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糧食加工
cereal grain processing
將原糧除去雜質,調節水分,脫殼、去皮或碾磨，最后加工成符合不同質量標準的粒狀或粉狀成品糧的過程。成品糧如白米、米粉、小麥粉、玉米粉、玉米糝、高粱米、粟和各種淀粉等是谷物的胚乳部分，是制作食品的基礎原料。加工方法主要是干法，少數采用濕法。
糧食是人體所需熱量的主要來源。世界上主要糧食有稻谷、小麥、黑麥、高粱、玉米和粟。中國除黑麥外，這些糧食都有生產，產量較大的是稻谷、小麥、玉米和高粱。通常將稻谷、小麥以外的糧食稱為粗糧。糧食的化學成分隨品種、土壤、氣候和栽培技術而異(表1[原糧化學成分的平均含量(％)]
)。加工過程 中國在公元前841年《易?系辭下》中記載了杵和臼組成的加工工具，以后有碾子和石磨?！掇r政全書?水利》中敘述了公元 284年已有水輪傳動的連機碓?！短旃ら_物?碎精篇》中說明了1637年以前，碾米工藝和機具已初步完善，形成礱谷、谷糙分離和碾米各工序?！秶H百科全書》記載歐洲在12世紀使用風磨，18世紀采用粗篩；鋼輥磨于18世紀發源于匈牙利，1870年才被大規模采用，并發展了長達20～30道工序的制粉流程。中國的糧食加工一直沿用竹、泥制的礱，杵和臼，碾子,石磨和手篩等工具,20世紀初開始采用礱谷機、碾米機、鋼輥磨和多道碾米、制粉工序。在1949年以后為了提高單機產量，創造和發展了流程很短的“前路出粉法”和一機碾白工藝。1980年以后，為了提高成品糧精度，又適當延長了加工工藝流程。中國碾米工藝和設備的效果比之國外，出米率高，電耗低。糧食加工包括以下4個步驟。
原糧的選擇和清理 根據糧食食品的質量要求，選用不同的品種、不同質量的原糧；根據原糧和其所含雜質在大小、密度、形狀、空氣阻力和摩擦沖擊方面的特性差異，采用不同的工藝和設備除去雜質；根據最佳加工效果所需的條件進行水分調節。在小麥制粉時，還需把不同品種的小麥按成品糧的要求進行搭配后加工。
碾米和制粉 碾米是把原糧脫去穎殼，除去穎果的皮層和胚，得到較純的整?；虼至Ｅ呷?，即粒狀成品糧，如白米、高粱米、粟米和玉米糝。碾米一般都采用干法機械加工，但有的需在碾米過程中采用水熱處理和溶劑浸提工序。制粉多數是干法機械加工，把原糧穎果破碎，從皮層上剝刮胚乳粗粒,再逐道研磨成粉,如小麥粉、黑麥粉、玉米粉；有的把粒狀成品糧直接粉碎、篩理成粉，如米粉、高粱米粉。濕法加工是把原糧或粒狀成品糧浸泡吸水軟化后，再磨碎提取漿狀胚乳，經提純、干燥成粉，如水磨米粉、玉米淀粉、小麥淀粉。
成品整理 粒狀成品糧要按等級標準除去碎粒和雜質，增加光潔度，還可根據需要將成品糧按標準用礦物質和維生素來強化營養；粉狀成品糧按標準或要求進行化學處理，調整水分和蛋白質含量，以改善制作食品的性能。
副產品利用 米糠和玉米胚可用來制油和提取醫用藥品；稻殼可以用來產生稻殼煤氣作為動力和干燥用的燃料；碎米可以制成米粉或米淀粉和飴糖；小麥胚營養豐富，經處理后用于強化面粉食品，從小麥胚中還可制備濃縮維生素B
和E；加工后的谷物皮層用作飼料。稻谷加工 將稻谷除去雜質，脫去稻殼，提取糙米，碾去糙米糠層（皮層），生產出含碎米最少和含雜質最少的分級白米的過程。
