降低大米中磁性杂质技术研究及应用

徐金勇，李维强

（上海海丰米业有限公司，江苏 大丰 224153）

随着人们生活水平的提高和食品安全意识的增强,大米作为居民主要口粮和食品工业的基础原料,其质量安全越来越受到重视。大米中无机杂质类的磁性金属物含量,是生产者和消费者一个非常重要的关注点。国家质量监督检验检疫总局颁布的《大米生产许可证实施细则》要求“稻谷原料应符合国家稻谷标准GB 1350-2009的要求。入砻谷机的稻谷必须经过筛选、磁选、风选及去石等清理过程”。GB 13122-2016《食品安全国家标准 谷物加工卫生规范》中明确规定:“应采取有效措施防止金属或其它外来杂物混入产品中”，磁性杂质的危害远远大于其他无机杂质，如果磁性金属杂质混入大米中会危害人体健康,混入副产品中也可能妨碍牲畜的饲养;如果磁性金属杂质随物料进入米机或抛光机等设备,将会严重损坏设备部件,造成设备安全事故。本文介绍不同种类的磁选器原理，探索建立较完善的磁性杂质清理工艺流程，确保大米加工安全生产和最终产品质量安全，切实保障大米产品的质量安全和生产稳定性。

1 大米加工中铁磁性金属物的来源

磁选是根据稻米和铁磁性杂质导磁性不同而进行分选的方法，即利用磁钢清除稻米中磁性杂质。

磁性金属物的来源：大米车间的磁性金属物来源于5个方面:①新建厂房首次使用或者进行大技改后，电焊条、焊渣、铁屑或螺钉等没有彻底清理干净，混入加工物料中；②在稻谷收割、脱粒、干燥及运输等过程中混入粒状、棒状、片状铁钉、铁片、螺丝及铁渣等，称为原始性铁磁性杂质；③在加工过程中，由于检修不及时，畚斗螺丝、分级筛等设备螺丝松动掉入稻米中；④在设备维修作业时,如没有采取保护措施或采取的保护措施不当,作业完成后没有及时清理或清理不彻底,清理后的物料没有妥善处理等都容易使铁磁性金属杂物混入物料或设备中;⑤车间现场的生产操作人员自身携带的铁磁性金属物、包装袋里面混入的磁性金属物都有可能成为物料中磁性金属杂质的来源。

2 磁选器种类及特点

常用磁选设备:永磁筒、永磁滚筒、磁力分选器、栅式磁选器、溜管式磁选器及溜板式磁选器等，工厂一般都采用永磁体做磁体,用不锈钢材质制作筒体或附属结构。衡量磁选器性能的主要指标是永磁体的磁感应强度和磁性物质去除率,在选择磁选设备时主要看其磁感应强度的高低,磁感应强度越强,磁性金属杂质去除率就越高。目前大米车间使用比较普遍的磁选设备有永磁筒、管式磁选器和磁力分选器等。

2.1 磁筒

TCXT永磁筒由外筒体和磁体两部分组成。筒体经上下法兰连接在输送管道中，构成管道一部分。磁筒由一定数量的高效磁块装配在不锈钢锥形罩筒组成，磁体固定在外筒体观察门的里侧，工作时磁体位于筒体中央。稻米由进料口落入，经磁体的锥顶向圆筒内散开下落，物料从筒体与磁体的环形间隙下落通过，由于环形间隙中充满磁场，使混杂在物料中铁磁性金属物磁化，在落下过程中逐渐减速，并被吸附在罩筒表面。在清理杂质时，只需拉开观察门，带动磁体转到筒体外，人工清理其表面铁磁性杂质。其特点:不需要动力，清理方便。磁筒设备安装中应保证垂直，进料端接管应有长度不小于500 mm直管段，以保证物料垂直落下而不跑偏。管道中物料对设备冲击较大，在设备上方应装配缓冲装置。磁块质脆易碎，设备在运输、使用过程中不要碰撞、振动和倒置。

