楊 磊 劉 江 王威杰

1.鄭州華森糧食工程有限公司 鄭州 450006

2.河南工業(yè)大學(xué)小麥和玉米深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室 鄭州 450000

從引進(jìn)消化吸收國際面粉加工技術(shù)已近20多年，國內(nèi)糧食工程裝備技術(shù)和加工工藝并沒有重大突破，仍停留在模仿及局部改進(jìn)階段。小麥制粉工藝更是簡單的復(fù)制、成比例的放大，這幾年又有重返引進(jìn)消化吸收時(shí)的工藝設(shè)計(jì)路線“輕碾細(xì)磨”、“重質(zhì)量輕電耗”趨勢?，F(xiàn)有的“心磨出粉”工藝造成全國各地面粉廠工藝技術(shù)嚴(yán)重同質(zhì)化，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也嚴(yán)重同質(zhì)化，競爭手段也只是向產(chǎn)品的“好”→“穩(wěn)定”→“特色”的路線發(fā)展，其中特色產(chǎn)品是指產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)和特殊針對性，然而相同的制粉工藝做出有特色的產(chǎn)品需要付出巨大的成本。另外，因目前新建或改建的粉廠大都采用同樣的“心磨出粉”工藝，在生產(chǎn)通用等級粉時(shí)（部分專業(yè)粉廠也只是生產(chǎn)相對精度高的等級粉）會(huì)產(chǎn)生大量的后路粉，面臨很大的銷路問題。近兩年日本日清富滋公司開發(fā)的針對后路粉濕熱處理工藝加工烘焙類低筋粉和裹糊粉技術(shù)，尚無普及應(yīng)用，在面粉加工市場過渡飽和的狀態(tài)下，各地面粉廠開工率很低，部分甚至停產(chǎn)。

為了最大限度滿足市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，增強(qiáng)面粉企業(yè)可持續(xù)發(fā)展動(dòng)力，作為面粉企業(yè)無論是老工藝系統(tǒng)改造升級，還是新工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用怎樣的理念，來引導(dǎo)技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的技術(shù)性能，最大限度地提高工藝系統(tǒng)的適應(yīng)性和利用率，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。這些是本文要討論的問題，其關(guān)鍵在于引導(dǎo)面粉工程技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)理念的更新。

1 面粉工程技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)理念及其變化

1）打造以“收儲(chǔ)項(xiàng)目”為基礎(chǔ)的小麥產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域合作模式 保證原糧的源頭控制

在小麥全產(chǎn)業(yè)鏈中，面粉加工環(huán)節(jié)的競爭力在于市場細(xì)分和面粉定位。穩(wěn)定的原糧供應(yīng)是保證加工產(chǎn)品品質(zhì)的前提。通過與加工環(huán)節(jié)“無縫對接”，面粉加工廠在糧食采購環(huán)節(jié)運(yùn)用多種貿(mào)易手段進(jìn)行規(guī)模采購，保障面粉加工廠加工原糧的品質(zhì)和數(shù)量，同時(shí)規(guī)避加工環(huán)節(jié)由于原糧市場價(jià)格波動(dòng)帶來的成本壓力。

“區(qū)域合作模式”指在某一區(qū)域內(nèi)有共同需求的企業(yè)以糧食收儲(chǔ)項(xiàng)目為支點(diǎn)，以股份形式成立的獨(dú)立糧食收儲(chǔ)公司。在糧食主產(chǎn)區(qū)或物流較為便利地區(qū)設(shè)立物流和配麥中心，拉動(dòng)上游的種植環(huán)境和下游的加工環(huán)節(jié)，以貿(mào)易為載體，獨(dú)立結(jié)算，為入股企業(yè)的原糧需求提供授信和原糧配送。

這種合作模式主要以訂單農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)，主要采用的是“企業(yè)+種子+基地+農(nóng)戶”的模式。建立以物流和配麥中心庫為基礎(chǔ)，糧食產(chǎn)區(qū)收儲(chǔ)點(diǎn)為支撐的物流模式。即，糧食收儲(chǔ)與生產(chǎn)基地供種企業(yè)簽訂優(yōu)質(zhì)小麥種植回收合同，供種企業(yè)再與生產(chǎn)基地鄉(xiāng)簽訂供種及小麥種植回收合同，生產(chǎn)基地鄉(xiāng)負(fù)責(zé)安排基地農(nóng)戶種植訂單小麥。

