CN101627807B - 免淘洗营养强化大米及营养素配方、免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免淘洗营养强化大米及其营养素配方和免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法及实现该方法的装置，其中营养强化大米是在免淘洗米粒的胚乳和胚的表层上复合有二层营养素膜，一层维生素素膜由叶酸和烟酸，或维生素B₁、叶酸和烟酸混配组成，另一层矿物质营养素膜由甘氨酸铁、亚硒酸钠和硫酸锌或是甘氨酸铁和硫酸锌混配组成，营养素及其在每公斤大米的加入量是：维生素B₁：3～5mg，叶酸：1～3mg/，烟酸：40～50mg，甘氨酸铁：24～48mg，亚硒酸钠：0.14～0.28，硫酸锌：20～40mg；采用液雾覆膜方法将营养素复合在免淘洗米粒的胚乳和胚表层上，科学地补充了大米加工过程所造成的多种营养素损失，提升了大米加工质量、卫生要求、营养品质。

Description

免淘洗营养强化大米及营养素配方、免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法及实现该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种食品，特别涉及免淘洗营养强化大米及其营养素配方和免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法及实现该方法的装置。 

大米营养强化在国外已有近70年发展历史，各种技术条件成熟，各种大米营养强化产品对改善与提高公众营养与健康水平起到非常重要的受益效果。我国近几年开始大米营养强化方面的技术研究。目前，适用于工业化生产并能保证产品质量和食品卫生安全的大米营养强化终端产品与产品标准、工艺方法、营养素配方、生产设备、相关技术等仍处于研究阶段，产品与技术成果应用基本还是空白，国内尚无企业工业化生产大米营养强化产品。 

一、我国是世界上水稻生产、消费大国，大米的所含的多种营养物质，直接影响到我国城乡居民的身体健康。大米营养结构主要是由胚乳和胚而构成，各种营养素分布在胚乳表层、胚与皮层中。大米加工过程中，多种营养素损率为31.5％～65.8％，大米加工精度越高，营养价值越低。长期食用高精度大米影响人体必需营养素的摄入量。大米营养强化可以补充大米加工过程中多种营养素的损失，科学地调整大米营养结构和各单体营养素含量指标，全面提升大米产品加工质量、营养品质、产品价值。中国专利公开号CN1123619A，1996年6月5日公开了《营养强化米》的发明，它以大米为主料，1000g大米配有乳酸钙6～16g，亚硒酸钠0.2～0.5mg，及乳酸锰、碘化钾、乳酸亚铁、葡萄糖酸锌中的一种或它们的混合物。该发明存在的不足之处在于：1、大米所强化的均为微量矿物质营养素，复合或混配单位很小，没有详尽说明乳酸钙等的溶解及混配方法。2、儿童用强化米按1000g大米配乳酸钙6～10g，亚硒酸钠0.2～0.3mg，乳酸亚铁70～150mg，葡萄糖酸锌160～320mg。而《GB14880-94食品营养强化剂使用卫生标准》中规定的使用量分别为：乳酸钙12～24g/kg，亚硒酸钠140～280μg/kg，乳酸亚铁46～116mg/kg。通过比较，可以看出，该发明产品混配矿物质营养素中的钙、硒、铁含量不符合国家标准规定。3、淘洗米过程会造成所强化的营养物质损失。 

中国专利公开号CN2413514Y，2001年1月10日公开了《内吸营养强化大米》的发明，其特征在于大米包括位于大米上的膨化微孔，装于膨化微孔中的溶解和/或不能溶解的超微粉营养剂，实现的方法是，将大米颗粒定量整体膨化后形成膨化微孔，将营养溶液浸吸到微孔后干燥，再用果胶等渗入大米表层，形成护膜层，最后外层喷抹胶糊和/或果胶等形成外护膜层，其不足之处在于：1、没有公开营养液的品种，含量标准，难已判定产品的营养品质。2、大米原料经过膨化后，本身对自然大米中所含营养素将造成损失，又改变了口感。蒸煮后膨化微孔会加大膨涨，整米率低、碎米率高，难让消费者接受。3、大米外层虽有护膜，淘洗米过程仍将造成所添加营养素的损失。 

二、国外大米营养强化营养素配方(组方)标准，一般由政府指定权威部门制定并发布。例如美国，1958年制定并发布了大米营养强化六种营养素及含量标准，1972年修改并发布六种营养素含量标准，其中尼克酸由35～71mg/kg修改为53mg/kg。人体营养素缺乏或过量都会影响身体健康，制定大米营养强化营养素配方(组方)首先要依据国家相关法规、标准，例如GB14880-94食品营养强化剂使用卫生标准，GB2760-2007食品添加剂使用卫生标准，政府发布的我国城乡居民营养与健康状况信息，还要依据并参考中国居民膳食营养素参考 摄入量(DRIs)专家委员会制定的膳食营养素平均需要量(EAR)，推荐摄入量(RNI)，适宜摄入量(AI)，最高摄入量(UI)，同时对各品类大米自然营养素含量，各单体营养素的功能、质量，大米营养强化后产品的包装、贮存，淘洗米可能发生的营养素损失，都要有科学的技术依据。中国专利公开号CN18087A，2006年1月11日公开一种采用多次喷涂浸吸与涂膜生产营养强化米的方法中；维生素溶液由维生素B₁、维生素B₂、尼克酸、叶酸4种维生素组合一个配方，矿物质营养素溶液由钙、铁、锌3种营养素组合另一个配方。二个配方存在的不足之处是：1、维生素B₂性状为橙黄色，微臭、味微苦，而且药味很浓，影响大米产品感观和口味。2、矿物质营养素配方中缺少大部分人体缺乏并需要补充的硒元素。3、没有按相关法规要求说明矿物质元素具体的品种，因为有的品种禁止添加到大米或谷类制品。中国专利公开号CN1123619A，1996年6月5日公开营养强化米发明中，营养素配方使用了乳酸锰、碘化钾，中国营养学会编著的中国居民膳食营养素参考摄入量第七章八段评价锰的功能指出，人类在正常膳食条件下无发生锰缺乏的报道。另外，国外大米营养强化营养素配方(组方)没有使用乳酸锰和碘化钾的范例。 

