0046-單軸面筋脫水機設計,面筋,脫水機,設計 在小麥淀粉生產(chǎn)工藝中，面筋淀粉分離機是關鍵設備，以面筋淀粉分離設備的不同形態(tài)，把淀粉工藝區(qū)分為馬丁法、水力旋流法以及三相臥螺分離法等；以進入分離工段物料的不同形態(tài)，分為面團法、面糊法等。我國小麥淀粉生產(chǎn)的工業(yè)化始于上世紀30-40年代，興盛于80-90年代。隨著工業(yè)乙醇的興起，小麥淀粉產(chǎn)業(yè)得到空前發(fā)展。而小麥淀粉工藝設備，特別是面筋淀粉分離設備的開發(fā)，卻遠遠落后于小麥淀粉生產(chǎn)的現(xiàn)實需求。上世紀80年代以來，我國先后有上海、河南、江蘇及等地，引進了國外一些小麥淀粉生產(chǎn)線，但大多因能耗過高、工藝繁雜而相繼擱淺。近些年來，對于面筋淀粉分離機與小麥淀粉生產(chǎn)工藝的技術(shù)研究得到了廣泛的重視。 1? 現(xiàn)有面筋淀粉分離設備的性能、特點與存在的工 ??? 藝缺陷 1.1 MJ面筋機與馬丁法工藝（見圖1) ??? MJ面筋機在矩形金屬容器的下部并排設2根Z形攪拌棒，由軸向電機驅(qū)動。使用時，啟動電機，將水和面粉倒入容器內(nèi)，攪拌成面團，停頓一段時間，待其醒發(fā)后，再進行攪拌、翻動、沖洗，產(chǎn)出面筋和淀粉漿。由于開始洗筋時，面團中面筋網(wǎng)絡尚未完全形成，其間又夾攜許多淀粉顆粒，如果用機械攪拌棒連續(xù)快速攪拌，會破壞面筋網(wǎng)絡。因此，攪拌棒只能緩慢攪拌，頻繁開停，且主要靠人工多次翻動，撈、擺、淘、洗和至少4次以上沖水、放漿等多道工序才能完成。由于在同一容器內(nèi)進行多種操作，設備功能難免顧此失彼，只偏于攪糊、醒發(fā)，而洗筋效率較低，分離效果差，工人勞動強度大，不能連續(xù)生產(chǎn)，用水量大，產(chǎn)出的粉漿濃度偏低，蛋白含量偏高，單位電耗也高。 1.2 旋流器與水力旋流工藝 ??? 旋流器（見圖2)主要是由圓柱體和圓錐體兩部分組成。圓柱體頂部裝有深入至圓柱體內(nèi)部的溢流排料管，旋流器的工作原理是在離心作用下，使顆粒大小和密度不同的物料得到分離。物料在輸送泵的壓力作用下，從進料管沿切線方向，進入旋流器，然后沿圓周方向高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，密度較大的淀粉顆粒具有較快的沉降速度，被甩向旋流器壁隨螺旋流下降，通過底流口排出，這部分物料稱為底流物，而相對密度較小的蛋白顆粒（絮狀面筋）則具有相對較慢的沉降速度，在內(nèi)層中心軸線附近呈螺旋流上升至頂部溢流口排出，這部分物料稱為溢流物。10 mm旋流器的分割點直徑d50為3-7um。荷蘭的K.S霍尼公司提出的這種水力旋流法，用于從面粉中提取淀粉和面筋。 ??? 面粉與水按一定比例在混合器內(nèi)充分混合成糊狀，送入貯漿罐。然后用泵將面糊和水送入1組9級串聯(lián)的直徑為10 mm的旋流分離器中進行分離，每級旋流液被分離成重相和輕相2部分，在最后一級輸送清水進行洗滌。從一級分離出來的重相液被送到篩分設備去除麩皮；而從多級旋流中分離出來的輕相液則被送到另一組3級旋流器中再進行分離，從而在溢流中得到團塊狀面筋、B淀粉及水溶性物質(zhì)，再把它們送到面筋篩加水沖洗后得到濕面筋。 ??? 這種工藝設備由于采用多級輸送能耗偏大，同時，面筋在進入旋流分離過程中，容易斷裂，混入漿水中，因而，其分離效果及單位能耗也不十分理想，這套工藝由上海某糧科所于上世紀80年代后期引進我國，在嘉定應用，隨后停產(chǎn)。 1.3 三相臥螺分離機及其工藝 ??? 臥螺分離機（見圖3)是一種臥式離心機，內(nèi)部裝有螺旋，螺旋的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，速差在60 r/min左右可調(diào)。