粮食加工 | |
liangshi jiagong 粮食加工 cereal grain processing 将原粮除去杂质,调节水分,脱壳、去皮或碾磨，最后加工成符合不同质量标准的粒状或粉状成品粮的过程。成品粮如白米、米粉、小麦粉、玉米粉、玉米糁、高粱米、粟和各种淀粉等是谷物的胚乳部分，是制作食品的基础原料。加工方法主要是干法，少数采用湿法。 粮食是人体所需热量的主要来源。世界上主要粮食有稻谷、小麦、黑麦、高粱、玉米和粟。中国除黑麦外，这些粮食都有生产，产量较大的是稻谷、小麦、玉米和高粱。通常将稻谷、小麦以外的粮食称为粗粮。粮食的化学成分随品种、土壤、气候和栽培技术而异(表1[原粮化学成分的平均含量(％)])。 加工过程 中国在公元前841年《易?系辞下》中记载了杵和臼组成的加工工具，以后有碾子和石磨。《农政全书?水利》中叙述了公元 284年已有水轮传动的连机碓。《天工开物?碎精篇》中说明了1637年以前，碾米工艺和机具已初步完善，形成砻谷、谷糙分离和碾米各工序。《国际百科全书》记载欧洲在12世纪使用风磨，18世纪采用粗筛；钢辊磨于18世纪发源于匈牙利，1870年才被大规模采用，并发展了长达20～30道工序的制粉流程。中国的粮食加工一直沿用竹、泥制的砻，杵和臼，碾子,石磨和手筛等工具,20世纪初开始采用砻谷机、碾米机、钢辊磨和多道碾米、制粉工序。在1949年以后为了提高单机产量，创造和发展了流程很短的“前路出粉法”和一机碾白工艺。1980年以后，为了提高成品粮精度，又适当延长了加工工艺流程。中国碾米工艺和设备的效果比之国外，出米率高，电耗低。粮食加工包括以下4个步骤。 原粮的选择和清理 根据粮食食品的质量要求，选用不同的品种、不同质量的原粮；根据原粮和其所含杂质在大小、密度、形状、空气阻力和摩擦冲击方面的特性差异，采用不同的工艺和设备除去杂质；根据最佳加工效果所需的条件进行水分调节。在小麦制粉时，还需把不同品种的小麦按成品粮的要求进行搭配后加工。 碾米和制粉 碾米是把原粮脱去颖壳，除去颖果的皮层和胚，得到较纯的整粒或粗粒胚乳，即粒状成品粮，如白米、高粱米、粟米和玉米糁。碾米一般都采用干法机械加工，但有的需在碾米过程中采用水热处理和溶剂浸提工序。制粉多数是干法机械加工，把原粮颖果破碎，从皮层上剥刮胚乳粗粒,再逐道研磨成粉,如小麦粉、黑麦粉、玉米粉；有的把粒状成品粮直接粉碎、筛理成粉，如米粉、高粱米粉。湿法加工是把原粮或粒状成品粮浸泡吸水软化后，再磨碎提取浆状胚乳，经提纯、干燥成粉，如水磨米粉、玉米淀粉、小麦淀粉。 成品整理 粒状成品粮要按等级标准除去碎粒和杂质，增加光洁度，还可根据需要将成品粮按标准用矿物质和维生素来强化营养；粉状成品粮按标准或要求进行化学处理，调整水分和蛋白质含量，以改善制作食品的性能。 副产品利用 米糠和玉米胚可用来制油和提取医用药品；稻壳可以用来产生稻壳煤气作为动力和干燥用的燃料；碎米可以制成米粉或米淀粉和饴糖；小麦胚营养丰富，经处理后用于强化面粉食品，从小麦胚中还可制备浓缩维生素B和E；加工后的谷物皮层用作饲料。 稻谷加工 将稻谷除去杂质，脱去稻壳，提取糙米，碾去糙米糠层（皮层），生产出含碎米最少和含杂质最少的分级白米的过程。 籽粒结构 稻谷籽粒由颖（稻壳）和颖果（糙米）两部分组成。颖果占稻谷总重的72～82％。