楊敏忠 盛英雯 吳 潔， 姚 瀟 吳 娟

（1.中糧工程科技股份有限公司，江蘇無錫 214035）

（2.江蘇科技大學經濟管理學院，江蘇鎮(zhèn)江 212100）

（3.江蘇科技大學知識產權研究中心，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

小麥制粉工藝比較復雜，任何環(huán)節(jié)的處理效果都會影響產出的面粉質量。作為制粉工藝的輔助機械打麩設備，通常設置在制粉流程的中/后路皮磨系統(tǒng)，用于處理粗篩分出的麩片，以降低后續(xù)皮磨系統(tǒng)的負擔，提高研磨效率，降低麩皮的含粉量。打麩的基本原理是：物料進入工作筒篩后，受到打板轉子的打擊，使黏附在麩片上的粉粒分離，然后穿過篩孔成為篩出物，而麩片則留在篩筒內從出料口排出。

續(xù) 表

現(xiàn)有文獻對打麩設備的研究比較少，僅有相關專利涉及打麩和打麩設備。事實上，打麩設備是面粉生產的重要設備之一，使用歷史久遠。劉志金[1]等認為面粉生產已經實現(xiàn)了自動化、機械化，先進的加工技術以及良好的設備是提高面粉質量的關鍵。為此，研究打麩設備的技術演變過程，探尋打麩設備領域內的技術空白點，對打麩設備的科技創(chuàng)新有重要的參考價值。

作為科技創(chuàng)新的重要體現(xiàn)形式，專利文獻包含了90%的技術信息，涵蓋了全球絕大部分技術產出[2]。利用專利分析的方法，可以直觀了解到現(xiàn)有打麩設備的技術涵蓋和技術熱點，同時根據(jù)技術熱點可以挖掘出技術空白點。目前，專利分析已被運用在諸多行業(yè)，吳娟[3]等專利視角下的小麥清理設備領域技術發(fā)展研究，分析出小麥清理設備現(xiàn)有的技術空白點，為相關企業(yè)提供了意見和建議；曾舟[4]等利用專利分析的方法研究了藍莓在食品中的應用進展；李曉霞[5]等利用專利分析的方法研究了國內食鹽的研究進展；劉燦[6]等基于專利分析研究了清粉機領域技術發(fā)展；王薇薇[7]等利用專利分析的方法研究了花青素在食品中的應用進展。然而，鮮有文獻將專利分析的方法運用在打麩設備的研究上，本文通過對現(xiàn)有打麩設備領域內的相關專利進行分析，并對重點專利進行篩選整理，探討各技術分支內專利技術空白點，研究打麩設備領域內專利發(fā)展情況，并在打麩設備的技術創(chuàng)新方面為企業(yè)提供意見和建議。

1 專利信息分析

1.1 專利數(shù)據(jù)獲取與處理

為了保證所收集專利數(shù)據(jù)的準確性，在PatSnap數(shù)據(jù)庫中檢索相關專利時，以“打麩”“刷麩”等關鍵詞進行中英文擴展的初檢，閱讀相關專利后，進行關鍵詞的擴充，最后獲得截至2020 年12 月31 日的有關專利，挑選有關打麩設備的專利共74 條。

1.2 專利總體發(fā)展態(tài)勢分析

全球打麩設備領域的專利申請發(fā)展趨勢見圖1。

圖1 全球打麩設備領域的專利申請發(fā)展趨勢

由圖1 可以發(fā)現(xiàn)，2008 年前是該領域技術的萌芽期，全球打麩設備領域的專利技術最早出現(xiàn)在20世紀90 年代，技術萌芽初期僅有少量的專利申請。技術萌芽期出現(xiàn)的打麩設備專利重點均圍繞皮心分離展開，但這部分專利技術點較為零星，所涉及的專利申請數(shù)量較少。2008 年開始，打麩設備的專利申請數(shù)量開始進入緩慢發(fā)展期，這一時期適逢全球金融危機爆發(fā)，受國際糧食價格飆升以及國家調控政策的影響，市場對制粉效率以及面粉質量的要求都出現(xiàn)了相應的變化[8]，專利技術開始積累，該領域開始出現(xiàn)改良式的臥式螺旋刷麩機、麩皮預處理的打麩設備等。2016 年至今，該領域突破瓶頸約束，以提升面粉種類、低功耗、提升產能為目的，出現(xiàn)具備清潔功能的打麩設備，專利申請量快速增長，說明新一輪研究熱潮出現(xiàn)。

