磨粉机皮磨系统剥刮率的主要影响因素研究*

刘培康，武文斌*，黄奇鹏

（河南工业大学，郑州 450001）

在整个粉路流程中，设计剥刮率和取粉率参数的高低，取决于粉路的长短和出粉方法,对于单台设备而言，研磨效果与磨粉机调节参数和磨辊技术参数有关。皮磨的剥刮率太高会引起麦皮破碎，导致出粉不佳且影响面粉出粉率。反之，剥刮率不足，将使纯净的物料未经充分地研磨而后推混入麸皮。为得到较高出粉率和较好面粉质量，目前提倡“长粉路、轻压轻碾、精研精磨”的理念，皮磨重在剥刮，取粉率低、心磨重在取粉，剥刮率低，故剥刮率是皮磨、取粉率是心磨重要评定指标。本文以皮磨系统磨粉机为研究对象，对磨粉机调节参数、磨辊表面技术参数和磨辊运动参数对剥刮率影响关系进行分析研究。

1 制粉工艺与剥刮率

制粉过程中最基本的系统是皮磨和心磨系统。皮磨系统的作用是将麦粒剥开，在保证麸皮不过度破碎的情况下，从麸皮上刮下麦渣、麦心和粗粉，以便使胚乳与麦皮最大限度地分离[1]。物料经某道皮磨系统粉碎后，穿过粗筛的物料数量占本道皮磨流量或1皮流量的百分比，称为相对剥刮率或绝对剥刮率[2]。在日常生产中，常采用相对剥刮率。测定皮磨系统剥刮率的筛号如表1所示：

剥刮率计算公式:

式中：Kx为该道皮磨的相对剥刮率，%;Kj为该道皮磨的绝对剥刮率，%；A为该道皮磨研磨后物料中粗筛筛下物的含量，%；B为该道皮磨研磨前物料中已有粗筛筛下物的含量，%；C为本道皮磨流量占1皮流量的百分比，%。

制粉工艺流程发展至今主要经历三个阶段，分别为前路出粉法、中路出粉法和分层研磨制粉法。其中，分层研磨制粉法又称剥皮制粉法，是在小麦入磨前剥皮，基本脱除小麦的果皮、种皮和糊粉层。此工艺可以简化粉路，提高小麦出粉率和成品质量，但能耗增加，且技术难度大，目前仅在日、俄等发达制粉国家使用。我国制粉工艺主要经历前路和中路出粉法，其发展历程及剥刮率基本设定如表1所示。

表1 中国制粉工艺发展历程及剥刮率设定

前路出粉法的实质是前几道磨大量出粉，粉路短，物料分级少，单机电耗高，面粉质量差。中路出粉法的粉路长，主要依靠心磨出粉，皮磨一般设4～5道，但各道皮磨作用略有不同。1B、2B是剥开表皮，制取颗粒，少出面粉，少出麸屑。3B是剥刮麸片，提取部分大麸皮。4B是紧研磨，继续剥刮。表2是中国及部分国外面粉厂磨制等级粉时皮磨系统的剥刮率和所用筛号。

表2 面粉厂磨制72%等级粉时皮磨系统的剥刮率及筛号

2 磨粉机工作参数对剥刮率的影响

2.1 流量

流量影响磨辊受力和研磨的均匀性，对制粉工艺有重要影响。田建珍教授等以河南三级冬小麦为原料，采用OLRO/ET2 100×2型八辊磨粉机，在其它条件相同的情况下，在1B工艺部位，轧距分别是1.12 mm、0.92mm、0.72 mm、0.52 mm 的条件下。低中高三个流量分别是 800.9 kg/(cm·24h)、1 047.8 kg/(cm·24h)、1 236 kg/(cm·24h)， 进行了 12 组实验，测量流量对1B剥刮率的影响，如图1（a）。将2B的工艺部位轧距定为0.47 mm，测量1B不同轧距、不同流量对2B（轧距固定）剥刮率的影响，如图1（b）。