籽粒結構 稻谷籽粒由穎（稻殼）和穎果（糙米）兩部分組成。穎果占稻谷總重的72～82％。穎包括內穎和外穎，兩者互相鉤合包住穎果，外穎頂端尖銳，稱為穎尖，或伸長為芒。
穎果由皮層、胚乳和胚 3部分組成。主要成分為蛋白質(7.1～13.1％)、淀粉（74.5～90.2％）、水分(12～13.5％)。各部分占總重的平均近似值為：皮層6.5％、胚乳90.5％和胚 3.0％。胚乳的蛋白質含量在米粒周圍最高，向中心逐漸遞減。胚乳中的淀粉粒大部分呈透明狀稱為角質粒（硬質粒），腹部不透明部分稱為腹白。
類型和等級 中國的稻谷分為4類:秈稻谷（又分早秈、晚秈）、粳稻谷（又分早粳、晚粳）、秈糯稻谷和粳糯稻谷,以出糙率為主劃分等級,但糙米沒有標準。國際上稻谷品種根據顆粒大小和形狀分4種類型:超長粒稻，粒長7.5mm以上；長粒稻,粒長6.61～7.5mm；中粒稻,粒長5.51～6.6mm；短粒稻，粒長5.5mm以下。稻谷和糙米均以容重為主或以品種純度為主劃分等級。中國的白米有4類:早秈米、秈糯米；晚秈米；早粳米；晚粳米、粳糯米。每類中按加工精度分為4等:特等、標準一等、標準二等和標準三等。沒有碎米等級。聯合國糧農組織商品委員會政府間大米小組推薦的大米國際分類為：按形態長短分為特長型、長型、中型、短型；按外部形態分為細長型、寬型、圓型；按外部屬性重量分為特重型、重型、中重型
等級以碎米含量為主結合純度分為3～11等，碎米也分等級，國際上多數國家采用這種方法。常規碾米 其加工流程共有清理、礱谷、谷糙分離、碾米、擦米、分級6道工序（圖1[常規碾米工藝流程]
），3種中間產品即凈谷、凈糙米和白米清理是除去稻谷中的雜物。常用的清理方法有風選法、篩選法、比重分選法和磁選法。礱谷和稻殼分離是脫去稻殼的穎并將其分離出來。最普遍使用的礱谷設備是膠輥礱谷機（中國砂盤礱谷機已很少使用），其基本工作部件是一對富有彈性的橡膠輥或聚氨酯膠輥，兩輥以一定的線速差相向轉動，脫去稻殼。
谷糙分離是以礱谷產品谷糙混合物中選出純凈的糙米。稻谷的平均長度比糙米大2～2.2mm，寬度平均比糙米大0.2～0.6mm；糙米和稻谷相比，密度較大，摩擦系數小，彈性小。谷糙分離的基本原理是充分利用這些物理特性的差異，使它們在運動過程中產生良好的自動分級,通過篩面或其他形式的分離面而得到分選。有3類谷糙分離形式：按粒度和摩擦系數差異分選；按密度、摩擦系數差異分選和按彈性、密度差異分選。
碾米是碾除糙米皮層，提高其食用品質。碾米時要求盡量保持米粒完整，減少碎米，提高出米率。機械碾米分為擦離碾白和碾削碾白兩種(圖2[機械碾米的碾白原理]
)。擦離碾白碾白室壓力大,容易產生碎米，但成品米表面光潔，色澤好；碾削碾白碾白室壓力較小，碎米較少，米粒表面光潔度和色澤都較差?？梢圆捎靡阅胂鳛橹?，擦離為輔的混合碾白。碾米機的碾白運動理論很少，中國的米粒流體理論較為接近實際。中國的NS型砂輥碾米機(圖3[ NS型砂輥碾米機]
)應用了這種理論。其圓柱形砂輥表面開有三頭等距變形螺旋槽，槽深從碾白室進口端至出口端逐漸由深變淺，槽寬逐漸變窄。特點是碾白均勻，出米率高。擦米是擦除粘附在白米表面的糠粉，提高表面光潔度和色澤。常用的擦米機采用棕毛、皮革或橡膠制成的擦米輥，中國采用鐵輥較多，并常與碾米機組合在一起，如NS型砂輥碾米機。