物流和配麥中心是在傳統(tǒng)糧食倉儲(chǔ)物流形式上加上配麥功能，根據(jù)面粉加工企業(yè)對小麥的品種質(zhì)量要求，將同一地區(qū)同一品種的小麥進(jìn)行搭配，還可以將不同地區(qū)的優(yōu)質(zhì)小麥、進(jìn)口小麥與國產(chǎn)小麥、期貨交割小麥進(jìn)行搭配，從原來的販賣小麥品種到提供品質(zhì)規(guī)格符合客戶加工需要的小麥，配制質(zhì)量穩(wěn)定、品質(zhì)統(tǒng)一、價(jià)格合理的標(biāo)準(zhǔn)小麥，為小麥加工企業(yè)提供符合質(zhì)量要求的穩(wěn)定糧源，提供和國際市場接軌的中國標(biāo)準(zhǔn)小麥，為入股企業(yè)減負(fù)并提供原糧技術(shù)支持。

例如河南省農(nóng)發(fā)行通過建立的面粉行業(yè)促進(jìn)會(huì)，號召在農(nóng)發(fā)行貸款的面粉加工企業(yè)聯(lián)合成立統(tǒng)一的購銷公司，集中授信10個(gè)億，積極參與土地流轉(zhuǎn)，種子加工，統(tǒng)一種植收儲(chǔ)，建立統(tǒng)一的小麥物流配麥交易中心，為入股參加的企業(yè)根據(jù)企業(yè)股份額配送原糧。這種模式得到河南省的面粉企業(yè)家的一致贊同。

2）原糧混配技術(shù)。

小麥搭配是針對專用面粉品質(zhì)的特殊需求，以一個(gè)主要指標(biāo)進(jìn)行配麥，主要指標(biāo)具體可分為濕面筋含量指標(biāo)、濕面筋質(zhì)量指標(biāo)（包括粉質(zhì)曲線的穩(wěn)定時(shí)間、評價(jià)值、吸水率和拉伸曲線的延伸性、抗延伸阻力、粉力）以及降落值指標(biāo)等，包括AACC新推出的溶劑保持率方法《AACC谷物檢測方法書籍第二版》。限于篇幅，本文以評價(jià)值和降落值兩個(gè)例子介紹計(jì)算方法。

①評價(jià)值指標(biāo)：

評價(jià)值表示粉質(zhì)曲線12 min后面粉阻力下降的對數(shù)函數(shù),表示的是濕面筋的筋力強(qiáng)度。評價(jià)值指標(biāo)與搭配比例呈正比線性關(guān)系。

例：成品面粉要求評價(jià)值為60，現(xiàn)有麥源A和B，將小麥A和小麥B用實(shí)驗(yàn)?zāi)ブ瞥煞酆鬁y得評價(jià)值分別為75和50，求配麥比例。

設(shè)A 麥比例為X，B麥比例為（100-X）。75X+50×（100-X）=60×100，計(jì)算得 X=40%。

這樣，40%的評價(jià)值75的小麥與 60%的評價(jià)值為50的小麥混合加工制成的面粉其評價(jià)值指標(biāo)為60，符合成品要求。

②降落值指標(biāo)：

降落值是衡量面粉α淀粉酶含量以及破損淀粉含量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在進(jìn)行小麥搭配降落值計(jì)算時(shí)，要首先把降落值轉(zhuǎn)化為液化值，然后進(jìn)行計(jì)算，液化值計(jì)算公式如下（該公式適合于降落數(shù)值80～500 s范圍）：

例：成品面粉要求降落值為 300 s，現(xiàn)有基本麥源A和B，將小麥A和小麥B用實(shí)驗(yàn)?zāi)ツブ瞥擅娣酆鬁y得降落值分別為400 s和250 s，求配麥比例。

設(shè) A麥比例為 X，B麥比例為（100-X）。17.11X+30×（100-X）=24×100，計(jì)算得 X=46.5%。

這樣46.5%的降落值為400 s的小麥與53.5%的降落值為250 s的小麥混合加工制成的面粉其降落值指數(shù)為300 s，符合成品要求。對于面粉吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、延伸性也可跟實(shí)驗(yàn)逐步求的。

