降低大米中磁性雜質(zhì)技術(shù)研究及應(yīng)用

徐金勇，李維強(qiáng)

（上海海豐米業(yè)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(shí)的增強(qiáng),大米作為居民主要口糧和食品工業(yè)的基礎(chǔ)原料,其質(zhì)量安全越來(lái)越受到重視。大米中無(wú)機(jī)雜質(zhì)類的磁性金屬物含量,是生產(chǎn)者和消費(fèi)者一個(gè)非常重要的關(guān)注點(diǎn)。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的《大米生產(chǎn)許可證實(shí)施細(xì)則》要求“稻谷原料應(yīng)符合國(guó)家稻谷標(biāo)準(zhǔn)GB 1350-2009的要求。入礱谷機(jī)的稻谷必須經(jīng)過(guò)篩選、磁選、風(fēng)選及去石等清理過(guò)程”。GB 13122-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 谷物加工衛(wèi)生規(guī)范》中明確規(guī)定:“應(yīng)采取有效措施防止金屬或其它外來(lái)雜物混入產(chǎn)品中”，磁性雜質(zhì)的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他無(wú)機(jī)雜質(zhì)，如果磁性金屬雜質(zhì)混入大米中會(huì)危害人體健康,混入副產(chǎn)品中也可能妨礙牲畜的飼養(yǎng);如果磁性金屬雜質(zhì)隨物料進(jìn)入米機(jī)或拋光機(jī)等設(shè)備,將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備部件,造成設(shè)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(zhì)清理工藝流程，確保大米加工安全生產(chǎn)和最終產(chǎn)品質(zhì)量安全，切實(shí)保障大米產(chǎn)品的質(zhì)量安全和生產(chǎn)穩(wěn)定性。

1 大米加工中鐵磁性金屬物的來(lái)源

磁選是根據(jù)稻米和鐵磁性雜質(zhì)導(dǎo)磁性不同而進(jìn)行分選的方法，即利用磁鋼清除稻米中磁性雜質(zhì)。

磁性金屬物的來(lái)源：大米車間的磁性金屬物來(lái)源于5個(gè)方面:①新建廠房首次使用或者進(jìn)行大技改后，電焊條、焊渣、鐵屑或螺釘?shù)葲](méi)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(yùn)輸?shù)冗^(guò)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(zhì)；③在加工過(guò)程中，由于檢修不及時(shí)，畚斗螺絲、分級(jí)篩等設(shè)備螺絲松動(dòng)掉入稻米中；④在設(shè)備維修作業(yè)時(shí),如沒(méi)有采取保護(hù)措施或采取的保護(hù)措施不當(dāng),作業(yè)完成后沒(méi)有及時(shí)清理或清理不徹底,清理后的物料沒(méi)有妥善處理等都容易使鐵磁性金屬雜物混入物料或設(shè)備中;⑤車間現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)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(zhì)的來(lái)源。

2 磁選器種類及特點(diǎn)

常用磁選設(shè)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(zhì)制作筒體或附屬結(jié)構(gòu)。衡量磁選器性能的主要指標(biāo)是永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁性物質(zhì)去除率,在選擇磁選設(shè)備時(shí)主要看其磁感應(yīng)強(qiáng)度的高低,磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng),磁性金屬雜質(zhì)去除率就越高。目前大米車間使用比較普遍的磁選設(shè)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(jīng)上下法蘭連接在輸送管道中，構(gòu)成管道一部分。磁筒由一定數(shù)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(cè)，工作時(shí)磁體位于筒體中央。稻米由進(jìn)料口落入，經(jīng)磁體的錐頂向圓筒內(nèi)散開(kāi)下落，物料從筒體與磁體的環(huán)形間隙下落通過(guò)，由于環(huán)形間隙中充滿磁場(chǎng)，使混雜在物料中鐵磁性金屬物磁化，在落下過(guò)程中逐漸減速，并被吸附在罩筒表面。在清理雜質(zhì)時(shí)，只需拉開(kāi)觀察門，帶動(dòng)磁體轉(zhuǎn)到筒體外，人工清理其表面鐵磁性雜質(zhì)。其特點(diǎn):不需要?jiǎng)恿?，清理方便。磁筒設(shè)備安裝中應(yīng)保證垂直，進(jìn)料端接管應(yīng)有長(zhǎng)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(duì)設(shè)備沖擊較大，在設(shè)備上方應(yīng)裝配緩沖裝置。磁塊質(zhì)脆易碎，設(shè)備在運(yùn)輸、使用過(guò)程中不要碰撞、振動(dòng)和倒置。