三、大米营养强化的工艺方法很多，归纳起来可分为：内持方法和外加方法，内持方法是借助保存大米自身某一部分营养素达到营养强化目的。外加方法是将各单体营养素组方、预混复合、溶液混合，然后由米粒吸收或涂覆表面。具体工艺方法有：浸吸法、涂膜法、喷涂法、强列型强化法，营养素粒挤压法。国内现有研究大米营养强化多为外加方法。中国专利公开号CN1718087A，2006年1月11日公开一种采用多次喷涂浸吸与涂膜生产营养强化米的方法，该方法将精加工的大米应用喷涂装置，两次喷涂由维生素B₁、维生素B₂、尼克酸、叶酸组成的营养素溶液。当流程中精制大米进入喷涂舱时，喷涂装置的喷嘴向舱 内喷入雾化的营养素溶液，喷涂过程中转动喷涂仓不断转动，使营养液喷涂均匀，米粒在旋转的喷涂舱内得以缓苏干燥，部分营养液被浸吸入米粒内部，其它部份仍附于米粒表面，两次喷涂后，大米转入常压涂膜装置中，用非溶化蛋白质进行涂膜，自然干燥1h，制得营养强化大米。该方法存在的不足之处是：1、二次喷涂浸吸营养素溶液过程，没有给出控制大米强化营养素含量的实施方式，由此，难以保证各单体营养素在米中含量指标的稳定性。2、没有给出大米免淘洗工艺和卫生要求，蒸煮前洗米过程必然造成所添加营养素的损失。3、喷涂后的大米自然干燥1h，其生产效率低、成本高，不利于工业化生产。4、流程中的大米在喷涂舱内受到营养液喷涂的状态下，难以实现缓苏干燥的效果。 

中国专利公开号CN1977656A，2007年6月13日公开营养强化大米的加工方法，其步骤是备料、调制、喷吸、喷涂、流化风干、计量包装。具体步骤是：向搅拌设备中放入定量的大米，边搅拌边喷入定量的营养液，停止喷液后略加搅拌数分钟，使营养液的水汽蒸发后，再向搅拌设备中喷入涂膜液，搅拌5～10分钟左右，以上程序均需向搅拌设备鼓入40℃～50℃暖风。停止鼓风后，改鼓入常温或称之环境温度的风；干燥大米使其符合成品标准。该方法存在不足之处在于：1、一个或多个搅拌设备定量放入大米和营养液不宜工业化生产，人工定量可能会导致营养液添加量不稳定，影响营养素含量指标的稳定性。2、5～10分钟的50℃搅拌(糊化)过程，改变了大米自然结构和食用口感，难让消费者接受。3、没有给出大米免淘洗工艺和卫生要求，淘洗米过程必然造成所添加营养素的损失。 

四、大米营养强化所需要的生产装置，包括配套设备、设施，应符合GB14881-94食品企业通用卫生标准或GMP标准中的相关要求，符合大米营养强化工艺方法、生产工艺流程、相关技术要求，科学的实现工业化生产、保证 终端产品的食品卫生安全和产品质量要求。目前，国内有的企业借鉴大米营养强化外持方法，使用颗粒饲料液体喷涂机、谷物加工所需要的着水机、喷雾加湿装置，抛光机加湿装置，略加改造后，应用到大米营养强化生产装置，在技术含量方面无法实现工业化生产，很难保证终端产品符合国家相关标准和产品标准要求。中国专利公开号1718087A，2006年1月11日公开一种采用多次喷涂浸吸与涂膜生产营养强化大米的方法。该方法所述大米营养强化的喷涂装置存在不足之处在于：一个喷涂装置在工作流程的条件下，对大米实现营养素溶液喷涂、缓苏干燥、浸吸溶液三个功能要求，其结果可能不佳；因为含水的营养素溶液经由气体压力而产生水滴雾化并对大米喷涂，喷涂装置在不停止的转动，大米在该装置内不停止的受液雾喷涂后水份增加并互相粘连，因而，难以实现缓苏干燥和浸吸溶液的工艺要求。中国专利公开号CN201135111Y，2008年10月22日公开了强化营养米涂膜控制装置。该装置的雾化涂膜器主要由一个圆型箱体、二个进出料法兰、整流器、分米器、三个扇型喷嘴和一个360°锥形喷嘴及收料斗构成，其存在缺陷与不足是：1、大米由进料口直接垂落于锥型金属分米器上端，易造成整米破碎，增加碎米率。2、一个金属锥体分米器难以将垂落于仓体内的大米均匀的散开，雾化涂膜至出料口处行程短，分米器散落的大米即速穿过雾化涂膜部位而落入出料口，粒米难以受到均匀的雾化涂膜，由此可以导致产品中的营养素含量指标不稳定。3、雾化涂膜的仓体上部进料口、下部出料口，易造成30％～60％的营养素液雾汽体损失，更是难以保证大米营养素涂膜的均匀。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有营养强化大米及其营养素配方和营养强化方法及实现该方法的装置所存在的缺点，而提供一种免淘洗营养强化大米及 其营养素配方和免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法及实现该方法的装置。 

本发明之免淘洗营养强化大米的技术方案是：在免淘洗米粒的胚乳和胚的表层上复合有二层营养素膜，一层维生素膜由叶酸和烟酸，或维生素B₁、叶酸和烟酸混配组成，另一层矿物质营养素膜由甘氨酸铁、亚硒酸钠和硫酸锌或是甘氨酸铁和硫酸锌混配组成，其中，甘氨酸铁和硫酸锌可以分别用焦磷酸铁和乳酸锌代替。 

