆粒和半飽滿顆粒經過專用谷粒提取器后被充分收集，含有谷殼的輕雜質混合物進入除塵裝置中的第二除塵單件；含有谷殼的輕雜質混合物經過第二除塵單件后進入谷殼收集設備，含有灰塵的氣流經除塵結構后排入大氣。

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。其中分料勻料室內部設有上下多層淌料板，每層淌料板與水平方向存在一定夾角，該結構可根據混合物中谷物顆粒、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，在混合物一級一級往下運動過程中進行實現初步的自動分級，分料勻料室出口與過渡室進口連通，過渡室底板與水平方向也設定有角度，其出口與分離室進口連通，分離室設有用于未成熟顆粒和半飽滿顆粒通過的下部端口，以及用于谷殼被風吸走通過的上部端口，其上部內壁和下部均設有可擺動一定角度的調風板，通過設定調風板的開口大小，來控制各產出物的純度。

專用谷粒提取器實現了輕雜混合物中谷物顆粒的充分提取，代替了各脫殼設備吸風裝置中單獨配置的稻殼提糧器，相應地減少了各吸風裝置中風機的風量、風壓損失，所需的風量減小，降低了各外置風機的能耗；同時也因為取消了多個稻殼提糧器，減少了投資成本。

此外，將多臺清理設備吸風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成雜質處理；同時提取出來的未成熟粒和半飽滿粒可通過深加工和綜合利用，制成飼料等副產品。

3 結 論

為盡可能實現谷物資源的價值最大化，通過分析研究各清理加工環節，提出一種新型谷物輕雜處理工藝，達到了在不安裝稻殼提糧器的同時，充分收集未成熟顆粒和半飽滿顆粒的目的，確保了谷物產品的純度，保證了成品和副產品的質量，同時避免了糧食的浪費，可為谷物加工企業帶來可觀的經濟和社會效益。

參 考 文 獻

[1]曹靈靈，王溶花.我國谷物類糧食進口貿易現狀及問題分析[J].糧食科技與經濟，2020，45（3）：19-21.

[2]新華社.中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發《關于厲行節約反對食品浪費的意見》[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.谷物加工機組模塊化設計分析[J].糧食科技與經濟，2020，45（12）：96-98.

[4]吳良美.碾米工藝與設備[M].北京：中國財政經濟出版社，1998：21-25.

[5]顧堯臣.糧食加工設備工作原理、設計和應用[M].武漢：湖北科學技術出版社，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