降低大米中磁性雜質技術研究及應用

徐金勇，李維強

（上海海豐米業有限公司，江蘇 大豐 224153）

隨著人們生活水平的提高和食品安全意識的增強,大米作為居民主要口糧和食品工業的基礎原料,其質量安全越來越受到重視。大米中無機雜質類的磁性金屬物含量,是生產者和消費者一個非常重要的關注點。國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的《大米生產許可證實施細則》要求“稻谷原料應符合國家稻谷標準GB 1350-2009的要求。入礱谷機的稻谷必須經過篩選、磁選、風選及去石等清理過程”。GB 13122-2016《食品安全國家標準 谷物加工衛生規范》中明確規定:“應采取有效措施防止金屬或其它外來雜物混入產品中”，磁性雜質的危害遠遠大于其他無機雜質，如果磁性金屬雜質混入大米中會危害人體健康,混入副產品中也可能妨礙牲畜的飼養;如果磁性金屬雜質隨物料進入米機或拋光機等設備,將會嚴重損壞設備部件,造成設備安全事故。本文介紹不同種類的磁選器原理，探索建立較完善的磁性雜質清理工藝流程，確保大米加工安全生產和最終產品質量安全，切實保障大米產品的質量安全和生產穩定性。

1 大米加工中鐵磁性金屬物的來源

磁選是根據稻米和鐵磁性雜質導磁性不同而進行分選的方法，即利用磁鋼清除稻米中磁性雜質。

磁性金屬物的來源：大米車間的磁性金屬物來源于5個方面:①新建廠房首次使用或者進行大技改后，電焊條、焊渣、鐵屑或螺釘等沒有徹底清理干凈，混入加工物料中；②在稻谷收割、脫粒、干燥及運輸等過程中混入粒狀、棒狀、片狀鐵釘、鐵片、螺絲及鐵渣等，稱為原始性鐵磁性雜質；③在加工過程中，由于檢修不及時，畚斗螺絲、分級篩等設備螺絲松動掉入稻米中；④在設備維修作業時,如沒有采取保護措施或采取的保護措施不當,作業完成后沒有及時清理或清理不徹底,清理后的物料沒有妥善處理等都容易使鐵磁性金屬雜物混入物料或設備中;⑤車間現場的生產操作人員自身攜帶的鐵磁性金屬物、包裝袋里面混入的磁性金屬物都有可能成為物料中磁性金屬雜質的來源。

2 磁選器種類及特點

常用磁選設備:永磁筒、永磁滾筒、磁力分選器、柵式磁選器、溜管式磁選器及溜板式磁選器等，工廠一般都采用永磁體做磁體,用不銹鋼材質制作筒體或附屬結構。衡量磁選器性能的主要指標是永磁體的磁感應強度和磁性物質去除率,在選擇磁選設備時主要看其磁感應強度的高低,磁感應強度越強,磁性金屬雜質去除率就越高。目前大米車間使用比較普遍的磁選設備有永磁筒、管式磁選器和磁力分選器等。

2.1 磁筒

TCXT永磁筒由外筒體和磁體兩部分組成。筒體經上下法蘭連接在輸送管道中，構成管道一部分。磁筒由一定數量的高效磁塊裝配在不銹鋼錐形罩筒組成，磁體固定在外筒體觀察門的里側，工作時磁體位于筒體中央。稻米由進料口落入，經磁體的錐頂向圓筒內散開下落，物料從筒體與磁體的環形間隙下落通過，由于環形間隙中充滿磁場，使混雜在物料中鐵磁性金屬物磁化，在落下過程中逐漸減速，并被吸附在罩筒表面。在清理雜質時，只需拉開觀察門，帶動磁體轉到筒體外，人工清理其表面鐵磁性雜質。其特點:不需要動力，清理方便。磁筒設備安裝中應保證垂直，進料端接管應有長度不小于500 mm直管段，以保證物料垂直落下而不跑偏。管道中物料對設備沖擊較大，在設備上方應裝配緩沖裝置。磁塊質脆易碎，設備在運輸、使用過程中不要碰撞、振動和倒置。

2.2 磁力分選器

TCXP型磁力分選器主要由進料裝置、永久磁鋼淌板和罩殼等組成。進料裝置為重錘壓力門結構，永久磁鐵是采用極高磁場強度的鍶鈣鐵氧體制成，它與非磁性體不銹鋼固定在一起，并與設備的下底板緊密相連，組成一個平滑傾斜物料淌板。磁鋼淌板安放在罩殼內懸臂伸出小軸上，可方便取出，以便清理磁性雜質。當稻米流經進料裝置后均勻流過磁鋼淌板時，混雜糧粒中的鐵磁性雜質被吸附于磁鋼表面，而稻米通過磁選機流出機外，達到清理鐵磁性雜質目的。該設備裝置于自溜管上。自溜管在滿足自溜條件下，一般不宜超過下列數值:稻谷溜管≤40°角,糙米及白米≤35°角。