颖包括内颖和外颖，两者互相钩合包住颖果，外颖顶端尖锐，称为颖尖，或伸长为芒。 颖果由皮层、胚乳和胚 3部分组成。主要成分为蛋白质(7.1～13.1％)、淀粉（74.5～90.2％）、水分(12～13.5％)。各部分占总重的平均近似值为：皮层6.5％、胚乳90.5％和胚 3.0％。胚乳的蛋白质含量在米粒周围最高，向中心逐渐递减。胚乳中的淀粉粒大部分呈透明状称为角质粒（硬质粒），腹部不透明部分称为腹白。 类型和等级 中国的稻谷分为4类:籼稻谷（又分早籼、晚籼）、粳稻谷（又分早粳、晚粳）、籼糯稻谷和粳糯稻谷,以出糙率为主划分等级,但糙米没有标准。国际上稻谷品种根据颗粒大小和形状分4种类型:超长粒稻，粒长7.5mm以上；长粒稻,粒长6.61～7.5mm；中粒稻,粒长5.51～6.6mm；短粒稻，粒长5.5mm以下。稻谷和糙米均以容重为主或以品种纯度为主划分等级。中国的白米有4类:早籼米、籼糯米；晚籼米；早粳米；晚粳米、粳糯米。每类中按加工精度分为4等:特等、标准一等、标准二等和标准三等。没有碎米等级。联合国粮农组织商品委员会政府间大米小组推荐的大米国际分类为：按形态长短分为特长型、长型、中型、短型；按外部形态分为细长型、宽型、圆型；按外部属性重量分为特重型、重型、中重型等级以碎米含量为主结合纯度分为3～11等，碎米也分等级，国际上多数国家采用这种方法。 常规碾米 其加工流程共有清理、砻谷、谷糙分离、碾米、擦米、分级6道工序（图1[常规碾米工艺流程]），3种中间产品即净谷、净糙米和白米清理是除去稻谷中的杂物。常用的清理方法有风选法、筛选法、比重分选法和磁选法。 砻谷和稻壳分离是脱去稻壳的颖并将其分离出来。最普遍使用的砻谷设备是胶辊砻谷机（中国砂盘砻谷机已很少使用），其基本工作部件是一对富有弹性的橡胶辊或聚氨酯胶辊，两辊以一定的线速差相向转动，脱去稻壳。 谷糙分离是以砻谷产品谷糙混合物中选出纯净的糙米。稻谷的平均长度比糙米大2～2.2mm，宽度平均比糙米大0.2～0.6mm；糙米和稻谷相比，密度较大，摩擦系数小，弹性小。谷糙分离的基本原理是充分利用这些物理特性的差异，使它们在运动过程中产生良好的自动分级,通过筛面或其他形式的分离面而得到分选。有3类谷糙分离形式：按粒度和摩擦系数差异分选；按密度、摩擦系数差异分选和按弹性、密度差异分选。 碾米是碾除糙米皮层，提高其食用品质。碾米时要求尽量保持米粒完整，减少碎米，提高出米率。机械碾米分为擦离碾白和碾削碾白两种(图2[机械碾米的碾白原理])。擦离碾白碾白室压力大,容易产生碎米，但成品米表面光洁，泽好；碾削碾白碾白室压力较小，碎米较少，米粒表面光洁度和泽都较差。可以采用以碾削为主，擦离为辅的混合碾白。碾米机的碾白运动理论很少，中国的米粒流体理论较为接近实际。中国的NS型砂辊碾米机(图3[ NS型砂辊碾米机])应用了这种理论。其圆柱形砂辊表面开有三头等距变形螺旋槽，槽深从碾白室进口端至出口端逐渐由深变浅，槽宽逐渐变窄。特点是碾白均匀，出米率高。 擦米是擦除粘附在白米表面的糠粉，提高表面光洁度和泽。常用的擦米机采用棕毛、皮革或橡胶制成的擦米辊，中国采用铁辊较多，并常与碾米机组合在一起，如NS型砂辊碾米机。 分级是根据成品等级标准分离出超标准的碎米。主要是利用碎米和整米的长度差别和在运动中有一定的分级现象进行分离。