不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究.pdf

杜凯欣，王凤成，SOTSSerhii，等.不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究 J.食品工业科技，2023，44（21）：258266.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022120229DU Kaixin,WANG Fengcheng,SOTS Serhii,et al.Comparative Analysis on Cleaning Effect of Different Surface TreatmentEquipmentsonWheatJ.ScienceandTechnologyofFoodIndustry,2023,44(21):258266.(inChinesewithEnglishabstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022120229 包装与机械 不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究杜凯欣1，王凤成1,2,*，SOTS Serhii3，栾奇莉1，王法玺1，李宜锴1（1.河南工业大学粮油食品学院，河南郑州450001；2.国家粮食加工装备工程技术研究中心，河南开封475200；3.惠民县宇东面粉有限公司，山东滨州251700）摘要：为深入探究不同清理设备对小麦籽粒表面的清理程度，选用 FBPY-S-130 小麦剥皮机和 FDMW3060 打麦机（转子、定子结构不同），通过原粮直接清理、一清润麦后二清、原料先润麦后清理三种工艺来清理原粮小麦。以增碎率、剥皮率、灰分降等指标作为表征清理效率的可视化参数，对比两种设备对小麦的清理效果；以小麦籽粒的阿拉伯木聚糖、烷基间苯二酚含量并结合扫描电镜（SEM）观察微观结构综合分析两种设备对小麦皮层的去除情况；通过测定处理前后小麦籽粒的真菌毒素和微生物含量确定两种设备对小麦籽粒的卫生改变情况。实验结果表明，剥皮机的清理效率是打麦机的 34 倍，增碎率不及打麦机的二分之一。剥皮机可将 0.45%0.63%的小麦表皮轻微剥落，而打麦机对小麦皮层厚度无影响。剥皮机对毒素微生物的去除率高于打麦机近 2 倍，同时轻度剥皮处理对小麦的总淀粉和粗蛋白含量无显著影响（P0.05）。在不同工艺中，工艺一单次剥皮处理可以达到较好的干法清理效果。但以工艺二润麦前后分别进行剥皮处理对小麦的清理效果最佳，与一清前的原粮相比，此工艺的整机出杂率达 1.93%，可使小麦籽粒的脱氧雪腐镰刀菌烯醇含量降低 62%、菌落总数含量减少 49%，大肠杆菌减少 78%。综上可知，FBPY-S-130 小麦剥皮机的剥皮处理和工艺二相结合可以达到对原粮小麦清理的最佳效果。关键词：表面清理，剥皮机，打麦机，卫生指标，工艺优化本文网刊:中图分类号：TS210.3文献标识码：A文章编号：10020306（2023）21025809DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022120229ComparativeAnalysisonCleaningEffectofDifferentSurfaceTreatmentEquipmentsonWheatDUKaixin1，WANGFengcheng1,2,*，SOTSSerhii3，LUANQili1，WANGFaxi1，LIYikai1（1.CollegeofFoodScienceandEngineering,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450001,China；2.NationalEngineeringTechnologyResearchCenterforGrainProcessingEquipment,Kaifeng475200,China；3.HuiminYudongFlourMillingCo.,Ltd.,Binzhou251700,China）Abstract：Inordertodeeplyexplorethecleaningdegreeofwheatgrainsurfacebydifferentcleaningequipments,FBPY-S-130debrannerandFDMW3060scourerwereselectedinthispaper(withdifferentrotorandstatorstructures).Threeprocesseswereusedtotreatrawwheat,includingdirectcleaningoftherawgrain,firstcleaningandtemperingfollowedbysecondcleaning,andfirsttemperingandthencleaningoftherawgrain.Thedegreeofwheatcleaningbythetwokindsofequipmentswascomparedbytakingsuchindicatorsasincreaseofbrokenwheatgrains,debranningrateandashreductionasvisualparameterstocharacterizethecleaningefficiency.Theremovalofwheatcortexbythetwokindsofequipmentswas comprehensively analyzed based on the content of arabinoxylan and alkylresorcinol in wheat grain and themicrostructureobservedbyscanningelectronmicroscopy(SEM).Thehygienicchangesofthetwokindsofequipmentto收稿日期：20221230基金项目：山东省“外专双百计划”项目（WST2020028）。作者简介：杜凯欣（1997），女，硕士研究生，研究方向：杂粮加工理论与技术，E-mail：。*通信作者：王凤成（1963），男，博士，教授，研究方向：粮食加工技术与装备，E-mail：。第44卷第21期食品工业科技Vol.44No.212023年11月ScienceandTechnologyofFoodIndustryNov.2023wheatgrainsweredeterminedbydeterminingthemycotoxinsandmicroorganismscontentsofwheatgrainsbeforeandaftertreatment.Theexperimentalresultsshowedthatthecleaningefficiencyofthedebrannerwas34timesofthatofthescourer,andtheincreaserateofbrokenwheatgrainswaslessthanhalfofthatofthescourer.Thedebrannercouldslightlypeeloff0.45%0.63%ofwheatbran,whilethescourerhadnoeffectonthethicknessofwheatbran.Theremovalrateofmycotoxinsandmicroorganismsbythedebrannerwasnearlytwicehigherthanthatofthescourer,andtheslightpeelingtreatmenthadnosignificanteffectonthetotalstarchandcrudeproteincontentofwheat(P0.05).Indifferentprocesses,thesinglepeelingtreatmentofprocessIcouldachievegooddrycleaningresults.However,thebestcleaningeffectofwheatwasachievedbypeelingbeforeandafterwheatmoisteninginprocessII.Comparedwiththerawgrainbeforefirstcleaning,theimpurityremovalrateofthisprocesswas1.93%,whichcouldreducethecontentofdeoxynivalenolinwheatgrainsby62%,thetotalaerobicplatecontentby49%,andthenumberofcoliformscontentby78%.Insummary,thecombinationofpeelingtreatmentofFBPY-S-130DebrannerandprocessIIcanachievethebesteffectoncleaningrawgrainwheat.Keywords：surfacecleaning；debranner；scourer；hygieneindicators；processoptimization小麦的潜在污染物大多来源于环境，包括空气、土壤、水等。