小杂粮富含多种营养成分，既是传统粮食，又是现代保健珍品。山西省小杂粮栽培历史悠久，杂粮种植面积、产量、种类都居全国之首，有“小杂粮王国”之称，还有“世界杂粮在中国，中国杂粮在山西”之说。与其他省份相比，山西省具有得天独厚的自然条件和地理优势，小杂粮种类多、品质优、珍品多、产量大，常年种植面积达2 000万亩（1亩约等于0.067 hm2），约占全国的10％，占全省粮食作物播种面积的34％，总产量25亿kg，占全省粮食总产量的25％，其中谷子总产量居全国第2位，荞麦总产量居全国第3位，燕麦总产量居全国第4位，马铃薯总产量居全国第5位。山西省人民政府于2019年出台了《关于加快有机旱作农业发展的实施意见》等利好政策，连续2年将发展有机旱作农业列为实施乡村振兴若干政策的措施之一。在这些政策的推动下，山西小杂粮产量大幅提升。若要把这些营养丰富的小杂粮充分利用起来，就需要进行粮食的精加工、精细作。而精加工精细作的过程就需要粮食加工机械设备不断改进和改良。

1    国内磨粉机械的现状

磨粉机械的发展关系到杂粮的加工质量以及农民的收入。以前人们加工杂粮使用的是人推石磨。到20世纪60年代逐渐发展到使用锥式磨粉机（老百姓常说的“一风吹”），其虽然提高了生产效率，但是磨头转速高达1 000 r/min，生产出的面粉温度太高，影响了面粉质量。到了80年代，市场上大部分使用的磨粉机械是机械钢辊磨粉机，其主要部件磨辊辊体由双金属离心浇铸而成，主要由磨头、分级筛理、气力输送系统、地面仓、主电机组成。工作原理是，原粮经过清选水润后，由气力输送系统将原粮喂入磨辊中进行研磨，经过第1次研磨的原粮经出料口进入分级筛网，由出麸口流出，筛下物是面粉，筛出物为皮芯混合物，经气力输送系统再次提到粮仓准备二次研磨，小麦一般研磨4～6遍。该种机械的优点是生产效率较高（每1 h可加工小麦400多kg），缺点是磨辊转速较快，破坏小麦的营养价值。

2010年以后，随着人们生活水平的不断提高，在“绿色、环保”的口号下，有些人对原生态的石磨面产生了兴趣，市场上就相应产生了机械石磨磨粉机（分半自动机械石磨磨粉机、全自动机械石磨磨粉机）。机械石磨磨粉机是在传统人工石磨的基础上增加了机械传动装置和筛面筛分装置而成，省去了人工推磨和人工筛面；磨盘石材选用坚硬不风化的岩石；转动速度由所选减速机决定，可快可慢；优点是对面粉的营养价值起到了一定的保护作用，较人推石磨大大减轻了劳动力；缺点是生产效率较钢辊磨粉机低很多，生产的面粉品相不好。

针对钢辊磨粉机和石磨磨粉机的特点，研究人员研制出了新型组合式全自动杂粮磨粉机。其优点是结合了机械钢辊的优点和石磨的优点，用机械钢辊使杂粮快速脱壳，用石磨磨盘完成麦芯粉的研磨，从而提高了生产效率，保证粮食的营养不流失。

2    新型组合式全自动杂粮磨粉机的设计

设计新型组合式全自动杂粮磨粉机的主要目的是提高磨粉效率，提升面粉营养质量，提高面粉销售价格。

为了把钢辊磨粉机高效磨粉的工作原理和石磨磨粉机低转速保证营养价值的优点结合起来，研究人员通过调研、讨论、试验，最终提出以下工作思路：把机械钢辊磨头和石磨组合在一起，让钢辊进行小麦的脱壳，由石磨来完成麦芯粉的研磨。

2.1    基本结构及技术参数

2.1.1    基本结构

该机主要由钢辊磨头、石磨研磨部分、分级筛理、气力输送系统、地面仓、主电机等组成。新型组合式杂粮磨粉机外形见图1。

2.1.2    技术参数

该机外形尺寸为3 100 mm×3 800 mm×2 900 mm，整机质量为900 kg，对辊主机功率为7.5 kW，石磨主机功率为3 kW，风机功率为4 kW，对辊转速为750 r/min，石磨转速为30 r/min，生产率大于300 kg/h。

2.1.3    工作原理

将清选水润后的原粮倒入吸粮口，由气力输送系统将原粮喂入机械磨辊中进行粮食的脱壳，经过研磨后的原粮经出料口进入分级筛网，壳由出麸口流出，面粉由出粉口流出包装，筛下的麦芯由气力输送系统输送到石磨进行麦芯的研磨。研磨后的面粉进入分级筛网，筛下的面粉即石磨面粉由出粉口流出，壳由出麸口流出，混合物由气力输送系统运送到地面仓，等待2次脱壳研磨。技术工艺路线见图2。

本项目研发的新型组合式全自动杂粮磨粉机完全能够达到技术指标，每1 h可加工小麦300 kg以上，总功率小于15 kW。

2.2    气力输送系统的设计

为了把机械钢辊磨头和石磨磨粉机组合在一起，并使2种研磨方法使用同一套气力输送系统、同一套粮仓、同一套罗，使钢辊和石磨有效地配合起来，达到机械钢辊部分专门进行粮食的脱壳工作、石磨部分专门用于麦芯的研磨，同时使气力输送系统配合2种研磨方法，实现磨粉的高效率、面粉的营养不流失、设备的全部自动化，就需要重新设计气力输送系统。

2.3    对石磨的设计和选择  

如何使新型组合式全自动杂粮磨粉机能够高效地生产出石磨面粉，石磨的选择很重要。为此，研究人员对国内石磨选用的黄岗岩、绿砂石、麦饭石等石材进行了研究和试验，确定选用韧性较好的绿砂石，同时对石磨的转速进行了试验，将石磨转速确定为30 r/min。

3    结束语

新型组合式全自动杂粮磨粉机的创新点是：使用1套风运系统、1套粮仓、1套罗，使钢辊和石磨有效地组合起来，并针对石磨磨粉机皮芯分离效果差的问题，让钢辊部分专门进行粮食的脱壳，石磨部分专门用于麦芯的研磨，达到占地空间小、共用多个系统的目的。

新型全自动杂粮磨粉机研制的意义：①促使农业增产、农民增收。目前，市场上使用的磨粉机械主要有钢辊磨粉机、石磨磨粉机2种，生产的面粉售价分别为2元/kg、4.5元/kg。新型全自动杂粮磨粉机生产的面粉为石磨面粉，生产的面粉售价为4.5元/kg，能够使农民直接增收。在增收的情况下，会提高农民种植粮食的积极性，间接地使农业增产。②响应了中央和山西省委省政府的政策号召。2017年，国家农业部会同国家发展改革委等部门编制印发了《特色农产品优势区建设规划纲要》，在黄土高原区、内蒙古及长城沿线区、东北地区，因地制宜选择特色粮豆，集中打造一批特色鲜明、优势聚集、产业融合、历史文化厚重、市场竞争力强的特色农产品优势区，通过加大资金投入、创新金融政策、完善用地政策，促进杂粮等优势特色产业做大做强。

参考文献

[1] 张俊,刘养沽.山西省小杂粮产业的现状及发展对策[J].全国商情(经济理论研究),2019(13):5-6,41.◆