磨粉機皮磨系統剝刮率的主要影響因素研究*

劉培康，武文斌*，黃奇鵬

（河南工業大學，鄭州 450001）

在整個粉路流程中，設計剝刮率和取粉率參數的高低，取決于粉路的長短和出粉方法,對于單臺設備而言，研磨效果與磨粉機調節參數和磨輥技術參數有關。皮磨的剝刮率太高會引起麥皮破碎，導致出粉不佳且影響面粉出粉率。反之，剝刮率不足，將使純凈的物料未經充分地研磨而后推混入麩皮。為得到較高出粉率和較好面粉質量，目前提倡“長粉路、輕壓輕碾、精研精磨”的理念，皮磨重在剝刮，取粉率低、心磨重在取粉，剝刮率低，故剝刮率是皮磨、取粉率是心磨重要評定指標。本文以皮磨系統磨粉機為研究對象，對磨粉機調節參數、磨輥表面技術參數和磨輥運動參數對剝刮率影響關系進行分析研究。

1 制粉工藝與剝刮率

制粉過程中最基本的系統是皮磨和心磨系統。皮磨系統的作用是將麥粒剝開，在保證麩皮不過度破碎的情況下，從麩皮上刮下麥渣、麥心和粗粉，以便使胚乳與麥皮最大限度地分離[1]。物料經某道皮磨系統粉碎后，穿過粗篩的物料數量占本道皮磨流量或1皮流量的百分比，稱為相對剝刮率或絕對剝刮率[2]。在日常生產中，常采用相對剝刮率。測定皮磨系統剝刮率的篩號如表1所示：

剝刮率計算公式:

式中：Kx為該道皮磨的相對剝刮率，%;Kj為該道皮磨的絕對剝刮率，%；A為該道皮磨研磨后物料中粗篩篩下物的含量，%；B為該道皮磨研磨前物料中已有粗篩篩下物的含量，%；C為本道皮磨流量占1皮流量的百分比，%。

制粉工藝流程發展至今主要經歷三個階段，分別為前路出粉法、中路出粉法和分層研磨制粉法。其中，分層研磨制粉法又稱剝皮制粉法，是在小麥入磨前剝皮，基本脫除小麥的果皮、種皮和糊粉層。此工藝可以簡化粉路，提高小麥出粉率和成品質量，但能耗增加，且技術難度大，目前僅在日、俄等發達制粉國家使用。我國制粉工藝主要經歷前路和中路出粉法，其發展歷程及剝刮率基本設定如表1所示。

表1 中國制粉工藝發展歷程及剝刮率設定

前路出粉法的實質是前幾道磨大量出粉，粉路短，物料分級少，單機電耗高，面粉質量差。中路出粉法的粉路長，主要依靠心磨出粉，皮磨一般設4～5道，但各道皮磨作用略有不同。1B、2B是剝開表皮，制取顆粒，少出面粉，少出麩屑。3B是剝刮麩片，提取部分大麩皮。4B是緊研磨，繼續剝刮。表2是中國及部分國外面粉廠磨制等級粉時皮磨系統的剝刮率和所用篩號。

表2 面粉廠磨制72%等級粉時皮磨系統的剝刮率及篩號

2 磨粉機工作參數對剝刮率的影響

2.1 流量

流量影響磨輥受力和研磨的均勻性，對制粉工藝有重要影響。田建珍教授等以河南三級冬小麥為原料，采用OLRO/ET2 100×2型八輥磨粉機，在其它條件相同的情況下，在1B工藝部位，軋距分別是1.12 mm、0.92mm、0.72 mm、0.52 mm 的條件下。低中高三個流量分別是 800.9 kg/(cm·24h)、1 047.8 kg/(cm·24h)、1 236 kg/(cm·24h)， 進行了 12 組實驗，測量流量對1B剝刮率的影響，如圖1（a）。將2B的工藝部位軋距定為0.47 mm，測量1B不同軋距、不同流量對2B（軋距固定）剝刮率的影響，如圖1（b）。