這種離心機的分離因數(shù)在2000-4 000之間，同時在溢流出口端設有噴嘴，可以分離出第三相一一中相，三相臥螺分離機也因此而得名。 ??? 三相臥螺分離機對原料要求比較高，其面粉要求具有高出粉率、高面筋含量、低灰粉、低破損率，接近我國國標特制二級粉以上。面糊制成后要求作均質(zhì)處理，均質(zhì)熟化后的面糊用偏心螺桿泵輸入三相臥螺分離機。 ??? 三相臥螺分離機分離出的底流淀粉呈固體狀，由螺旋推進器排出。戊聚糖的密度較小，主要分布在溢流中，其面筋尚未完全形成，需再次加水送入揉合機中攪拌、揉和，產(chǎn)生水和作用，使其形成膏狀的漿體，再經(jīng)熟化，稀釋、攪拌，游離出淀粉，形成絲狀小面筋，然后再將其輸送到分離因數(shù)為3 000-4000的臥式螺旋沉降機中進行分離。由于這種分離機分出的底流還需要稀釋，進入多級旋流器洗滌，在洗滌前還要通過碟片噴嘴離心機處理，所以可制取出較高純度的淀粉和面筋制品，但是工藝復雜，操作麻煩，能耗大，成本高。 ??? 綜上所述，小麥淀粉生產(chǎn)工藝呈現(xiàn)兩極化的趨勢：①多數(shù)中小企業(yè)基本采用MJ面筋機和馬丁法生產(chǎn)工藝；②一些致力于標新立異的企業(yè)，為搶占技術(shù)前沿，往往從國外引進全套淀粉生產(chǎn)工藝設備。馬丁法生產(chǎn)工藝，工人勞動強度大，水耗、電耗高。國外設備則工藝復雜、價格昂貴。 2? 從面團糊的特性看面筋淀粉分離機的發(fā)展趨勢 2.1? 面團形成的過程及原理 ??? 面團形成是一個復雜的物理和生物化學的變化過程，面糊與面團的區(qū)別在于加水量的多少，面粉加水量從35%到95%，其加水量低于35%時不能成團，加水 50%左右時可調(diào)制成面團，而加水量在60%以上時，則可調(diào)制成面糊（一般為方便起見簡稱面糊）。面團調(diào)制過程中其物性變化分為6個階段：原料混合階段、面筋形成階段、面筋擴展階段、攪拌完成階段、攪拌過度階段和破環(huán)階段。 2.1.1 原料混合階段 ??? 將各種配入的原料、輔料混合用水調(diào)濕，但并未形成一體，水化作用只在表面進行，原料、輔料形成分散的松散狀。硬麥粉顆料掃描電鏡照片（見圖4）。 2.1.2 面筋形成階段 ??? 隨著攪拌的進行，蛋白質(zhì)大量吸水膨脹，淀粉粒吸水增加。繼續(xù)攪拌，水分大部分滲到面筋網(wǎng)絡內(nèi)部，全部被吸收，面團成為一體，水化作用大致結(jié)束。一部分蛋白質(zhì)形成了面筋，此時面團易斷裂，缺少彈性，表面濕潤。從膠體化學角度，面筋形成是蛋白質(zhì)膠體（干凝膠）有限溶脹（脹潤）的過程。從微觀上看是促進麥膠蛋白相互作用，形成面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中 二硫鍵起著重要作用。 2.1.3? 面筋擴展階段 ??? 隨著面筋的形成，水分大量滲透到蛋白質(zhì)膠粒內(nèi)面筋的網(wǎng)狀組織內(nèi)部。面團表面逐漸趨于干燥，較光滑，有光澤,具有良好彈性和延伸性。 2.1.4 攪拌完成階段 ??? 面筋已完全形成，外觀干燥、柔軟，具有良好的彈性和延伸性。表面均勻、平滑和光潔，無斷裂痕跡，無明顯筋絡，無大氣泡，手感柔和，軟硬適中，是面團最好狀態(tài)。成熟面團內(nèi)部面筋結(jié)構(gòu)見圖5。 2.1.5 攪拌過度階段 ??? 如面團已完全形成后還繼續(xù)攪拌，面筋超過攪拌耐度，開始斷裂。面筋膠團中的水分又溢出，面團表面再次出水，出現(xiàn)粘性，滾動性增強，失去良好的彈性。 2.1.6 破壞階段 ??? 若繼續(xù)攪拌，由于過度氧化而引起面筋質(zhì)地脆弱。