专利名称：谷物产品研磨制粉方法
技术领域：
本发明涉及从谷物体的各种组成成分的强度和其他物理-机械特性差别很大的谷物产品中研磨制粉方法。本发明可以适用于，例如，从小麦、黑麦、大麦、燕麦、玉米等获得优质面粉和糊墙用的粉料。
谷物产品研磨制粉方法，与已知的物料研碎方法不同，它具有自己所固有的一些特点。这种粉碎方法的主要特点之一是谷物体破坏的选择性。(例如，小麦的外壳和胚乳)。这样，小麦制成产品的等级由外壳和胚乳破坏的选择性程度来决定，并且，可用参数“灰分含量”来表示。当谷物破坏的选择性程度低时，外壳和胚乳都研磨至尺寸几乎没有区别的颗粒组。因此，在分选以后，这些颗粒组不能完全被区分开来，即研碎外壳的细小颗粒组仍留在面粉内。这样，面粉的灰分含量指标急剧增加，其等级大大降低。相反，当谷物破坏的选择性程度高时，粉碎时外壳和胚乳的破坏程度不同。结果，外壳和胚乳被破坏的颗粒尺寸彼此差别很大。这种磨碎的产品很容易按成分区分(为麸皮和面粉)。因此，正是谷物体破坏的选择性才是优质面粉磨粉生产的基础。
现有技术的水平与本发明近似的是在磨粉生产中使用的，用以提高优质面粉产量的，利用相对于不动的衬板旋转的工作机构来获得面粉的方法。该旋转工作机构为长鞭形或圆盘形转子，而该不动的衬板则设置有肋条或作成筛网形式。该方法用在精磨机、和松粉机中，可保持将与外壳长在一起的胚乳残余颗粒与外壳分开(1)。上述装置的工作原理主要是基于利用冲击-剪切负荷，有选择地破坏原始产品。
该方法在由谷物产品获取优质粉料时不能使用，因为，已知冲击剪切负荷的作用会导致谷物外壳过渡研碎，因而，会提高粉料的“灰分含量”(即降低粉料等级)。按照该方法将胚乳颗粒与谷物外壳分离是辅助的工艺工序—精磨，它包括在磨粉生产中优质面粉粉碎的全部工序中，这样，为了优质地磨碎面粉，不能独立地使用该获取面粉的方法。
利用轧压机由谷物产品获取粉料的方法是本发明的现有技术(2)。根据该方法获得优质粉料是利用在旋转工作机构(轧辊形式的碾碎体)的接触区中，有选择地破坏谷物的成分和根据粒度大小和成分，将破碎的产品分选而实现的。这时，与谷物接触的轧辊以不同的圆周速度回转，而轧辊的工作表面则作成有波纹的或带有微小的粗糙度的。当在轧压机上研磨不同的产品时，轧辊之间的间隙在较宽的范围(0.05～1mm)内波动。在轧压机中谷物的破坏是由剪切和压缩负荷实现的。在由谷物产品获取粉料的生产线中，为了获得高产量的优质粉料，要使用大量(可达几十台)轧压机，这是由于在生产中，在一个装置内采用了碾碎机构(轧辊)只与被研磨产品进行一次接触的缘故。
该现有技术缺点是，无论在撕碎型或磨碎型的轧压机中，在一个行程中，谷物产品磨碎后的优质粉料产量低(例如，一级粉料不超过10～15％)。由于作用在谷物上有由轧辊不同的圆周回转速度产生的相当大的剪切破坏负荷，因此，谷物体破坏的选择性大大降低。因此，为了在磨粉生产中获得优质粉料的高产量，在生产线上可采用由几十台撕碎型、磨碎型和精磨型的机器组成的研磨机组。这样，在生产线上，照例要安装不少于4～5台撕碎型的轧压机。这是由于最初要求谷物能得到足够大的粉碎所决定的，即要求得到在获取高等级的粉料时必需的粗面粉和粗谷物所决定的。这时，每一台轧压机都应装备一个单独的分选破碎产品的装置，并粉碎粒度级严格确定的产品。这就使由谷物产品获取优质粉料的生产线的金属消耗量和能量消耗大大增加。
发明概要本发明的目的在于提高了谷物产品在通过研磨装置的行程中优质粉料的产量，并减少了获取优质粉料的生产线设备的金属消耗量和生产线工作的能量消耗。
