本发明涉及一种用于谷物剥皮的设备和方法，所述剥皮是在由剥皮筛板和剥皮碾辊形成的剥皮室内进行的，谷物流借助剥皮碾辊的工作部件从进口移至出口。

用于谷物研磨，特别是用于高级磨粉的预处理，包括如下步骤：——筛出砂子及土块；——分选出各种杂粒，如石块、种子和碎壳；——去除附着尘土；——谷物着水，使之从贮存水份(例如10-12％)达到研磨水份(大于15％)；润谷(润麦)12至48小时；——尽可能剥下各种皮层或全部谷物皮层。
谷物基本上含有三个层次的皮层结构。最外层皮由外表皮、纵向细胞、横向细胞和管状细胞构成，该部分皮层约占整个谷物的5.5％。接着是中间的双层部分，即所谓的有色层和无色层，约占谷物的2、5％。最内层为糊粉层，占谷物重量的7％。余下的胚，约占2.5％，大部分是胚乳，约占整个谷物的82.5％。在全麦粉、黑麦粉和白面粉、以及带麸粗粉和粗粒粉的生产中，公知的难题是胚的处理，因为胚的脂肪含量高。胚是一种有价值的成分，并且适合于提取食用油。但是，在碳碎状态下的胚，由于其是脂肪，将降低研磨制品的保存质量，特别是胚以大量的碎块存在的情况下，面粉师的目的就是除去研磨制品中的胚，使之产生的危害尽可能地小。因此，谷物在第一研磨阶段的处理应尽可能地与胚一起进行，这样不会产生危害。
近来，出现了两种技术。第一种技术是出于经济方面的考虑，减少清理工序或者研磨前预处理工序的机器或设备。目的是仅使用干式分选机、着水机及尽可能小的润麦仓。按照第二种技术的设想，其与第一种技术是相当对立的，是通过许多步骤将研磨谷物剥皮并精加工，以至达到就象在大米研磨中所希望的那种几乎是纯的胚乳。
例如，DE-PS1 164210的目的是除去全部的最外层皮。根据谷物的种类，3.2-5.7％，即整个外皮的一定比例由反复着水、剥皮和筛分被除去。要除去这样大比例的皮层，必须精细控制及反复处理谷物，其中，还要在足够的作用时间内加入水和热，并进行适度的运动。
在本申请人公司的CH-PS640750号中，提出了在研磨前剥去谷物6-10％或皮层50-60％的中等剥皮方法。该方法提出了四个连续的阶段：干式清理-湿式剥皮-强力着水-碾辊研磨。但是，由于经济或操作可行性的原因，该方法在实际生产中是不成功的。
在GB-PS1258230号所提出的更早的解决方案中，为了提高产量，各种皮层经过反复的“分批”处理被除去。虽然这种完全的剥皮方法已被知晓达20多年，但它在实际生产中也没被采用。
近来，US-PS5025993号再次提出了通常的研磨方法，其中，用系统的和反复的擦皮和剥皮的方法进行研磨前的预处理。但是，经广泛的实际操作试验表明其不具优点，至少被认为在整体上是不经济的。反之，这种完全的谷物剥皮方法剥下的皮层水分很高，而不得不分别进行处理并部分进行烘干。多数试验未生产出更高产量的面粉和粗粒粉。这种方法实际上不能降低研磨过程中的费用。US-5025993号是建立在大米加工中对碾米和研光过程的发现。其实际缺点是，每台机器的生产能力很小，这样，在高产量，例如20-40吨/小时的情况下，就需要大量的这种单台机器。
发明的表述本发明的一个目的是提供不影响谷物研磨的研磨预处理方法，特别是使谷物高度清洁，即使在高产量的情况下，也不使谷物破碎的预处理方法。另一个目的是可能实现影响研磨的输入参数的高度恒定。
根据本发明的方法，其特征在于，谷物流层作为一种密实的填充物被引进剥皮室，剥皮碾辊的工作部件由交替设置的一些突出或一些突出区和伸入密实填充物的强迫输送装置构成，突出主要移动单粒谷物，强迫输送装置产生轴向运动。