2.2 磁力分選器

TCXP型磁力分選器主要由進(jìn)料裝置、永久磁鋼淌板和罩殼等組成。進(jìn)料裝置為重錘壓力門結(jié)構(gòu)，永久磁鐵是采用極高磁場(chǎng)強(qiáng)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(shè)備的下底板緊密相連，組成一個(gè)平滑傾斜物料淌板。磁鋼淌板安放在罩殼內(nèi)懸臂伸出小軸上，可方便取出，以便清理磁性雜質(zhì)。當(dāng)?shù)久琢鹘?jīng)進(jìn)料裝置后均勻流過(guò)磁鋼淌板時(shí)，混雜糧粒中的鐵磁性雜質(zhì)被吸附于磁鋼表面，而稻米通過(guò)磁選機(jī)流出機(jī)外，達(dá)到清理鐵磁性雜質(zhì)目的。該設(shè)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(guò)下列數(shù)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(jié)構(gòu)與TCXP型相似。它具有以下特點(diǎn):采用350 mT以上高磁鋼，清除鐵磁性雜質(zhì)率達(dá)100%;耐磨材料襯底，經(jīng)久耐用，透明玻璃外殼，可觀察內(nèi)部工作情況，便于管理。系列規(guī)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(zhuǎn)滾筒，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程能自動(dòng)排除吸出的鐵磁性雜質(zhì)。當(dāng)?shù)久琢鹘?jīng)壓力門均勻落到磁鐵滾筒上后，稻米隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)后下落，從出料口排出，其中鐵磁性雜質(zhì)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(zhuǎn)到至磁場(chǎng)作用區(qū)以外、磁性消失后自動(dòng)落到鐵磁性雜質(zhì)盒內(nèi)，從而達(dá)到自動(dòng)清除鐵磁性雜質(zhì)目的。系列規(guī)格以滾簡(jiǎn)直徑（cm)為標(biāo)準(zhǔn)。有25、40兩種。滾筒長(zhǎng)度為300 cm，轉(zhuǎn)速為38 r/min,26 r/min，處理量為 6～6.5 t,20 t/h，其優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)排鐵，不足之處需配用0.55 kW動(dòng)力。

（2）電磁滾筒:采用電磁鐵旋轉(zhuǎn)滾筒在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程能自動(dòng)排出吸附鐵磁雜質(zhì)，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(shè)備，適用生產(chǎn)規(guī)格較小碾米廠。在排列磁鐵時(shí)，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(yīng)用紙板隔離。磁鐵裝置數(shù)量用于處理凈稻谷、凈糙米以每小時(shí)處理1 000 kg安裝3塊計(jì)算，處理大米按1 000 kg安裝5塊計(jì)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(yīng)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(chǎn)工藝一般包括清理、礱谷、碾米、白米整理及包裝等五個(gè)工段。大米車間在選擇和配置磁選器 時(shí),應(yīng)根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)工段的設(shè)備特點(diǎn)、物料性質(zhì)及分離物料中磁性金屬雜物的難易程度等因素來(lái)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(zhì)。該工段水稻流量比較大,應(yīng)配置與產(chǎn)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(zhì),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(nèi)物料通道,如果選擇的是永磁筒,應(yīng)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(jīng)淌板（或經(jīng)喂料輥和淌板）全長(zhǎng)上均勻地喂入兩膠輥之間，而等徑膠輥輥筒以不同的轉(zhuǎn)速逆向旋轉(zhuǎn)，結(jié)合壓砣的壓力使通過(guò)輥間的稻谷受到擠壓和搓撕，谷粒兩側(cè)受到兩個(gè)不等速運(yùn)動(dòng)的工作面擠壓和搓撕而脫去穎殼的過(guò)程，在礱谷工段進(jìn)機(jī)前安裝磁力分選器，以保護(hù)膠輥不受損傷，同時(shí)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(zhì)進(jìn)入米機(jī)中，會(huì)損壞米篩和砂輥，米篩損壞后，米粒會(huì)穿過(guò)破損篩網(wǎng)而混入副產(chǎn)品中，造成浪費(fèi)，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。一般在每道米機(jī)上方的緩沖倉(cāng)出料口安裝磁力分選器進(jìn)行磁選。

3.4 包裝工段磁選器配置

（1）包裝工段是對(duì)磁性金屬物控制的最后一道關(guān)口,必須確保所有鐵磁性金屬雜物不得進(jìn)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(duì)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(jìn)成品倉(cāng)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(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量安全的需要。