图1 流量与剥刮率关系图

如图1（a）所示，y1是轧距为1.12 mm对应1B剥刮率曲线，剥刮率随流量增大而先增大、后减小的趋势。y2、y3是轧距为0.92 mm、0.72 mm对应1B剥刮率曲线，剥刮率随流量增大而增大。y4是轧距为0.52 mm对应1B剥刮率曲线，剥刮率随流量增大而减小。可知，每个1B轧距与1B剥刮率关系对应一个流量最大值，在1B轧距不同时，剥刮率随着流量变化而有所不同。图1（b）所示，在2B轧距不变时，y1、y2是1B轧距分别为1.12 mm、0.92 mm对应2B剥刮率曲线，剥刮率随流量增大而减小的趋势。y3、y4是1B轧距分别为0.72 mm、0.52 mm对应2B剥刮率曲线，剥刮率随流量增大而增大，且中高流量变化对y4影响较大。可知每个1B轧距与2B（轧距固定）剥刮率关系对应一个流量最大值，在特定轧距时，剥刮率随着流量先减小、后增大。

2.2 轧距

轧距对磨辊的粉碎效果影响较大，轧距越小，物料受到辊间作用力增大，研磨长度增长，使物料受到的研磨作用增强。由李根成主编的制粉师工程手册中所提的轧距与剥刮率关系见图2，由图2可知：剥刮率随轧距的增大而减小。

图2 磨辊的轧距与剥刮率关系图

田建珍教授对剥刮率和轧距关系进行研究，原料及设备同2.1，在其它条件相同的情况下，在1B工艺部位，低、中、高三个流量分别是800.9 kg/(cm·24 h)、1 047.8 kg/(cm·24 h)、1 236 kg/(cm·24 h)条件下， 轧距分别为 1.12 mm、0.92 mm、0.72 mm、0.52 mm。进行了12组实验，测量1B轧距对1B剥刮率的影响，如图3（a）。将2B的工艺部位轧距定为0.47 mm，测量1B轧距对1B+2B剥刮率的影响，如图 3（b）。

图3（a）所示低、中、高三种流量条件下轧距和剥刮率曲线，相同流量时剥刮率随轧距增大而减小。在相同轧距时，三种流量剥刮率的最大变化量发生在轧距为 0.52 mm，流量为 800.9 kg/(cm·24 h)、1236 kg/(cm·24 h)条件下，剥刮率变化量为1.3%。而在相同流量时，轧距变化量0.2 mm时，剥刮率最小变化量发生在流量为800.9 kg/(cm·24 h)，剥刮率变化量为2.4%。可知，轧距和流量都影响剥刮率，轧距影响程度大于流量影响程度。图3（b）表明剥刮率在轧距和流量交互影响下减小，在1B轧距为0.72 mm，2B轧距为0.47 mm时，出现低中高流量对1B+2B总剥刮率相等的重合点。故合理配备1B和2B的轧距参数，在一定的情况下增大流量可能达到相同的剥刮效果。

图3 轧距—剥刮率关系图

3 磨辊表面技术参数对剥刮率的影响

3.1 齿角和前角

齿角是由前角和后角组成，为了适应研磨的需要，将磨齿拉丝成不对称的形状。该角度影响物料的受力方向，对剥刮率产生影响，由于我国针对磨辊深入研究有限，本实验数据来源于苏联谷物科学研究院。图4：y1的条件为1B流量为1 300 kg/(cm·24 h)，轧距为1 mm、y2的条件为2B流量为730 kg/(cm·24 h)，轧距为0.7 mm、y3的条件为3B流量为570 kg/(cm·24 h)，轧距为 0.3 mm，自变量的齿角分别为 65°、75°、90°、110°， 因变量为它们各自的剥刮率。 图 5：在1B流量为 1 320 kg/(cm·24 h)，轧距为1.2 mm条件下，自变量的齿前角分别为20°、30°、40°、50°。

图4 磨粉机齿角与1B剥刮率关系图

由图4可知：在1B、2B、3B特定流量及轧距条件下，各自剥刮率随齿角的增大而增大，且y1呈现增速减缓的变化。齿角变化对皮磨剥刮率的影响程度3B>2B>1B,对1B的影响较小，1B齿角由65°～110°，剥刮率由25.4%增至26.3%，变化量为 0.7%。由图5可知：1B剥刮率随着前角的增大而先减小、后增大的趋势。前角由20°～40°，剥刮率由23.9%降至16.5%，变化量为7.4%。综合图4、图5，1B工艺段的前角对剥刮率影响比齿角大。