通常认为根据本发明的工作部件的实际结构将破碎谷物或至少产生许多碎谷。但通过精确的试验所得到的结果却相反，这非常出乎本领域有关技术人员的意外。在达到明显的剥皮量，例如2％之前，几乎不产生碎谷。本公司所开发的类似外观的玉米剥皮机(EP-PS327610)获得极大成功。在玉米脱皮过程中，目的是碳开玉米，除去胚并完全分出皮层。在进行玉米脱皮时，其目的与用于生产例如烘烤面粉、中粉和粗粒粉的谷物研磨预处理是不同的。本发明的需要在剥皮室内产生完全不同的间隙。根据本发明，需要形成由一层谷物构成的密实填充物。工作部件具有一些相当特别的作用。每一个单独的凸起或突锥对每粒谷物产生很强的移动作用，这样，首先产生强烈的谷物对谷物的摩擦，而且可获得阻力型(non-aggressive)的及非常有效的剥皮作用。螺旋型强迫输送机保证了所需的流量，而且与突出的共同作用可使谷物颗粒尽最大可能地移动。由于输送机的回转运动，突出向每粒谷物施加一个基本的旋转运动。就模式而言，本发明利用了两种现有技术。第一种模式是球磨机。球磨机的基本任务是研磨，特别是由球进行滚碾。对于球磨机，自然不希望球本身产生损坏。对于密实的填充物的移动，球磨机的球可被比作谷物。第二种模式是均匀及挤压螺旋(螺杆)，在这样的一种螺旋中，使用完全不同的物理参数。例如，具有很强的混合作用，在料流颗粒之间或相对于机器部分有摩擦作用。对于摩擦的基本原理，均匀和挤压螺旋的基本设想是源于轴向输送部件并带有旋转运动，通过挡板，及螺旋壳体的适当表面结构，螺旋产生：混合、摩擦、剥皮和挤压等作用。所希望的作用源于最近对输送螺旋的“输送效率的劣化”(＂Poor degree ofconveyance efficiency＂)分析。混合作用使所有颗粒的位置和姿态产生强烈变化，并使谷物的四周被均匀地剥皮。由本发明提供的解决方案能够利用这些有效的优点。
剥皮筛板最好还有一些伸入剥皮室的突出，这些突出与剥皮碾辊的工作部件共同作用来强化单个谷粒的运动。在一个特别优选的结构中，剥皮筛板在工作部件的圆周方向上交替设有一些突出或一些突出区和筛网部，被剥下的皮层物料通过筛网部被分出。
本发明还涉及一种用于谷物剥皮及研磨前预处理的方法，以便产生例如，全麦粉、白面粉、中粉和粗粒粉。谷物经一些级被清理，研磨着水由填加定量的水所完成，并且谷物被送到润麦仓及送到研磨系统研磨，其特征在于，谷物在进行润麦前，在第一干式剥皮工序和第二湿式剥皮工序被剥皮，大部分水是在第二工序前或第二工序之中被加入，要进行湿式剥皮的谷物在中间仓内贮存1至120分钟，并仅在第二湿式工序后谷物被送到润麦工序。
用本发明可以证实，直到今天的十多年来，真正基本的以生产各种研磨产品的操作：清理-着水-润麦-研磨已经被控制在一高水平上。但是，近代的各种假设的优选方案，其多数是基本的操作的重复或混合，只能实现部分特殊目的。综合看来，从另一面讲，这些方案对实际的研磨界来说是一种倒退。因此，研磨界在施行上述的倒退的方法。就各种种子，特别是各种谷物的工业生产而言，高级磨粉被认为是最高的要求。稻类谷物是圆形，特别明显的是凸圆形。因此，在稻米加工时，剥去皮层部分直到露出胚乳在技术上不存在困难。大米传统上要研光。但是，由于较深的腹沟，麦类谷物既有凸起又有凹陷部分；并且腹沟占整个谷物皮层的大约20-30％。经稻米研光的方法处理后，其作用不能到达腹沟区。至今为止，在凹处留存的皮层部分不得不通过多次研磨和筛分被去除。因此，用稻米研光的方法对用于研磨的麦类谷物的剥皮和研光并不能带来好处。
