免淘米設(shè)備與超微粉碎系統(tǒng)在糯米粉加工中的應用探討

張 勤，李建飛，李國平，黃春燕，陸松花

(佐竹機械(蘇州)有限公司，江蘇 蘇州 215129)

糯米粉的加工工藝主要有濕法、干法及半干法3種。與干法及半干法的制粉工藝相比，采用濕法加工所制得的水磨糯米粉其粒度更為細膩，破損淀粉含量更低，且加工品質(zhì)更優(yōu)，因而一度成為國內(nèi)糯米粉加工產(chǎn)業(yè)的主流。其基本工序有原料處理、射流洗米、浸泡、裝料磨漿、粉漿分級篩、壓榨脫水、粉塊破碎、輸送、烘干、篩理、冷卻、計量包裝[1]。傳統(tǒng)的濕法加工方法雖然能夠提升糯米粉產(chǎn)品的加工品質(zhì)，但是也存在著一系列問題，如加工工藝路線較長，配備設(shè)備較多，且耗水量高[2]。因此，如何在保證糯米粉加工品質(zhì)的前提下，解決以上難題，一直備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。我們對SJR型免淘米設(shè)備和超微粉碎系統(tǒng)在糯米粉加工方面的應用進行了一些探索，旨在為國內(nèi)糯米粉的加工提供一種新思路。

1 免淘米加工技術(shù)簡介

1.1 發(fā)展歷程

免淘米是指不用淘洗即可進行炊飯的大米，在國內(nèi)又被稱為清潔米。免淘米加工設(shè)備的主要功能就是將白米表面的糠粉和灰塵去除，以達到清潔白米的目的，進而節(jié)省洗米環(huán)節(jié)及提高大米食味與儲存品質(zhì)。關(guān)于免淘米加工設(shè)備的研發(fā)最早追溯于1925年的日本，并于20世紀90年代在日本國內(nèi)的大米業(yè)界掀起了一股研發(fā)浪潮[3]。其中，日本佐竹株式會社在免淘米機的研發(fā)方面歷經(jīng)了三代，從最初的超級吉福米裝置，到如今的第三代SJR節(jié)水型免淘米機。1998年，佐竹機械(蘇州)有限公司正式成立，并將第二代以熱吸附材料為清潔介質(zhì)的NTWP型免淘米機，引入到我國；但由于早期消費群體對于免淘米的需求并不旺盛，且免淘米加工產(chǎn)線的投資成本十分高昂，因而在我國并未得到有效推廣。近些年，隨著國內(nèi)飲食消費觀念的不斷改變，國家政策對于傳統(tǒng)稻米加工業(yè)的政策引導，促使傳統(tǒng)稻米加工產(chǎn)業(yè)鏈向后延伸，免淘米加工作為國內(nèi)大米加工升級轉(zhuǎn)型的新亮點，開始到受國內(nèi)稻米加工業(yè)內(nèi)人士的重視。為此，為迎合我國國內(nèi)的市場需求，相對于第二代NTWP型免淘米機，投資成本較低、且無需熱吸附材料的第三代SJR節(jié)水型免淘米加工設(shè)備開始進入我國國內(nèi)市場。

1.2 SJR節(jié)水型免淘米機

SJR免淘米機結(jié)構(gòu)原理見圖1。首先，濕式精米部通過鐵輥的碾磨壓力將加濕后的白米進行適宜碾磨，并通過水流的作用將糠粉從大米表層清除。然后經(jīng)除糠部將白米與除糠水進行分離；最后由干燥部供給的熱風將白米干燥至安全水分，所得白米即為成品免淘米。

圖1 SJR型免淘米機結(jié)構(gòu)原理圖

2 超微粉碎技術(shù)

