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1、在小麦淀粉生产工艺中，面筋淀粉分离机是关键设备，以面筋淀粉分离设备的不同形态，把淀粉工艺区分为马丁法、水力旋流法以及三相卧螺分离法等；以进入分离工段物料的不同形态，分为面团法、面糊法等。我国小麦淀粉生产的工业化始于上世纪30-40年代，兴盛于80-90年代。随着工业乙醇的兴起，小麦淀粉产业得到空前发展。而小麦淀粉工艺设备，特别是面筋淀粉分离设备的开发，却远远落后于小麦淀粉生产的现实需求。上世纪80年代以来，我国先后有上海、河南、江苏及新疆等地，引进了国外一些小麦淀粉生产线，但大多因能耗过高、工艺繁杂而相继搁浅。近些年来，对于面筋淀粉分离机与小麦淀粉生产工艺的技术研究得到了广泛的重视。1 现有面
2、筋淀粉分离设备的性能、特点与存在的工 艺缺陷1.1 MJ面筋机与马丁法工艺（见图1) MJ面筋机在矩形金属容器的下部并排设2根Z形搅拌棒，由轴向电机驱动。使用时，启动电机，将水和面粉倒入容器内，搅拌成面团，停顿一段时间，待其醒发后，再进行搅拌、翻动、冲洗，产出面筋和淀粉浆。由于开始洗筋时，面团中面筋网络尚未完全形成，其间又夹携许多淀粉颗粒，如果用机械搅拌棒连续快速搅拌，会破坏面筋网络。因此，搅拌棒只能缓慢搅拌，频繁开停，且主要靠人工多次翻动，捞、摆、淘、洗和至少4次以上冲水、放浆等多道工序才能完成。由于在同一容器内进行多种操作，设备功能难免顾此失彼，只偏于搅糊、醒发，而洗筋效率较低，分离效果差
3、，工人劳动强度大，不能连续生产，用水量大，产出的粉浆浓度偏低，蛋白含量偏高，单位电耗也高。1.2 旋流器与水力旋流工艺 旋流器（见图2)主要是由圆柱体和圆锥体两部分组成。圆柱体顶部装有深入至圆柱体内部的溢流排料管，旋流器的工作原理是在离心作用下，使颗粒大小和密度不同的物料得到分离。物料在输送泵的压力作用下，从进料管沿切线方向，进入旋流器，然后沿圆周方向高速旋转，由于离心力的作用，密度较大的淀粉颗粒具有较快的沉降速度，被甩向旋流器壁随螺旋流下降，通过底流口排出，这部分物料称为底流物，而相对密度较小的蛋白颗粒（絮状面筋）则具有相对较慢的沉降速度，在内层中心轴线附近呈螺旋流上升至顶部溢流口排出，这部
4、分物料称为溢流物。10 mm旋流器的分割点直径d50为3-7um。荷兰的K.S霍尼公司提出的这种水力旋流法，用于从面粉中提取淀粉和面筋。 面粉与水按一定比例在混合器内充分混合成糊状，送入贮浆罐。然后用泵将面糊和水送入1组9级串联的直径为10 mm的旋流分离器中进行分离，每级旋流液被分离成重相和轻相2部分，在最后一级输送清水进行洗涤。从一级分离出来的重相液被送到筛分设备去除麸皮；而从多级旋流中分离出来的轻相液则被送到另一组3级旋流器中再进行分离，从而在溢流中得到团块状面筋、B淀粉及水溶性物质，再把它们送到面筋筛加水冲洗后得到湿面筋。 这种工艺设备由于采用多级输送能耗偏大，同时，面筋在进入旋流分离