就上述所有方案而言，另一种错误观点与清理本身有关。谷物清理有四个主要目的：——去除所有杂类种子；——去除所有杂质和皮层碎片；——减少细菌污染物；——获得完整的谷物。
由于各种原因，在生长的谷物表面上粘有泥土，除了腹沟以外，在谷物内绝不含泥土。就理论而言，胚乳是无菌的。
然而，如果皮层部分被剥离，从逻辑上可直接得出，所有的泥土和微生物也应被去除。但是，由于谷物的各种皮层要用水，特别是要在12至24小时的润麦之后才能被有效地去除，至今为止，每一种强力剥皮的完成或者仅在润麦之后，或者采用多次的剥皮和着水交替进行。来被注意的是，微生物的数量不是一个简单的统计问题。由于微生物自身的增殖能力，例如，在30-60分钟内可以增加一倍，在每种实际的场合，给出理想的条件，如营养基、热和水份，一个细菌在24小时内可发展到一个总体上被允许的值。实际上，许多微生物都有最佳的增殖条件，这些条件与研磨预处理的最佳条件相同。
本发明将研磨预处理分成两个主要阶段：清理和润麦。清理本身分面三个步骤，即干式清理，湿式清理，以及中间贮存。
首先，谷物尽可能地被干式清理，然后，用水进行较高水份的着水，并且这些水对皮层起作用。多数的泥土被在干式清理过程中被除去。同时，细菌的数量被减少，即使在开始时细菌在增加。在中间仓内，细菌在5至120分钟，更确切的是10-90分钟内增加一倍。第二湿式清理工序应尽最大的可能除去杂质，不管是粘附的泥土还是微生物，这就使谷物达到非常高的清洁标准。因此，随后在润麦仓中对谷物进行12至48小时的润麦可以根据研磨的最佳要求的实际情况进行布置，而不会产生不利的影响。以这种方法，整个处理过程被分成第一清理未完成区和第二清理完成区，这个过程是从被清理谷物的输送开始到润麦仓。清理工序是集中的，并在最短的时间内结束。
本发明还使许多有益的发展成为可能。谷物在湿式清理工序最好进行表面处理。最外层谷物皮层的一部分被剥下，并且被剥下的物料立即与谷物流分离，最好从谷物上剥下0.3至2％的皮层。特别是谷物最好在干式清理工序对其进行更加表面化地剥皮，以免外层谷皮被剥离。这样，才能做到既对每粒谷物也对整个谷物群进行高度的清理而不会造成损坏。这样，可避免胚乳的暴露或者谷物胚的破开。同时，对谷物进行着水，这样，湿式的第二清理工序可以更有效地进行。除了最外层皮外，谷物的皮层结构保持完整，直到第一次研磨前都能保护胚乳。通过除去最外层皮，以密集形式出现在那里的有毒物质同时也被除去。只有未清理的部分在这样的清理工序中被除去，以便这些来清理部分可以送入一个特别布置的装置。谷物、胚乳、胚和麸皮包含有价值的成份，并且可以最佳的方式送入特别的利用装置中。根据本发明的进一步结构，在中间存贮过程中，至少是在存贮的同时，有气体介质流通过这些谷物，最好使用循环空气通过中间仓。以这种方式，在中间仓存贮期间，细菌增加的可能被抑制。在此，有特殊的要求，湿式清理可以是复合的多级形式。在这种情况下，1至10，最好为2至5分钟的中间存贮就足够了，并且至少部分上可以用着水装置。此外，或者由液体，或者由气体介质来加热，或是向贮存仓输入冷却物，以便冷却，并且后者带有预定的值。谷物的水份最好在湿式清理之后被测量，并通过计算机与预定水份进行比较，并由适当的控制装置调整加水量。用于研磨的预定水份可以以这种方式确定。