本发明的目的是这样达到的在已知从谷物产品获取粉料的方法中(该方法包括用回转的碾碎体破坏谷物成分，接着根据粒度大小和成分对粉碎的产品进行分选)，通过利用回转的碾碎体；在谷物上进行与支承表面接触的滚轧，有选择地破坏谷物产品，同时将谷物各部分(即胚乳和外壳)的磨碎的产品分开，而谷物产品的粉碎主要是利用谷物产品流从入口向出口运动时，作用在谷物上的碾碎体的压缩接触负荷实现的，并且，碾碎体作用在谷物上的压缩接触负荷是沿谷物运动的同一方向，呈阶梯状减小的。除此之外，在该方法中，可通过使碾碎体沿着曲线形支承表面作曲线移动，来产生碾碎体对谷物的压缩接触负荷；而通过改变碾碎体的重量，或碾碎体沿支承表面运动的线性速度，或碾碎体支承表面的半径与支承工作表面半径的比例，可以调节碾碎体对谷物的压缩接触负荷的大小。而回转碾碎体放置时，谷物产品从入口向出口运动的方向上，相对于支承表面具有逐渐减小的间隙。
与现有技术比较，本发明的谷物产品研磨制粉方法可以大大减小谷物外壳破裂的数目，因而也可减小这些外壳形成小颗粒组的数目。本发明主要是按利用压缩负荷使谷物破坏的原理工作的，而在原型方法中，除了压缩负荷之外，在破坏时，作用在谷物上还有相当大量的剪切负荷和切割负荷。如实践和所进行的研究所示，与剪切和切割负荷比较，压缩负荷可以大大提高谷物的成分(即外壳和胚乳)破坏的选择性。这是由于谷物成分的物理机械性质(强度，脆性、粘性、弹性等)不同造成的。在保证谷物研磨的选择性方面，压缩负荷比剪切和切割负荷的优点可以由下述事实证明，即主要利用剪切负荷和切割负荷来破坏谷物的装置(例如，磨盘)根本不可能生产出优质的粉料，亦即在粉碎时，不能对谷物进行有选择的破坏。在本发明中，作用在谷物上的以压缩负荷为主的负荷是由离心力产生的。在滚轧和碾碎体沿着支承表面(例如，沿着圆周)作曲线移动时，该离心力作用在碾碎体上，并且其方向与这个支承表面垂直。在本发明中，由于有许多碾碎体在谷物上滚轧，固在粉碎过程中，被研磨的产品要经受多次压缩负荷的作用。在被研磨产品各种成分破坏的选择性因素的条件下，这种对被研磨产品的多次作用，由于可以比较充分地将谷物胚乳与外壳分开，因此可大大提高优质粉料的产量。在本发明中，随着在研磨区中，产品从入口向出口的移动，碾碎体对谷物的接触负荷逐渐减小也可促使谷物破坏的选择性大大提高。通过减少碾碎体的重量或减小碾碎性沿着曲线表面作曲线移动的线速度，或者通过调节碾碎体支承表面的半径与支承工作表面半径的比例，就可做到上述。在这种情况下，作用在碾碎体上的离心力减小。这时，随着谷物颗粒在研磨区中的移动，为了破坏谷物颗粒，所必需的接触力也减小。否则，当作用在谷物颗粒上的接触负荷超过最优值时，谷物颗粒中不但胚乳被有效地磨碎，而且外壳也被有效地磨碎。根据在试验台进行研究的数据，这样，由于谷物产品有选择的研磨规范被破坏，也会导致优质粉料的产量大大降低。
根据本发明，在研磨区中的原始产品从入口向出口的移动路程的初始路段上，谷物胚乳，在粗面粉和粗谷物的尺寸范围内，被粉碎成较大的颗粒。即在谷物产品粉碎的初始阶段，在谷物产品从入口至出口的运动方向上，碾碎体以相对于支承表面的，不断减小的间隙，在谷物上滚轧。如试验台研究所指出的那样，在初始阶段利用本发明粉碎谷物产品的过程中，获得粗面粉和粗谷粉形式的研磨产品，还可以另外大大提高粉料的等级。这是由于，这样可将成品的灰分含量大大减小(平均减少20％～30％或更多)而达到的。此外，在本发明中，使碾碎体的工作表面和静止的支承表面之间的间隙大小，朝着减小的方向改变，可以在谷物粉碎的初始阶段，通过分阶段的变形而使谷物破坏。在这种分阶段变形时，谷物的变形量不大，即相应地，碾碎体作用在谷物上的接触负荷较低。同时，在利用本发明粉碎谷物产品时，碾碎体作用在谷物上的接触力较低和谷物的变形量较小可使谷物外壳的破坏大大减小。这种谷物外壳破坏程度的减小，根据谷物粉碎时谷物变形数目多少和变形量的不同，还可以大大提高利用本发明获得的粉料的等级。
