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面粉的生产工艺与自动化技术发布日期:2017-02-25 浏览次数:2289
我国是世界第一小麦生产大国,小麦种植面积在3000万公顷左右,年产量达一亿吨以上,约占全国粮食总产量的22%,占世界小麦总产量的20%左右。我国也是小麦消费大国,全国有半数左右的人口以面粉为主食,每年的面粉消费量达9000万吨以上。
面粉,是一种由小麦磨成的粉末。 按面粉中蛋白质含量的多少,可分为高筋粉High Gluten Flour、中筋粉Middle Gluten Flour、低筋粉Low Gluten Flour。
类型
蛋白质含量(%)
用途
高筋粉
10.5-13.5
面包
中筋粉
8.0-10.5
面条、点心
低筋粉
6.5-8.5
点心、菜肴

等级

从等级上看,又可以把面粉分为特等粉、一等粉、二等粉等各个等级。
等级     蛋白质(%)      矿物质(%)         类型          用途
特等粉     7.2           0.32            低筋粉        点心用
一等粉    12.7           0.43            高筋粉        面包用
一等粉    10.7           0.45            高筋粉 法式面包
二等粉    13.5           0.54            高筋粉        面包用

一、面粉的加工工艺

1.1、原料清理车间及筒仓
      运来小麦经解袋倒入受料槽后,落入埋刮板输送机,经计量
,再落入斗式提升机,提升一定高度后,经除铁器除去铁质杂物,再落入圆筒初清筛清理,除去麻绳等大杂,再经斗式提升机提升至埋刮板输送机输送至立仓暂存,立仓小麦经埋刮板输送机输送至小麦制粉车间。

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1.2、小麦制粉车间
     小麦制粉清理工段采用三筛、两打、两去石、一精选、一着水和 三磁选的生产工艺;
     制粉工段采用四皮、五心、二渣、二尾、中后路 打麸、一道清粉的生产工艺;
     全粒法清理工段则采用两筛、一打、一 去石、两磁选的生产工艺,制粉采用锤片粉碎机一次性粉碎法的生产工艺。见上图。


1.3、小麦制粉
     毛麦由毛麦立仓经斗式提升机进入清理筛,进行第一道筛选和风选,除去大部分粗、细和轻杂;
     然后进行第一道除石,除去大部分中粗和并肩石,再进行第一道磁选和打麦;
     打麦后进入第二道筛选和风选,将打麦机打下的中下杂、碎麦及轻杂除去,经着水机着水后,送入润麦仓;
     润麦后进行第二道去石处理,除去细小石杂,进入第二道磁选和打麦;
     打麦后进入第三道筛选和风选,除净小麦表面附着的杂质;
     最后经第三道磁选和喷雾着水机进入制粉间净麦仓。
     小麦自净麦仓投放至一皮磨,经一皮磨粉机研磨后,通过筛粒分 级依次把物料按质量和颗粒大小分成皮料、粗料、心粉、粉等四种类型,分别进入二皮磨、清粉机、重筛和面粉收集螺旋机等下道工序,清粉机将来料进一步提纯,而重筛将来料进一步分级。
    照此原理,形成了皮磨、心磨、渣磨、尾磨等系统,最终把小麦胚乳从麦皮上尽可能的剥刮干净,并磨成一定粒度的面粉;各系统筛出的面粉,通过送粉系统吹入面粉仓、或直接输送至谷朊粉车间使用, 面粉仓出料也供谷朊粉车间使用,麸皮和胚芽在个系统筛粉时筛出,打包装袋后送入成品仓库。
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二、
制粉工艺的设计与改进

遵守“轻研细分,同质合并”的原则,主要加强前路粉的质量控制,保证优质面粉的质量和提取率。
    对于大产量的制粉工艺,如何使系统质量提高,以及系统协调出粉,做到既节约动力,又生产出高品质的面粉,是现代制粉工艺改进的关键。
    制粉工艺的调整,取决于原料的性质、品质和含杂;取决于季节变化、空气温度和湿度;取决于产品结构、成品等级和质量。因此,制粉工艺是动态发展的。 
 
2.1、常规的制粉工艺
常规的制粉工艺,受其面粉等级的限制,虽然注重了前路分级,但提纯效果不佳,分级不十分清楚,采用的动力较高,面粉较细,淀粉破损较大,影响了制品的品质。 

2.2、改进后的制粉工艺
改进的制粉工艺主要是减少撞击次数,降低淀粉破损,保证面粉粒度,减少麸屑破碎,降低面粉中麸星含量,改变面团的烘焙、蒸煮特性。

2.3、改进工艺效果的特点
改进工艺减少了松粉机的台数,使心磨系统中的细麸屑在光辊压扁后不至于松散,由于压扁后表面积增大,有利于在筛理中保持在筛面上,降低了面粉中的麸星含量.
      对于较松软的粉片,在风运过程中,可通过物料间和物料与管壁间的撞击使之形成自然破碎,在筛理中,将颗粒粉分出,形成“雪花”状面粉,而未被破碎的
粉片以及压扁的麸屑片通过分级筛筛理,成为筛上物,相对集中后通过强力撞击松粉,再经单仓筛理分级后,分别进入相应的清粉和心磨系统。如此处理工艺耗能低、面粉纯度高、粒度分布均匀、制品特性较好。