试验已经证实，强迫输送与剥皮相结合，以及同时分离被剥下来的皮层物料，可避免谷物的破损，并且可获得意想不到的高标准的清理效果。在出口区，一种阻挡作用被施加在谷物上，在碾辊和剥皮筛板之间的空间内，产生一层有大约1-5个谷粒厚度的密实谷物层，并且摩擦器表面的粗糙度，或者相应的摩擦器轮廓最好大于谷物的尺寸。利用碾辊的旋转运动，谷物流层受到连续摩擦和在旋转及前进方向上的运动的交替作用。旋转和前进方向上的运动是稳定的，这样，可通过调节阻挡板的作用或根据驱动电机的电流消耗来确定剥皮强度。
本发明还涉及一种谷物研磨的预处理设备，该设备生产例如，面粉、中粉和粗粒粉，并且谷物经一些工序被清理，研磨着水由填加定量的水所完成，谷物被贮存在润麦仓中，并送到研磨装置，其特征在于，该设备包括第一干式剥皮或清理机，第二湿式清理机，第二清理机设置在润麦仓前，并且在第二清理级中，中间仓设置在着水装置和清理机之间。
根据本发明的谷物剥皮设备，其特别有益的形式是，具有剥皮筛板和设有工作部件的剥皮碾辊，所说筛板和碾辊一起构成剥皮室，谷物通过工作部件从进口经过该室被输送到出口，其特征在于，剥皮碾辊具有交替设置的伸入剥皮室的突出区和用于谷物轴向运动的强迫输送装置。
根据本发明的设备，其具有大量的特别有益的结构形式。剥皮碾辊的工作部件在圆周方向上是交替设置的，如突出的突出区和螺旋形的强迫输送装置。剥皮筛板最好也有伸入剥皮室的突出区，并且所有工作部件的高度是在同一数量级上，在工作部件之间的自由空间(碾辊间隙)在5和15毫米之间。强迫输送装置由承载板构成，该装置在剥皮碾辊的总的长度上延伸，并且在进口区最好构成喂料螺旋式铰龙。
碾辊为空心体，并且喂料螺旋相对于在其下游的剥皮室内的强迫输送装置最好具有较大的螺旋深度。工作部件可以由一些，例如6至10个可安装在碾辊上的承载板构成，每一个都在碾辊的整个长度上延伸，并具有相应的突出区和/或强迫输送装置。碾辊可以至少有三个，最好是四个在圆周方向上纵向交替设置的突出区和强迫输送装置。剥皮筛板在其整个表面上或者仅有剥皮部件，或者在圆周方向交替设有例如三个或四个筛网部和剥皮部。剥皮筛板可以由固定的多个环形筛网部和突出区构成，该突出区可以被调节或朝着碾辊方向进给，并且，谷物流层的密实填充物最好由可调节的，最好是可控制的阀门进行控制。
本发明将参照下面的一些实施例进行详细说明。
在附图中：图1是研磨设备的预处理流程示意图；图2是着水或者湿清理过程的放大示意图；图3、3a和3b是公知的小麦断面图；图4是干式剥皮设备与其后的着水设备的结合示意图；图5是谷物剥皮机的放大示意图；图6是沿图5中VI-VI剖线的剖面图；图7表示了多级清理的进一步结构形式；图8表示强迫输送装置的突出部分与用手撒在该装置上面的少量谷物相比较的照片；图9表示图8中有大量谷物时的情景；图10表示剥皮室内具有开口剥皮筛板部分；图11-13表示在剥皮碾辊和剥皮筛板之间剥皮室内的一般工作位置。