分級是根據成品等級標準分離出超標準的碎米。主要是利用碎米和整米的長度差別和在運動中有一定的分級現象進行分離。歐洲大多采用袋孔滾筒精選機和碟片精選機，中國和亞洲一些國家多采用多層篩分級機。
特種碾米 和常規碾米相比，成品的性質有所不同，采用的加工方法也不同。主要有深碾、半煮、滲水、濕潤摩擦和表面淀粉膜化等方法。
深碾是把常規碾米生產的特制米的周圍各層碾研下來，得到高蛋白米粉。其蛋白質含量為12～22％，脂肪、維生素、煙酸、磷和鈣的含量都比原有米粒高。
半煮米是一種水熱處理方法。加工過程為稻谷或糙米的浸泡，汽蒸，干燥和碾制。半煮的作用為：①水溶性維生素和礦物鹽散布到整個米粒中，使維生素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結實，提高出米率。③米粒中的酶部分或全部被純化，微生物和蟲卵被殺滅，阻止了生蟲，延長儲藏時間。④制備食品時，干物質損失減少?，F在國際上從強化大米的營養出發，愈來愈重視第①項的優點。滲水碾米、濕潤摩擦碾米和表面淀粉膜化等加工方法主要為了得到不淘洗米。不淘洗米是不需淘洗即可煮飯的白米。白米淘洗時，要損失糠粉、淀粉等固形物約3％,維生素約30％，還有鐵、鈣等。不淘洗米加工可將這些富有營養的糠粉刷下作其他用途。并避免淘洗時維生素的損失。
小麥加工 將小麥除去雜質,經搭配
調節水分、破碎、剝刮胚乳、分級提純、研磨篩理，生產出含麩屑甚少的各級小麥粉的過程。籽粒結構 小麥籽粒由皮層、胚乳和胚 3部分組成。各部分占小麥總重的近似平均值為：皮層13.5％，胚乳84％，胚2.5％。籽粒呈卵圓形,中部有一條腹溝。籽粒長度為5～8mm，寬度為2.5～4.0mm。胚乳呈半透明玻璃狀的為角質粒（硬質粒），呈白堊狀的為粉質粒（軟質粒）。皮層由6層組成,外層吸水后較易脫下來。珠心層和糊粉層兩者全面地包裹著胚乳。種皮含有麩皮的色素物質，包括黃色和赤色兩類，色素含量和色澤濃度隨品種而異。胚乳由無數的細胞組成，細胞中含有高度集中的淀粉顆粒，分散在蛋白質基質中。整個小麥籽粒中的蛋白質含量是從外層向中間逐漸遞減的。胚乳主要成分約為：淀粉70％，水分13％，蛋白質12％。胚的平均長度約為2.5mm，厚1mm，含有比例很高的維生素，主要是維生素B
、B和煙酸。類型和等級 中國小麥分為6類:白色硬質小麥、白色軟質小麥、紅色硬質小麥、紅色軟質小麥、混合硬質小麥和混合軟質小麥。質量標準以容重劃分，冬麥和春麥都分為5等。國際上以品種分類,包括皮色和粒質。質量標準以“最小蒲式耳重量(磅)”即容重劃分，輔以蛋白質和筋力的強、中、弱。各小麥出口國分別分為3～7等。
中國小麥粉不分類，而以粉色麩星和灰分（干）分等,有特制粉、標準粉、普通粉。國際上按用途分類,其中面包粉用量最大，每類中再分類。分等時以蛋白質含量為重要指標或主要指標，再輔以色澤、灰分、食品制作性能、衛生等指標。