欧洲大多采用袋孔滚筒精选机和碟片精选机，中国和亚洲一些国家多采用多层筛分级机。 特种碾米 和常规碾米相比，成品的性质有所不同，采用的加工方法也不同。主要有深碾、半煮、渗水、湿润摩擦和表面淀粉膜化等方法。 深碾是把常规碾米生产的特制米的周围各层碾研下来，得到高蛋白米粉。其蛋白质含量为12～22％，脂肪、维生素、烟酸、磷和钙的含量都比原有米粒高。 半煮米是一种水热处理方法。加工过程为稻谷或糙米的浸泡，汽蒸，干燥和碾制。半煮的作用为：①水溶性维生素和矿物盐散布到整个米粒中，使维生素B和B的含量比白米高4倍，尼克酸高8倍。②米粒中的淀粉部分糊化使胚乳结实，提高出米率。③米粒中的酶部分或全部被纯化，微生物和虫卵被杀灭，阻止了生虫，延长储藏时间。④制备食品时，干物质损失减少。现在国际上从强化大米的营养出发，愈来愈重视第①项的优点。 渗水碾米、湿润摩擦碾米和表面淀粉膜化等加工方法主要为了得到不淘洗米。不淘洗米是不需淘洗即可煮饭的白米。白米淘洗时，要损失糠粉、淀粉等固形物约3％,维生素约30％，还有铁、钙等。不淘洗米加工可将这些富有营养的糠粉刷下作其他用途。并避免淘洗时维生素的损失。 小麦加工 将小麦除去杂质,经搭配调节水分、破碎、剥刮胚乳、分级提纯、研磨筛理，生产出含麸屑甚少的各级小麦粉的过程。 籽粒结构 小麦籽粒由皮层、胚乳和胚 3部分组成。各部分占小麦总重的近似平均值为：皮层13.5％，胚乳84％，胚2.5％。籽粒呈卵圆形,中部有一条腹沟。籽粒长度为5～8mm，宽度为2.5～4.0mm。胚乳呈半透明玻璃状的为角质粒（硬质粒），呈白垩状的为粉质粒（软质粒）。皮层由6层组成,外层吸水后较易脱下来。珠心层和糊粉层两者全面地包裹着胚乳。种皮含有麸皮的素物质，包括黄和赤两类，素含量和泽浓度随品种而异。胚乳由无数的细胞组成，细胞中含有高度集中的淀粉颗粒，分散在蛋白质基质中。整个小麦籽粒中的蛋白质含量是从外层向中间逐渐递减的。胚乳主要成分约为：淀粉70％，水分13％，蛋白质12％。胚的平均长度约为2.5mm，厚1mm，含有比例很高的维生素，主要是维生素B、B和烟酸。 类型和等级 中国小麦分为6类:白硬质小麦、白软质小麦、红硬质小麦、红软质小麦、混合硬质小麦和混合软质小麦。质量标准以容重划分，冬麦和春麦都分为5等。国际上以品种分类,包括皮和粒质。质量标准以“最小蒲式耳重量(磅)”即容重划分，辅以蛋白质和筋力的强、中、弱。各小麦出口国分别分为3～7等。 中国小麦粉不分类，而以粉麸星和灰分（干）分等,有特制粉、标准粉、普通粉。国际上按用途分类,其中面包粉用量最大，每类中再分类。分等时以蛋白质含量为重要指标或主要指标，再辅以泽、灰分、食品制作性能、卫生等指标。 生产工艺 清理（除杂）的基本原理和稻谷加工相同。水分根据研磨要求进行调节，小麦品种的搭配系根据小麦粉的质量要求而定。破碎、剥刮过程是在磨粉机中完成。一对以不同速度相向转动的齿辊将麦粒破碎并剥刮胚乳颗粒，随后经几道皮磨继续剥刮，达到基本刮净。麸皮分别进入粗的和细的刷麦机，刷去附着在麸皮上的粉。分级提纯是使皮磨的物料进入高方平筛，将胚乳颗粒分成粗、中、细级,分别送到清粉机除去麸屑,纯净颗粒进入心磨系统逐道研细、筛理得到不同等级的小麦粉；带皮的颗粒送到渣磨系统剥刮细粒并取粉，麸皮送到细刷麸机。心磨系统主要是把胚乳颗粒研细、筛理出粉，除去麸皮，并使其进入刷粉机。