大多数污染是微生物性质的，但也包含重金属和化学污染物。在小麦表面生长的真菌产生的次级代谢产物属于多种污染中最具毒性的污染物1。小麦皮层质量仅占粒重的 15%左右2，但麦皮表面附着的微生物污染占整粒小麦的 87%以上3。表面微生物如果进入小麦籽粒内部或在后续制粉工艺混入小麦粉中将导致食物中毒45。清理设备和工艺决定了小麦深加工或小麦制粉产品的品质与安全6。小麦收获后依据粒径质量、颜色形状、内部强度等物理性质的差异来清理不完善粒和小麦表面，据此原理设计的清理设备包括高方筛、重力分级机、色选机、精选机、打麦机等，清理工序包括筛选、比重分级、色选、打麦、刷麦等79。其中打、剥、刷等表面处理类工序是影响小麦清理程度的基础工序和关键步骤。Magyar 等10通过对比四种不同设备组合的小麦制粉流程，发现色选机和打麦机的组合可以最有效地降低小麦粉中的毒素浓度。在俄罗斯联邦的工业面粉厂，主要使用打麦机和擦刷机（如 R3-BMO 或 A1-BSHM）清理小麦表面的污染，但经此处理后碎粒含量显著增加11。英国HenrySimon 公司生产的 HSKKSI 型强力打麦机通过摩擦和打击清理小麦外皮和杂质，分解和去除瘪麦、虫蚀粒。我国目前广泛使用的 FDMW 型卧式打麦机，是“七五”国家重点科技计划的产品，存在体积大、碎麦多、故障率高的缺陷12。考虑到外源污染物主要存在于小麦表面，同时为改善传统打麦的缺陷，粮食加工行业提出谷物轻剥皮或柔性脱皮处理1315。该处理不仅需要在较短的碾磨工艺中提高小麦粉的品质16，同时需要减少粮粒破碎，达到节粮减损的效果17。基于此提议开发出清理原理（转子结构）相似的清理设备有 Bhler 公司的 MHXM-W 轻度剥皮机、汉中三益公司的 FBGY 系列小麦剥皮机等18。目前有大量的研究工作侧重于小麦粉或制品的卫生特性和品质差异1921，然而涉及原粮小麦卫生特性方面的研究较少，并且大多集中在剥皮率 4%以上的处理22。如何在减少破碎、保证小麦皮层完整、保留整粒小麦营养成分的情况下，通过加工处理有效地清理小麦并将污染物控制在国家标准安全限量内是十分迫切的。为了探究柔性清理技术或剥皮率小于1%的轻剥皮加工技术对小麦清理效果的影响，本文采用新型 FBPY 小麦剥皮机和传统 FDMW 打麦机作为研究对象，模拟面粉厂实际生产情况，设计出三种清理工艺对小麦进行表面清理，旨在研究轻度剥皮与打麦处理对小麦表面清理效果的差异性表现，以期为后续制粉工艺或全麦制品加工提供符合卫生标准和麸皮结构完整的小麦产品，为面粉厂在实际生产中进行设备选型和工艺优化提供理论基础。1材料与方法1.1材料与仪器中筋硬质冬小麦于 2022 年 6 月收获自山东省青岛市平度地区，经晾晒后贮藏于某粮库；无水乙醇、乙酸乙酯、重氮盐、甲醇、盐酸、间苯三酚、冰乙酸、葡萄糖、亚铁氰化钾、氢氧化钠、硫酸锌等分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；结晶紫中性红胆盐琼脂、平板计数琼脂、酶标工作液生物试剂，北京奥博星生物技术有限责任公司。FBPY-S-130 小麦剥皮机工作腔内的转子是表面带螺纹的锲形金刚砂板，定子是金刚砂筒23（图 1），汉中三益科技有限责任公司；FDMW3060打麦机工作腔内的转子是铸铁打板，定子是钢丝编制筛筒24（图 2），河北苹乐面粉机械集团有限公司；101-2EBS 电热鼓风干燥箱北京市永光明医疗仪器有限公司；SX4-10 马弗炉上海树立仪器仪表有限公司；JYDB10040 小麦硬度指数测定仪布勒粮食检验仪器无锡有限公司；UV-2000 紫外-可见分光光度计尤尼柯（上海）仪器有限公司；WZZ-2S 自动旋光仪上海申光仪器仪表有限公司；Co.S-3400NII 型扫描电镜日本 HITACHI公司；DC-12 氮吹仪上海安谱实验科技股份有限公司；SPX-250 生化培养箱北京市永光明医疗仪器有限公司；Scientz-IID 超声波细胞粉碎机宁波新芝生物科技股份有限公司；SSBC-RE 微孔板酶标仪洛阳中科生物芯片技术有限公司；HJ-6A 恒温磁力搅拌器金坛市华峰仪器有限公司；5810R 高速离心机德国 Eppendorf仪器有限公司。