改进工艺的特点(小麦300t/d以上的专用粉生产工艺):
①、节省松粉机5-6台,节约动力25-30kW;
②、保持面粉颗粒的完整性,形成自然的雪花粉,增加了面粉的颗粒度和纯净度;
③、集中强力松粉,提高了撞击效率,保证了工艺效果;
④、加强分级,集中筛粉,可根据物料适当放稀筛网,有效地提高了粉筛的筛理效率;
⑤、减少松粉,保持麸屑的片状,降低麸屑穿过筛孔的机率,从而降低了面粉的麸星含量;
⑥、淀粉颗粒的破损率降低,以及面粉颗粒度的增加,改善了制品的工艺效果,特别是对加工软质麦更具有特色性。

2.4、前路心磨采用强力松粉的对比
前路心磨一般为1M、2M、3M,是主要生产优质面粉的部位,也是体现面粉特色的关键。面粉制品的工艺品质的好坏,主要取决于前路心磨的面粉,其出粉比例占流量的40%左右,基本为高等级面粉的主体。前路心磨强力松粉,不仅使细麸屑更碎,并且降低了面粉的白度。
经松粉机撞击后,面粉白度下降,灰分普遍增加,其出粉率提高并不大,改进工艺中若通过分级后集中松粉,其出粉率提高也照样能达到直接松粉的效果,但动耗大大降低,淀粉破碎率也会有所下降。

2.5、面粉质量的控制
在制粉厂中,面粉质量的稳定是第一关键,无论采用何种生产工艺,不论是多大规模,产品质量的相对稳定是企业得市场、获得经济效益的保证。产品质量的稳定,需要从各个环节进行控制,稳定的控制体现于操作。其核心在于:
①、小麦的搭配是保证产品质量的重要环节。对生产不同质量的专用面粉时,要求由相应质量的原料小麦,并且要有合理、科学的搭配方案,才能实现质量的相对稳定。
②、保证科学的加水和润麦,是保证工艺效果和流量稳定的关键,同时也是稳定面粉质量的基础。(小麦的水分调节俗称润麦,是制粉流程中的一个重要环节。润麦后小麦内部水分含量及水分均匀性,对面粉加工过程、面粉出粉率、面粉质量、麸皮质量都有极为重要的影响。目前,标准的润麦工艺有温室润麦和加温润麦两种。
合适的小麦加水量是得到高出率、低灰分面粉的基础。着水调质是原粮确定后唯一可以改变理化标准的机会。
                           加水量 = 最终成品水分 + 制粉消耗水分 - 小麦原始水分。
具体的做法是:
     每4h用标准方法检验原粮、一次润麦、二次润麦以及入磨原粮水分,同时校验快速测定仪。每1h用快速测定仪测试4种原粮水分。及时将检验结果告知生产车间、并做出详细记录。生产车间每小时记录着水仪测定的原始水分和设定水分,并与化验员检查出的同批次进机原粮水分和两次润麦水分比对,必要时对着水仪运行校正,以保证入磨水分的相对稳定。

控制润麦时间及润麦仓的管理
加水润麦的目的,是使全部麦粒在制粉前,都能达到同样的理化状态。润麦后,必须在一定时间条件下,才能完成水分的渗透和调整。润麦时间主要取决于原粮、气温、润麦环境、工艺、操作等因素。一方面使麦粒之间水分分布均匀,同时还要求使水分渗透到皮层和胚乳中,在麦粒内部运行分布,并发生物理、生物的特性变化,使之达到最佳的制粉要求。依据经验并以实验润麦及制粉、出粉率、成品灰分为最终检查标准,得出该批次原粮的最佳润麦时间并实施。
做法是:
    原粮通常软、硬比例约为35:65。润麦时间最少为18h,最长不超过48h,冬季通常为28-34h,春秋通常为24-30h,夏季通常为20-26h,依据实际情况运行调整。

记录每个润麦仓的进料时间、出料时间、出空料的时间,填写出仓记录和进仓记录。每个润麦仓每次放空料后,检查仓壁及仓底有挂料或积料现象。润麦仓有积料时,必须实施人工清理。
③、保持各系统物料的流量和质量的平衡,不仅是提高产量的基础,同时也是产品质量相对稳定的关键。
④、保证各制粉设备的最大效能,不但降低了动力消耗,同时也是产品质量及综合生产效果的体现。
⑤、操作是制粉车间稳定产品质量的关键,再先进的工艺都需要人去掌控,操作技能的高低,直接影响面粉的质量稳定。



三、自动化的
控制系统

3.1、系统的组成
    由计算机、可编程控制器(PLC)、检测传感器、电机控制中心(MCC)组成。系统采用RS-485远程测控系统结合传统的分布测控系统特点,电脑(PC)作上位机,PLC、流量计、称重模块作下位机。主机的RS-232串口,经外插式RS-232/RS-485转换器,变成RS-485数字信号总线,上位机和下位机通过RS-485数字信号总线进行串行通信。