面粉处理是把不同规模的制粉工艺流程中生产出的12～25种不同质量的粉合并为3、4或5类进入集粉螺旋混合,再把各类粉按不同比例进行最终混合。在现代化制粉厂中则都送到散存粉仓分别储存，根据不同用途的产品或面粉用户的要求，进行化学处理和其他处理，经搭配添加其他成分后混合，打包或送入面粉散运车出厂。 特制粉和配制粉 特制粉是根据不同食品的质量要求生产的，70年代末已发展到20多种。配制粉是按照食品厂商制造花品种面包、糕点等的特殊要求，在小麦粉中添加各种能改进、香、味、形的成分，再加以不同处理后得到的面粉。 蛋白质转移和活性面筋 不同的食品要求使用不同蛋白质含量的小麦粉。蛋白质对食品的体积、组织、外形、筋力、香味等都有重大影响，导致发展了有关小麦蛋白质的加工方法。蛋白质转移的依据是：制粉过程中将胚乳细胞破碎形成 3种成分：胚乳团块、淀粉粒和细胞间质碎屑,其粒度范围分别是40～200m，17～40m和0～17m。0～17m粒度中的蛋白质含量约为原来面粉平均值的两倍，而17～40m中约为原来的一半，40m以上粒度中近似原来的数值。采用微粒空气分级机可以将原来的面粉分成上述粒度范围的 3部分，以供不同质量要求的食品使用。活性面筋是指小麦含有 9～12％的面筋，其特性是当其吸水时能形成一种弹性物体。面筋的弹性和热凝能力给予面包以体积、组织和外形。生产方法有：马丁法和雷西奥法两种前者要先制成相当硬的面团,再用水彻底洗去淀粉；后者是用温水把面粉混合成稠的浆，均质后进行分离，用筛精选基本淀粉，用熟化机使面筋团聚雷西奥法用水量约为马丁法用水量的三分之一,且没有废水污染问题，面筋的活性较好，吸水率和吸水速度都较高。 顾尧臣 玉米加工 有干法和湿法两种。干法加工的过程一般是除杂、调节水分、脱皮、破糁脱胚、提糁提胚、磨粉，分别得到玉米糁、玉米面和玉米胚。湿法加工的过程是清理、浸泡、磨碎、分离、精制、脱水和干燥等，使玉米籽粒中的纤维素、油脂、蛋白质等非淀粉物质分离开，得到洁白粉末状的淀粉。 籽粒结构 玉米籽粒是由皮层、胚乳和胚3部分组成。各部分占玉米粒质量比（以干物质计）为:皮层7.0～9.0％，胚乳80～85％,胚10～15％。皮层由不易分离的果皮和种皮组成，果皮较厚，并含有素使籽粒呈现不同的颜。胚乳有角质和粉质之分，其最外层为糊粉层,约占籽粒质量的8～10％。胚由胚芽、胚轴、胚根及盾片所组成，盾片含油量约占胚芽量的35～40％。 玉米籽粒的化学成分随品种、栽培条件而异(表2[玉米籽粒中化学成分的分布（干物质）])。 类型和等级 中国玉米根据其粒和粒质分为黄玉米、白玉米、糯玉米和杂玉米 4类。质量标准按其纯粮率分为3等。国际上以品种分类,包括皮、粒质和形状。质量标准以“最小蒲式耳重量（磅）”即容重分等，辅以水分、破碎粒和杂质及损伤粒（包括热损粒）。玉米糁的质量以纯粮率计算,一般分为3等。中国的玉米粉一般不分等级，仅在粗细度上有不同要求。美国玉米干法加工产品的质量是以美国食品药物管理局 (FDA)颁布的玉米产品的标准为准。中国玉米淀粉分药用、工业用和食用3类。药用分优级和一级；工业用分一级和二级;食用分特级、一级和二级 3种。分等时以蛋白质含量为重要指标，再辅以泽、灰分、酸度、细度和斑点等指标。 