第44卷第21期杜凯欣，等：不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究259图1FBPY-S-130 小麦剥皮机的转子结构示意图Fig.1RotorstructurediagramofFBPY-S-130debranner图2FDMW3060 打麦机的转子结构示意图Fig.2RotorstructurediagramofFDMW3060scourer1.2实验方法1.2.1清理工艺流程工艺一为原料直接清理：原粮剥皮筛分、原粮打麦筛分；工艺二为原粮一清润麦后二清（即在工艺一之后增加润麦工序和一次清理工序）：原粮剥皮筛分润麦剥皮筛分、原粮打麦筛分润麦打麦筛分；工艺三为原粮先润麦后清理：原粮润麦剥皮筛分、原粮润麦打麦筛分。各步骤的具体操作要点及最佳运行参数如下：原粮：根据 GB/T5491-1985粮食、油料检验扦样、分样法取样；剥皮：使用 FBPY-S-130 小麦剥皮机，保持进机原粮 20kg、电压 409V、负载电流 8.1A、转子转速350r/min、进料口开度 40%；打麦：使用 FDMW3060 打麦机，保持进机原粮 20kg、电压 390V、负载电流 14.9A、转子转速660r/min、进料口开度 40%；润麦：根据 NY/T1094.1-2006小麦实验制粉第 1 部分：设备、样品制备和润麦，使润后小麦水分达到 15%；筛分：方法见 1.2.2、1.2.3。各步骤的实验现场如图 3 所示。原粮剥皮打麦筛分图3各步骤的实验现场Fig.3Experimentalsiteofeachstep1.2.2增碎率的测定小麦样品的碎麦率参考 GB/T5494-2019 并加以修改：取小麦样品 m1约 1kg，精确至 0.01g，放入筛孔直径为 2.5mm 的选筛上。然后将选筛放在玻璃板或光滑的桌面上，用双手以110120 次/min 的速度，按顺时针方向和逆时针方向各筛动 1min。筛动的范围掌握在选筛直径扩大810cm。筛后静止片刻，将上层筛的筛上物和下层筛的筛下物分别倒入分析盘内。卡在筛孔中间的颗粒属于筛上物。收集筛下碎麦粒并称量 m2，精确至0.01g，计其中碎麦粒（每粒小麦不完整性达到 80%以上）含量的质量分数 w0，按式（1）计算：w0=m2m1100式（1）式中：w0为样品的碎麦率，%；m1为取样的质量，g；m2为样品中碎麦的质量，g。设备的增碎率 w 按式（2）计算：w=w2w1式（2）式中：w 为设备的增碎率，%；w1为进机小麦的碎麦率，%；w2为出机小麦的碎麦率，%。1.2.3整机出杂率、去糠率、剥皮率和出灰率的测定取设备集尘斗中的所有出机杂质 m1，精确至 0.01g，计整机出杂率为，按式（3）计算；=m120103100式（3）式中：为整机出杂率，%；m1为出机杂质的质量，g；20103为进机原粮的质量，g。剥皮机的出机杂质包含剥下的麦糠和麦皮，麦皮又包含附着在麦皮上一同被剥下的麦灰，因此剥皮机集尘斗中除去麦糠的其它杂质记为麦皮杂质，比例记为剥皮率。打麦机的出机杂质包含打下的麦糠和麦灰，因此打麦机集尘斗中除去麦糠的其它杂质记为麦灰杂质，比例记为出灰率。将所有出机杂质放入筛孔直径为 2.0mm 的选筛上。筛分操作同 1.2.2，继而得到筛上物麦糠 m2、筛下物麦皮或麦灰 m3，精确至 0.01g，计去糠率为，按式（4）计算。剥皮机的剥皮率或打麦机的出灰率为，按式（5）计算：=m220103100式（4）=m320103100式（5）式中：为去糠率，%；为剥皮率或出灰率，%；m2为筛上物的质量，g；m3为筛下物的质量，g；20103为进机原粮的质量，g。1.2.4皮层微观结构的观察分别取不同处理后小麦籽粒的横截面进行观察，其中上表面为自然断面，下表面为平整面。将样品进行喷金处理后，置于扫描电镜下观察并拍照。1.2.5阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan，AX）含量的测定参考 Douglas25的方法进行测定，称取 4.55.5mg样品于具塞试管中，依次加入 2mL 蒸馏水和 10mL显色剂（由 110mL 冰乙酸，2mL 浓盐酸，5mL20%的间苯三酚醇溶液和 1mL1.75%葡萄糖水溶液混合配制而成），置于沸水浴中反应 25min 后迅速用冷水冷却，分别在 552nm 和 510nm 处测定吸光度，根据标准曲线计算阿拉伯木聚糖含量。