所述的免淘洗大米是免淘洗公众大米或免淘洗A级绿色大米或免淘洗无公害大米。 

本发明之营养素配方如下： 

本发明的营养素及其在每公斤大米的加入量是： 

维生素B₁：3～5mg    甘氨酸铁：24～48mg 

叶酸：1～3mg        亚硒酸钠：0.14～0.28mg 

烟酸：40～50mg      硫酸锌：20～40mg； 

其中的配方是由上述加入量的维生素B₁、叶酸、烟酸、甘氨酸铁、亚硒酸钠和硫酸锌组成；或由上述加入量的维生素B₁、叶酸、烟酸、甘氨酸铁和硫酸锌组成或由上述加入量的叶酸、烟酸、甘氨酸铁和硫酸锌组成；其中，甘氨酸铁和硫酸锌可以分别用焦磷酸铁和乳酸锌代替。 

本发明之免淘洗营养强化大米及其营养素配方的有益效果是： 

一、科学地补充了大米加工过程所造成的多种营养素损失，调整了大米自然营养结构和各单体营养素含量指标，比照国内外大米产品的质量标准，全面提升了大米产品的加工质量、卫生要求、营养品质，而且保持了大米自然生态和食味感官。 

二、我国政府发布的第四次中国居民营养与健康现状调查指出，铁、维生 素A等微量营养素缺乏是我国城乡居民普遍存在的问题。营养素缺乏或过度，会对人体产生有害影响，并可能成为某些疾病的重要原因，还可能影响人体生长、发育、生命终止或延续。为了改善人体营养素缺乏状况，国际上通常对食物包括米面产品营养强化；本发明之营养素配方，科学、安全、营养、非常适用于大米产品的营养强化，对改善我国城乡居民普遍缺乏营养素状况，提高公众营养与健康水平起到有益效果。本发明之营养素配方符合GB14880-94食品营养强化剂使用卫生标准和GB2760-2007食品添加剂使用卫生标准。 

本发明之免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法包括以下步骤： 

(一)、免淘洗加工：应用除尘和风网装置，首先除去大米原料中所含的粉糠、轻体杂质，再用色选机除去异色粒、杂质、不完善粒，使用双辊抛光机对大米原料加湿抛光并除去米糠，达到免淘洗卫生要求；其中最大限度杂质总量0.01％，不完善粒2％，黄粒米5/(粒/千克)，腹白粒5％，水份14～17％，气味正常； 

(二)、营养素复合溶解：分别应用维生素复合装置和矿物质营养素复合装置，对大米营养强化所需要的维生素类与矿物质类营养素依据营养素配方要求分别进行均匀搅拌和预混复合；分别应用维生素溶解装置和矿物质营养素溶解装置，对已预混复合的维生素和矿物质营养素预混原料，按溶解配比要求分别添加纯净水进行搅拌和溶解复合，分别制得维生素和矿物质营养素溶液。 

其中维生素溶液的配比是：350g(/吨米)维生素预混复合原料添加30℃热纯净水8kg，阿拉伯胶300g，浓度16％～18％(V/V)；矿物质营养素溶液的配比是：350g矿物质预混复合原料添加50℃热温纯净水8kg，阿拉伯胶350g，浓度16％～18％(V/V)； 

(三)、气体配置：应用无油空气压缩机经由空气清净除水器，除去气体水 分至99％，经由精密过滤器除去空气所含杂质颗粒0.01MICRON，空气含油量0.01PPM，经由除菌过滤器和三联体空气过滤器，实现无任何污染的洁净气体与营养素溶液混合成直径10～15μm微粒滴液，再对大米进行液雾覆膜和营养强化。 

(四)、营养强化：应用液雾覆膜装置、维生素溶液供给装置，对大米的胚乳和胚的表层复合一层维生素溶液膜，应用低温干燥装置对已覆膜的大米进行干燥，生产流程中应用液雾覆膜装置和矿物质营养素溶液供给装置再对已覆膜并经干燥的大米再复合一层矿物质营养素溶液膜，再经过低温干燥装置干燥和大米精选机精选；其中的粒米覆膜率≥95％，水份15.5％，淘洗试验浑浊度≤5NTO。 

(五)、真空包装：已复合二层营养素液膜并经干燥的大米在流程中分别储至包装生产线各个成品仓中，应用双体定量称和自动整型真空包装机设备，分别进行1kg、2.5kg、5kg真空包装，由此制得免淘洗营养强化大米； 

实现上述方法所用的设备包括有生产控制装置、输送机、提升机、大米原料仓、除尘与风网装置、提升机、缓冲仓、色选机、双辊抛光机、无油空气压缩机、储气罐、空气清净除水器、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器、维生素复合装置、维生素溶解装置、维生素溶液供给装置、液雾覆膜装置、低温干燥装置、矿物质营养素复合装置、矿物质营养素溶解装置、矿物质营养素溶液供给装置、低温干燥装置、大米精选机、成品仓、组合成品仓、双体定量秤、自动整型真空包装机；其中的液雾覆膜装置、溶液供给装置和生产控制装置是新发明制造的，其它设备是在市场上购得的现有设备，该方法中，由生产控制装置自动控制整个系统的流程。 

在该方法中，生产营养强化大米的生产工艺流程是：在生产控制装置的自动控制下： 

输送机→提升机→大米原料仓→除尘与风网装置→提升机→缓冲仓→色选机→双辊抛光机→提升机→缓冲仓→无油空气压缩机→储气罐→空气清净除水器→精密过滤器→除菌过滤器→三联体空气过滤器→维生素复合装置→维生素溶解装置→维生素溶液供给装置→液雾覆膜装置→低温干燥装置→提升机→缓冲仓→矿物质营养素复合装置→矿物质营养素溶解装置→矿物质营养素溶液供给装置→液雾覆膜装置→低温干燥装置→提升机→缓冲仓→大米精选机→提升机→成品仓→组合成品仓→双体定量秤→自动整型真空包装机→输送机→成品仓库。 

本发明之免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法的有益效果是： 

1、该方法首先再次清除了各类标准等级大米原料中所含无食用价值的异物，使大米原料符合免淘洗米要求，所制大米营养强化终端产品清洁卫生，蒸煮前无需洗米，避免营养素损失。 