干法加工 干法加工工艺一般分为3种：玉米全部磨成粉的全玉米制粉法；产品为粉和胚的提胚制粉法；联产品加工法，其产品有玉米粉、玉米糁和胚3种。 氨气压缩机 湿法加工 共有6道工序（图4[玉米湿加工工艺流程]）,6种产品为淀粉、蛋白质、麸质粉、玉米浆、玉米胚油、饼粕和皮渣等。还可进一步深加工。 清理除其原理、方法、设备与稻谷加工基本相同外，还用水力旋流除石器及带堰水箱进一步除去比重大的石块和金属物。浸泡方法有单罐循环和逆流循环两种。目的是软化玉米籽粒和破坏蛋白网，除去大部分可溶性物质以利破碎分离。破碎与胚芽分离一般采用二道破碎二道分离的工艺。用凸轮磨进行破碎，用胚芽旋流器或浮选槽将胚分离出来,然后经6道曲筛逆流洗涤得到净湿胚。磨碎和纤维的分离与洗涤是将玉米糊浆用冲击磨或砂轮磨细磨形成悬浮液，其中含有细渣和粗渣，再用振动平筛、离心筛或曲筛将游离淀粉、麸质的细小颗粒和纤维素分开并同时加水充分洗涤，提高淀粉收率。淀粉乳的精制在中国的玉米淀粉厂中目前采用流槽、离心机组和离心机加旋流器组 3种方式进行。淀粉的脱水干燥通常用三足式离心机、自动刮刀卸料离心机和真空吸滤机将淀粉乳中的游离水通过滤布分离出，所得湿淀粉含水在40％左右。淀粉干燥大多采用气流式（又称闪蒸式）干燥，是在密闭管道中经净化的高湿气流来混送湿淀粉的过程中进行热交换，瞬间即可将淀粉干燥到含水14％。 综合利用 玉米加工中所得各种产品有广泛的用途。①玉米糁。除作主食外，还可酿造啤酒。②玉米粉。用于制作通心粉、挂面、糕点配合粉、膨化食品、儿童食品等，工业上用于酿酒、制药、制丙酮、丁醇等。③玉米淀粉。在食品中用作增稠调料，制作粉丝、冰淇淋、乳品、糕点等，可生产葡萄糖、果葡糖浆等各种淀粉糖，还可生产酒精、谷氨酸钠、赖氨酸、乳酸、柠檬酸等发酵制品。玉米淀粉经物理、化学处理后，可得到各类变性淀粉及淀粉衍生物，广泛应用于食品、造纸、纺织、医疗、建材、化工、选矿、农林及日用化工等领域。④玉米浆。将玉米浸泡所得浸渍水经浓缩而得含干物质35～40％的玉米浆用作饲料添加剂；含干物质48～50基隆港％的在医学上可作培养基,用于生产抗生素和维生素B,还可用于生产肌醇等。⑤玉米胚。玉米胚中含油量34～40％，提出的油可直接食用，经精炼可作人造奶油、起酥油、拉油；工业上用来制造肥皂、染料、油漆；医药上用来生产亚油酸丸、益寿宁、肌醇、脉通等。⑥油饼，主要用作饲料；也可从中提取胚蛋白加入面条、糕点、饼干中作营养食品；亦可用于制作酱油、酒等。⑦蛋白粉。其中含60～70％蛋白质,主要用作饲料,工业上亦可作为生产谷氨酸钠的原料，此外还可从中提取蛋白膏等。⑧玉米渣。主要成分为纤维，适作牛饲料。 全洪保 高粱加工 将高粱除去颖取出种仁，碾去种仁的皮层，得到含碎粒最少的高粱米。 籽粒结构和标准 高粱的籽粒由颖和种仁组成。颖有护颖和包在其内的内颖，两者合称为外壳，表面光滑，厚而隆起。颖和种仁结合较松，在运输过程中因碰撞、摩擦会自动脱落，加工时几乎全部脱掉。高粱的粒度范围为：长3.7～5.8mm,宽2.5～4.0mm,厚1.8～2.8mm。籽粒以饱满程度分为大、中、小粒,其千粒重依次为27g以上,24g～26g,23g以下。种仁由皮层、胚乳和胚组成,各部分分别占种仁总重的平均近似值为 13％、80％、8％。皮层较厚，果皮外层细胞全部角质化，因此较坚硬。皮层的泽有白、黄、红和赤褐。