圖1 流量與剝刮率關系圖

如圖1（a）所示，y1是軋距為1.12 mm對應1B剝刮率曲線，剝刮率隨流量增大而先增大、后減小的趨勢。y2、y3是軋距為0.92 mm、0.72 mm對應1B剝刮率曲線，剝刮率隨流量增大而增大。y4是軋距為0.52 mm對應1B剝刮率曲線，剝刮率隨流量增大而減小?？芍?，每個1B軋距與1B剝刮率關系對應一個流量最大值，在1B軋距不同時，剝刮率隨著流量變化而有所不同。圖1（b）所示，在2B軋距不變時，y1、y2是1B軋距分別為1.12 mm、0.92 mm對應2B剝刮率曲線，剝刮率隨流量增大而減小的趨勢。y3、y4是1B軋距分別為0.72 mm、0.52 mm對應2B剝刮率曲線，剝刮率隨流量增大而增大，且中高流量變化對y4影響較大?？芍總€1B軋距與2B（軋距固定）剝刮率關系對應一個流量最大值，在特定軋距時，剝刮率隨著流量先減小、后增大。

2.2 軋距

軋距對磨輥的粉碎效果影響較大，軋距越小，物料受到輥間作用力增大，研磨長度增長，使物料受到的研磨作用增強。由李根成主編的制粉師工程手冊中所提的軋距與剝刮率關系見圖2，由圖2可知：剝刮率隨軋距的增大而減小。

圖2 磨輥的軋距與剝刮率關系圖

田建珍教授對剝刮率和軋距關系進行研究，原料及設備同2.1，在其它條件相同的情況下，在1B工藝部位，低、中、高三個流量分別是800.9 kg/(cm·24 h)、1 047.8 kg/(cm·24 h)、1 236 kg/(cm·24 h)條件下， 軋距分別為 1.12 mm、0.92 mm、0.72 mm、0.52 mm。進行了12組實驗，測量1B軋距對1B剝刮率的影響，如圖3（a）。將2B的工藝部位軋距定為0.47 mm，測量1B軋距對1B+2B剝刮率的影響，如圖 3（b）。

圖3（a）所示低、中、高三種流量條件下軋距和剝刮率曲線，相同流量時剝刮率隨軋距增大而減小。在相同軋距時，三種流量剝刮率的最大變化量發生在軋距為 0.52 mm，流量為 800.9 kg/(cm·24 h)、1236 kg/(cm·24 h)條件下，剝刮率變化量為1.3%。而在相同流量時，軋距變化量0.2 mm時，剝刮率最小變化量發生在流量為800.9 kg/(cm·24 h)，剝刮率變化量為2.4%?？芍?，軋距和流量都影響剝刮率，軋距影響程度大于流量影響程度。圖3（b）表明剝刮率在軋距和流量交互影響下減小，在1B軋距為0.72 mm，2B軋距為0.47 mm時，出現低中高流量對1B+2B總剝刮率相等的重合點。故合理配備1B和2B的軋距參數，在一定的情況下增大流量可能達到相同的剝刮效果。

圖3 軋距—剝刮率關系圖

3 磨輥表面技術參數對剝刮率的影響

3.1 齒角和前角

齒角是由前角和后角組成，為了適應研磨的需要，將磨齒拉絲成不對稱的形狀。該角度影響物料的受力方向，對剝刮率產生影響，由于我國針對磨輥深入研究有限，本實驗數據來源于蘇聯谷物科學研究院。圖4：y1的條件為1B流量為1 300 kg/(cm·24 h)，軋距為1 mm、y2的條件為2B流量為730 kg/(cm·24 h)，軋距為0.7 mm、y3的條件為3B流量為570 kg/(cm·24 h)，軋距為 0.3 mm，自變量的齒角分別為 65°、75°、90°、110°， 因變量為它們各自的剝刮率。 圖 5：在1B流量為 1 320 kg/(cm·24 h)，軋距為1.2 mm條件下，自變量的齒前角分別為20°、30°、40°、50°。

圖4 磨粉機齒角與1B剝刮率關系圖

由圖4可知：在1B、2B、3B特定流量及軋距條件下，各自剝刮率隨齒角的增大而增大，且y1呈現增速減緩的變化。齒角變化對皮磨剝刮率的影響程度3B>2B>1B,對1B的影響較小，1B齒角由65°～110°，剝刮率由25.4%增至26.3%，變化量為 0.7%。由圖5可知：1B剝刮率隨著前角的增大而先減小、后增大的趨勢。前角由20°～40°，剝刮率由23.9%降至16.5%，變化量為7.4%。綜合圖4、圖5，1B工藝段的前角對剝刮率影響比齒角大。