5、过程中，容易断裂，混入浆水中，因而，其分离效果及单位能耗也不十分理想，这套工艺由上海某粮科所于上世纪80年代后期引进我国，在嘉定应用，随后停产。1.3 三相卧螺分离机及其工艺 卧螺分离机（见图3)是一种卧式离心机，内部装有螺旋，螺旋的转速与转鼓的转速不同，速差在60 r/min左右可调。这种离心机的分离因数在2000-4 000之间，同时在溢流出口端设有喷嘴，可以分离出第三相一一中相，三相卧螺分离机也因此而得名。 三相卧螺分离机对原料要求比较高，其面粉要求具有高出粉率、高面筋含量、低灰粉、低破损率，接近我国国标特制二级粉以上。面糊制成后要求作均质处理，均质熟化后的面糊用偏心螺杆泵输入三相卧螺分
6、离机。 三相卧螺分离机分离出的底流淀粉呈固体状，由螺旋推进器排出。戊聚糖的密度较小，主要分布在溢流中，其面筋尚未完全形成，需再次加水送入揉合机中搅拌、揉和，产生水和作用，使其形成膏状的浆体，再经熟化，稀释、搅拌，游离出淀粉，形成丝状小面筋，然后再将其输送到分离因数为3 000-4000的卧式螺旋沉降机中进行分离。由于这种分离机分出的底流还需要稀释，进入多级旋流器洗涤，在洗涤前还要通过碟片喷嘴离心机处理，所以可制取出较高纯度的淀粉和面筋制品，但是工艺复杂，操作麻烦，能耗大，成本高。 综上所述，小麦淀粉生产工艺呈现两极化的趋势：多数中小企业基本采用MJ面筋机和马丁法生产工艺；一些致力于标新立异的企
7、业，为抢占技术前沿，往往从国外引进全套淀粉生产工艺设备。马丁法生产工艺，工人劳动强度大，水耗、电耗高。国外设备则工艺复杂、价格昂贵。2 从面团糊的特性看面筋淀粉分离机的发展趋势2.1 面团形成的过程及原理 面团形成是一个复杂的物理和生物化学的变化过程，面糊与面团的区别在于加水量的多少，面粉加水量从35%到95%，其加水量低于35%时不能成团，加水 50%左右时可调制成面团，而加水量在60%以上时，则可调制成面糊（一般为方便起见简称面糊）。面团调制过程中其物性变化分为6个阶段：原料混合阶段、面筋形成阶段、面筋扩展阶段、搅拌完成阶段、搅拌过度阶段和破环阶段。2.1.1 原料混合阶段 将各种配入的原
8、料、辅料混合用水调湿，但并未形成一体，水化作用只在表面进行，原料、辅料形成分散的松散状。硬麦粉颗料扫描电镜照片（见图4）。2.1.2 面筋形成阶段 随着搅拌的进行，蛋白质大量吸水膨胀，淀粉粒吸水增加。继续搅拌，水分大部分渗到面筋网络内部，全部被吸收，面团成为一体，水化作用大致结束。一部分蛋白质形成了面筋，此时面团易断裂，缺少弹性，表面湿润。从胶体化学角度，面筋形成是蛋白质胶体（干凝胶）有限溶胀（胀润）的过程。从微观上看是促进麦胶蛋白相互作用，形成面筋网状结构，其中二硫键起着重要作用。2.1.3 面筋扩展阶段 随着面筋的形成，水分大量渗透到蛋白质胶粒内面筋的网状组织内部。面团表面逐渐趋于干燥，较
9、光滑，有光泽,具有良好弹性和延伸性。2.1.4 搅拌完成阶段 面筋已完全形成，外观干燥、柔软，具有良好的弹性和延伸性。表面均匀、平滑和光洁，无断裂痕迹，无明显筋络，无大气泡，手感柔和，软硬适中，是面团最好状态。成熟面团内部面筋结构见图5。2.1.5 搅拌过度阶段 如面团已完全形成后还继续搅拌，面筋超过搅拌耐度，开始断裂。面筋胶团中的水分又溢出，面团表面再次出水，出现粘性，滚动性增强，失去良好的弹性。2.1.6 破坏阶段 若继续搅拌，由于过度氧化而引起面筋质地脆弱。加上酶的不断作用，出现淀粉液化，蛋白质部分分解，这时面筋完全破坏，面团成为半透明并带有流动性，粘性非常明显。2.2 面筋与淀粉分离的