2、该方法与生产工艺流程科学合理，所用的大米营养强化各种装置、设备，特别是大米原料和营养素溶液的添加流量、营养素预混与溶解、低温干燥等关键工艺，全部由PLC系统控制，实现了自动化生产，保证了产品质量和营养素含量指标要求，保证了产品标准的执行和食品卫生与安全，适合与大米加工生产线对接配套，实现工业化生产。 

3、该方法制得的营养强化大米，调整了大米的营养结构和营养素含量指标，补充了大米加工过程的营养物质损失，保持了大米自然生态和食味感观，全面提升了大米产品加工质量、营养品质、商品价值。 

实现上述方法所用的液雾覆膜装置是由箱体、供米仓、控制米流闸门、调速电机、出米口法兰、流量与计量箱体、微型输送机、输送机支架、称量传感器、皮带转数传感器、出米斗、变频器、施转编码器、溜粮筒、入料口法兰、 粒米分散仓体、斗笠式分米筛、分米筛支架、覆膜仓体、保温衬板、观察窗、实心锥型液体喷嘴、扇形液体喷嘴、溜角板、静音式无油空压机、空气清净除水器、空气储气室、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器、空气调压阀、三道电磁阀、压力显示表、气路支架板组成，供米仓设置在箱体上方，该供米仓通过出米口法兰与流量与计量箱体连通，供米仓的出米口位于微型输送机的传送带之上，供米仓的下部与出米口法兰之间设有控制米流闸门，该控制米流闸门的开启和关闭由调速电机控制，微型输送机位于流量与计量箱体内的上方，并由输送机支架支撑，微型输送机设置有称量传感器和皮带转数传感器，微型输送机由调速电机带动，流量与计量箱体内设置有变频器和施转编码器，流量与计量箱体内的微型输送机下米端的下方设置有出米斗，流量与计量箱体下方是覆膜仓体，覆膜仓体的上部设置粒米分散仓体，该粒米分散仓体内通过分米筛支架设置斗笠式分米筛，溜粮筒的两端通过出米口法兰分别与粒米分散仓体上部和出米斗下部连通，斗笠式分米筛下部的覆膜仓体内四周以保温衬板围隔成一覆膜仓，斗笠式分米筛的下部与覆膜仓相连通，覆膜仓设置有观察窗，覆膜仓的二上侧部设置有实心锥型液体喷嘴，覆膜仓的二下侧部设置有扇形液体喷嘴，覆膜仓内底周边具有溜角板，覆膜仓的下部以出米口法兰与低温干燥装置连通，覆膜仓体内以气路支架板支撑设置有三联体空气过滤器、空气调压阀、三道电磁阀、压力显示表；静音式无油空压机通过管路依次与空气清净除水器、空气储气室、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器连通。 

其中斗笠式分米筛的结构是，其形状为锥形，顶端粘附一层胶板，在锥面上开设有数圈呈圈分布的条形漏米孔，该条形漏米孔的长度从顶部至下部逐渐变长，相邻圈的条形漏米孔交叉设置，相邻圈之间的锥面上设置有一圈突棱，该突棱的设置，可以使米的下降速度减缓及在锥面上的分布比较均匀。 

液雾覆膜装置的工作原理是； 

供米仓内的免淘洗大米原料按照安装在生产控制装置内的大米流量计量控制装置所设定的大米流量数值，经由供米仓内米流控制闸门流落入微型输送机皮带上面，再流落入流量与计量箱体下方的出料口内，出米斗内的米通过溜粮筒进入粒米分散仓体中，由斗笠式分米筛缓速均匀地落入到覆膜仓内，覆膜仓的实心锥型液体喷嘴和扇形液体喷嘴与溶液供给装置的快速接头连通，向覆膜仓内下降的米喷涂维生素类营养素溶液及矿物质营养液；经过静音式无油空压机、空气清净除水器、空气储气室、精密过滤器、除菌过滤器和三联体空气过滤器过滤除菌的洁净空气，由空气调压阀及三道电磁阀控制进入覆膜仓内，使大米的覆膜过程在洁净的空气中进行，保证了大米卫生要求，覆膜后的大米再经过后续的低温干燥工艺等过程，包装成成品。 

维生素溶液供给装置和矿物质营养素溶液供给装置的结构相同，其结构是在溶液桶内设置有长杆搅拌器，并设置有液位仪和温控仪，溶液桶的锥形底的中间下部与清洗管道连通，清洗管道通过电磁阀与清洗管连通，溶液桶锥形底侧面出液口与溶液管道连通，该出液口的上部设置有过滤网，溶液管道通过另一电磁阀与输液软管连通，输液软管与过滤器的进口连通，过滤器的出口通过输液软管与计量泵的进口连通，计量泵的出口通过输液软管与流量计的进口连通，流量计的出口通过输液软管与快速接头连通，流量计与快速接头之间的输液软管上设置有单向阀，快速接头可以与液雾覆膜装置中的实心锥型液体喷嘴、扇形液体喷嘴连接而接通；溶液桶的外周设有一圈水套筒，水套筒设置有水位计，水套筒内设置有电加热器，水套筒上部设置有进水管，水套筒的出水口与供热水管道连通，供热水管道通过另一电磁阀与过滤器连通。 

该溶液供给装置的工作原理是： 

维生素溶液或矿物质营养素溶液在溶液桶内经过长杆搅拌器搅拌均匀后，经过过滤网过滤，由电磁阀控制，经过溶液管道和输液软管进入过滤器过滤，再依次经过计量泵和流量计精确计量后由单向阀控制，经过快速接头与液雾覆膜装置中的实心锥型液体喷嘴、或扇形液体喷嘴接通，进入液雾覆膜装置中； 