加上酶的不斷作用，出現(xiàn)淀粉液化，蛋白質(zhì)部分分解，這時面筋完全破壞，面團成為半透明并帶有流動性，粘性非常明顯。 2.2 面筋與淀粉分離的過程及原理 ??? 面團或面糊形成以后，要使面筋與淀粉實現(xiàn)分離，首先，應有水的介入，沒有水無論如何也分離不出面筋和淀粉；其次，要有能量，如果面團或面糊若靜置放在水中，同樣不能實現(xiàn)面筋與淀粉的分離。 ??? 有水、有能量可以實現(xiàn)面筋和淀粉的分離，問題的關健在于應用水的多少和能量注入多寡?，F(xiàn)實工藝存在兩極的傾向，面團法將面團置于水中，水的張力和機械的攪拌力使面筋過度撕裂、破碎，混入淀粉漿中，致使淀粉中蛋白含量增加。在水力旋流工藝中，過程泵及其壓力將面筋撕成絮狀乃至斷裂同樣存在此類弊端。 ??? 在三相臥螺與旋流工藝中，則注入過量能耗，以三相臥螺法為例，每噸原料面粉可節(jié)水3-4 t，而耗電則達數(shù)十千瓦以上，最終反映在成本上則是得不償失。 ??? 其實面團（糊）形成以后，其本身就蘊含有一定的能量，這就是面筋顆粒相互結(jié)合、凝聚、收縮的力，而淀粉顆粒吸水后也有從面筋網(wǎng)絡中逃逸、脫離的趨勢，不過它們都還需要借助于水的張力和某種動力，用水不必將其浸入水中，動力也無需太大的能量，在一定意義上講“噴淋”和“蠕動”就足夠了。 3 新型面筋淀粉分離機 ??? 基于對面團性能及內(nèi)在動力的研究，對傳統(tǒng)面筋機加以改進，設計出一種能提高面糊攪勻速度、用機械連續(xù)作業(yè)代替人工間歇勞動、使面筋與淀粉分離更加清爽的面筋淀粉分離機。 ??? 該新型面筋淀粉分離機所采取的技術(shù)措施是：對現(xiàn)有面筋機加以改進，分設攪糊裝置、醒發(fā)裝置、分離裝置、增設成條裝置。攪糊裝置采用S形攪拌器，醒發(fā)裝置采用在攪糊裝置下游設一容器，成條裝置采用偏心螺桿泵，分離裝置采用至少1個無軸滾筒和噴水裝置，在滾筒的筒面上布設孔眼，在滾筒內(nèi)沿縱向設供水裝置，滾筒外兩端鑲設平輪和齒輪，滾筒的出口為面筋產(chǎn)出口，滾筒的下方設淀粉漿收集槽，從而構(gòu)成一種面筋淀粉分離機系統(tǒng)。 ??? 這種面筋淀粉分離機與MJ面筋機和馬丁法工藝相比，具有可實現(xiàn)連續(xù)化流水作業(yè)，減輕人工勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力，增強面筋淀粉分離效果等優(yōu)點；與國外引進的生產(chǎn)線相比，工藝更加簡捷實用，設備更易操作，電耗大大降低，且可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，乃至微機程控作業(yè)。 ??? 生產(chǎn)時，面粉和水通過計量裝置，按比例輸人攪糊裝置，2條S型攪拌器相向運轉(zhuǎn)，在面粉充分吸水后，其面糊中的面筋顆粒接聚順暢，形成有力，可明顯提高成糊效率，縮短攪糊時間。 ??? 攪拌成形的面糊被泵輸入立體容器中醒發(fā)，立體容器可以使其中的面糊承受一定的壓力，起到均質(zhì)作用，同時可使物料依次輸入輸出，不形成死角和物料滯留。 ??? 成套裝置避免了馬丁法工藝大面團洗滌時，不易分散、能耗大、洗滌效率低的弱點，同時吸取了旋流工藝中面筋過度破碎、混入淀粉漿的弊端。首先將面團有效分散，其次將其分割到適當?shù)某潭?，從而保證下游工序的有效運轉(zhuǎn)。 ??? 分離裝置采用一定轉(zhuǎn)速和孔眼密度的滾筒，使絮狀面筋在其中有效翻轉(zhuǎn)、滾動、推進，特殊的水流形態(tài)，能夠使淀粉有效分離，面筋漸次收攏、聚集成型。這種面筋淀粉分離機可以產(chǎn)出較高濃度的粉漿（5.5Be以上),水可回用洗滌,每噸面粉原料用水為4-6T(傳統(tǒng)設備為8-10T),單位電耗明顯降低.該設備專利號為200320126207.0。