图5 磨粉机磨齿前角与1B剥刮率关系图

3.2 磨齿斜度

磨齿斜度的存在保证磨辊与物料是非简歇性接触，且在快慢辊的磨齿交叉点完成撕切工作，增大与物料的接触机会，从而影响剥刮率。由于我国针对磨辊深入研究有限，本实验数据来源于苏联N·A·那乌莫夫所做实验（见图6）。y1、y2分别为原料小麦玻璃质30%和84%条件下，自变量为1B、2B、3B齿斜度分别是4%、6%、8%、10%、12%，所测剥刮率为1B+2B+3B的剥刮率之和。

图6 磨粉机磨齿斜度与1B+2B+3B剥刮率关系图

由图6可知：1B+2B+3B的剥刮率随着齿斜度的增大而呈减小趋势。以小麦玻璃质为30%，齿斜度由4%～6%时，剥刮率变化量由69.9%～66.2%，变化量为3.7%。齿斜度由6%～12%时，剥刮率变化量由66.2%～65.6%，变化量为3.4%，变化率减小。

3.3 排列方式

磨辊的排列方式有四种，分别是锋对锋、锋对钝、钝对锋、钝对钝。排列方式影响物料与磨辊的接触状态和受力方向，对剥刮率产生影响。实验数据来源于苏联谷物科学研究院，图7在1B原料小麦玻璃质为48%，流量为1 300 kg/(cm·24 h)，轧距为1.2 mm 条件下，分别在磨齿角度 20°/70°（y1）和 30°/60°（y2），排列方式分别为 F-F，D-D，进行 4组实验。

图7 磨粉机磨辊排列方式与1B剥刮率关系图

由图7可知：齿角为20°/70°，排列方式由F-F至D-D，剥刮率变化由23.9%～15.7%，变化量为8.3%。 齿角为 30°/60°，排列方式由 F-F至 D-D，剥刮率变化由20.5%～14.5%，变化量为5.5%。则F-F的1B剥刮率大于D-D的1B剥刮率，且齿角为20°/70°对应1B剥刮率对排列方式的影响较大。

3.4 齿顶宽和齿数

齿顶宽不仅可以提高磨齿的耐磨性，也可以减少物料受到的剪切作用。在齿角和辊径确定时，齿顶宽随着齿数的增加而减小。齿数过少即则齿顶宽越大，物料得不到充分研磨。齿数过大即齿顶宽越小，物料研磨过重，增加出粉率。由于齿顶宽不易测量，故暂时无实验数据。

4 磨辊运动参数对剥刮率的影响

磨辊的主要运动参数包括快辊转速及转速比。快辊转速影响物料的流量，转速比影响快辊对物料的作用齿数。本实验数据来源于苏联谷物科学研究院，图8在快慢辊转速比为2.5:1的条件下，采用不同的磨辊圆周速度，测得1B～4B总剥刮率。图9在1B流量为650 kg/(cm·24 h)，快辊转速为6 m/s，转速比分别为1.5、2.5、3.5与剥刮率关系。

（1）由图8可知：转速比恒定时快辊转速与1B～4B总剥刮率的关系曲线几乎趋于水平，即可认为快辊转速对1B～4B总剥刮率的影响不大。

图8 磨粉机快辊转速与1B-4B总剥刮率关系图

（2）由图 9 可知：在转速比为 1.5、2.5、3.5 时，1B剥刮率随着转速比的增大而增大，但在相同转速比增量下，剥刮率的变化量减小。

图9 磨粉机磨辊转速比与1B剥刮率关系图

5 结论

制粉工艺及皮磨系统的剥刮率是研磨效果重要评定指标，对面粉厂的经济效益产生直接影响。本文通过分析从已掌握的实验数据可知：磨粉机工作参数、磨辊表面技术参数和磨辊运动参数对剥刮率均产生不同程度影响。通过对剥刮率影响因素进行研究，为制粉工艺的粉路设计、设备选型、磨辊磨损等提供参考。