水套筒内装有纯净水，由电加热器加热，并由溶液桶内的温控仪控制，使溶液桶内的维生素溶液或矿物质营养素溶液保持需要的温度，当该溶液供给装置工作完毕后，打开溶液桶下部的电磁阀，残液通过清洗管道及清洗管放出，并用纯净水再次清洗溶液桶；而后，打开水套筒下部的电磁阀以及计量泵的阀门和单向阀，被加热的纯净水通过供热水管道依次经过并清洗过滤器、计量泵、单向阀及相互连通用的输液软管，并进入液雾覆膜装置中，对液雾覆膜装置进行清洗，如此，对下一生产过程中的卫生要求和计量精度有极大的作用。 

生产控制装置由控制部分和配电部份构成，控制部份由控制柜台、工控机、PLC、变频器、大米流量计量控制装置等组成，用来实现大米营养强化生产工艺流程所包括全部设备的启停、监视和控制等项功能；配电部份由GGD配电柜和安装在柜内的电气元件组成，可提供AC380V、AC220V、DC24V等供电电源，用于生产设备的使用； 

控制部份由一台工控机和显示器监视并操作大米营养强化生产现场全部设备的运行状态和启停控制，由PLC控制器采集设备的运行数据并实现自动控制，由大米流量计量装置和营养素溶液流量装置控制大米原料和营养素之间的复合比例，操作控制柜台用于生产流程的辅助控制及紧急停机。 

生产控制装置的功能如下： 

1、检测、采集与显示功能 

实现大米原料流量和营养素溶液微量流量的自动检测、采集和显示，实现 洁净气体压力、低温干燥热风温度、溶液混合供给温度、营养素复合、溶解、溶液补给和成品仓、缓冲仓的料位自动检测、采集和显示。 

2、远程/程序启停功能 

实现各类阀门和转动机械的远程手动及程序自动的启动和停止，软件安装在PLC内。 

3、远程手动/自动控制功能 

实现大米原料和营养素溶液复合配比的远程手动及程序自动的控制功能，软件安装在PLC内。 

该生产控制装置的有益效果是： 

1、提高了大米营养强化生产工艺的技术水平，实现生产流程的自动化控制，降低了生产成本，更加有效的控制产品质量、保证食品卫生与安全。 

2、控制系统可以延伸至大米加工生产工艺，实现大米加工和大米营养强化并联生产控制，全面提升我国现阶段大米精深加工的技术水平。 

附图说明

图1是本发明之液雾覆膜装置的结构示意图。 

图2是本发明之气体装置配置示意图。 

图3是本发明之液雾覆膜装置中的斗笠式分米筛剖视示意图。 

图4是本发明之液雾覆膜装置中的斗笠式分米筛俯视示意图。 

图5是本发明之营养素溶液供给装置结构示意图。 

图6是本发明之生产控制系统图。 

具体实施方式 

本发明之免淘洗营养强化大米的实施例是：在免淘洗米粒的胚乳和胚的表层上复合有二层营养素膜，一层维生素膜由叶酸和烟酸，或维生素B₁、叶酸和烟酸混配组成，另一层矿物质营养素膜由甘氨酸铁、亚硒酸钠和硫酸锌或是甘氨酸铁和硫酸锌混配组成，其中，甘氨酸铁和硫酸锌可以分别用焦磷酸铁和乳酸锌代替。 

所述的免淘洗大米是免淘洗公众大米或免淘洗A级绿色大米或免淘洗无公害大米。 

本实施例之营养素配方如下： 

本发明的营养素及其在每公斤大米的加入量是： 

维生素B₁：3～5mg  甘氨酸铁：24～48mg 

叶酸：1～3mg      亚硒酸钠：0.14～0.28 

烟酸：40～50mg    硫酸锌：20～40mg； 

其中的配方是由上述加入量的维生素B₁、叶酸、烟酸、甘氨酸铁、亚硒酸钠和硫酸锌组成；或由上述加入量的维生素B₁、叶酸、烟酸、甘氨酸铁和硫酸锌组成或由上述加入量的叶酸、烟酸、甘氨酸铁和硫酸锌组成；其中，甘氨酸铁和硫酸锌可以分别用焦磷酸铁和乳酸锌代替。 

本发明之免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法的实施例包括以下步骤： 

(一)、免淘洗加工：应用除尘和风网装置，首先除去大米原料中所含的粉糠、轻体杂质，再用色选机除去异色粒、杂质、不完善粒，使用双辊抛光机对大米原料加湿抛光并除去米糠，达到免淘洗卫生要求；其中最大限度杂质总量0.01％，不完善粒2％，黄粒米5/(粒/千克)，腹白粒5％，水份14～17％，正常气味； 

(二)、营养素复合溶解：分别应用维生素复合装置和矿物质营养素复合装 置，对大米营养强化所需要的维生素和矿物质营养素依据营养素配方分别进行均匀搅拌、预混复合；分别应用维生素溶解装置和矿物质营养素溶解装置，对已预混复合的维生素原料和矿物质营养素原料，按配比要求分别添加纯净水进行搅拌、溶解复合，分别制得维生素溶液和矿物质营养素溶液； 

其中的维生素溶液的配比是：350g(/吨米)维生素预混复合原料添加30℃热纯净水8kg，阿拉伯胶300g，浓度16％～18％(V/V)；矿物质营养素溶液的配比是：350g矿物质预混复合原料添加50℃热纯净水8kg，阿拉伯胶350g，浓度16％～18％(V/V)； 

(三)、气体配置：应用无油空气压缩机经由空气清净除水器，除去气体水分至99％，经由精密过滤器除去空气所含杂质颗粒0.01MICRON，空气含油量0.01PPM，经由除菌过滤器和三联体空气过滤器，实现无任何污染的洁净气体与营养素溶液混合成直径10～15μm微粒滴液，再对大米进行液雾覆膜和营养强化。 

(四)、营养强化：应用液雾覆膜装置、维生素溶液供给装置，对大米的胚乳和胚的表层复合一层维生素溶液膜，应用低温干燥装置对已覆膜的大米进行干燥，生产流程中应用液雾覆膜装置和矿物质营养素溶液供给装置再对已覆膜并经干燥的大米再复合一层矿物质营养素溶液膜，再经过低温干燥装置干燥和大米精选机精选；其中的粒米覆膜率≥95％，水份15.5％，淘洗试验浑浊度≤5NTO。 