2.3 透明高磁溜板式磁選器

TCXB型高磁溜板式磁選器結構與TCXP型相似。它具有以下特點:采用350 mT以上高磁鋼，清除鐵磁性雜質率達100%;耐磨材料襯底，經久耐用，透明玻璃外殼，可觀察內部工作情況，便于管理。系列規格有20型、30型、40型。

2.4 其它磁選器

（1）永磁滾筒;采用永久磁鋼(鍶鈣鐵氧體)的旋轉滾筒，在運轉過程能自動排除吸出的鐵磁性雜質。當稻米流經壓力門均勻落到磁鐵滾筒上后，稻米隨滾筒轉動后下落，從出料口排出，其中鐵磁性雜質被磁芯磁化，吸附在外筒表面，并被外筒上拔齒帶著隨外筒一起轉到至磁場作用區以外、磁性消失后自動落到鐵磁性雜質盒內，從而達到自動清除鐵磁性雜質目的。系列規格以滾簡直徑（cm)為標準。有25、40兩種。滾筒長度為300 cm，轉速為38 r/min,26 r/min，處理量為 6～6.5 t,20 t/h，其優點是能自動排鐵，不足之處需配用0.55 kW動力。

（2）電磁滾筒:采用電磁鐵旋轉滾筒在運轉過程能自動排出吸附鐵磁雜質，在碾米工程上極少用。

（3）磁欄:用磁鋼集中裝置成欄狀磁性設備，適用生產規格較小碾米廠。在排列磁鐵時，注意將磁鐵同極排在一起(即S-S,N-N)。為防止磁鐵同極相斥，在兩磁極之間應用紙板隔離。磁鐵裝置數量用于處理凈稻谷、凈糙米以每小時處理1 000 kg安裝3塊計算，處理大米按1 000 kg安裝5塊計算。裝置在料層上部的磁鐵，其極面與料層表面間距 一般為10 mm,磁欄斜度應與物料自溜管的自流角一致。

3 大米加工工藝中磁選器配置

大米生產工藝一般包括清理、礱谷、碾米、白米整理及包裝等五個工段。大米車間在選擇和配置磁選器 時,應根據各個生產工段的設備特點、物料性質及分離物料中磁性金屬雜物的難易程度等因素來考慮。

3.1 清理工段磁選器配置

清理工段主要是清理稻谷中的大雜、小雜、輕雜以及鐵磁性雜質。該工段水稻流量比較大,應配置與產量相配套的永磁筒或磁力分選器清除水稻中大部分的磁性雜質,以減輕后道磁選的壓力。由于清理流程中前段含有大量的稻谷秸稈、繩頭等,容易堵塞永磁筒內物料通道,如果選擇的是永磁筒,應把它安裝在初清篩的后道。

3.2 礱谷工段磁選器配置

礱谷是稻谷經淌板（或經喂料輥和淌板）全長上均勻地喂入兩膠輥之間，而等徑膠輥輥筒以不同的轉速逆向旋轉，結合壓砣的壓力使通過輥間的稻谷受到擠壓和搓撕，谷粒兩側受到兩個不等速運動的工作面擠壓和搓撕而脫去穎殼的過程，在礱谷工段進機前安裝磁力分選器，以保護膠輥不受損傷，同時減輕后道碾米前磁選壓力。

3.3 碾米工段磁選器配置

碾米工段磁選尤為重要，磁性雜質進入米機中，會損壞米篩和砂輥，米篩損壞后，米粒會穿過破損篩網而混入副產品中，造成浪費，影響生產正常運行。一般在每道米機上方的緩沖倉出料口安裝磁力分選器進行磁選。

3.4 包裝工段磁選器配置

（1）包裝工段是對磁性金屬物控制的最后一道關口,必須確保所有鐵磁性金屬雜物不得進入成品大米包裝中。因此,必須在大米包裝前安裝磁選器永磁筒、管式磁選器、柵式磁選器均可以作為選擇對象,安裝位置越接近包裝口越好，有廠家安裝在包裝秤的入口處，一些廠家選擇安裝進成品倉前管道中，都能起到很好保障作用。選擇安裝合適的磁選器,以滿足生產安全與產品質量安全的需要。