3）原糧適應(yīng)型向工藝系統(tǒng)適應(yīng)型轉(zhuǎn)變是設(shè)計(jì)理念變化的必然趨勢

原糧適應(yīng)型指的是嚴(yán)格控制原糧的品質(zhì)，根據(jù)專用面粉指標(biāo)通過混合搭配以適應(yīng)固定不變的工藝系統(tǒng)；而工藝系統(tǒng)適應(yīng)型指的是盡可能拓展工藝系統(tǒng)技術(shù)性能，以適應(yīng)各種品質(zhì)指標(biāo)、各地域的原糧，如一條生產(chǎn)線經(jīng)過簡單的局部調(diào)整可以加工軟麥，硬麥和混合麥。兩種理念形成兩種不同工藝系統(tǒng)，其區(qū)別在于適應(yīng)不同品質(zhì)原糧的能力強(qiáng)弱。生產(chǎn)實(shí)踐證明，不同企業(yè)在生產(chǎn)同一標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品時(shí)，會(huì)因原糧的不同品質(zhì)指標(biāo)造成產(chǎn)品質(zhì)量偏差，縱然通過搭配混合，添加劑修飾也會(huì)有偏差。一方面限制了原糧利用率的進(jìn)一步提高，另一方面也給受原糧支配的企業(yè)帶來了一些利益限制。因此，拓寬工藝系統(tǒng)的適應(yīng)能力，降低原糧控制底限，有利于原糧利用率的提高和企業(yè)的發(fā)展。原糧適應(yīng)型向工藝系統(tǒng)適應(yīng)型的轉(zhuǎn)變，是可持續(xù)發(fā)展觀在技術(shù)研發(fā)活動(dòng)中的反映，也是研發(fā)設(shè)計(jì)理念變化的必然趨勢，必將帶來方法的創(chuàng)新和技術(shù)的進(jìn)步。

在2014年的iaom國際制粉協(xié)會(huì)上，某公司針對南美地區(qū)推出的一種通用制粉工藝，在通過輕微脫皮簡化清理工藝，改進(jìn)磨輥參數(shù)，改進(jìn)篩理路線，磨粉機(jī)模塊化快速換裝等技術(shù)，做出了一種低成本多適應(yīng)型的制粉工藝（圖1）。

圖1 巴西某面粉廠清理工藝圖

①合理控制工藝系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)是保證工藝系統(tǒng)長效性的有效方法。

技術(shù)指標(biāo)按其控制性質(zhì)分為兩類：一類是以約束和控制一次性投資的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；另一類是以約束和控制后期運(yùn)行效益的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在新工藝系統(tǒng)研發(fā)中，如何把握兩類技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在質(zhì)量、產(chǎn)量、電耗等成本其間尋求一個(gè)合理的平衡點(diǎn)，使工藝系統(tǒng)具有長效性。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較、選擇，其原則是在不增加總投資的情況下，以提高工藝系統(tǒng)適應(yīng)能力為目的，滿足企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明，為了提高工藝系統(tǒng)對原糧及其變化的適應(yīng)性，除了設(shè)計(jì)出合理的工藝外，適當(dāng)降低對單位耗電量的要求是十分必要的。相比國內(nèi)制粉工藝路線，日韓制粉工藝路線較長，多采用輕碾細(xì)磨的工藝，磨粉機(jī)節(jié)長流量和高方篩的篩理面積等指標(biāo)的配備上超出國內(nèi)，產(chǎn)品種類多，產(chǎn)品類比細(xì)分，質(zhì)量好，電耗高。

②提高工藝系統(tǒng)的適應(yīng)能力，放寬原糧要求，以適應(yīng)市場變化的需要。

原糧的短缺，地域的限制勢必給原糧消耗量大、附加值低的面粉工業(yè)帶來不利影響，而解決影響的唯一有效辦法就是提高工藝系統(tǒng)的適應(yīng)能力，滿足原糧資源利用范圍的拓展。因此，作為生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)尋求合適的技改方案，通過技改提高系統(tǒng)對原糧及加工控制放寬后的適應(yīng)能力，以滿足市場變化。作為工程技術(shù)提供方，在技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，要有意識地去改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，積極開拓研究，使新研發(fā)設(shè)計(jì)的工藝系統(tǒng)盡可能寬地適應(yīng)各種可能的原糧（小麥、大麥、青稞等）資源及其變化，為降低企業(yè)生產(chǎn)成本創(chuàng)造出更大空間。

4）打破套用的傳統(tǒng)觀念是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的先決條件

過去一套工藝系統(tǒng)裝備從研發(fā)到應(yīng)用，要花費(fèi)眾多資金、時(shí)間、資源和人力，因此在技術(shù)應(yīng)用方面，不可能過多地改變工藝以適應(yīng)原糧（軟麥、硬麥和混合麥）變化的需要。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)的進(jìn)步，研究方法和研發(fā)過程發(fā)生了重大變化，打破了一套工藝系統(tǒng)裝備套用天下的傳統(tǒng)觀念，為快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。