该实验标准曲线回归方程是 y=7.0137x2.0704（R2=0.9993）。260食品工业科技2023 年11月1.2.6烷基间苯二酚（Alkylresorcinol，ARs）含量的测定参考彭田园等26的方法稍作修改，称取全麦粉样品 0.5g（精确至 0.1mg），置于 50mL离心管中，加入 40mL 乙酸乙酯，使用超声波细胞粉碎机进行超声提取 2min（开 1s，关 1s），设定功率 285W。然后将提取液在 3000r/min 条件下离心 10min，取1mL 上清液至离心管中，用氮气吹干。然后加入 2mL重氮盐工作溶液，混匀后室温避光孵育 60min。用紫外分光光度计在 520mm 处进行检测。该实验标准曲线回归方程是 y=0.2427x0.0036（R2=0.9998）。1.2.7理化成分的测定水分含量的测定参照 GB5009.3-2016食品安全国家标准食品中水分的测定；灰分含量的测定参照 GB5009.4-2016食品安全国家标准食品中灰分的测定；容重的测定参照GB/T5498-2013粮油检验容重测定；硬度指数（Hardnessindex，HI）的测定参照 GB/T21304-2007小麦硬度测定硬度指数法；总淀粉（Totalstarch，TS）含量的测定参照 GB/T20378-2006原淀粉淀粉含量的测定；粗蛋白（Crudeprotein，PRO）含量的测定参照 GB/T24899-2010粮油检验小麦粗蛋白质含量测定。1.2.8卫生指标的测定脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deo-xynivalenol，DON）的测定参照 GB5009.111-2016食品安全国家标准食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定；菌落总数（Aerobicplatecount）参照 GB4789.2-2016食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定；大肠菌群（Coli-forms）参照 GB4789.3-2016食品安全国家标准食品微生物学检验大肠菌群计数。1.3数据处理采用 Excel 及 SPSS22 进行数据统计和数据分析，用 Wilcoxon、Duncan 法进行差异性检验，并用Origin2018 作图。2结果与分析2.1剥皮与打麦处理对物料组分出率的影响经过不同设备处理后的杂质出率是表征设备清理效果最直观的指标。如表 1 所示，工艺一至工艺三，FBPY-S-130 小麦剥皮机的整机出杂率均显著高于 FDMW3060 打麦机（P0.05），剥皮机的去糠率均显著高于打麦机（P0.05），剥皮机的剥皮率均大于打麦机的出灰率，表明剥皮机对小麦的清杂程度高于打麦机。同时发现工艺一中单次剥皮处理的清杂效率最佳，整机出杂率为 1.13%、去糠率为 0.5%、剥皮率为 0.63%，可能的原因是润麦增加了小麦皮层的韧性，而工艺一的干法清理使麦糠和麦皮保持干燥时的脆性，所以在剥皮机的碾削机械力下麦糠和麦皮更易与小麦籽粒分离。工艺二润后单次剥皮处理的清杂效率不及工艺一，但连续两次剥皮处理的效率之和最高，其整机出杂率为 1.93%、去糠率为 0.85%、剥皮率为 1.08%。对出机小麦进行筛分得到筛上物主流小麦、筛下物碎麦。工艺一至工艺三中剥皮机的增碎率差别不大，分别为 0.13%、0.11%、0.1%，但均显著低于打麦机的 0.24%、0.29%、0.38%（P0.05）。因为剥皮机依靠金刚砂板转子对小麦表面进行低速磨削处理，作用力为摩擦力，打麦机依靠铸铁打板转子对小麦籽粒进行高速打击处理，作用力为打击力。对同一小麦籽粒而言，打麦机所施加的机械力大于剥皮机，因此打麦机的增碎率远高于剥皮机。同时剥皮机通过转子的反复搓磨将更多的麦糠和部分麦皮剥落，这对于降低小麦加工过程中的增碎率和提升清理效率具有重要意义。从工作原理和效率角度分析，小麦剥皮机优于打麦机更适合于清理原粮小麦。2.2剥皮与打麦处理后小麦的籽粒表现2.2.1剥皮与打麦处理后小麦的形貌变化采用扫描电子显微镜在放大倍数 2000 倍下分别观察了不同工艺流程下，剥皮机和打麦机处理后小麦皮层的微观结构变化。如图 4 所示，两个设备的进机小麦皮层结构完整（图 4a、e），表皮角质化细胞、糊粉层细胞、胚乳细胞清晰可见。当小麦经过工艺一的剥皮处理后（图 4b），鳞状角质化表皮被轻微磨平，内果皮及糊粉层完整，说明在此处理下外果皮被轻微地剥落。