1.3 專利申請人分析

打麩設備領域專利申請量排名前5 名的專利申請人見圖2。

圖2 全球打麩設備領域專利申請人前5 名專利數(shù)量情況

由圖2 可以發(fā)現(xiàn)，排名前5 的專利申請人均來自中國，但所涉及的專利較少。安徽德鑫源食品有限公司以8 件專利位居全球專利申請人的第一位；安徽溪瑞食品有限公司、王繼聰、揚州市仙龍糧食機械有限公司以及江都市仙龍糧食機械有限公司的專利申請數(shù)量差距不大。這表明，我國在打麩設備領域內的專利技術占據(jù)一定優(yōu)勢，但各申請人擁有的專利數(shù)量較少，技術研發(fā)較為分散，不利于技術點的整合與創(chuàng)新。因此，應當對打麩設備領域內的專利技術點進行布局，提升打麩設備領域內的創(chuàng)新水平。

1.4 專利關注焦點分析

國際專利文獻分類法（International Patent Classification，IPC）是世界各國專利機構普遍采用的專利分類方法[9]。通過對打麩設備領域專利的進行IPC 統(tǒng)計分析，能夠為企業(yè)或研究機構提供技術關注焦點，表1 顯示了全球專利申請數(shù)量排名前10的技術內容?？梢园l(fā)現(xiàn)，目前打麩設備領域的技術關注焦點主要為：濾篩、篩網、碾磨機和谷物處理等方面。

表1 全球IPC 數(shù)量排名前10 的技術內容

2 重點專利技術綜述

在篩選出的打麩設備相關專利中，對重點專利技術進行分析，可以幫助企業(yè)和研究機構了解該領域內的技術發(fā)展、關鍵技術與替代技術、技術創(chuàng)新進程以及發(fā)現(xiàn)競爭對手。在涉及的專利中，根據(jù)其重點技術的不同，可將專利技術分為打麩設備清理裝置、打麩設備篩理裝置以及打麩設備機體結構3 個技術分支。根據(jù)主要技術分支進行分類篩選，最終得到打麩清理裝置核心專利7 件，打麩設備篩理裝置核心專利9 件，打麩設備機體結構核心專利9 件。對各專利進行分析后發(fā)現(xiàn)，每個技術分支都存在具有代表性的重點專利，通過對重點專利進行分析可以發(fā)現(xiàn)該技術領域內的技術發(fā)展情況。

2.1 打麩設備清理裝置重點專利技術綜述

（1）一種用于小麥加工的打麩機（CN201822210 453.3）

該實用新型專利于2018 年由河北光牌面業(yè)有限公司進行申請，其提供了一種用于小麥加工的打麩機?，F(xiàn)有的一些打麩機在使用過程中，雖然能夠將麩皮上的一些面粉打下來，但是仍然會有一些面粉粘附在裝置內部，時間較長時會影響裝置的出粉率，現(xiàn)有的打麩機一般不便于拆卸，因此需要一種新型的裝置，能夠便于對裝置進行拆卸，然后便于對裝置內部粘附的面粉進行清理。

圖3 一種易于拆卸并設置清理結構的打麩機

該專利通過設置了殼體4、卡塊6、卡槽7、空心塊11 和固定機構12，使得該裝置在小麥加工完成之后，便于將箱蓋3 打開，然后便于對裝置的內部進行清理，使得該裝置達到了便于清理的效果，解決了現(xiàn)有裝置在使用時不便于清理、當裝置使用時間較長時會有面粉粘附在裝置內部、影響了裝置出粉率的問題。