3.2、 控制方式
          根据安全、可靠、方便的原则,系统控制分3个层次:

3.2.1、 现场控制
             每台设备设置机旁开关,该开关有三档位置:
①、手动控制
        当置于手动位置时,集控中心交出该设备控制权,操作者可在机旁直接启动该设备,它主要用来单机设备调试用。
②、停止
       当置于停止位置时,该设备即不受集控中心控制,也不能手动启动,它主要在设备检修时用。
③、自动控制
       当置于自控档时,设备由集控中心自动控制。

3.2.2 、集控中心自动控制
               为系统的主流控制方式,生产过程的控制由操作员站、PLC控制系统自动完成。

3.2.3、在上位机界面,设置有系统的自动、手动转换按钮,在手动状态时,只要点击某台设备,即可启动该设备,该功能主要用来系统的调试。

3.3、生产操作界面

现场生产操作界面采用工控机(PC)显示屏,它负责处理现场与运行操作有关的人机界面,使操作员通过显示屏实时了解现场运行状态,各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生,并可对工艺生产过程进行控制和调节。

监控计算机显示屏的主要功能:

①、动态模拟显示各段工艺流程、生产报表、生产数据;
②、每幅画面都设置有操作按钮,如画面切换按钮,生产过程启/停控制按钮,报警按钮,紧急按钮等;
③、事件报警:生产过程中出现异常情况,自动报警并用文字显示故障类型,画面同时自动切换至故障所           在的流程画面;
④、设备由静态到运行,画面模拟动画显示;
⑤、权限管理:操作员只有在开机时输入正确的登陆密码后,才能进入运行状态。
⑥、打印输出班报表,月报表。
⑦、查询历史数据.

通过R232/R485适配器通过双绞线连结到第一通信口,通信距离为:1400米以内。监控计算机的功能还兼有工程师站的作用,它能对下位机(PLC)的程序进行修改、配置。

      建立了两个数据库:
①、生产数据库:(产量、出品率、电量、吨谷电耗、流量)。
②、设备故障数据库:(设备过载、溢流、失速、仓空、仓满、故障恢复)。
      下位机(PLC)的生产数据和设备故障都实时记录,并保存在监控计算机的数据库中,通过监控计算机可以很方便查询某年、某月、某时、某秒的生产数据,和故障发生的时间及恢复时间,并能生成各种生产报表打印输出。

监控计算机即可远程监控,也可做为现场触模屏的沉余设计来使用。监控计算机可与单位的局域网相连,实现数据共享。

3.4、PLC可编程控制器的配置

日处理小麦200吨的面粉厂在选择PLC的I/O点数,一般满足I/O点数>512点。
        日处理稻谷150吨精米厂PLC的I/O点数,一般满足I/O点数>256点。

3.5、 控制功能

3.5.1、工艺流程启动

工艺流程启动分工段进行,各工段可单独按工艺流程自动联锁启动,也可按工段由后向前自动联锁启动。各工段内工艺流程自动联锁启动,先启动相应的空压机,通风除尘系统,然后按物流逆向延时逐台启动各工艺设备。

3.5.2、工艺流程停止

工艺流程停止有三种方式:
①、正常停止
         首先关闭所有放料气动门,然后按工艺顺物流方向逐台延时自动联锁停车,最后停止除尘设备。
②、故障停止
        当前端控制单元检测到设备故障时,如过载、失速,该段的放料气动门立即关闭防止堵塞,如果在3分钟内不能恢复故障,则自动停止该工段的其他设备。
③、紧急停止
       系统出现紧急情况时,可通过操作界面的紧急按钮,立即停止所有运行中的设备,以保证系统和人员的安全。

3.5.3 料位器与工艺流程联锁

比重去石机、砻谷机、重力筛设备正常工作状态需要适合的物流量配合,用料位器及气动门的开度实现这一目标。当这些设备的进料斗下料位器动作时,这些设备即停运转,其他工艺设备保持工作状态,当物料达到要求高度后,重新启动这些设备运行。

在一个局部工段中,某一料仓的料满时(或者某一设备过载)该工段的放料门立即关闭,工艺流程仍保持工作状态,如果在3分钟内仍保持这种状态,将停止该工段设备的运行。
        如果在3分钟内,料仓料满信号取消(或者过载设备恢复正常)则放料门重新打开,设备正常运行生产。由于工艺各工段基本是串联关系,所以以上这种控制思路,在整个流程中都结合具体情况巧妙应用。

3.5.4、生产数据的采集

该系统通过流量计和脉冲电度表,将信号分别送到PLC的A/D模块和输入模块。然后通过编程将实时模拟量和脉冲量变为实时的数字量,通过累加积分运算得到如下的生产数据:
物料流量(公斤)/h、出品率% 、班产量(吨) 、月产量(吨) 、班电量(kwh)、吨电耗(kwh/t) 、月电量(kwh)。

3.5.5 强电控制
强电控制由MCC柜、机旁开关、电缆、电缆桥架组成,对15kwh以上设备均采用Y/△降压启动。