当小麦经过工艺二的剥皮处理后（图 4c），表皮被摩擦破裂外翻，内果皮及糊粉层完整，外果皮进一步被剥落。当小麦经过工艺三的剥皮处理后（图 4d），鳞状角质化表皮被磨平，内果皮及糊粉层完整，外果皮的剥落程度与工艺一相近。以上结果表明，剥皮机对小麦籽粒的处理效果体现在表皮层，属于轻剥皮处理，当连同表面杂质剥落下部分表皮后，既能起到对小麦的清理作用又能保证麸皮结构的完整性，使后续表1不同设备处理后各组分的质量占比结果Table1Massproportionresultsofcomponentstreatedwithdifferentequipments处理方式处理设备整机出杂率（%）增碎率（%）去糠率（%）剥皮率（%）出灰率（%）工艺一剥皮机1.130.01a0.130.00b0.500.00a0.630.01/打麦机0.270.01b0.240.01a0.090.00b/0.160.01工艺二剥皮机0.800.00a0.110.00b0.350.00a0.450.01/打麦机0.200.01b0.290.01a0.060.01b/0.140.00工艺三剥皮机0.920.00a0.100.01b0.320.00a0.600.01/打麦机0.350.01b0.380.01a0.180.01b/0.170.00注：同列不同字母表示同一工艺下不同设备间的差异显著性（P0.05），说明小麦在干燥状态或是润后的湿润状态，剥皮机的碾削处理都会剥落下一定量的小麦果皮，使小麦籽粒的 AX 含量减少。不同设备处理后小麦的 AX 含量变化与扫描电镜的皮层留存情况吻合，即打麦机对小麦表皮无影响或影响很小，而剥皮机对小麦表皮有一定剥落效果，可以轻度剥皮。在工艺二中，处理前的小麦样品取润麦后待进机的小麦，即工艺一的出机小麦再经过润麦处理，因此小麦籽粒的 AX 含量与工艺一处理后小麦的 AX 含量相似。且工艺二中润后再经剥皮处理的小麦 AX 含量降低率低于工艺一和工艺三，原因是润麦使麦皮的韧度增强，同时小麦已经过一清处理，剥皮机对其剥皮效果降低，此变化趋势与表 1中不同工艺下剥皮机的剥皮率变化情况一致。但如图 6 所示，使用不同设备处理小麦时，小麦的 ARs 含量基本不变或者变化很小，表明两种设备在三种工艺下对小麦皮层的处理均未深入至种皮或内果皮。综上，润麦工序会使剥皮机剥落外果皮的效果减弱，但减弱幅度较小。同时表面处理设备可以保证小麦外果皮不会被完全去除，麸皮整体结构完整，这将有利于后续制粉工艺中磨粉机从完整的小麦麸皮上剥刮下胚乳粉。工艺一工艺二工艺三0.00.20.40.60.81.01.2abaabcaabbaba阿拉伯木聚糖(%)剥皮机处理前 剥皮机处理后打麦机处理前 打麦机处理后a图5不同设备处理后小麦 AX 含量的变化Fig.5ChangesofAXcontentinwheataftertreatmentwithdifferentequipments注：不同字母表示同一工艺下不同设备间的差异显著（P0.05），图 6图 9 同。abcdefgh50 m100 m50 m50 m50 m50 m50 m50 m图4电镜下不同设备处理后小麦的表层结构（2000）Fig.4Surfacestructureofwheattreatedwithdifferentequipment(2000)注：ad：剥皮机；eh：打麦机。262食品工业科技2023 年11月工艺一工艺二工艺三0100200300400500aaaaaaaaaaa烷基间苯二酚(g/g)剥皮机处理前 剥皮机处理后打麦机处理前 打麦机处理后a图6不同设备处理后小麦 ARs 含量的变化Fig.6ChangesofARscontentinwheataftertreatmentwithdifferentequipments2.3剥皮与打麦处理对小麦理化成分的影响两种设备处理后小麦的理化成分变化如表 2 所示。灰分含量是小麦经高温灼烧后残留的无机物含量，其主要分布在皮层31，是鉴别小麦加工精度或确定等级的依据，在表面清理阶段，灰分含量的变化也可体现清理程度32。工艺一至工艺三经剥皮机处理后小麦籽粒的灰分含量显著降低（P0.05），其中剥皮机在工艺一中的灰分下降 0.06%、工艺二的灰分下降 0.05%、工艺三的灰分下降 0.09%，打麦机对应的灰分分别下降 0.05%、0.03%、004%。可见，剥皮机对小麦的清理程度高于打麦机，进一步可以得出工艺三的清理程度最高，这是因为润麦时，水介质促使混在物料中无机物杂质强烈地粘附在麦皮表面，剥皮机剥落小麦果皮的同时可以将大部分灰杂去除。