10、过程及原理 面团或面糊形成以后，要使面筋与淀粉实现分离，首先，应有水的介入，没有水无论如何也分离不出面筋和淀粉；其次，要有能量，如果面团或面糊若静置放在水中，同样不能实现面筋与淀粉的分离。 有水、有能量可以实现面筋和淀粉的分离，问题的关健在于应用水的多少和能量注入多寡。现实工艺存在两极的倾向，面团法将面团置于水中，水的张力和机械的搅拌力使面筋过度撕裂、破碎，混入淀粉浆中，致使淀粉中蛋白含量增加。在水力旋流工艺中，过程泵及其压力将面筋撕成絮状乃至断裂同样存在此类弊端。 在三相卧螺与旋流工艺中，则注入过量能耗，以三相卧螺法为例，每吨原料面粉可节水3-4 t，而耗电则达数十千瓦以上，最终反映在成本上
11、则是得不偿失。 其实面团（糊）形成以后，其本身就蕴含有一定的能量，这就是面筋颗粒相互结合、凝聚、收缩的力，而淀粉颗粒吸水后也有从面筋网络中逃逸、脱离的趋势，不过它们都还需要借助于水的张力和某种动力，用水不必将其浸入水中，动力也无需太大的能量，在一定意义上讲“喷淋”和“蠕动”就足够了。3 新型面筋淀粉分离机 基于对面团性能及内在动力的研究，对传统面筋机加以改进，设计出一种能提高面糊搅匀速度、用机械连续作业代替人工间歇劳动、使面筋与淀粉分离更加清爽的面筋淀粉分离机。 该新型面筋淀粉分离机所采取的技术措施是：对现有面筋机加以改进，分设搅糊装置、醒发装置、分离装置、增设成条装置。搅糊装置采用S形搅拌器
12、，醒发装置采用在搅糊装置下游设一容器，成条装置采用偏心螺杆泵，分离装置采用至少1个无轴滚筒和喷水装置，在滚筒的筒面上布设孔眼，在滚筒内沿纵向设供水装置，滚筒外两端镶设平轮和齿轮，滚筒的出口为面筋产出口，滚筒的下方设淀粉浆收集槽，从而构成一种面筋淀粉分离机系统。 这种面筋淀粉分离机与MJ面筋机和马丁法工艺相比，具有可实现连续化流水作业，减轻人工劳动强度，提高劳动生产力，增强面筋淀粉分离效果等优点；与国外引进的生产线相比，工艺更加简捷实用，设备更易操作，电耗大大降低，且可以实现远程监控，乃至微机程控作业。 生产时，面粉和水通过计量装置，按比例输人搅糊装置，2条S型搅拌器相向运转，在面粉充分吸水后，
13、其面糊中的面筋颗粒接聚顺畅，形成有力，可明显提高成糊效率，缩短搅糊时间。 搅拌成形的面糊被泵输入立体容器中醒发，立体容器可以使其中的面糊承受一定的压力，起到均质作用，同时可使物料依次输入输出，不形成死角和物料滞留。 成套装置避免了马丁法工艺大面团洗涤时，不易分散、能耗大、洗涤效率低的弱点，同时吸取了旋流工艺中面筋过度破碎、混入淀粉浆的弊端。首先将面团有效分散，其次将其分割到适当的程度，从而保证下游工序的有效运转。 分离装置采用一定转速和孔眼密度的滚筒，使絮状面筋在其中有效翻转、滚动、推进，特殊的水流形态，能够使淀粉有效分离，面筋渐次收拢、聚集成型。这种面筋淀粉分离机可以产出较高浓度的粉浆（5.5Be以上),水可回用洗涤,每吨面粉原料用水为4-6T(传统设备为8-10T),单位电耗明显降低.该设备专利号为200320126207.0。