2.1 發(fā)展歷程

超微粉碎是20世紀70年代以后為適應高新技術(shù)的發(fā)展需要，而派生出的一種物料加工新技術(shù)[4]。其技術(shù)原理是通過流體動力或機械力的方法，將物料進行微細化的過程；超微粉碎后的顆粒其孔隙率和表面積增大，且物料的分散性、溶解性、化學活性及吸附性等均得到改善，因而被應用于諸多領(lǐng)域[5]。根據(jù)設(shè)備特性與應用領(lǐng)域的不同，超微粉碎機可分為多種類型，如高頻振動式、氣流粉碎式、旋轉(zhuǎn)球磨式，以及膠磨機和均質(zhì)機等。其中在食品加工領(lǐng)域，超微粉碎設(shè)備一般以膠磨機和氣流式粉碎較為常見；其中氣流式粉碎技術(shù)更為先進，其在運轉(zhuǎn)過程中由于產(chǎn)熱較低，因而十分適宜于熱敏性食品的研磨加工[6]。在谷物加工應用方面，作為谷物研磨粉碎的新技術(shù)，超微粉碎技術(shù)具有改善谷物加工特性、減小粒度并改善制品口感、提高機體對谷物中營養(yǎng)成分的吸收、降低加工生產(chǎn)中的污染等諸多優(yōu)點[7]。

2.2 SXCM超微粉碎系統(tǒng)

我們所研發(fā)的氣流式超微粉碎系統(tǒng)主要用于粉碎莫氏硬度低于3.5級的谷物顆粒；其制成的超細粉體的粒度在(8～150)μm。同時也適用于粉碎連同干燥的作業(yè)要求。該系統(tǒng)主要由過濾器、熱換器、SXCM超微粉碎內(nèi)分級磨、旋風集料器、卸料閥、高壓風機，以及電控柜等構(gòu)成，如圖2所示。首先，浸泡后的原料米通過螺旋喂料器推進至分級磨內(nèi)部快速粉碎；同時，在熱換器和渦輪分級機的作用下，經(jīng)粉碎的物料由熱風進行瞬時干燥，并被強制分級；最終成品經(jīng)由旋風集料器進行收集；廢氣則通過除塵系統(tǒng)得到處理。

圖2 佐竹超微粉碎系統(tǒng)圖

3 在大米粉加工中的應用探討

3.1 基本工藝流程

利用免淘米機與超微粉碎系統(tǒng)進行糯米粉的濕法加工，其基本工藝流程如圖3所示。

圖3 基本工藝流程

3.2 工藝關(guān)鍵點

(1)去雜：由于原料白米一般為編織袋包裝，在解封后可能會在白米中混入細繩等，因此需要通過過濾篩網(wǎng)等措施防止細繩等雜質(zhì)進入下道工序。

(2)磁選：在大米清潔之前，應增加磁選器，防止金屬物進入免淘米機對設(shè)備造成磨損。

(3)大米清潔：該工段由SJR節(jié)水型免淘米機完成，工作過程中需要消耗一定潔凈水并產(chǎn)生除糠水，但耗水量和除糠水量僅為原料米質(zhì)量的50%左右。潔凈水應符合食品工業(yè)用水要求，除糠水應根據(jù)當?shù)丨h(huán)保要求進行集中處理。

(4)大米浸泡：免淘米入浸泡設(shè)備使大米充分吸水(一般浸泡2～3 h，具體的浸泡時間需根據(jù)大米品質(zhì)與大米粉的最終品質(zhì)要求而定)。浸泡后廢水應根據(jù)當?shù)丨h(huán)保要求進行集中處理。

(5)粉碎、分級與干燥：將濾水后的大米輸送至超微粉碎機進行粉碎、分級與干燥；干燥后的米粉輸送至成品打包工段進行打包，尾氣則由脈沖除塵器過濾排出。

(6)其他：生產(chǎn)線除主機設(shè)備外的輸送設(shè)備和非標件均使用食品級不銹鋼材質(zhì)，以保證食品安全。

3.3 工藝特點分析

3.3.1大米清潔工段

與傳統(tǒng)的濕法加工工藝相比，大幅節(jié)省了洗米所需的耗水量，并減少洗米廢水的排放。且可在短時間內(nèi)有效去除大米表層的灰塵和糠粉，有效提升大米的清潔度與白度，進而保障大米粉的質(zhì)量指標，免淘米的加工品質(zhì)見表1。由表1可以看出，經(jīng)SJR型免淘米機加工后，白米的白度明顯增加(增加18%)，濁度顯著降低(55 mg/kg)，指標值達到日本精米工業(yè)會免淘米加工的品質(zhì)指標要求；水分含量、質(zhì)量體積、碎米、爆腰粒、水浸裂紋粒特均在佐竹免淘米加工基準值范圍內(nèi)。為進一步節(jié)約能耗、縮短工藝路線，可將SJR型免淘米機的干燥部經(jīng)改造去除，省略熱風干燥環(huán)節(jié)，與糠水分離后的潔凈大米可直接進入下一工序。

