浅谈超微粉碎系统及其在糯米粉加工中的应用

2020-10-22李建飞凌文明董维炀

粮食与食品工业 2020年5期

李建飞，张勤，陈强，凌文明，董维炀

佐竹机械(苏州)有限公司 (苏州 215129)

糯米粉是由糯米加工制得，在国内除了用于作为汤圆、元宵、麻糬等传统食品的主料，以及冷饮食品的增稠剂外；近些年来还被作为环保塑料[1]、环保建材[2]、环保粘合剂[3, 4]等环保材料，以及化工药剂[5]的辅料，应用范围广阔。超微粉碎技术是指采用特殊的粉碎设备，通过碾磨、剪切、冲击等物理方式，可将颗粒原料粉碎至10～25 μm以下的微细粉体，进而可将物料呈现出特殊功能的过程[6]。作为谷物研磨粉碎的新技术，超微粉碎技术具有改善谷物加工特性、减小粒度并改善制品口感、提高机体对谷物中营养成分的吸收、降低加工生产中的污染等诸多优点[7]。在糯米粉的工业化加工方面，国内普遍采用传统的金刚砂磨进行优质水磨糯米粉的加工，超微粉碎设备尚未得到有效推广。而在日本等一些发达国家，为满足市场对于更高品质大米粉的需求，用于大米粉加工的超微粉碎设备已得到较为广泛的应用。本文主要对开发的气流式超微粉碎系统及其加工糯米粉的效果进行了阐述与分析，旨在为超微粉碎设备在中国国内糯米粉工业化加工上的推广与实际应用提供一定参考。

1 超微粉碎系统

1.1 设备组成与功能

所研发的超微粉碎系统主要由过滤器、热交换器、超微粉碎内分级磨、旋风集料器、卸料阀、高压引风机，以及电控柜等构成。该系统主要用于粉碎莫氏硬度低于3.5级的谷物颗粒；其制成成品的粉体粒度在8～150 μm范围内，同时也可满足粉碎连同干燥的生产要求。

1.2 设备工作原理

浸泡后的原料大米通过螺旋喂料装置进入分级磨内进行快速粉碎；且在热换器和涡轮分级机的共同作用下，经粉碎的大米粉由热风得到瞬时干燥，并强制分级。最终成品经由旋风集料器收集；废气则通过脉冲除尘系统进行处理。设备工作原理图见图1。

图1 设备工作原理图

1.3 设备基本技术参数

为满足不同厂家对于加工产量的不同要求，开发了4种规格的超微粉碎机，最高出机产量可达到2 000 kg/h。设备基本技术参数见表1。

表1 超微粉碎设备基本技术参数表

2 在糯米粉加工中的应用

2.1 与传统湿法加工工艺的优势对比

传统的糯米粉湿法加工工艺见图2,利用超微粉碎系统，采用湿法加工工艺进行糯米粉加工，其基本工艺流程见图3。由图2和图3对比可知，传统湿法加工工艺与采用超微粉碎系统后的湿法加工工艺，其主要区分在洗米浸泡后与制成成品前工段。在各方面的具体对比分析如下。

图2 基本工艺流程(传统湿法加工)

图3 基本工艺流程(采用超微粉碎系统)

2.1.1设备投入与维护方面

传统的湿法加工工艺，为得到品质更高的水磨糯米粉，通常采用两道粉碎工序，在第一道使用金刚砂磨进行粗磨，第二道多使用胶体磨进行细磨。且由于粉碎过程中需要不断得增添清水，以降低设备温升、减少糯米淀粉的机械损伤，因而必须添加板框压滤机对高水分含量粉浆进行压滤，以便于后续的气流干燥。气流干燥工序可采用多级干燥[8]或与旋转闪蒸干燥技术相结合[9]的方式，以提升干燥效率。粉体分级则是通过粉饼破碎后过筛的形式进行。

而采用超微粉碎系统，可直接通过该套系统完成原料的粉碎、干燥与分级过程；节省了原有的板框压滤机、粉饼破碎及筛网设备；进而缩短了产品生产路线、节约占地空间、节省设备投入与后期维护。

2.1.2操作便利性方面

在糯米粉的细度和粒度调控上，传统的研磨机需要通过更换筛网进行；而超微粉碎内分级磨作为超微粉碎系统的主体，其结构为双轴式设计，可通过内置的分级机进行细度调节；并可在无需停机的条件下通过对分级叶轮进行转速调控，完成成品粒度的调整，操作更为灵活简便。此外，超微粉碎系统为集粉碎、干燥与分级一体化的设计，可使糯米粉加工的自动化、智能化更易于实现。

2.1.3食品安全方面

由于在水磨工段通常使用金刚砂磨进行粉碎，在长期作业过程中砂轮会产生裂纹，进入裂纹的物料容易滋生微生物[8]；且不可避免得会在粉浆中引入金刚砂杂质。而超微粉碎系统对糯米的粉碎是通过超微粉碎内分级磨进行，其主要材质均为食品级不锈钢，可有效避开以上情况的产生。这在食品安全方面可给消费者提供更进一步的保障。

2.1.4作业环境与环保方面

由于产线缩短且粉碎阶段不再有清水的消耗和废水的排放，且如果配合免洗米机进行洗米，更可将耗水量节省至70%左右。因此，采用超微粉碎系统更便于作业环境的清扫与保持，且更利于环保。

2.2 超微粉碎后糯米粉加工品质分析

为检验超微粉碎系统制得糯米粉的加工品质，依照图3工艺采用佐竹超微粉碎系统进行糯米粉加工中试试验；调整热交换器参数，使成品糯米粉(样品1)水分在13%以下。且由于糯米粉的加工品质指标中，粒度和破损淀粉含量是影响糯米粉品质与应用的两个关键因素[10]；因此，通过激光粒度分布仪与破损淀粉仪，对样品1与中国国内及日本国内市售糯米粉(样品2与样品3)进行了粒度与破损淀粉含量的分析与对比。3种糯米粉的原料信息见表2，分析结果见图4与图5。

表2 三种糯米粉的原料信息

由图4和图5中数据分析可知，样品1的平均粒径及各粒度范围粒径均低于样品2与样品3；碘吸收率上，样品1高于样品3(差值为7.92%)，而略低于样品2(差值为4.82%)。由此说明，相对于其他两种市售糯米粉，采用超微粉碎系统制得的糯米粉粉质更为细腻，且破损淀粉含量较低。此外，糯米经超微粉碎后，其粉体的堆积密度、溶解度逐渐增大，糊化温度降低；冻融稳定性、酶解性质、高温持水能力、透明度、沉降性能和流动性均会得到显著改善[11]。且有研究指出，大米经超微粉碎后其米粉糊的体外消化率也会有所增大[12]，因而更利于人体的消化吸收。而超微粉碎后大米粉一系列理化特性的改善，归功于粉体粒径的减少及比表面积的增加[13]。此外，糯米粉粉体加工品质的提升有助于进行新型糯米粉食品的开发，并可进一步加强与拓展高品质糯米粉在环保材料、化工等其他领域的应用。