本发明由于采取了上述整套的在粉碎过程中，有选择地破坏谷物产品的措施，因此可以大大提高优质粉料的产量。例如，当用本发明粉碎小麦时，所进行的试验台研究表明，与在产品一次通过一台轧压机的情况下，用轧压机粉碎同样的小麦比较，可以使优质粉料的产量增加3～4倍。同时，利用本发明提高优质粉料的产量还可使由谷物产品获取优质粉料的生产线的金属消耗量和能量消耗减少几倍，因为这时生产线中的研磨机和分选机的数量可大大减少(减少几倍)。
附图的简要说明下面，结合附图来说明本发明，图中表示了用于实现本发明研磨机及其各个部分。
图1表示沿B-B线的研磨机的纵剖面；图2表示沿
图1中A-A线的研磨机的横剖面；图3表示研磨机撕碎部分中的研磨区的局部视图，其中，原始产品作分阶段的固定的变形。
研磨机包括一个圆柱形壳体1。壳体1的内面加有内衬，在壳体1中的轴2上同轴地放置着一个带有分离装置的垂直圆柱形转子3。转子3上装有许多作成回转体(例如，圆柱体，圆环，球，芯轴，空心管子，圆盘等)形式的碾碎体4。转子3的分离装置中的碾碎体安装成使其回转轴线与轴2的轴线平行。研磨机有装料通道5和卸料通道6。碾碎体4放置在分离装置的不通的径向槽7中，该径向槽7为圆环形槽形式，作在转子3的圆柱形表面上，由固定在转子3的本体上的径向放置的平板8分割成相等的区段。转子3的分离装置包括几个部分I，II，III，它们相应为撕碎部分，研磨部分和精磨部分。在转子的I，II，III部分中，安装着重量，尺寸或形状不同的回转碾碎体。这可以保证在转子回转时，碾碎体4作用在被研磨产品上的不同的接触力，即根据谷物产品的形式和等级，其强度和其他物理机械性质的不同，在研磨机的每一个依次的部分中，碾碎体4作用在谷物上的接触负荷，从入口至出口呈阶梯状减小。在用于将谷物预先破坏成较大的颗粒的转子的撕碎部分1中，回转碾碎体4放置在谷物产品从入口至出口的运动方向上，相对于壳体1的内部加衬的支承表面和碾碎体4的工作表面9具有逐渐减小的间隙(图3)。另外，碾碎体4的工作表面9和壳体1的静止的支承表面之间的变化的间隙a，b，c的大小，在撕碎部分1的研磨区中，随着原始产品从入口向着出口移动而依次减小。在粉碎产品的移动路程的其余区段上(即在研磨部分II和精磨部分III)，碾碎体4在谷物上滚轧，它相对于壳体1的衬里没有间隙。II和III部分配备有形状、重量和尺寸均不相同的回转碾碎体4，这些碾碎体可保证所获得的优质粉料的必要的粒度和将胚乳与谷物外壳完全分开。另外，研磨部分II主要用于保证粉料所要求的粒度，而精磨部分III则用于更充分地使胚乳与谷物外壳分开。根据本发明的特点，相应地选择碾碎体的形状，尺寸和重量可以保证在使用本发明时，研磨部分II和精磨部分III的作用。
优选实施例利用本发明，由谷物产品获取粉料可按下述方法进行。
如
图1和图2所示，当转动研磨机的轴2时，转子3的分离装置中的多个回转碾碎体4，在离心力作用下，向着加有内衬的壳体1的圆周移动。这时，碾碎体4与壳体1的衬里接触，用力压紧在衬里上，并开始沿着该衬里的曲线表面移动，并且不超出回转转子3的不通的径向槽7的范围。在研磨机启动后，谷物产品(例如，小麦，黑麦，大麦，燕麦，玉米等)，沿着进料通道5，连续地送入壳体1的内部。当在由转子3的侧表面和研磨机壳体1的加衬里的表面所限制的空间中，从进料通道5向卸料通道6运动时，由于多个回转碾碎体4在谷物上进行与壳体1的静止的内衬支承表面接触的滚轧，原始产品被磨碎。利用本发明破坏原始产品的过程主要是由压缩负荷实现的。该压缩负荷是当碾碎体沿着静止的支承表面(即壳体1的加了内衬的圆柱形表面)作曲线移动时产生的。