皮层中含有一种具有涩味的成分── 丹宁,影响食欲，妨碍消化，其含量一般为种仁总重的0.03～0.46％，含量的多少与品种、泽、新陈程度有关，泽愈深、愈陈，含量越高。胚乳外围为角质淀粉,中央为粉质淀粉,根据其结构组织松紧程度分为硬质和软质两类。胚呈长形，长达籽粒的一半。标准是以容重划分等级，有一、二、三3等,其容重依次为740、720和700kg/m。 加工工艺 比稻谷加工简单，一般可以不设置脱壳和与其配套的分离工序。工艺过程为清理与分粒、碾米、擦米、成品混合。 清理与分粒的原理、方法和设备与稻谷加工基本相同。分粒是把颗粒大小不同的高粱分开。大粒籽粒坚实，皮层较薄，容易碾去，而小粒则相反。如果不分粒，往往出现大粒过碾，小粒去皮少，造成精度不匀，碎米增加，出品率降低。有两种分粒加工方法：在清理过程中分和经碾米机粗碾后再分。粗碾有脱壳作用，因此能提高分粒效果。分粒设备一般采用溜筛和振动筛，分出的小粒控制在总流量的 5～10％。小粒可单独碾制或暂时存放后再用同一碾米机和大粒交错碾制。碾米方法随原粮情况不同而有所不同，有一般高粱碾米、高水分高粱碾米、烘干与晾干高粱碾米、粉质高粱碾米 4种。但一般都分为粗碾和精碾两个阶段，中间辅以除糠设备。擦米的工艺和设备同稻谷加工。 高水分高粱的加工一般都在冬季进行，籽粒的游离水冻结,胚乳膨胀而饱满,硬度增加,碾除皮层较容易,粗碾时可以大量去皮。烘干与晾干高粱表面皮层收缩，与胚乳结合紧密，而胚乳内部结构松散，粗碾时要增加碾削作用，精碾要轻而细；还可采用湿法碾米，先喷雾着水1～2％，再润米40～60秒钟后立即碾制，比干法可提高出米率约1～3％。粉质高粱胚乳结构疏松，碾制时应降低碾白压力，粗碾转速高，精碾转速低；或在头道采用两台碾米机并联工作以降低流量。 成品混合和产品用途 小粒高粱加工成高粱米后,存于仓中，在出口处用流量调节器按比例掺入大粒高粱中。泽浅、新鲜的高粱米含丹宁少，制成粒状或粉状成品粮供食用。泽深、丹宁含量多的陈高粱可用于制淀粉、酿酒和制醋等。 发展趋势 ①食品加工流程正在保证成品粮质量和出率的前提下逐步缩短。②新设计的加工设备结构简化，单机效率高，并正在发展组合设备。③普遍利用电子技术自动控制生产流程和设备运转；开始采用在线仪器连续检测产品质量和数量。④正在进行根据原料和产品质量的变化自动调整设备的研究。⑤根据食品质量的要求控制和改进粮食加工产品质量，进而选配和处理原料。⑥研究原料的加工和制作食品的性能，为选择原料和培育优良品种提供依据的工作正在逐步开展。 顾尧臣 | |
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籼稻（xiān dào）适宜于低纬度、低海拔湿热地区种植的栽培稻亚种。 籼稻一般株高多在1m以上，茎秆较软，叶片宽，泽淡绿，剑叶开度小。叶片茸毛多，有短小茸毛散生于颖壳。大多为无芒或短芒，谷粒细长而稍扁平，一般长度为宽度的二倍以上。谷粒易脱落。较耐湿、耐热和耐强光，但不耐寒。米粒直链淀粉含量较高，胶稠度硬，故蒸煮的米饭不粘。籼稻和粳稻通过杂交也可以获得，但一代的结实率较低。籼稻的许多性状比粳稻更近似于普通野生稻，因而认为籼稻是基本型，而粳稻是变异型。 | |||
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