（2）一種打麩機打板自動清理刷（CN202020530 439.6）

該實用新型專利于2020 年由山東富士康制粉有限公司進行申請。通過對現(xiàn)有打麩機的研究，發(fā)現(xiàn)打麩機在較高轉速下還有進一步提升打麩效率的空間，即若能實時地自動刷動清理打板剛剛由水平向豎直轉變的過程中打板上的麥麩，那么能夠有效解決麥麩卡夾在打板上的問題。在這一背景下，該專利提供了一種打麩機打板自動清理刷，通過伺服電機驅動鏈輪帶動滾刷鏈體，滾刷鏈體的下側與打板接觸，通過滾刷鏈體的轉動和打麩滾架的轉動產生復合運動，使得打板上的麥麩被刷落，提高打麩效率，打麩機打板自動清理刷見圖4。

圖4 打麩機打板自動清理刷

其中該項專利的技術改進點為在現(xiàn)有封閉的外筒罩1 的側壁前部上設有遠離外筒罩1 中心的側外伸殼5，需要說明的是圖4（a）所示的外筒罩1 前側也是有圓板密封并通過滾動軸承與轉軸接合套4 接合的，轉軸接合套4 與主轉軸以鍵連接相連，為了表示出側外伸殼5 內的零部件，并未將外筒罩1 的端部圓板畫出，而進一步地，在側外伸殼5 內設有滾刷鏈體10，滾刷鏈體10 呈閉合圈形結構且前后兩側分別設有鏈輪，兩個鏈輪中的一個鏈輪的轉軸伸出側外伸殼5 并連接有伺服電機8，通過伺服電機8驅動鏈輪帶動滾刷鏈體10，滾刷鏈體10 的下側與打板2 接觸，通過滾刷鏈體10 的轉動和打麩滾架的轉動產生復合運動，使得打板2 上的麥麩被刷落。這種裝置既實現(xiàn)了打麩機的自動清理功能，又提高了麩皮的打麩效率。

（3）一種具備清理灰塵的環(huán)保型小麥加工打麩設備及其打麩工藝（CN202010440058.3）

該發(fā)明專利于2020 年進行申請，其發(fā)明了一種具備清理灰塵的環(huán)保型小麥加工打麩設備及打麩工藝，其結構剖視圖、結構放大圖以及齒輪結構示意圖如圖5 所示。

圖5 環(huán)保型打麩設備的結構

該打麩裝置的頂端固定連接有送料通道2，送料通道2 的內部頂端固定連接有轉桿3，打麩裝置的內部固定連接有打麩筒9，打麩筒的外側活動連接有出麩通道10，擋板11 的底部固定連接有出麩口，打麩筒9 的內部固定連接有雜物出口15，雜物出口15 的下方固定連接有雜物收集箱16。啟動驅動源使送料通道內的轉桿帶動扇葉轉動，麩片運送至打麩筒，啟動驅動源帶動第一齒輪6 轉動，打麩筒轉動時打麩筒的外側開設有篩網，篩網的雜物灰塵從雜物出口進入雜物收集箱16 內，再通過驅動源為抽氣機19 供能抽氣泵將打麩筒內的灰塵吸入抽氣泵18 內，從而達到了清除打麩機內灰塵的效果。

通過以上典型的打麩設備領域清理設備重點專利來看，可以發(fā)現(xiàn)雜質及灰塵對打麩效率存在較大的影響。為了提升面粉生產效率，越來越多的面粉企業(yè)開始關注打麩設備的清理機構，以此提高小麥出粉質量，適應不斷變化的市場需求。近年來的專利技術點也多集中在打麩設備本身的改造上。

2.2 打麩設備篩理裝置重點專利技術綜述

打麩設備篩理的目的是將經過打擊后脫離的面粉與麩皮分開，篩理裝置有內篩網、外篩網和雙篩網3 種型式。

（1）一種具有內篩網的打麩機（CN20171068511 8.6）

安徽溪瑞食品有限公司發(fā)明了一種具有內篩網的打麩機，通過增加內篩網，有效地提高了出粉率，于2017 年申請了專利。此專利通過增加內篩網使處于麩皮中間部分質量較輕的面粉能夠進入內篩網，從而與麩皮分離，提高出粉率。通過將轉軸設置為帶有通孔的空心柱體，并在轉軸一側設置有引風機，方便地將內濾網中面粉抽出來。設計引風機結構可以通過濾網或者布袋收集面粉，防止面粉自動回到內篩網中，提高出粉率。