生產工藝 清理（除雜）的基本原理和稻谷加工相同。水分根據研磨要求進行調節，小麥品種的搭配系根據小麥粉的質量要求而定。破碎、剝刮過程是在磨粉機中完成。一對以不同速度相向轉動的齒輥將麥粒破碎并剝刮胚乳顆粒，隨后經幾道皮磨繼續剝刮，達到基本刮凈。麩皮分別進入粗的和細的刷麥機，刷去附著在麩皮上的粉。分級提純是使皮磨的物料進入高方平篩，將胚乳顆粒分成粗、中、細級,分別送到清粉機除去麩屑,純凈顆粒進入心磨系統逐道研細、篩理得到不同等級的小麥粉；帶皮的顆粒送到渣磨系統剝刮細粒并取粉，麩皮送到細刷麩機。心磨系統主要是把胚乳顆粒研細、篩理出粉，除去麩皮，并使其進入刷粉機。面粉處理是把不同規模的制粉工藝流程中生產出的12～25種不同質量的粉合并為3、4或5類進入集粉螺旋混合,再把各類粉按不同比例進行最終混合。在現代化制粉廠中則都送到散存粉倉分別儲存，根據不同用途的產品或面粉用戶的要求，進行化學處理和其他處理，經搭配添加其他成分后混合，打包或送入面粉散運車出廠。
特制粉和配制粉 特制粉是根據不同食品的質量要求生產的，70年代末已發展到20多種。配制粉是按照食品廠商制造花色品種面包、糕點等的特殊要求，在小麥粉中添加各種能改進色、香、味、形的成分，再加以不同處理后得到的面粉。
蛋白質轉移和活性面筋 不同的食品要求使用不同蛋白質含量的小麥粉。蛋白質對食品的體積、組織、外形、筋力、香味等都有重大影響，導致發展了有關小麥蛋白質的加工方法。蛋白質轉移的依據是：制粉過程中將胚乳細胞破碎形成 3種成分：胚乳團塊、淀粉粒和細胞間質碎屑,其粒度范圍分別是40～200
m，17～40m和0～17m。0～17m粒度中的蛋白質含量約為原來面粉平均值的兩倍，而17～40m中約為原來的一半，40m以上粒度中近似原來的數值。采用微?？諝夥旨墮C可以將原來的面粉分成上述粒度范圍的 3部分，以供不同質量要求的食品使用?；钚悦娼钍侵感←満?9～12％的面筋，其特性是當其吸水時能形成一種彈性物體。面筋的彈性和熱凝能力給予面包以體積、組織和外形。生產方法有：馬丁法和雷西奧法兩種前者要先制成相當硬的面團,再用水徹底洗去淀粉；后者是用溫水把面粉混合成稠的漿，均質后進行分離，用篩精選基本淀粉，用熟化機使面筋團聚雷西奧法用水量約為馬丁法用水量的三分之一,且沒有廢水污染問題，面筋的活性較好，吸水率和吸水速度都較高。顧堯臣
玉米加工 有干法和濕法兩種。干法加工的過程一般是除雜、調節水分、脫皮、破糝脫胚、提糝提胚、磨粉，分別得到玉米糝、玉米面和玉米胚。濕法加工的過程是清理、浸泡、磨碎、分離、精制、脫水和干燥等，使玉米籽粒中的纖維素、油脂、蛋白質等非淀粉物質分離開，得到潔白粉末狀的淀粉。
籽粒結構 玉米籽粒是由皮層、胚乳和胚3部分組成。各部分占玉米粒質量比（以干物質計）為:皮層7.0～9.0％，胚乳80～85％,胚10～15％。皮層由不易分離的果皮和種皮組成，果皮較厚，并含有色素使籽粒呈現不同的顏色。胚乳有角質和粉質之分，其最外層為糊粉層,約占籽粒質量的8～10％。胚由胚芽、胚軸、胚根及盾片所組成，盾片含油量約占胚芽量的35～40％。
玉米籽粒的化學成分隨品種、栽培條件而異(表2[玉米籽粒中化學成分的分布（干物質）]