(五)、真空包装：已复合二层营养素液膜并经干燥的大米在流程中分别储至包装生产线各个成品仓中，应用双体定量称和自动整型真空包装机设备，分别进行1kg、2.5kg、5kg真空包装，由此制得免淘洗营养强化大米； 

实现上述方法所用的设备包括有生产控制装置、输送机、大米原料仓、除尘与风网装置、提升机、缓冲仓、色选机、双辊抛光机、无油空气压缩机、储 气罐、空气清净除水器、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器、维生素复合装置、维生素溶解装置、维生素溶液供给装置、液雾覆膜装置、低温干燥装置、矿物质营养素复合装置、矿物质营养素溶解装置、矿物质营养素溶液供给装置、低温干燥装置、大米精选机、成品仓、组合成品仓、双体定量秤、自动整型真空包装机；其中的液雾覆膜装置、溶液供给装置和生产控制装置是新发明制造的，其它设备是在市场上购得的现有设备，该方法中，由生产控制装置自动控制整个系统的流程。 

在该方法中，由生产控制装置自动控制免淘洗营养强化大米生产工艺流程所包括的全部装置和设备，其流程是： 

输送机→提升机→大米原料仓→除尘与风网装置→提升机→缓冲仓→色选机→双辊抛光机→提升机→缓冲仓→无油空气压缩机→储气罐→空气清净除水器→精密过滤器→除菌过滤器→三联体空气过滤器→维生素复合装置→维生素溶解装置→维生素溶液供给装置→液雾覆膜装置→低温干燥装置→提升机、缓冲仓→矿物质营养素复合装置→矿物质营养素溶解装置→矿物质营养素溶液供给装置→液雾覆膜装置→低温干燥装置→提升机、缓冲仓→大米精选机→提升机→成品仓→组合成品仓→双体定量秤→自动整型真空包装机→输送机→成品仓库。 

该方法的具体生产工艺流程如下： 

(1)、该方法的生产工艺流程是由生产控制装置编程控制而实现生产全流程；首先用鼠标点击计算机屏幕显示的大米营养强化生产工艺流程系统中的动力启动，各生产工段的动力按序启动，连接原料仓库与生产车间的输送机将大米原料输送至生产车间并经提升机输入至大米原料仓，按程序所设定的流量又流落入除尘与风网装置，清除米糠、轻体异物后，大米原料经由提升机和缓冲 仓流落入色选机，清除杂质、异粒、腹白粒、不完善粒后，流落入双辊抛光机，除去米粉并加湿抛光，再经由提升机将完成免淘洗加工的大米原料输入至缓冲仓。 

(2)、应用维生素复合装置和矿物质营养素复合装置，按照大米复合二种或二种以上营养素预混配比要求，对大米营养强化所需要的维生素与矿物质营养素分别均匀搅拌、预混复合，制得维生素预混原料和矿物质营养素预混原料。该维生素复合装置和矿物质营养素复合装置的出料口管道分别将预混原料输至维生素溶解装置和矿物质营养素溶解装置的进料口，按照营养素复合溶液配比要求和维生素溶解装置、矿物质营养素溶解装置所设定的液混工作程序，分别又制得维生素溶液和矿物质营养素溶液。该维生素溶解装置和矿物质营养素溶解装置的出料口管道分别将营养素溶液输至维生素溶液供给装置和矿物质营养素溶液供给装置，并经出料口管道又分别将营养素溶液输至二液雾覆膜装置。 

(3)无油空气压缩机产气后，输至储气罐，经由空气清净除水器除去气体中所含水份至空气的含量99％，经由精密过滤器除去空气所含杂质颗粒/0.01MICRON，空气含油量/0.01PPM，再经由除菌过滤器和三联体空气过滤器后，制得纯净卫生气体输至二液雾覆膜装置。 

(4)、流程中的大米原料由缓冲仓流落入液雾覆膜装置，该液雾覆膜装置由程序设定并控制大米进入装置内覆膜仓段的流量，溶液供给装置也是由程序设定控制营养素溶液流量。大米的胚乳和胚的表层首先由该液雾覆膜装置复合一层维生素溶液膜后，经出口管道流落入低温干燥装置，该低温干燥装置内的可温控热风对已覆膜的大米原料干燥后，经出料口管道至提升机进料口输入至缓冲仓，又流落入另一台液雾覆膜装置，由该台液雾覆膜装置对已覆膜并经干燥的大米原料再复合一层矿物质营养素溶液膜后，经出口管道流落入低温干燥 装置，符合15.5～16％水份后，经由该装置出料口管道入至提升机进料口再输入至缓冲仓后，流落入大米精选机，筛选出可能增加的小碎米。 

(5)、已复合二层营养素液膜并经干燥的大米在流程中由提升机输入至成品仓和包装生产线上的组合成品仓，经由双体定量称等小型电子计量称、自动整型真空包装机及小型真空包装机，分别进行1kg、2.5kg、5kg真空包装，再由输送机将已包装的产品输出生产车间至成品仓库，由此制得免淘洗公众营养强化大米及A级绿色营养强化大米和无公害营养强化大米产品。 

本方法所制免淘洗公众营养强化大米及A级绿色营养强化大米和无公害营养强化大米所需要的大米原料分别执行：GB1354-86大米标准，NY/T419-2000绿色食品大米标准，NY5115-2000无公害食品大米标准。营养素原料执行国家食品添加剂相关标准，产品营养素含量指标执行：GB14880-94食品营养剂使用卫生标准，GB2760-2007食品添加剂使用卫生标准。生产过程及所应用的装置、设备、部件、材料，执行：GB14881-94食品企业通用卫生规范，产品卫生要求执行GB2715-2005粮食卫生标准和其它卫生要求，产品包装执行：GB13432-2004预包装特殊膳食用食品标签通则。 