圖6 展示了該打麩機的結構，圖中數(shù)字分別表示：1 機殼、2 入料管道、3 出料口、4 篩選機構、5 驅動電機、6 引風機、7 收集裝置。

圖6 一種具有內篩網的打麩機

篩選機構沿機殼長度方向設置于機殼內部，收集裝置內部包含一個與轉軸41 相連接的收集腔71，收集腔內有第一濾網711 和第二濾網712。第一濾網為活動設計，面粉不能從第一濾網和第二濾網之間的濾空中穿過。72 為漏斗形結構的出料口，第二出料口72 與出料口3 中的物料通過管道匯集到一起進行下一步工作。

圖6（b）為有引風機一側的結構示意圖，其中包括同軸設置的轉軸41、內篩網42 和外篩網43，轉軸41 上設置有多個跟隨轉軸同步轉動的打板44，內篩網42 與外篩網43 的篩孔孔徑相同；打板設置于所述外篩網內部，內篩網設置于所述轉軸與外篩網之間；通過利用打板將內篩網兩端封閉，可以防止進入內篩網的物料從42 和41 之間的空隙處跑出。

圖6（c）具體介紹了篩選機構內部的示意圖，包括在打板上設置的篩網固定圈441，相鄰的兩個打板44 分別通過篩網固定圈441 固定內篩網42 的兩端，使內篩網跟隨打板同步轉動，從而提高內篩網的穩(wěn)定性，便于內篩網的更換。

（2）一種雙筒高效打麩裝置（CN201910609177.4）

安徽德鑫源食品有限公司發(fā)明一種雙筒高效打麩裝置，2019 年申請專利。該打麩裝置包括篩網組件、打麩機構，如圖7 所示。

圖7 一種雙筒高效打麩裝置

該發(fā)明是一種雙通高效打麩裝置，包含了兩個打麩板及兩個圓筒篩網同時工作，能夠大大提高打麩效率，同時結構設計合理，使打麩機構能夠快速穩(wěn)定的旋轉，解決了處于旋轉中心位置質量較輕的麩皮和面粉很難與篩網接觸，無法分離導致出粉率較低的問題。

（3）一種自脫落高效打麩裝置（CN20191061843 5.5）

2019 年，安徽德鑫源食品有限公司設計了一種自脫落高效的打麩裝置（圖8），并申請了專利。該裝置是為了解決在實際工作中篩孔堵塞，更換篩網困難的問題。

圖8 一種自脫落高效的打麩裝置

該裝置包括水平設置的圓筒殼體2，在圓筒殼體的一側設有進料口，進料口通過進料門板1 封堵，底部設有出料口5，在圓筒殼體2 的內部設有一套篩網組件，篩網組件內部設有打麩機構，該打麩機構通過連接內部轉軸3，經傳動皮帶連接電機4。

該裝置的篩網組件包括水平設置的正六棱柱框架8，通過連接桿10 固定在圓筒殼體2 內部，正六棱柱框架8 每個側面均設有一個篩選口20，每兩個側面之間的折彎處均設有一個V 形固定板15，V 形固定板的兩個長條形端面開設有長條形C 形凹槽17，長條形C 形凹槽內部卡設有圓柱18，圓柱上一體成型有彈性橡膠條14，彈性橡膠條遠離圓柱的一端開設有滑道16，每兩個相鄰的彈性橡膠條14 之間連接有一個篩網9，篩網兩端插設在滑道16 內。

這種自脫落高效打麩裝置能夠在工作的時候，通過旋轉的打板打擊帶有面粉的麩皮，同時麩皮撞擊在篩網上。由于該裝置的篩網組件為正六棱柱形，六棱柱的折彎處能夠阻止帶有面粉的麩皮隨氣流作圓周運動，便于麩皮擊打在篩網上，更好的使麩皮與篩網分離。由于篩網兩端與V 形固定板之間設有可以轉動的圓柱，同時采用具有彈性的彈性橡膠條作為連接件，這樣在氣流、麩皮和面粉擊打作用下，篩網產生了振動，有效防止篩孔被堵塞。