①澄清基本概念是正確實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的途徑。

在技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，往往遇到諸如：優(yōu)化與放大、復(fù)用或套用與繼承、個(gè)性與共性、非標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)控與拓展等關(guān)系。正確理解其內(nèi)涵，分析與處理好之間的相互關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的途徑。如在標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)（指根據(jù)產(chǎn)量和軟硬麥原糧分類設(shè)計(jì)）的基礎(chǔ)上，對于不同的客戶需求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)值得國內(nèi)的制粉工程技術(shù)提供方學(xué)習(xí)和借鑒。

②技術(shù)軟件化工作是快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

過去由于工程計(jì)算和制圖工具落后，難于快速實(shí)現(xiàn)工程的個(gè)性化設(shè)計(jì)。隨著計(jì)算機(jī)及軟件技術(shù)的發(fā)展和性能的提高，為快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。作為工程技術(shù)提供和服務(wù)方，理應(yīng)結(jié)合行業(yè)要求組織完成相應(yīng)的技術(shù)軟件化工作，為快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。目前AUTODESK等國際軟件公司紛紛開發(fā)出電氣、機(jī)械、化工等行業(yè)的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，國內(nèi)的中望公司、浩辰公司亦如此，如水泥、化工行業(yè)等流程工業(yè)在工程設(shè)計(jì)更是采用三維工廠設(shè)計(jì)軟件，更加直觀表達(dá)整個(gè)工廠的設(shè)計(jì)，減少在工廠建設(shè)和設(shè)備安裝方面的損失。布勒公司更是走在面粉工程技術(shù)設(shè)計(jì)的前列（圖2）。

圖2 布勒公司制粉工廠設(shè)計(jì)圖

③系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)，既要突出個(gè)性，又要延伸共性。

作為工程技術(shù)提供和服務(wù)方，在承擔(dān)工程項(xiàng)目時(shí)，應(yīng)該結(jié)合各種條件和要求，在快速優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，使工程技術(shù)具有突出的個(gè)性，以滿足業(yè)主需求。拓展系統(tǒng)適應(yīng)范圍，是針對原糧及其變化的適應(yīng)性而言，不是單純性的系統(tǒng)放大，而是技術(shù)研發(fā)者的策略和理念的體現(xiàn)，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，這是技術(shù)的共性。這種既突出個(gè)性化特點(diǎn)，又展現(xiàn)共性化特征的設(shè)計(jì)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)的理念，也是技術(shù)追求的目標(biāo)。

5）優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是技術(shù)研發(fā)工作中不可缺少的控制手段

眾所周知，在工程建設(shè)過程中，為了確保技術(shù)的合理性，從技術(shù)研發(fā)到裝備設(shè)計(jì)，從過程控制到生產(chǎn)管理，均離不開系統(tǒng)的優(yōu)化。優(yōu)化是工業(yè)化過程中不可缺少的重要方法和控制手段。從優(yōu)化的層面看，優(yōu)化又分為局部優(yōu)化和全局優(yōu)化；從優(yōu)化過程的性質(zhì)看，又分為動(dòng)態(tài)優(yōu)化和靜態(tài)優(yōu)化。因此，如何有效利用優(yōu)化方法去實(shí)現(xiàn)理想的工程目標(biāo)，是研發(fā)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

①局部優(yōu)化服從全局優(yōu)化是工程優(yōu)化控制的基本原則。

在研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，局部優(yōu)化固然重要，但全局優(yōu)化更重要，如何在局部優(yōu)化的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化，是優(yōu)化成敗的關(guān)鍵。眾所周知，面粉生產(chǎn)是“磨一篩一磨”過程。在不影響面粉成品質(zhì)量情況下，為了使投資最少，過分追求產(chǎn)量的最大化，電耗最低化，勢必給原糧、制粉工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)化控制提出更高要求，不利于總體投資和運(yùn)行成本控制。相反，如在工藝優(yōu)化過程中，充分考慮局部優(yōu)化和全局優(yōu)化的關(guān)系，適當(dāng)放寬優(yōu)化控制目標(biāo)，降低產(chǎn)量要求，提高質(zhì)量要求，合理要求電耗等成本指標(biāo)，給工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制選擇留有余地，有利于全系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

