免淘米设备与超微粉碎系统在糯米粉加工中的应用探讨

张 勤，李建飞，李国平，黄春燕，陆松花

(佐竹机械(苏州)有限公司，江苏 苏州 215129)

糯米粉的加工工艺主要有湿法、干法及半干法3种。与干法及半干法的制粉工艺相比，采用湿法加工所制得的水磨糯米粉其粒度更为细腻，破损淀粉含量更低，且加工品质更优，因而一度成为国内糯米粉加工产业的主流。其基本工序有原料处理、射流洗米、浸泡、装料磨浆、粉浆分级筛、压榨脱水、粉块破碎、输送、烘干、筛理、冷却、计量包装[1]。传统的湿法加工方法虽然能够提升糯米粉产品的加工品质，但是也存在着一系列问题，如加工工艺路线较长，配备设备较多，且耗水量高[2]。因此，如何在保证糯米粉加工品质的前提下，解决以上难题，一直备受业内人士的关注。我们对SJR型免淘米设备和超微粉碎系统在糯米粉加工方面的应用进行了一些探索，旨在为国内糯米粉的加工提供一种新思路。

1 免淘米加工技术简介

1.1 发展历程

免淘米是指不用淘洗即可进行炊饭的大米，在国内又被称为清洁米。免淘米加工设备的主要功能就是将白米表面的糠粉和灰尘去除，以达到清洁白米的目的，进而节省洗米环节及提高大米食味与储存品质。关于免淘米加工设备的研发最早追溯于1925年的日本，并于20世纪90年代在日本国内的大米业界掀起了一股研发浪潮[3]。其中，日本佐竹株式会社在免淘米机的研发方面历经了三代，从最初的超级吉福米装置，到如今的第三代SJR节水型免淘米机。1998年，佐竹机械(苏州)有限公司正式成立，并将第二代以热吸附材料为清洁介质的NTWP型免淘米机，引入到我国；但由于早期消费群体对于免淘米的需求并不旺盛，且免淘米加工产线的投资成本十分高昂，因而在我国并未得到有效推广。近些年，随着国内饮食消费观念的不断改变，国家政策对于传统稻米加工业的政策引导，促使传统稻米加工产业链向后延伸，免淘米加工作为国内大米加工升级转型的新亮点，开始到受国内稻米加工业内人士的重视。为此，为迎合我国国内的市场需求，相对于第二代NTWP型免淘米机，投资成本较低、且无需热吸附材料的第三代SJR节水型免淘米加工设备开始进入我国国内市场。

1.2 SJR节水型免淘米机

SJR免淘米机结构原理见图1。首先，湿式精米部通过铁辊的碾磨压力将加湿后的白米进行适宜碾磨，并通过水流的作用将糠粉从大米表层清除。然后经除糠部将白米与除糠水进行分离；最后由干燥部供给的热风将白米干燥至安全水分，所得白米即为成品免淘米。

图1 SJR型免淘米机结构原理图

2 超微粉碎技术

2.1 发展历程

超微粉碎是20世纪70年代以后为适应高新技术的发展需要，而派生出的一种物料加工新技术[4]。其技术原理是通过流体动力或机械力的方法，将物料进行微细化的过程；超微粉碎后的颗粒其孔隙率和表面积增大，且物料的分散性、溶解性、化学活性及吸附性等均得到改善，因而被应用于诸多领域[5]。根据设备特性与应用领域的不同，超微粉碎机可分为多种类型，如高频振动式、气流粉碎式、旋转球磨式，以及胶磨机和均质机等。其中在食品加工领域，超微粉碎设备一般以胶磨机和气流式粉碎较为常见；其中气流式粉碎技术更为先进，其在运转过程中由于产热较低，因而十分适宜于热敏性食品的研磨加工[6]。在谷物加工应用方面，作为谷物研磨粉碎的新技术，超微粉碎技术具有改善谷物加工特性、减小粒度并改善制品口感、提高机体对谷物中营养成分的吸收、降低加工生产中的污染等诸多优点[7]。

2.2 SXCM超微粉碎系统

我们所研发的气流式超微粉碎系统主要用于粉碎莫氏硬度低于3.5级的谷物颗粒；其制成的超细粉体的粒度在(8～150)μm。同时也适用于粉碎连同干燥的作业要求。该系统主要由过滤器、热换器、SXCM超微粉碎内分级磨、旋风集料器、卸料阀、高压风机，以及电控柜等构成，如图2所示。首先，浸泡后的原料米通过螺旋喂料器推进至分级磨内部快速粉碎；同时，在热换器和涡轮分级机的作用下，经粉碎的物料由热风进行瞬时干燥，并被强制分级；最终成品经由旋风集料器进行收集；废气则通过除尘系统得到处理。