)。類型和等級 中國玉米根據其粒色和粒質分為黃玉米、白玉米、糯玉米和雜玉米 4類。質量標準按其純糧率分為3等。國際上以品種分類,包括皮色、粒質和形狀。質量標準以“最小蒲式耳重量（磅）”即容重分等，輔以水分、破碎粒和雜質及損傷粒（包括熱損粒）。玉米糝的質量以純糧率計算,一般分為3等。中國的玉米粉一般不分等級，僅在粗細度上有不同要求。美國玉米干法加工產品的質量是以美國食品藥物管理局 (FDA)頒布的玉米產品的標準為準。中國玉米淀粉分藥用、工業用和食用3類。藥用分優級和一級；工業用分一級和二級;食用分特級、一級和二級 3種。分等時以蛋白質含量為重要指標，再輔以色澤、灰分、酸度、細度和斑點等指標。
干法加工 干法加工工藝一般分為3種：玉米全部磨成粉的全玉米制粉法；產品為粉和胚的提胚制粉法；聯產品加工法，其產品有玉米粉、玉米糝和胚3種。
濕法加工 共有6道工序（圖4[玉米濕加工工藝流程]
）,6種產品為淀粉、蛋白質、麩質粉、玉米漿、玉米胚油、餅粕和皮渣等。還可進一步深加工。清理除其原理、方法、設備與稻谷加工基本相同外，還用水力旋流除石器及帶堰水箱進一步除去比重大的石塊和金屬物。浸泡方法有單罐循環和逆流循環兩種。目的是軟化玉米籽粒和破壞蛋白網，除去大部分可溶性物質以利破碎分離。破碎與胚芽分離一般采用二道破碎二道分離的工藝。用凸輪磨進行破碎，用胚芽旋流器或浮選槽將胚分離出來,然后經6道曲篩逆流洗滌得到凈濕胚。磨碎和纖維的分離與洗滌是將玉米糊漿用沖擊磨或砂輪磨細磨形成懸浮液，其中含有細渣和粗渣，再用振動平篩、離心篩或曲篩將游離淀粉、麩質的細小顆粒和纖維素分開并同時加水充分洗滌，提高淀粉收率。淀粉乳的精制在中國的玉米淀粉廠中目前采用流槽、離心機組和離心機加旋流器組 3種方式進行。淀粉的脫水干燥通常用三足式離心機、自動刮刀卸料離心機和真空吸濾機將淀粉乳中的游離水通過濾布分離出，所得濕淀粉含水在40％左右。淀粉干燥大多采用氣流式（又稱閃蒸式）干燥，是在密閉管道中經凈化的高濕氣流來混送濕淀粉的過程中進行熱交換，瞬間即可將淀粉干燥到含水14％。
綜合利用 玉米加工中所得各種產品有廣泛的用途。①玉米糝。除作主食外，還可釀造啤酒。②玉米粉。用于制作通心粉、掛面、糕點配合粉、膨化食品、兒童食品等，工業上用于釀酒、制藥、制丙酮、丁醇等。③玉米淀粉。在食品中用作增稠調料，制作粉絲、冰淇淋、乳品、糕點等，可生產葡萄糖、果葡糖漿等各種淀粉糖，還可生產酒精、谷氨酸鈉、賴氨酸、乳酸、檸檬酸等發酵制品。玉米淀粉經物理、化學處理后，可得到各類變性淀粉及淀粉衍生物，廣泛應用于食品、造紙、紡織、醫療、建材、化工、選礦、農林及日用化工等領域。④玉米漿。將玉米浸泡所得浸漬水經濃縮而得含干物質35～40％的玉米漿用作飼料添加劑；含干物質48～50％的在醫學上可作培養基,用于生產抗生素和維生素B
,還可用于生產肌醇等。⑤玉米胚。玉米胚中含油量34～40％，提出的油可直接食用，經精煉可作人造奶油、起酥油、色拉油；工業上用來制造肥皂、染料、油漆；醫藥上用來生產亞油酸丸、益壽寧、肌醇、脈通等。⑥油餅，主要用作飼料；也可從中提取胚蛋白加入面條、糕點、餅干中作營養食品；亦可用于制作醬油、酒等。⑦蛋白粉。其中含60～70％蛋白質,主要用作飼料,工業上亦可作為生產谷氨酸鈉的原料，此外還可從中提取蛋白膏等。⑧玉米渣。主要成分為纖維，適作牛飼料。全洪保
高粱加工 將高粱除去穎取出種仁，碾去種仁的皮層，得到含碎粒最少的高粱米。