表1 免淘米的加工品質(zhì)

注：以上指標隨原料品質(zhì)差異會有所變化。

3.3.2大米粉碎、分級與干燥工段

與傳統(tǒng)的濕法加工工藝相比，超微粉碎系統(tǒng)，將粉碎、分級與干燥工序在一機內(nèi)實現(xiàn)，省去了板框壓濾系統(tǒng)，可有效減少物料損失，提高出品率2%以上；同時，配合免淘米機進行洗米，耗水量可節(jié)省70%左右，進而有效縮減廢水的排放。超微粉碎內(nèi)分級磨自身為雙軸式設(shè)計，通過內(nèi)置的分級機對大米粉的細度進行調(diào)節(jié)，從而取代了傳統(tǒng)研磨機的篩網(wǎng)；并可通過調(diào)整分級葉輪的轉(zhuǎn)速，在不停機的狀態(tài)下即可調(diào)整成品的粒度，使得成品大米粉的細度與粒度調(diào)整靈活方便。

以超微粉碎后糯米粉、日本市售糯米粉、國內(nèi)市售糯米粉(大米原料均為粳型糯米)為研究對象；試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超微粉碎后的糯米粉，其破損淀粉含量和粉體粒度均要優(yōu)于國內(nèi)市售糯米粉；其品質(zhì)對比結(jié)果見圖4和圖5。由圖4中可知，當超微粉碎后糯米粉的水分含量控制在與2種市售糯米粉相當(13%以下)時，經(jīng)超微粉碎的糯米粉的碘吸收率為65.38%，平均粒徑為24.79 μm，均低于國內(nèi)市售糯米粉。此外，經(jīng)超微粉碎的糯米粉其吸水性達到86%，這與國內(nèi)市售糯米粉品質(zhì)相當，但均高于日本市售糯米粉；糯米粉的吸水性除受加工方法影響外，還可能受到糯米原料的品質(zhì)等因素影響。由圖5可以看出，經(jīng)超微粉碎后的糯米粉，其各粒度范圍粒徑均要低于其他2種市售糯米粉。

圖4 糯米粉品質(zhì)對比

圖5 糯米粉粒度范圍比較

在超微粉碎技術(shù)改善不同類型大米粉加工品質(zhì)的研究方面，國內(nèi)學者也有一定報道。如傅茂潤等研究表明，紅米與糯米經(jīng)超微粉碎后，其粉體的堆積密度、溶解度逐漸增大，糊化溫度降低；凍融穩(wěn)定性、酶解性質(zhì)、高溫持水能力、透明度、沉降性能和流動性均有顯著的改善[8-9]。潘思軼等[10]研究發(fā)現(xiàn)，早秈米經(jīng)超微粉碎處理后其米粉的特性得到改善。范周等[11]研究指出，大米經(jīng)超微粉碎后，其理化特性在諸多方面均有所改善，這是由于粉體粒徑減少及比表面積增加的緣故。

JSR型免淘米機與超微粉碎系統(tǒng)的引入，可使糯米粉的自動化和連續(xù)化加工能力大幅提升，操作人員的人數(shù)減少并節(jié)省人力；作業(yè)環(huán)境也有所改善。

4 小結(jié)與展望

SJR型免淘米機與超微粉碎系統(tǒng)在糯米粉加工中的應用，能夠在保障糯米粉加工品質(zhì)的前提下，在一定程度上解決傳統(tǒng)濕法磨粉工藝生產(chǎn)線較長，配置設(shè)備數(shù)量較多，且廢水排放量高的問題，為國內(nèi)糯米粉的加工工藝提供新思路。且隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及國內(nèi)消費群體對糯米粉制品品質(zhì)要求的不斷提升，免淘米機與超微粉碎系統(tǒng)在糯米粉加工應用方面前景廣闊。