②超前優(yōu)化控制模式也是提高系統(tǒng)能力的一項(xiàng)技術(shù)措施。

一項(xiàng)工業(yè)工程的建設(shè)及技術(shù)裝備的采用，僅僅反映現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)技術(shù)狀態(tài)和需求是不夠的。如何根據(jù)社會(huì)的發(fā)展趨勢，去預(yù)測未來若干年后可能出現(xiàn)的需求和變化，提高技術(shù)對未來發(fā)展的兼顧性。這就需要高等科研院所、工程裝備方具有超前意識，根據(jù)發(fā)展的需求提出指標(biāo)要求，開發(fā)相應(yīng)的工藝系統(tǒng)，然后根據(jù)工藝系統(tǒng)的具體指標(biāo)要求，開發(fā)產(chǎn)業(yè)需求的機(jī)械裝備。

6）與專用粉產(chǎn)品開發(fā)配套的技術(shù)研發(fā)

研究傳統(tǒng)主食專用粉在加工過程的防止反色技術(shù)，通過面粉濕熱處理技術(shù)和低筋面粉調(diào)質(zhì)技術(shù)（圖3、圖4），開發(fā)“熱量殺蟲技術(shù)”，避免采用熏蒸殺蟲等傳統(tǒng)殺蟲技術(shù)，保證食品安全（圖5）。研究面粉品質(zhì)改良劑，生物改良劑是面粉品質(zhì)改良劑的發(fā)展方向，緊緊跟進(jìn)國際食品改良劑廠家如muhlenchmie等公司的研發(fā)方向和技術(shù)，采用復(fù)配技術(shù)研發(fā)多功能的面制食品改良劑，攻克面粉品質(zhì)改良劑生產(chǎn)的核心技術(shù)，改變目前依賴國外產(chǎn)品和技術(shù)的局面。

圖3 面粉熱處理工藝技術(shù)和設(shè)備

圖4 針對軟麥面粉調(diào)質(zhì)與工藝設(shè)備

圖5 面粉廠熱處理殺蟲的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場照片

7）與生產(chǎn)線配套的加工設(shè)備與檢化驗(yàn)儀器的研發(fā)

在糧食機(jī)械設(shè)備的開發(fā)方面，大產(chǎn)量清理裝備，檢化驗(yàn)裝備和智能檢測裝備已經(jīng)局部消化吸收并應(yīng)用，部分廠家雖然不能完全創(chuàng)新開發(fā)新裝備，但在局部創(chuàng)新，節(jié)約式創(chuàng)新方面有很大提升。如全麥磨粉設(shè)備，輕微脫皮設(shè)備、組合篩（圖6～圖8）等簡化生產(chǎn)工藝的設(shè)備國內(nèi)糧食機(jī)械廠家相繼開發(fā)并應(yīng)用。

圖6 全麥磨粉設(shè)備和及其應(yīng)用工藝圖

圖7 輕微脫皮設(shè)備和及其應(yīng)用工藝圖

圖8 MTVA型清理篩和簡化清理的工藝圖

另外工藝過程的監(jiān)測和生產(chǎn)質(zhì)量的控制方面，如采用激光衍射原理，整合全自動(dòng)取樣和干法分散系統(tǒng)的工業(yè)在線粒度分析系統(tǒng)、在線麩星檢測系統(tǒng)（圖9、圖10）；基于x射線分析原理的在線近紅外控制系統(tǒng)等檢化驗(yàn)儀器等。

圖9 在線粒度檢測儀

圖10 在線麩星檢測儀

2 結(jié)束語

當(dāng)前國內(nèi)各家面粉廠工藝設(shè)計(jì)廠家眾多，專業(yè)知識多來自各自的工作經(jīng)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)工藝技術(shù)路線基本相同，會(huì)設(shè)計(jì)的不懂生產(chǎn)，懂生產(chǎn)的不會(huì)設(shè)計(jì)，缺乏從原糧、加工、品質(zhì)等面粉生產(chǎn)的全過程專業(yè)知識，更無心開發(fā)設(shè)計(jì)新的工程技術(shù)，無法適應(yīng)當(dāng)前面粉加工市場過度飽和的現(xiàn)狀。迫切需要面粉加工整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈達(dá)成共識，學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)思想和路線，為中國的面粉加工工藝技術(shù)、設(shè)備、控制系統(tǒng)、檢化驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)再上新臺階。

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