2.2 磁力分选器

TCXP型磁力分选器主要由进料装置、永久磁钢淌板和罩壳等组成。进料装置为重锤压力门结构，永久磁铁是采用极高磁场强度的锶钙铁氧体制成，它与非磁性体不锈钢固定在一起，并与设备的下底板紧密相连，组成一个平滑倾斜物料淌板。磁钢淌板安放在罩壳内悬臂伸出小轴上，可方便取出，以便清理磁性杂质。当稻米流经进料装置后均匀流过磁钢淌板时，混杂粮粒中的铁磁性杂质被吸附于磁钢表面，而稻米通过磁选机流出机外，达到清理铁磁性杂质目的。该设备装置于自溜管上。自溜管在满足自溜条件下，一般不宜超过下列数值:稻谷溜管≤40°角,糙米及白米≤35°角。

2.3 透明高磁溜板式磁选器

TCXB型高磁溜板式磁选器结构与TCXP型相似。它具有以下特点:采用350 mT以上高磁钢，清除铁磁性杂质率达100%;耐磨材料衬底，经久耐用，透明玻璃外壳，可观察内部工作情况，便于管理。系列规格有20型、30型、40型。

2.4 其它磁选器

（1）永磁滚筒;采用永久磁钢(锶钙铁氧体)的旋转滚筒，在运转过程能自动排除吸出的铁磁性杂质。当稻米流经压力门均匀落到磁铁滚筒上后，稻米随滚筒转动后下落，从出料口排出，其中铁磁性杂质被磁芯磁化，吸附在外筒表面，并被外筒上拔齿带着随外筒一起转到至磁场作用区以外、磁性消失后自动落到铁磁性杂质盒内，从而达到自动清除铁磁性杂质目的。系列规格以滚简直径（cm)为标准。有25、40两种。滚筒长度为300 cm，转速为38 r/min,26 r/min，处理量为 6～6.5 t,20 t/h，其优点是能自动排铁，不足之处需配用0.55 kW动力。

（2）电磁滚筒:采用电磁铁旋转滚筒在运转过程能自动排出吸附铁磁杂质，在碾米工程上极少用。

（3）磁栏:用磁钢集中装置成栏状磁性设备，适用生产规格较小碾米厂。在排列磁铁时，注意将磁铁同极排在一起(即S-S,N-N)。为防止磁铁同极相斥，在两磁极之间应用纸板隔离。磁铁装置数量用于处理净稻谷、净糙米以每小时处理1 000 kg安装3块计算，处理大米按1 000 kg安装5块计算。装置在料层上部的磁铁，其极面与料层表面间距 一般为10 mm,磁栏斜度应与物料自溜管的自流角一致。

3 大米加工工艺中磁选器配置

大米生产工艺一般包括清理、砻谷、碾米、白米整理及包装等五个工段。大米车间在选择和配置磁选器 时,应根据各个生产工段的设备特点、物料性质及分离物料中磁性金属杂物的难易程度等因素来考虑。

3.1 清理工段磁选器配置

清理工段主要是清理稻谷中的大杂、小杂、轻杂以及铁磁性杂质。该工段水稻流量比较大,应配置与产量相配套的永磁筒或磁力分选器清除水稻中大部分的磁性杂质,以减轻后道磁选的压力。由于清理流程中前段含有大量的稻谷秸秆、绳头等,容易堵塞永磁筒内物料通道,如果选择的是永磁筒,应把它安装在初清筛的后道。

3.2 砻谷工段磁选器配置

砻谷是稻谷经淌板（或经喂料辊和淌板）全长上均匀地喂入两胶辊之间，而等径胶辊辊筒以不同的转速逆向旋转，结合压砣的压力使通过辊间的稻谷受到挤压和搓撕，谷粒两侧受到两个不等速运动的工作面挤压和搓撕而脱去颖壳的过程，在砻谷工段进机前安装磁力分选器，以保护胶辊不受损伤，同时减轻后道碾米前磁选压力。

3.3 碾米工段磁选器配置

碾米工段磁选尤为重要，磁性杂质进入米机中，会损坏米筛和砂辊，米筛损坏后，米粒会穿过破损筛网而混入副产品中，造成浪费，影响生产正常运行。一般在每道米机上方的缓冲仓出料口安装磁力分选器进行磁选。

3.4 包装工段磁选器配置

（1）包装工段是对磁性金属物控制的最后一道关口,必须确保所有铁磁性金属杂物不得进入成品大米包装中。因此,必须在大米包装前安装磁选器永磁筒、管式磁选器、栅式磁选器均可以作为选择对象,安装位置越接近包装口越好，有厂家安装在包装秤的入口处，一些厂家选择安装进成品仓前管道中，都能起到很好保障作用。选择安装合适的磁选器,以满足生产安全与产品质量安全的需要。