实现上述方法所用的液雾覆膜装置是由箱体1、供米仓2、控制米流闸门3、调速电机4、出米口法兰5、流量与计量箱体6、微型输送机7、输送机支架8、称量传感器9、皮带转数传感器10、出米斗11、变频器12、施转编码器13、溜粮筒14、入料口法兰15、粒米分散仓体16、斗笠式分米筛17、分米筛支架18、覆膜仓体19、保温衬板20、观察窗21、实心锥型液体喷嘴22、扇形液体喷嘴23、溜角板24、静音式无油空压机25、空气清净除水器26、空气储气室27、精密过滤器28、除菌过滤器29、三联体空气过滤器30、空气调压阀31、三道电磁阀32、压力显示表33、气路支架板34组成，供米仓2设置在箱体1上方， 该供米仓2通过出米口法兰5与流量与计量箱体6连通，供米仓2的出米口位于微型输送机7的传送带71之上，供米仓2的下部与出米口法兰5之间设有控制米流闸门3，该控制米流闸门3的开启和关闭由调速电机4控制，微型输送机7位于流量与计量箱体6内的上方，并由输送机支架8支撑，微型输送机7设置有称量传感器9和皮带转数传感器10，微型输送机7由调速电机4带动，流量与计量箱体6内设置有变频器12和施转编码器13，流量与计量箱体6内的微型输送机7下米端的下方设置有出米斗11，流量与计量箱体6下方是覆膜仓体19，覆膜仓体19的上部设置粒米分散仓体16，该粒米分散仓体16内通过分米筛支架18设置斗笠式分米筛17，溜粮筒14的两端通过出米口法兰5分别与粒米分散仓体16上部和出米斗11下部连通，斗笠式分米筛17下部的覆膜仓体19内四周以保温衬板20围隔成一覆膜仓191，斗笠式分米筛17的下部与覆膜仓191相连通，覆膜仓191设置有观察窗21，覆膜仓191的二上侧部设置有实心锥型液体喷嘴22，覆膜仓191的二下侧部设置有扇形液体喷嘴23，覆膜仓191内底周边具有溜角板24，覆膜仓191的下部以出米口法兰5与低温干燥装置连通，覆膜仓体19内以气路支架板34支撑设置有三联体空气过滤器30、空气调压阀31、三道电磁阀32、压力显示表33；静音式无油空压机25通过管路依次与空气清净除水器26、空气储气室27、精密过滤器28、除菌过滤器29、三联体空气过滤器30连通。 

其中斗笠式分米筛17的结构是，其形状为锥形，在锥面上开设有数圈呈圈分布的条形漏米孔171，该条形漏米孔171的长度从顶部至下部逐渐变长，相邻圈的条形漏米孔171交叉设置，相邻圈之间的锥面上设置有一圈突棱172，该突棱172的设置，可以使米的下降速度减缓及在锥面上的分布比较均匀。 

液雾覆膜装置的工作原理是； 

供米仓2内经过除尘的米由调速电机4带动的控制米流闸门3控制流入到微型输送机7上，由称量传感器9计量，由另一调速电机4根据皮带转数传感器10的数据带动微型输送机7转动，称量的米从微型输送机7上输送流入到下方的出米斗11内，出米斗11内的米通过溜粮筒14进入粒米分散仓体16中，由斗笠式分米筛17缓速均匀地落入到覆膜仓体191内，覆膜仓191的实心锥型液体喷嘴22和扇形液体喷嘴23与溶液供给装置的快速接头50连通，向覆膜仓191内散落大米粒的胚乳和胚的表层复合维生素及矿物质营养素溶液膜；经过静音式无油空压机25、空气清净除水器26、空气储气室27、精密过滤器28、除菌过滤器29和三联体空气过滤器30过滤除菌的洁净空气，由空气调压阀31及三道电磁阀32控制进入覆膜仓191内，使大米的覆膜过程在洁净的空气中进行，保证了大米卫生要求，覆膜后的大米再经过后续的低温干燥工艺过程，包装成成品。 

维生素溶液供给装置和矿物质营养素溶液供给装置的结构相同，其结构是在溶液桶35内设置有长杆搅拌器36，并设置有液位仪37和温控仪38，溶液桶35的锥形底的中间下部与清洗管道39连通，清洗管道39通过电磁阀40与清洗管41连通，溶液桶35锥形底侧面出液口43与溶液管道42连通，该出液口43的上部设置有过滤网44，溶液管道42通过另一电磁阀40与输液软管45连通，输液软管45与过滤器46的进口连通，过滤器46的出口通过输液软管45与计量泵47的进口连通，计量泵47的出口通过输液软管45与流量计48的进口连通，流量计48的出口通过输液软管45与快速接头50连通，流量计48与快速接头50之间的输液软管45上设置有单向阀49，快速接头50可以与液雾覆膜装置中的实心锥型液体喷嘴22、扇形液体喷嘴23连接而接通；溶液桶35的外周设有一圈水套筒51，水套筒51设置有水位计52，水套筒51内设置有电加热器 53，水套筒51上部设置有进水管54，水套筒51的出水口55与供热水管道56连通，供热水管道56通过另一电磁阀40与过滤器46连通。 

该溶液供给装置的工作原理是： 

维生素溶液或矿物质营养素溶液在溶液桶35内经过长杆搅拌器36搅拌均匀后，经过过滤网44过滤后，由电磁阀40控制，经过溶液管道42和输液软管45进入过滤器46过滤，再依次经过计量泵47和流量计48精确计量后由单向阀49控制，经过快速接头50与液雾覆膜装置中的实心锥型液体喷嘴22、或扇形液体喷嘴23接通，进入液雾覆膜装置中； 