（2）包裝工段通常會安裝金屬檢測機，金屬檢測機由兩部分組成，即金屬檢測機與自動剔除裝置，其中檢測器為核心部分。檢測器內部分布著三組線圈，即中央發射線圈和兩個對等的接收線圈，通過中間的發射線圈所連接的振蕩器來產生高頻可變磁場，空閑狀態時兩側接收線圈的感應電壓在磁場未受干擾前相互抵消而達到平衡狀態。一旦金屬雜質進入磁場區域，磁場受到干擾，這種平衡就被打破，兩個接收線圈的感應電壓就無法抵消，未被抵消的感應電壓經由控制系統放大處理，并產生報警信號(檢測到金屬雜質)。系統可以利用該報警信號驅動自動剔除裝置等，從而把鐵磁性雜質排除在生產線以外。大米包裝線可以選擇安裝在包裝秤下料口，配套剔除裝置和大米回收設施，還可以在碼垛輸送設備后道安裝，有效把好成品米最后一道關口，特別對于縫包過程中斷針控制有很好效果。

4 磁選器的操作管理

如果永磁體吸附的磁性金屬雜質得不到及時清理,長時間駐留在磁體上容易被物料沖走,沖落的金屬物仍然會隨物料進入下道設備。因此,對磁選器的操作管理實質上就是對磁選器磁體的定期清潔管理。需要建立HACCP體系安全管理體系,車間也可以制定磁性金屬物控制程序,對磁選器的清潔頻率、清潔責任人、清理出來的雜質回收及清潔記錄等進行規范與控制。在程序中明確：正常生產情況下各工段的每道磁選器每班必須至少清潔一次,在車間建成剛投產時或車間連續停機一段時間后恢復生產時及設備大修后都應適當增加清理頻率;規定各工段生產操作人員為清潔磁選器的責任人,責任人每清理一次都應在磁選器上的清理卡上記錄一次,同時對清理出來的磁性金屬物進行分析評估,如發現雜物異常(如畚斗螺釘等設備上的零件),應追蹤分析,直到找到異常的磁性金屬雜物的源頭為止。把清理出來的磁性金屬雜質及時回收到垃圾筒,避免清理出來的磁性金屬雜物再一次混入物料中產生新的磁性金屬雜質;車間主管還應對磁選器的清潔工作進行檢查和評估,以確保磁選器清潔工作持續進行。車間除了制定一定的制度保障磁選器得到清理外,還應該培養操作人員養成良好的操作習慣,按照“6S”的管理要求加強現場管理,以減少磁性金屬雜質的來源。在設備和廠房的維修保養過程中做好防范措施,減少和避免金屬材料混入物料和設備中，在衛生清掃過程中如發現螺栓、螺帽及墊片等金屬材料,應對其分析和回收,①可以防范設備事故產生；②可以防止清掃出的金屬材料再次進入設備和物料中，生產操作人員不得把磁性金屬物帶進生產現場,更不能佩戴首飾,非生產操作人員進入生產現場也應該受到控制，包裝物也可能混有磁性金屬物,包裝物在入庫前應該檢驗其袋中含雜情況,包裝袋使用前應把雜物抖干凈。

5 磁選器的安裝與維護

磁選器安裝與維護應該注意以下幾個方面:

（1）安裝磁選器時應該注意其安裝高度和安裝位置,安裝高度要有利于操作者方便清理,安裝位置要留有一定的空間,確保磁選器的門或磁柵可以開啟或抽出。

（2）安裝時磁選器時還應注意確保物料薄厚一致、勻速地通過磁體,避免物料通過磁選器時速度過快影響磁選效率。

（3）由于物料自溜會對磁選器產生較大的沖擊力和摩擦力,磁選器容易被磨損,因此,最好在磁選器上方裝設緩沖器,以降低其對磁選器沖擊和摩擦。

（4）磁選器的永磁鐵質脆易碎,其在運輸、安裝及使用過程中不要撞擊、敲打、劇烈振動或過熱,以免退磁或破碎。

（5）為安全起見,電工儀表、手機、手表等易被磁化的物品不得靠近磁選器。

（6）除了定期清理磁體吸附的磁性金屬雜物外,還應該定期檢查磁選器的密封和磨損情況,及時修理磁選器。

（7）磁選器長時間使用時,磁體會退磁和衰減,最好每年對磁選器進行一次磁場強度的測定,視測定結果來決定是否充磁或更換磁選器。