（2）包装工段通常会安装金属检测机，金属检测机由两部分组成，即金属检测机与自动剔除装置，其中检测器为核心部分。检测器内部分布着三组线圈，即中央发射线圈和两个对等的接收线圈，通过中间的发射线圈所连接的振荡器来产生高频可变磁场，空闲状态时两侧接收线圈的感应电压在磁场未受干扰前相互抵消而达到平衡状态。一旦金属杂质进入磁场区域，磁场受到干扰，这种平衡就被打破，两个接收线圈的感应电压就无法抵消，未被抵消的感应电压经由控制系统放大处理，并产生报警信号(检测到金属杂质)。系统可以利用该报警信号驱动自动剔除装置等，从而把铁磁性杂质排除在生产线以外。大米包装线可以选择安装在包装秤下料口，配套剔除装置和大米回收设施，还可以在码垛输送设备后道安装，有效把好成品米最后一道关口，特别对于缝包过程中断针控制有很好效果。

4 磁选器的操作管理

如果永磁体吸附的磁性金属杂质得不到及时清理,长时间驻留在磁体上容易被物料冲走,冲落的金属物仍然会随物料进入下道设备。因此,对磁选器的操作管理实质上就是对磁选器磁体的定期清洁管理。需要建立HACCP体系安全管理体系,车间也可以制定磁性金属物控制程序,对磁选器的清洁频率、清洁责任人、清理出来的杂质回收及清洁记录等进行规范与控制。在程序中明确：正常生产情况下各工段的每道磁选器每班必须至少清洁一次,在车间建成刚投产时或车间连续停机一段时间后恢复生产时及设备大修后都应适当增加清理频率;规定各工段生产操作人员为清洁磁选器的责任人,责任人每清理一次都应在磁选器上的清理卡上记录一次,同时对清理出来的磁性金属物进行分析评估,如发现杂物异常(如畚斗螺钉等设备上的零件),应追踪分析,直到找到异常的磁性金属杂物的源头为止。把清理出来的磁性金属杂质及时回收到垃圾筒,避免清理出来的磁性金属杂物再一次混入物料中产生新的磁性金属杂质;车间主管还应对磁选器的清洁工作进行检查和评估,以确保磁选器清洁工作持续进行。车间除了制定一定的制度保障磁选器得到清理外,还应该培养操作人员养成良好的操作习惯,按照“6S”的管理要求加强现场管理,以减少磁性金属杂质的来源。在设备和厂房的维修保养过程中做好防范措施,减少和避免金属材料混入物料和设备中，在卫生清扫过程中如发现螺栓、螺帽及垫片等金属材料,应对其分析和回收,①可以防范设备事故产生；②可以防止清扫出的金属材料再次进入设备和物料中，生产操作人员不得把磁性金属物带进生产现场,更不能佩戴首饰,非生产操作人员进入生产现场也应该受到控制，包装物也可能混有磁性金属物,包装物在入库前应该检验其袋中含杂情况,包装袋使用前应把杂物抖干净。

5 磁选器的安装与维护

磁选器安装与维护应该注意以下几个方面:

（1）安装磁选器时应该注意其安装高度和安装位置,安装高度要有利于操作者方便清理,安装位置要留有一定的空间,确保磁选器的门或磁栅可以开启或抽出。

（2）安装时磁选器时还应注意确保物料薄厚一致、匀速地通过磁体,避免物料通过磁选器时速度过快影响磁选效率。

（3）由于物料自溜会对磁选器产生较大的冲击力和摩擦力,磁选器容易被磨损,因此,最好在磁选器上方装设缓冲器,以降低其对磁选器冲击和摩擦。

（4）磁选器的永磁铁质脆易碎,其在运输、安装及使用过程中不要撞击、敲打、剧烈振动或过热,以免退磁或破碎。

（5）为安全起见,电工仪表、手机、手表等易被磁化的物品不得靠近磁选器。

（6）除了定期清理磁体吸附的磁性金属杂物外,还应该定期检查磁选器的密封和磨损情况,及时修理磁选器。

（7）磁选器长时间使用时,磁体会退磁和衰减,最好每年对磁选器进行一次磁场强度的测定,视测定结果来决定是否充磁或更换磁选器。