通過以上專利可以發(fā)現(xiàn)：涉及內篩網的相關打麩設備均是通過在打麩設備內部設置內篩網以達到提高出粉率的目的，雖有技術點涉及內篩網與拍打裝置的固定，但較少，尚有進一步研究的空間；外篩網相關專利的技術點較為分散，包括篩網本身的形狀結構以及篩網裝配方式等，研究目的主要涉及面粉出粉效率和機器本身兩個方面，這部分的專利技術點尚未匯聚成一條完整的技術路線，相關企業(yè)可以就外篩網進行技術交流，挖掘技術空白領域，相互分享，理清外篩理裝置的技術脈絡；涉及雙篩理裝置的專利較少，技術點也較為局限，此部分的技術空白點很多，相關企業(yè)可在雙篩理裝置領域進行相關的研發(fā)以提升粉麩分離效率。

2.3 打麩設備機體結構的專利技術演化分析

根據(jù)時間發(fā)展順序挑選出打麩設備的機體結構相關專利，并繪制專利發(fā)展演化圖，見圖9，圖中標注出了每件專利的申請?zhí)?、專利名稱及專利申請人。除個別公司外，申請人排名前5 的公司基本都位列其中，能夠代表該領域內的專利技術發(fā)展。

圖9 機體結構專利發(fā)展演化圖

打麩設備的機體結構可以分為臥式、氣壓式及振動式3 種。

2.3.1 臥式打麩設備

1979 年，糧食部門組織專家赴瑞士、意大利考察，調研了布勒公司KMLA 型臥式打麩設備，認為該打麩設備具有結構緊湊簡單、輕巧靈活、裝拆方便、體積小、效率高等優(yōu)點[10]。我國第一臺臥式打麩設備是FFFD 型，作用是處理從皮磨系統(tǒng)各道工序篩理出來的上交物料和最后一道研磨篩理出來的麩皮，臥式打麩機是我國近年來廣泛使用的麩粉分離設備。21 世紀以來，技術人員就臥式打麩設備開展了相關技術點的研制，涉及的專利發(fā)展演化圖如圖9 所示。

2010 年，原江都市仙龍糧食機械有限公司研制出臥式螺旋刷麩機（CN101947509A），這種設備篩筒采用臥式固定的方式，使物料的推進流暢、速度加快，轉子上的刷子緊貼篩筒，不但將物料中面粉刷下而且可以清理篩面，篩理效果好、出粉率高，不會損壞面粉中蛋白質，起到提高產品質量、提高出粉率的作用。

圖10 臥式打麩設備結構示意圖

2018 年，揚州市仙龍糧食機械有限公司研制出一種新型臥式打麩設備（CN208407671U），該設備通過調節(jié)裝置，可以通過調節(jié)槽鋼與殼體軸向之間的相對角度來提高塊狀物料的篩分能力，增強物料流動的均勻性，增加了出粉率。

2020 年，萊州宏源面粉有限公司研制出一種臥式打麩設備（CN212120806U），該設備通過電機帶動旋轉軸轉動，使打板對麩皮進行打擊和篩理，從而將麩皮上的面粉分離下來，麩皮從排料口排出，面粉和一些粒徑較小的麩皮通過篩孔落到振動篩板上，振動電機帶動振動篩板振動，使粒徑較小的麩皮二次振動過篩，面粉從粒徑較小的麩皮中分離，從振動篩板的篩孔落下，經出粉口排出，面粉的均勻性較好。