（2）包裝工段通常會(huì)安裝金屬檢測(cè)機(jī)，金屬檢測(cè)機(jī)由兩部分組成，即金屬檢測(cè)機(jī)與自動(dòng)剔除裝置，其中檢測(cè)器為核心部分。檢測(cè)器內(nèi)部分布著三組線圈，即中央發(fā)射線圈和兩個(gè)對(duì)等的接收線圈，通過(guò)中間的發(fā)射線圈所連接的振蕩器來(lái)產(chǎn)生高頻可變磁場(chǎng)，空閑狀態(tài)時(shí)兩側(cè)接收線圈的感應(yīng)電壓在磁場(chǎng)未受干擾前相互抵消而達(dá)到平衡狀態(tài)。一旦金屬雜質(zhì)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)受到干擾，這種平衡就被打破，兩個(gè)接收線圈的感應(yīng)電壓就無(wú)法抵消，未被抵消的感應(yīng)電壓經(jīng)由控制系統(tǒng)放大處理，并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)(檢測(cè)到金屬雜質(zhì))。系統(tǒng)可以利用該報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)剔除裝置等，從而把鐵磁性雜質(zhì)排除在生產(chǎn)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(shè)施，還可以在碼垛輸送設(shè)備后道安裝，有效把好成品米最后一道關(guān)口，特別對(duì)于縫包過(guò)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(zhì)得不到及時(shí)清理,長(zhǎng)時(shí)間駐留在磁體上容易被物料沖走,沖落的金屬物仍然會(huì)隨物料進(jìn)入下道設(shè)備。因此,對(duì)磁選器的操作管理實(shí)質(zhì)上就是對(duì)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(duì)磁選器的清潔頻率、清潔責(zé)任人、清理出來(lái)的雜質(zhì)回收及清潔記錄等進(jìn)行規(guī)范與控制。在程序中明確：正常生產(chǎn)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(chǎn)時(shí)或車間連續(xù)停機(jī)一段時(shí)間后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)及設(shè)備大修后都應(yīng)適當(dāng)增加清理頻率;規(guī)定各工段生產(chǎn)操作人員為清潔磁選器的責(zé)任人,責(zé)任人每清理一次都應(yīng)在磁選器上的清理卡上記錄一次,同時(shí)對(duì)清理出來(lái)的磁性金屬物進(jìn)行分析評(píng)估,如發(fā)現(xiàn)雜物異常(如畚斗螺釘?shù)仍O(shè)備上的零件),應(yīng)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(lái)的磁性金屬雜質(zhì)及時(shí)回收到垃圾筒,避免清理出來(lái)的磁性金屬雜物再一次混入物料中產(chǎn)生新的磁性金屬雜質(zhì);車間主管還應(yīng)對(duì)磁選器的清潔工作進(jìn)行檢查和評(píng)估,以確保磁選器清潔工作持續(xù)進(jìn)行。車間除了制定一定的制度保障磁選器得到清理外,還應(yīng)該培養(yǎng)操作人員養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣,按照“6S”的管理要求加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,以減少磁性金屬雜質(zhì)的來(lái)源。在設(shè)備和廠房的維修保養(yǎng)過(guò)程中做好防范措施,減少和避免金屬材料混入物料和設(shè)備中，在衛(wèi)生清掃過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)螺栓、螺帽及墊片等金屬材料,應(yīng)對(duì)其分析和回收,①可以防范設(shè)備事故產(chǎn)生；②可以防止清掃出的金屬材料再次進(jìn)入設(shè)備和物料中，生產(chǎn)操作人員不得把磁性金屬物帶進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),更不能佩戴首飾,非生產(chǎn)操作人員進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)該受到控制，包裝物也可能混有磁性金屬物,包裝物在入庫(kù)前應(yīng)該檢驗(yàn)其袋中含雜情況,包裝袋使用前應(yīng)把雜物抖干凈。

5 磁選器的安裝與維護(hù)

磁選器安裝與維護(hù)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面:

（1）安裝磁選器時(shí)應(yīng)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(kāi)啟或抽出。

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

（3）由于物料自溜會(huì)對(duì)磁選器產(chǎn)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(shè)緩沖器,以降低其對(duì)磁選器沖擊和摩擦。

（4）磁選器的永磁鐵質(zhì)脆易碎,其在運(yùn)輸、安裝及使用過(guò)程中不要撞擊、敲打、劇烈振動(dòng)或過(guò)熱,以免退磁或破碎。

（5）為安全起見(jiàn),電工儀表、手機(jī)、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(yīng)該定期檢查磁選器的密封和磨損情況,及時(shí)修理磁選器。

（7）磁選器長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí),磁體會(huì)退磁和衰減,最好每年對(duì)磁選器進(jìn)行一次磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定,視測(cè)定結(jié)果來(lái)決定是否充磁或更換磁選器。