实施本发明的途径参见图1，原粮1经过分配输送机2进入相应的原粮仓3、3I至3IV而处于加工前的准备状态。原粮是未清理的或仅有部分是清理过的谷物。通常，谷物预先由各种筛选和风选装置去除粗杂质，而不是单独进行清理。原粮仓还用于预先准备各种谷物，通过数量调配器4向下流过的各种谷物按照预选的数量及比例借助于收集铰龙5被混合在一起。然后，原粮混合物通过提升机6向上输送，并通过称重设备7送入干式清理系统的第一预清理级8，该级表面在设备的上部为尺寸分级，下部为重量分级的结合，见EP-PS293426号。原粮通过进口9被引入预清理级8，并经出口10使相对大的杂质，所谓的土块被分出并排掉，经出口11排出细砂，经出口12排出石子，经引出空气管排出细尘。然后，谷物经导管14或14′送入分选装置15。借助分选装置15，大部分异类种子，如圆粒的和长粒的谷物，燕麦、大麦、野碗豆等，以及麦仙翁和玉米碎块可被分选出来。用于研磨的谷物的主要部分通过进口17进入到干式剥皮机16内，在该机内对每一粒谷物进行第一次表面彻底清理。经剥皮机剥下的干物料经收集斗18和排卸导管19被排出。谷物流在风选机20内去除松散的皮层和所有经剥皮机剥下的物料，并经过输送机21以干式清理过的料流形式被连续送入着水装置22内。着水装置22可以是任何结构形式的，重要的是，由计算机24决定的着水量可借助调节装置23经合适的着水管25来添加。另外，或者说为了取代水，也可以使用气流，该气流经供气管26来对谷物着水。着水装置可以根据CH-02411/92-8号申请的建议构制，该申请在此引用仅供参考。着水装置22具有驱动电机28，喂料输送机29和着水室30，在室30可旋转地安装有加速转子31。然后，刚着过水的谷物在中间仓40内贮存至120分钟。经过预定的时间后，通过定量喂料器41，谷物被送到湿式剥皮机42，根据相应的目的，从谷物上剥去0.2至2％的皮层，并且这些剥下的筛粉通过收集斗43直接排出。一种更为有益的方案是，在中间仓40内进行辅助处理，该处理方法是，经过一空气预处理系统45用可控制的温度和湿度提供润麦空气44，该空气44最好是循环气体。但是，在中间仓40内提供一种特殊的气氛也是可行的，例如由气体供应装置46提供CO2气体。中间仓40还可以设有层堆调整(bed rearranging)装置，但最好是可连续通过型的设备。谷物温度由探头47探查，同样，清理后的谷物有效水份可通过微波测量装置50进行测量。这两种数据通过数据总线51传送到计算机24，计算机24根据预先给出的最佳值调整所有操作。在中间仓内的谷物可以被加热达到一恒定温度20℃，并且在需要时也可以被冷却。根据整个设备布置的情况，即使在湿清理后的研磨谷物的水份改变了，依据谷物的实际水份与所希望的水份值的比较，通过空气预处理系统45或者着水装置22，可实现适当的水份调整。然而，在清理未完成区UR内的加工过程至多在两小时内完成。然后，以最高标准被清理和着水的研磨谷物被送到研磨侧，即清理完成区R，并通过提升机60和分配输送机61被送到预先选定的润麦仓62至62IV之中的一个，在润麦仓中谷物润麦例如12至24小时。然后，用于研磨的谷物由贯流式调配装置70，水平输送机71和提升机72送到另一着水装置73中，该装置73仅对谷物表面进行着水，例如着水量为0.1至0.5％。经过一定存放周期后，在B1存贮仓74内的研磨输入值由所谓的B1称重器75所测定，并且，谷物流经磁性安全分离器76被送到第一研磨级，即第一研磨辊台77。此后，在常规的高级磨粉(high grinding)系统即可获得研磨产品。
图3、3a和3b表示的是谷物的断面图。谷物由占多数的胚乳80、糊粉层81、种皮82、粒壳83及胚84组成。小麦的特有的特征是存在所谓的腹沟(furrow)85，腹沟85占各种皮层81-83的20％或其以上。