利用本发明研磨谷物产品是随着谷物产品移动，通过转子部分I，II，III的工作区，分阶段实现的。在转子的撕碎部分I的工作区内，谷物产品由于分阶段的固定的变形，在谷物外壳破坏程度加大的条件下，被破坏成尺寸在粗面粉和粗谷物以下的较大的颗粒。接着，谷物的粉碎品移动至转子的研磨部分II的工作区中，在那里进行与所得到粉料的等级相应的研磨胚乳的基本过程。在粉碎的最后阶段，当被研磨的产品进入精磨部分III的工作区中，胚乳与谷物外壳完全分开。被磨碎的产品，沿卸料支管6，从研磨机的壳体1中送出，接着，按照粒度粗细和成分对粉碎的产品进行分选。
在压缩负荷规范下，谷物产品的粉碎可以保证谷物各个部分破坏的选择能力(即选择性)。即当碾碎体的压缩力作用在谷物外壳上时，在外壳内有足够脆性的胚乳的情况下，谷物的较有弹性和粘性的外壳破坏的程度比在剪切负荷作用时小得多。如
图1和图2所示，当多个碾碎体(例如，形状为圆柱体)在谷物产品上滚轧时，在碾碎体4与壳体1的内衬接触的区域内，该产品被压缩成一个薄层。结果，脆的胚乳被破坏，而较有弹性的谷物外壳主要是沿着上述的层被平坦地“展开”。谷物外壳的这种大小受限制的变形(即外壳在一个平面上“摊开”)，在保持压缩负荷不足以使外壳破坏的条件下，可以使在谷物产品粉碎时，外壳的破坏最小。
工业上的适用性在现有技术中，在碾碎体(轧辊)的接触区域内，所形成的研磨产品层不断地受到多次破裂。这种破裂是由于在轧辊的工作表面上作有许多凹槽，而轧辊本身以不同的速度回转造成的。这时，除了压缩之外，被研磨的产品还受到切割和剪切。与本发明比较，在现有技术中，谷物外壳由于受到轧辊凹槽的破裂作用和剪切作用，而被严重破坏。根据本发明，多个碾碎体在谷物产品上滚压可以保证研磨装置的高生产率，并且，利用本发明，实际上可以使胚乳与谷物外壳完全分开。例如，可以制造一种研磨装置，其研磨工作区的长度等于20～30台(或更多)轧压机研磨工作区的总长度。原始的谷物产品，当在研磨机中从输入通道5向输出通道6(
图1)运动时，受到分阶段的研磨，同时，碾碎体作用在被研磨产品上的接触负荷是依次减小的，其大小是可以调节的。在本发明中，当产品在研磨区中通过时，接触负荷分阶段的变化可以保证这些负荷的大小与研磨产品颗粒的尺寸和颗粒“破坏性”程度相适应。由于随着产品在研磨区通过，谷物颗粒尺寸减小，而其“破坏性”增加，因此，破坏颗粒所需的力不断减小。这可以消除在研磨区中，作用在谷物颗粒上的不希望的升高的接触负荷，并可保证大大减小谷物外壳的破坏，因而，利用本发明，可以大大提高优质粉料的产量。如试验台研究所表明的那样，与通过轧压机，在一个行程中的优质粉料产量比较，在压缩和大小可调节的碾碎体作用在谷物上的破坏接触负荷规范下，研磨谷物产品可使优质粉料的产量提高3～3.5倍或更多。
在转子的撕碎部分1的工作区内，在研磨的初始阶段，谷物产品是在特别“宽容”的条件下受到破坏的。这点是这样达到的，即由于谷物是分阶段变形的，并且在每一阶段其变形量不大，因此，在该区域内，谷物是在较低的接触负荷下被破坏的。这个变形量是由转子的撕碎部分1内，第一排碾碎体与壳体1的内衬的间隙大小“a”，和在该部分内，沿着谷物产品从入口向出口的运动方向，上一排和接下去的一排碾碎体的上述间隙之差(即按照图3的条件，为间隙a，b之差“a-b”或“b-a”)决定的。一方面，被研磨产品的变形量不会使在研磨区内，碾碎体4作用在产品上的接触负荷小，这可以防止谷物外壳被过份研碎，从而转换为难以用分选方法分开的颗粒组。另一方面，由于上述间隙“a”，“b”，“c”的影响，研磨具有谷物变形量固定的谷物产品可以在研磨的开始阶段(即在从转子的撕碎部分I的工作区的出口处)即获得胚乳大颗粒(粗面粉和粗谷粉形式)和大尺寸的谷物外壳部分含量高的研磨产品。在研磨的初始阶段，获得上述按研磨程度分类的谷物颗粒含量，在实际中是优质粉料生产工艺的最重要工序之一。如试验台研究所表示的那样，这种预先研磨谷物产品，由于可以大大降低粉料的灰分含量(降低1.2～1.3倍或更多)，因此，可以大大提高成品(即粉料)的等级。