对于同一批次小麦来说，在形状大小、成熟度、胚乳质地等条件相同的情况下，容重增加意味着谷物被清理33。打麦机在工艺一中对小麦容重影响较大，处理后小麦容重升高 42g/L，这是因为打麦机将虫蚀粒等不完善粒击碎后产生的碎麦量多，随着打击产生的碎不完善粒和碎麦粒被筛去，主流小麦容重大幅升高。而剥皮机在工艺二中显现容重优势，处理后小麦容重升高 54g/L，说明经过两次剥皮和筛分处理，皮杂被有效地清理和筛除，清理效果更佳。两种设备处理后均对小麦的 HI 影响不大，说明施加的机械力不至于改变小麦的硬度。同时主要存在于小麦胚乳中的TS 和 PRO 含量在不同设备处理后变化不大，说明基于物理原理清理小麦的剥皮机和打麦机不会对小麦胚乳成分产生影响34。在实际生产中如果原粮表面较脏，可以考虑在润麦前后均设置剥皮机进行连续地清理，通过累加一清和二清工艺的结果，得出经过两次清理后小麦的灰分累计降低 0.11%，容重累计提升84g/L，为三种工艺中提升小麦理化品质的最佳选择。2.4剥皮与打麦处理对小麦卫生指标的影响2.4.1剥皮与打麦处理对 DON 含量的影响DON 是小麦感染镰刀菌属真菌后产生的次级代谢产物35，俗称“呕吐毒素”。生长成熟的小麦在高温高湿条件下易受镰刀菌感染，此真菌汲取麦粒中营养物质并造成麦粒表面形成霉状物。我国小麦 DON 的限量标准为 1000g/kg。由图 7 得出，工艺一原粮小麦经过一次剥皮处理后小麦籽粒的 DON 含量显著降低（P0.05），降低率为 44%。在工艺二中，处理前的小麦样品取润麦后待进机的小麦，即工艺一的出机小麦再经过润麦处理，因此小麦籽粒的 DON 含量与工艺一处理后小麦的 DON 含量相似，同时经过润麦工序小麦 DON 含量有所升高。工艺二润后小麦再经过一次剥皮处理的 DON 含量降低 39%。工艺三原粮直接经过润麦后进行一次剥皮处理的 DON 降低36%。工艺一的单次剥皮处理使 DON 含量降低幅度最大，说明干法磨削更有利于去除小麦表面毒素。对比打麦机仅打除浮杂未进行剥皮，工艺一 DON 降低率为 31%，工艺二 DON 降低率为 7%，工艺三 DON降低率为 12%。在工艺一的干法清理中毒素与麦皮粘连性低，易被打麦机的打击机械力去除，而工艺二和工艺三小麦经过调质处理后，打麦机对 DON 的去除效果明显降低，但剥皮机对 DON 的清理效果受调质处理的影响较小。对比得出三种工艺下，剥皮机对 DON 的去除率均显著高于打麦机（P0.05），打麦机对 DON 的去除效果较差，表明磨削表皮的清理方式对降低小麦中的毒素含量方面具有很大优势。2.4.2剥皮与打麦处理对微生物含量的影响我国在 LS/T3248-2017 中限制小麦粉的真菌毒素、污染物和农药残留的安全指数 0.7，但我国还未形成对小麦或小麦粉微生物含量的限制标准。从图 8 和图 9表2不同设备处理后小麦理化成分的变化Table2Changesofphysicalandchemicalcomponentsinwheataftertreatmentwithdifferentequipments工艺流程样品处理水分含量（%）灰分含量干基（%）容重（g/L）HITS干基（%）PRO基（%）工艺一进机小麦11.730.07ab1.920.02a7361c63.50.6a62.620.30bc14.550.15a剥皮机11.820.02a1.860.03b7661b62.90.3ab62.880.32bc14.470.08a打麦机11.720.04bc1.870.04b7781a63.10.4a64.640.41a13.920.11b工艺二进机小麦15.040.06ab1.940.02a7201c62.60.2a63.900.21ab13.850.05a剥皮机15.180.04a1.890.00b7743a62.80.4a63.460.74ab13.850.15a打麦机14.770.00c1.910.01a7370b62.50.2a64.160.92a13.870.02a工艺三进机小麦15.010.05b1.990.01a7272c63.10.0a63.080.16ab14.050.05a剥皮机15.150.03a1.900.04b7693a62.80.5ab63.780.05a13.900.10ab打麦机14.450.07c1.950.02ab7550b63.70.5a61.640.28bc13.950.05ab第44卷第21期杜凯欣，等：不同表面处理设备对小麦清理效果的对比研究263可以得出，工艺一剥皮处理后，菌落总数和大肠菌群数量显著降低（P0.05），菌落总数降低率为 35%，大肠菌群降低率为 51%；工艺二润后小麦再经过一次剥皮处理，此时，设备进机小麦的微生物数量较工艺一处理后有所上升，原因是湿润的润麦条件适宜微生物生长，也有研究表明小麦籽粒的微生物数量在调质过程中会有所增加36。