籽粒結構和標準 高粱的籽粒由穎和種仁組成。穎有護穎和包在其內的內穎，兩者合稱為外殼，表面光滑，厚而隆起。穎和種仁結合較松，在運輸過程中因碰撞、摩擦會自動脫落，加工時幾乎全部脫掉。高粱的粒度范圍為：長3.7～5.8mm,寬2.5～4.0mm,厚1.8～2.8mm。籽粒以飽滿程度分為大、中、小粒,其千粒重依次為27g以上,24g～26g,23g以下。種仁由皮層、胚乳和胚組成,各部分分別占種仁總重的平均近似值為 13％、80％、8％。皮層較厚，果皮外層細胞全部角質化，因此較堅硬。皮層的色澤有白、黃、紅和赤褐。皮層中含有一種具有澀味的成分── 丹寧,影響食欲，妨礙消化，其含量一般為種仁總重的0.03～0.46％，含量的多少與品種、色澤、新陳程度有關，色澤愈深、愈陳，含量越高。胚乳外圍為角質淀粉,中央為粉質淀粉,根據其結構組織松緊程度分為硬質和軟質兩類。胚呈長形，長達籽粒的一半。標準是以容重劃分等級，有一、二、三3等,其容重依次為740、720和700kg/m
。加工工藝 比稻谷加工簡單，一般可以不設置脫殼和與其配套的分離工序。工藝過程為清理與分粒、碾米、擦米、成品混合。
清理與分粒的原理、方法和設備與稻谷加工基本相同。分粒是把顆粒大小不同的高粱分開。大粒籽粒堅實，皮層較薄，容易碾去，而小粒則相反。如果不分粒，往往出現大粒過碾，小粒去皮少，造成精度不勻，碎米增加，出品率降低。有兩種分粒加工方法：在清理過程中分和經碾米機粗碾后再分。粗碾有脫殼作用，因此能提高分粒效果。分粒設備一般采用溜篩和振動篩，分出的小?？刂圃诳偭髁康?5～10％。小?？蓡为毮胫苹驎簳r存放后再用同一碾米機和大粒交錯碾制。碾米方法隨原糧情況不同而有所不同，有一般高粱碾米、高水分高粱碾米、烘干與晾干高粱碾米、粉質高粱碾米 4種。但一般都分為粗碾和精碾兩個階段，中間輔以除糠設備。擦米的工藝和設備同稻谷加工。
高水分高粱的加工一般都在冬季進行，籽粒的游離水凍結,胚乳膨脹而飽滿,硬度增加,碾除皮層較容易,粗碾時可以大量去皮。烘干與晾干高粱表面皮層收縮，與胚乳結合緊密，而胚乳內部結構松散，粗碾時要增加碾削作用，精碾要輕而細；還可采用濕法碾米，先噴霧著水1～2％，再潤米40～60秒鐘后立即碾制，比干法可提高出米率約1～3％。粉質高粱胚乳結構疏松，碾制時應降低碾白壓力，粗碾轉速高，精碾轉速低；或在頭道采用兩臺碾米機并聯工作以降低流量。
成品混合和產品用途 小粒高粱加工成高粱米后,存于倉中，在出口處用流量調節器按比例摻入大粒高粱中。色澤淺、新鮮的高粱米含丹寧少，制成粒狀或粉狀成品糧供食用。色澤深、丹寧含量多的陳高粱可用于制淀粉、釀酒和制醋等。
發展趨勢?、偈称芳庸ち鞒陶诒ＷC成品糧質量和出率的前提下逐步縮短。②新設計的加工設備結構簡化，單機效率高，并正在發展組合設備。③普遍利用電子技術自動控制生產流程和設備運轉；開始采用在線儀器連續檢測產品質量和數量。④正在進行根據原料和產品質量的變化自動調整設備的研究。⑤根據食品質量的要求控制和改進糧食加工產品質量，進而選配和處理原料。⑥研究原料的加工和制作食品的性能，為選擇原料和培育優良品種提供依據的工作正在逐步開展。
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