水套筒51内装有纯净水，由电加热器53加热，并由溶液桶35内的温控仪38控制，使溶液桶35内的维生素溶液或矿物质营养素溶液保持需要的温度，当该溶液供给装置工作完毕后，打开溶液桶35下部的电磁阀40，残液通过清洗管道39及清洗管41放出，并用纯净水再次清洗溶液桶35；而后，打开水套筒51下部的电磁阀40以及计量泵47的阀门和单向阀49，被加热的纯净水通过供热水管道56依次经过并清洗过滤器46、计量泵47、单向阀49及相互连通用的输液软管45，并进入液雾覆膜装置中，对液雾覆膜装置进行清洗，如此，对下一生产过程中的卫生要求和计量精度有极大的作用。 

生产控制装置由控制部分和配电部份构成，控制部份由控制柜台、工控机、PLC、变频器、大米流量计量控制装置等组成，用来实现大米营养强化生产工艺流程所包括全部设备的启停、监视和控制等项功能；配电部份由GGD配电柜和安装在柜内的电气元件组成，可提供AC380V、AC220V、DC24V等供电电源，用于生产设备的使用； 

控制部份由一台工控机和显示器监视并操作大米营养强化生产现场全部设备的运行状态和启停控制，由PLC控制器采集设备的运行数据并实现自动控制， 

由大米流量计量装置和营养素溶液流量装置控制大米原料和营养素之间的复合比例，操作控制柜台用于生产流程的辅助控制及紧急停机。 

生产控制装置的功能如下： 

1、检测、采集与显示功能 

实现大米原料流量和营养素溶液微量流量的自动检测、采集和显示，实现洁净气体压力、低温干燥热风温度、溶液混合供给温度、营养素复合、溶解、溶液补给和成品仓、缓冲仓的料位自动检测、采集和显示。 

2、远程/程序启停功能 

实现各类阀门和转动机械的远程手动及程序自动的启动和停止，软件安装在PLC内。 

3、远程手动/自动控制功能 

实现大米原料和营养素溶液复合配比的远程手动及程序自动的控制功能，软件安装在PLC内。 

其中，工控机、显示器A安装在操作控制柜台，用于监视和操作生产工艺流程所包括全部设备的运行状态和启停控制，通讯电缆B用于链接工控机和显示器A至PLC控制器C及大米流量计量控制装置D、营养素溶液流量计量控制装置E及其它装置和设备，PLC控制器C安装在GGD配电柜内，用于采集生产过程参数并对生产流程的全部设备实现自动控制，大米流量计量控制装置D和营养素溶液流量控制装置E分别安装在本发明生产装置当中的液雾覆膜装置和溶液供给装置内；信号传输电缆F用于链接PLC控制器C和操作控制柜台及连接生产流程全部设备内的传感器和执行元件；操作控制柜台G安装在生产车间的控制室内，用于生产流程的辅助控制及紧急停机。 

二、控制系统构成 

1、操作监视层 

包括工控机(含监控软件)、显示器、各类按钮、指示灯、数字显示仪等，这些控制设备通过PLC控制器去操作生产设备的启停并接受PLC控制器的输出信号来显示生产状况，操作者通过监视以保证生产和设备安全。 

2、控制层 

包括PLC控制器、变频器、旋转编码器、传感器、流量计量控制装置等。这些控制设备用于采集生产过程参数和生产设备状态的电信号(模拟量或开关量)并通过内部程序的逻辑分析和数值计算的结果输出，反映生产过程参数的变化和对生产设备的控制或调节。 

3、检测和执行元件： 

包括热电阻、压力开关、料位开关、电磁阀和电机等。用于检测过程参数和设备状态、驱动各类阀门和转动机械。 

Claims (2)

1.一种免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法所用的液雾覆膜装置，其特征在于：其是由箱体、供米仓、控制米流闸门、调速电机、出米口法兰、流量与计量箱体、微型输送机、输送机支架、称量传感器、皮带转数传感器、出米斗、变频器、施转编码器、溜粮筒、入料口法兰、粒米分散仓体、斗笠式分米筛、分米筛支架、覆膜仓体、保温衬板、观察窗、实心锥型液体喷嘴、扇形液体喷嘴、溜角板、静音式无油空压机、空气清净除水器、空气储气室、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器、空气调压阀、三道电磁阀、压力显示表、气路支架板组成，供米仓设置在箱体上方，该供米仓通过出米口法兰与流量与计量箱体连通，供米仓的出米口位于微型输送机的传送带之上，供米仓的下部与出米口法兰之间设有控制米流闸门，该控制米流闸门的开启和关闭由调速电机控制，微型输送机位于流量与计量箱体内的上方，并由输送机支架支撑，微型输送机设置有称量传感器和皮带转数传感器，微型输送机由调速电机带动，流量与计量箱体内设置有变频器和施转编码器，流量与计量箱体内的微型输送机下米端的下方设置有出米斗，流量与计量箱体下方是覆膜仓体，覆膜仓体的上部设置粒米分散仓体，该粒米分散仓体内通过分米筛支架设置斗笠式分米筛，溜粮筒的两端通过出米口法兰分别与粒米分散仓体上部和出米斗下部连通，斗笠式分米筛下部的覆膜仓体内四周以保温衬板围隔成一覆膜仓，斗笠式分米筛的下部与覆膜仓相连通，覆膜仓设置有观察窗，覆膜仓的二上侧部设置有实心锥型液体喷嘴，覆膜仓的二下侧部设置有扇形液体喷嘴，覆膜仓内底周边具有溜角板，覆膜仓的下部以出米口法兰与低温干燥装置连通，覆膜仓体内以气路支架板支撑设置有三联体空气过滤器、空气调压阀、三道电磁阀、压力显示表，变频器用于调节调速电机的转速；静音式无油空压机通过管路依次与空气清净除水器、空气储气室、精密过滤器、除菌过滤器、三联体空气过滤器连通。

2.根据权利要求1所述的一种免淘洗营养强化大米液雾覆膜方法所用的液雾覆膜装置，其特征在于：所述斗笠式分米筛的形状为锥形，在锥面上开设有数圈呈圈分布的条形漏米孔，该条形漏米孔的长度从顶部至下部逐渐变长，相邻圈的条形漏米孔交叉设置，相邻圈之间的锥面上设置有一圈突棱。

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