随着基数增加，工艺二剥皮处理后菌落总数降低率为 27%，大肠菌群降低率为58%。工艺三剥皮处理后，菌落总数降低率为 34%，大肠菌群降低率为 56%。可以看出剥皮机对大肠菌群的清理效果较佳。对比打麦机在工艺一中使菌落总数和大肠菌群数量有所降低，菌落总数降低率为17%，大肠菌群降低率为 26%；工艺二菌落总数降低率为 19%，大肠菌群降低率为 18%。工艺三菌落总数降低率为 13%，大肠菌群降低率为 17%，但打麦机对两类微生物的降低率均显著小于剥皮机（P0.05）。卫生指标实验表明小麦果皮是有害微生物的主要富集部位，当小麦经过剥皮机处理后外果皮被部分剥去，小麦籽粒的真菌微生物含量大幅降低。当小麦经过打麦机处理后，微生物含量降低率较小。如果在实际生产中使用打麦机，可以参照工艺一将打麦机设置在润麦前的清理阶段，其对毒素和微生物的降低效率高于润麦后。虽然打麦机对小麦表面微生物有一定清理效果，但去除效果较剥皮机差。如果在实际生产中使用剥皮机，可以参照工艺二将剥皮机设置在润麦前和润麦后的清理阶段，这将有效改善小麦的卫生品质。3结论本研究以未清理的原粮小麦为原料进行表面清理试验，采用原粮直接清理、一清润麦后二清、原料先润麦后清理这三种工艺进行处理，探究了 FBPY-S-130 小麦剥皮机和 FDMW3060 打麦机在三种清理工艺中对小麦清理效果的影响，为小麦清理设备选型和工艺优化提供一定参考。在设备选型方面，基于不同工作原理（转子结构）的剥皮机的清理效率高于打麦机。整机出杂率是打麦机的 34 倍，增碎率平均较打麦机低 0.19%，以规模为 500t/d 的面粉厂为例，预计日均可节约粮食 960kg。剥皮机金刚砂板转子的磨削作用使小麦表皮的微观形貌发生变化，在工艺二中表面杂质连同部分外果皮被剥落，种皮及以下组织完整。0.45%0.63%的轻剥皮处理既保证小麦表面大部分污染物被去除，又最大限度降低杂质进入小麦胚乳的可能性。同时，在卫生指标方面，剥皮机对真菌毒素和微生物的清除效率高于打麦机近2 倍，未来面粉厂在清理工段的设备配置可以考虑将传统打麦机替换成剥皮机。在工艺优化方面，若面粉厂仅设置一道表面清理流程，可以参照工艺一进行直接地剥皮处理，单次剥皮处理后的整机出杂率为1.13%、小麦籽粒灰分降低 0.06%、DON 含量可降低 44%，菌落总数减少 35%、大肠杆菌减少 51%。若原粮污染程度较高的情况下可以参照工艺二在润麦前后分别设置剥皮机，经过两次剥皮处理后的整机出杂率可达 1.93%，灰分下降 0.11%、DON 含量降低 62%，菌落总数减少 49%、大肠杆菌减少 78%。以此实验结论为理论基础来提升小麦清理工序的效率，从而实现小麦的节粮、高效生产。参考文献1KLICHMA,CARYJW,BELTZSB,etal.PhylogeneticandmorphologicalanalysisofAspergillus ochraceoroseusJ.Mycolo-gia，2003，95（6）：12521260.2POSNERE,HIBBSA.WheatflourmillingM.AmericanAssociationofCerealChemists,2006：141163.3LACAA,MOUSIAZ,DIAZM,etal.Distributionofmicro-bialcontaminationwithincerealgrainsJ.JournalofFoodEngi-neering，2006，72（4）：332338.工艺一工艺二工艺三0200400600800100012001400abcaabcababcba脱氧雪腐镰刀菌烯醇(g/kg)剥皮机处理前 剥皮机处理后打麦机处理前 打麦机处理后a图7不同设备处理后小麦 DON 含量的变化Fig.7ChangesofDONcontentinwheataftertreatmentwithdifferentequipments工艺一工艺二工艺三0300060009000120001500018000bcaabcabcba菌落总数(CFU/g)剥皮机处理前 剥皮机处理后打麦机处理前 打麦机处理后a图8不同设备处理后小麦菌落总数含量的变化Fig.8Changesofa