本发明与已知的装置比较，可以制造尺寸小，而在一个行程中，优质粉料的产量高的装置。在磨粉工厂中采用本发明可以将研磨机和分选设置的数目减少许多倍(4～5倍或更多)，并可降低所需能量，简化生产线及其设备。考虑到已知的现有技术所固有的缺点，本发明可在磨粉生产中具有广泛的应用，并可获得巨大的经济效益。
权利要求
1.一种谷物产品研磨制粉方法，它包括利用回转的碾碎体破坏谷物的成分，并接着按粒度大小和成分对粉碎的产品进行分选，其特征在于，通过利用回转的碾碎体在谷物上进行与支承表面接触的滚轧，有选择地破坏谷物产品，同时使谷物各部分(即胚乳和外壳)的研磨产品分开，而谷物产品的粉碎主要是利用，当谷物产品流从入口向出口运动时，碾碎体作用在谷物上的压缩接触负荷实现的，这时，碾碎体作用在谷物上的压缩接触负荷也在这个方向上，呈阶梯状减小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，碾碎体作用在谷物上的压缩接触负荷是通过碾碎体沿着曲线的支承表面作曲线移动产生的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，碾碎体作用在谷物上的压缩接触负荷的大小可通过改变碾碎体的重量或其沿支承表面运动的线速度，或碾碎体支承表面的半径与支承工作表面的半径的比例来进行调节。
4.如权利要求1，2，3之任一种所述的方法，其特征在于，该回转碾碎体放置在谷物产品从入口向出口运动的方向上，相对于支承表面具有逐渐减小的间隙。
全文摘要
本发明涉及谷物产品研磨制粉方法,在该谷物产品中,谷物体的组成成分具有很不相同的强度和物理机械特性。本发明可以在粉碎,例如,由小麦、黑麦、大麦、燕麦、玉米及其他谷物产品制成的优质和糊墙用的面粉时应用。本发明可以减小由谷物产品获取优质粉料生产线的金属消耗量和能量消耗。这是由于可以将生产线中的研磨和分选设备的数量减少4～5倍而达到的。根据本发明由谷物产品获取粉料是由于谷物各部分主要是利用压缩负荷和研磨产品通过研磨区时,多个回转的碾碎体与被研磨的产品接触来破坏而得以实现的。这时,谷物受到分阶段的变形,其变形量不大,而碾碎体作用在被研磨产品上的接触破坏负荷的大小,在谷物产品从入口向出口运动的方向上,是呈阶梯状减小的。本发明主要利用被研磨产品的变形量受限制的压缩负荷,和保证碾碎体的破坏接触负荷的大小与被研磨产品颗粒的尺寸及其破坏性程度相适应,可以保证谷物各部分破坏的高度选择性。这样,与在谷物产品的一个行程中,在轧压机上的粉料产量比较,可使优质粉料的产量增加3～4倍。
文档编号B02B3/00GK1194597SQ96196629
公开日1998年9月30日 申请日期1996年6月11日 优先权日1996年6月11日
发明者卡拉什尼科夫·瓦西里·尼可拉也维奇, 乌索夫·加弗利尔·安那托里也维奇, 梁林·谢尔盖·弗拉基米格维奇, 阿鲁丘诺夫·鲁吉克·斯杰潘诺维奇, 菲德洛夫·米哈依尔·瓦西里也维奇, 利昂捷耶夫·阿列克塞·卡尔别也维奇, 科洛斯捷列夫·维克多·伊里奇 申请人:卡拉什尼科夫·瓦西里·尼可拉也维奇, 乌索夫·加弗利尔·安那托里也维奇, 梁林·谢尔盖·弗拉基米格维奇, 阿鲁丘诺夫·鲁吉克·斯杰潘诺维奇, 菲德洛夫·米哈依尔·瓦西里也维奇, 利昂捷耶夫·阿列克塞·卡尔别也维奇, 科洛斯捷列夫·维克多·伊里奇