顯然，臥式打麩設備是我國較為傳統(tǒng)的打麩設備，專利技術點集中在使面粉出粉率提高，技術較為成熟，此部分技術專利可作為參考，為改良打麩方式提供理論背景。

2.3.2 氣壓式打麩設備

氣壓式打麩設備亦稱氣流式打麩設備，是通過氣流振動的方式達到拍打的目的。目前常用的打麩設備均采用單一機械打板式，這種形式會造成麩皮破碎，并且麩皮上的面粉清理也不干凈；另外，常規(guī)打麩設備采用減速電機通過皮帶傳動容易產生振動，噪音較大；而且設備采用整體結構，工作部件不容易更換維修。近年來，市場上出現(xiàn)了一種利用氣壓作用的打麩設備。

2018 年，揚州市仙龍糧食機械有限公司研制出一種氣流式振動打麩設備（CN108380303A），見圖11，采用氣流式振動打麩設備可有效提高研磨效率，降低整個制粉過程的能耗，確保面粉品質。

圖11 一種氣流式振動打麩機

2019 年，安徽德鑫源食品有限公司研制出一種氣壓法快速打麩裝置（CN110238058A），見圖12；一種降低麩皮破碎率的打麩裝置（CN210207657U），見圖13。二種裝置均是利用氣壓結構解決現(xiàn)有技術中機械式打麩容易將麩皮打碎的問題。

圖12 一種氣壓法快速打麩裝置

圖13 一種降低麩皮破碎率的打麩裝置

同年，由梁金超設計的氣壓法快速打麩揚粉分離機（CN110947628A），見圖14，解決了設備內部飛揚起來的面粉卡入銜接縫隙影響其后續(xù)使用的問題。

圖14 一種氣壓法快速打麩揚粉分離機

氣壓式打麩設備是近幾年才出現(xiàn)的打麩方式，所涉及的技術點較多，目前研究正處于萌芽期，相關企業(yè)可以就氣壓式打麩設備展開研究。

2.3.3 振動式打麩設備

振動方式最早運用在刷麩機中，如2010 年研制出的刷麩機（CN201760308U）就是利用振動的方式解決傳統(tǒng)型刷麩機易堵料、產量小、取粉率低、軸承密封性不好、軸承易損壞、輪齒易折斷的問題。

2019 年發(fā)明的振動式打麩設備（CN210449287U），見圖15。傳統(tǒng)的打麩機在使用中存在面粉不易穿過篩孔的問題，經過增加振動的改進，顯著提高粉麩分離效率。改進后的振動打麩機與其他振動打麩機相比，具有激振力小，振動柔和，整機運行平穩(wěn)等優(yōu)點，更好地解決了面粉堵塞篩孔問題[11]。

圖15 振動式打麩設備專利結構示意圖

3 結論

（1）從專利統(tǒng)計來看，全球小麥打麩設備領域內專利數(shù)量相對不多，但整體呈現(xiàn)階段性。2008 年之前專利申請量處于萌芽階段，該時期專利技術點較少；2008—2016 年為專利申請的緩慢發(fā)展期，受政策及市場的影響，打麩設備領域開始進入專利技術積累階段；2016 年至今為專利的快速發(fā)展期，打麩技術突破技術瓶頸，專利技術點開始增加。在專利申請人方面，排名前五的申請人均來自中國，但單個專利申請人持有專利數(shù)較少。打麩設備領域的專利關注焦點集中在篩網清理、粉麩分離和麩皮完整等方面。

（2）從專利技術演化分析可知，按專利技術點類別進行分類，可將打麩設備領域的技術點分為打麩清理結構、打麩設備篩理裝置以及打麩設備機體結構三種。清理結構主要是自身清理，防止物料堵塞；篩理裝置可分為內篩網、外篩網和雙篩網；機體結構可分為臥式打麩設備、氣壓式打麩設備以及振動式結構。

（3）對于企業(yè)而言，由于打麩設備領域內的專利技術點較少，改良打麩設備的途徑較多，企業(yè)可以在現(xiàn)有技術點的基礎上，突破技術瓶頸，增加打麩設備的不同改良形式；就具體細化技術點而言，現(xiàn)有專利在內篩網與拍打裝置的固定、外篩網與雙篩網的技術研發(fā)，氣壓式打麩設備與振動式打麩設備的結合方面還有技術空白點，企業(yè)可在以上幾個方面做出突破。