圖5 磨粉機磨齒前角與1B剝刮率關系圖

3.2 磨齒斜度

磨齒斜度的存在保證磨輥與物料是非簡歇性接觸，且在快慢輥的磨齒交叉點完成撕切工作，增大與物料的接觸機會，從而影響剝刮率。由于我國針對磨輥深入研究有限，本實驗數據來源于蘇聯N·A·那烏莫夫所做實驗（見圖6）。y1、y2分別為原料小麥玻璃質30%和84%條件下，自變量為1B、2B、3B齒斜度分別是4%、6%、8%、10%、12%，所測剝刮率為1B+2B+3B的剝刮率之和。

圖6 磨粉機磨齒斜度與1B+2B+3B剝刮率關系圖

由圖6可知：1B+2B+3B的剝刮率隨著齒斜度的增大而呈減小趨勢。以小麥玻璃質為30%，齒斜度由4%～6%時，剝刮率變化量由69.9%～66.2%，變化量為3.7%。齒斜度由6%～12%時，剝刮率變化量由66.2%～65.6%，變化量為3.4%，變化率減小。

3.3 排列方式

磨輥的排列方式有四種，分別是鋒對鋒、鋒對鈍、鈍對鋒、鈍對鈍。排列方式影響物料與磨輥的接觸狀態和受力方向，對剝刮率產生影響。實驗數據來源于蘇聯谷物科學研究院，圖7在1B原料小麥玻璃質為48%，流量為1 300 kg/(cm·24 h)，軋距為1.2 mm 條件下，分別在磨齒角度 20°/70°（y1）和 30°/60°（y2），排列方式分別為 F-F，D-D，進行 4組實驗。

圖7 磨粉機磨輥排列方式與1B剝刮率關系圖

由圖7可知：齒角為20°/70°，排列方式由F-F至D-D，剝刮率變化由23.9%～15.7%，變化量為8.3%。 齒角為 30°/60°，排列方式由 F-F至 D-D，剝刮率變化由20.5%～14.5%，變化量為5.5%。則F-F的1B剝刮率大于D-D的1B剝刮率，且齒角為20°/70°對應1B剝刮率對排列方式的影響較大。

3.4 齒頂寬和齒數

齒頂寬不僅可以提高磨齒的耐磨性，也可以減少物料受到的剪切作用。在齒角和輥徑確定時，齒頂寬隨著齒數的增加而減小。齒數過少即則齒頂寬越大，物料得不到充分研磨。齒數過大即齒頂寬越小，物料研磨過重，增加出粉率。由于齒頂寬不易測量，故暫時無實驗數據。

4 磨輥運動參數對剝刮率的影響

磨輥的主要運動參數包括快輥轉速及轉速比?？燧佫D速影響物料的流量，轉速比影響快輥對物料的作用齒數。本實驗數據來源于蘇聯谷物科學研究院，圖8在快慢輥轉速比為2.5:1的條件下，采用不同的磨輥圓周速度，測得1B～4B總剝刮率。圖9在1B流量為650 kg/(cm·24 h)，快輥轉速為6 m/s，轉速比分別為1.5、2.5、3.5與剝刮率關系。

（1）由圖8可知：轉速比恒定時快輥轉速與1B～4B總剝刮率的關系曲線幾乎趨于水平，即可認為快輥轉速對1B～4B總剝刮率的影響不大。

圖8 磨粉機快輥轉速與1B-4B總剝刮率關系圖

（2）由圖 9 可知：在轉速比為 1.5、2.5、3.5 時，1B剝刮率隨著轉速比的增大而增大，但在相同轉速比增量下，剝刮率的變化量減小。

圖9 磨粉機磨輥轉速比與1B剝刮率關系圖

5 結論

制粉工藝及皮磨系統的剝刮率是研磨效果重要評定指標，對面粉廠的經濟效益產生直接影響。本文通過分析從已掌握的實驗數據可知：磨粉機工作參數、磨輥表面技術參數和磨輥運動參數對剝刮率均產生不同程度影響。通過對剝刮率影響因素進行研究，為制粉工藝的粉路設計、設備選型、磨輥磨損等提供參考。