图4表示一种组合设备，其中干式剥皮机16和着水装置22组合构成图1所示的局部。图4还表示了控制和调整装置。剥皮程度和着水量可按本发明所希望的值进行控制。
干式剥皮机16和湿式剥皮机42分别以放大的形式被图5和6所表示。该剥皮机有工作壳体100，在壳体上有清理谷物进口101和谷物出口102。在壳体100内固定安装圆筒形剥皮筛板103，在剥皮筛板103内还设置碾辊105，该碾辊可绕轴线转动，其两端安装在轴承106内，并通过皮带107由驱动电机28驱动。在壳体100的两侧上还设有观察及检修门108。向着壳体的中心设有收集斗18，在剥皮过程中被剥下的物料通过该收集斗被排出。剥皮筛板103由筛网部109和摩擦区110组成，摩擦区110最好在朝着及离开碾辊105的方向可以调节，以便使碾滚105与110之间的有效工作间隙得以调整。在图5和6所示的实施例中，剥皮筛板103都有三个筛网部和三个剥皮部，即摩擦区110，这样，被剥下的物料随即通过筛网部从工作室111中被排出。除了工作室111的进口部分以外，碾辊105本身由四个部分构成，即相互交错布置的摩擦区112和输送装置113。输送装置113在工作室111的整个长度上延伸，并附加有相应的喂料螺旋件114，该螺旋件114在整个圆周上分布，在进口101的区域形成喂料螺旋式铰龙115。在出口区域116内设有阻挡闸门或阀门117，其最简单的方式是用可移动的重锤118进行调节，以控制剥皮的程度。
图7表示了一种具有多个湿式剥皮机的结构形式。着水装置22′或22″各自具有一个较大的着水室30′、30″，以确保1至10，最好为2至5分的着水时间。在中间存贮期间，谷物分段由机械撞击和摩擦作用进行充分移动和配制。以这种方式，正好可除去所希望比例的皮层物质，以更为精细的方式，可获得研磨制品的最佳比值。再见图7，剥皮机42′也可以以倾斜向上的传送方式布置。这样，在清理之后有利于后续研磨仍需要的水经着水装置22被加入。自着水室30的谷物水量在出口处被测量，并且由控制装置23″送入所需要的水量。
实验已经表明，根据最终产品的质量或者原粮的混合使用情况，由本发明所提供的解决方案可实现更好的控制及更精确地预定最终产品的质量，这样，整个研磨过程更具重复性，特别是具有相对高的自动化程度。将谷物流的有影响的输入参数保持在一很小的带宽是可能的。已经发现，如下述的值能被连续地测量或监测，将产生许多优点。这些值是水份，谷物的色泽和灰分，特别是温度，毛重，以及可能还包括在清理前或清理后的谷物硬度。采用本发明，在许多情况下可减少润麦时间，而不会对研磨产生不利的影响。
现在参见在图8-13中所示的局部照片。
图8和9表示剥皮碾辊的两种不同形式的承载板，该碾辊分别具有部分突锥区和强迫输送装置，其构成了螺旋螺纹的一部分。这些照片特别清楚地表示了单独的谷物与工作部件之间的尺寸比例关系。
图10表示从喂料螺旋进入剥皮室的输送，剥皮筛板略微显现。图10和下面的附图表示，随着剥皮碾辊的运动，每个谷粒不是象玉米脱胚那样被破开。各工作部件之间提供了足够的自由空间，这样每个谷粒都能实现一种很强烈的扰动运动，这种运动也能产生剥皮作用。
图11表示剥皮室，剥皮碾辊和剥皮筛板，碾辊和筛板都有同样的突锥作为工作部件。
图12表示剥皮室，所示剥皮筛板的局部为筛网区。很明显，每粒谷物可以均匀地滑过在强迫输送装置的最顶端和筛网部之间的最窄小的空间。
图13表示在筛网区域内的剥皮加工也是利用剥皮碾辊上的突锥完成的。