图2 佐竹超微粉碎系统图

3 在大米粉加工中的应用探讨

3.1 基本工艺流程

利用免淘米机与超微粉碎系统进行糯米粉的湿法加工，其基本工艺流程如图3所示。

图3 基本工艺流程

3.2 工艺关键点

(1)去杂：由于原料白米一般为编织袋包装，在解封后可能会在白米中混入细绳等，因此需要通过过滤筛网等措施防止细绳等杂质进入下道工序。

(2)磁选：在大米清洁之前，应增加磁选器，防止金属物进入免淘米机对设备造成磨损。

(3)大米清洁：该工段由SJR节水型免淘米机完成，工作过程中需要消耗一定洁净水并产生除糠水，但耗水量和除糠水量仅为原料米质量的50%左右。洁净水应符合食品工业用水要求，除糠水应根据当地环保要求进行集中处理。

(4)大米浸泡：免淘米入浸泡设备使大米充分吸水(一般浸泡2～3 h，具体的浸泡时间需根据大米品质与大米粉的最终品质要求而定)。浸泡后废水应根据当地环保要求进行集中处理。

(5)粉碎、分级与干燥：将滤水后的大米输送至超微粉碎机进行粉碎、分级与干燥；干燥后的米粉输送至成品打包工段进行打包，尾气则由脉冲除尘器过滤排出。

(6)其他：生产线除主机设备外的输送设备和非标件均使用食品级不锈钢材质，以保证食品安全。

3.3 工艺特点分析

3.3.1大米清洁工段

与传统的湿法加工工艺相比，大幅节省了洗米所需的耗水量，并减少洗米废水的排放。且可在短时间内有效去除大米表层的灰尘和糠粉，有效提升大米的清洁度与白度，进而保障大米粉的质量指标，免淘米的加工品质见表1。由表1可以看出，经SJR型免淘米机加工后，白米的白度明显增加(增加18%)，浊度显著降低(55 mg/kg)，指标值达到日本精米工业会免淘米加工的品质指标要求；水分含量、质量体积、碎米、爆腰粒、水浸裂纹粒特均在佐竹免淘米加工基准值范围内。为进一步节约能耗、缩短工艺路线，可将SJR型免淘米机的干燥部经改造去除，省略热风干燥环节，与糠水分离后的洁净大米可直接进入下一工序。

表1 免淘米的加工品质

注：以上指标随原料品质差异会有所变化。

3.3.2大米粉碎、分级与干燥工段

与传统的湿法加工工艺相比，超微粉碎系统，将粉碎、分级与干燥工序在一机内实现，省去了板框压滤系统，可有效减少物料损失，提高出品率2%以上；同时，配合免淘米机进行洗米，耗水量可节省70%左右，进而有效缩减废水的排放。超微粉碎内分级磨自身为双轴式设计，通过内置的分级机对大米粉的细度进行调节，从而取代了传统研磨机的筛网；并可通过调整分级叶轮的转速，在不停机的状态下即可调整成品的粒度，使得成品大米粉的细度与粒度调整灵活方便。

以超微粉碎后糯米粉、日本市售糯米粉、国内市售糯米粉(大米原料均为粳型糯米)为研究对象；试验发现，经超微粉碎后的糯米粉，其破损淀粉含量和粉体粒度均要优于国内市售糯米粉；其品质对比结果见图4和图5。由图4中可知，当超微粉碎后糯米粉的水分含量控制在与2种市售糯米粉相当(13%以下)时，经超微粉碎的糯米粉的碘吸收率为65.38%，平均粒径为24.79 μm，均低于国内市售糯米粉。此外，经超微粉碎的糯米粉其吸水性达到86%，这与国内市售糯米粉品质相当，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响外，还可能受到糯米原料的品质等因素影响。由图5可以看出，经超微粉碎后的糯米粉，其各粒度范围粒径均要低于其他2种市售糯米粉。

图4 糯米粉品质对比

图5 糯米粉粒度范围比较

在超微粉碎技术改善不同类型大米粉加工品质的研究方面，国内学者也有一定报道。如傅茂润等研究表明，红米与糯米经超微粉碎后，其粉体的堆积密度、溶解度逐渐增大，糊化温度降低；冻融稳定性、酶解性质、高温持水能力、透明度、沉降性能和流动性均有显著的改善[8-9]。潘思轶等[10]研究发现，早籼米经超微粉碎处理后其米粉的特性得到改善。范周等[11]研究指出，大米经超微粉碎后，其理化特性在诸多方面均有所改善，这是由于粉体粒径减少及比表面积增加的缘故。

JSR型免淘米机与超微粉碎系统的引入，可使糯米粉的自动化和连续化加工能力大幅提升，操作人员的人数减少并节省人力；作业环境也有所改善。

4 小结与展望

SJR型免淘米机与超微粉碎系统在糯米粉加工中的应用，能够在保障糯米粉加工品质的前提下，在一定程度上解决传统湿法磨粉工艺生产线较长，配置设备数量较多，且废水排放量高的问题，为国内糯米粉的加工工艺提供新思路。且随着相关技术的不断发展，以及国内消费群体对糯米粉制品品质要求的不断提升，免淘米机与超微粉碎系统在糯米粉加工应用方面前景广阔。