杨敏忠 盛英雯 吴 洁， 姚 潇 吴 娟

（1.中粮工程科技股份有限公司，江苏无锡 214035）

（2.江苏科技大学经济管理学院，江苏镇江 212100）

（3.江苏科技大学知识产权研究中心，江苏镇江 212003）

小麦制粉工艺比较复杂，任何环节的处理效果都会影响产出的面粉质量。作为制粉工艺的辅助机械打麸设备，通常设置在制粉流程的中/后路皮磨系统，用于处理粗筛分出的麸片，以降低后续皮磨系统的负担，提高研磨效率，降低麸皮的含粉量。打麸的基本原理是：物料进入工作筒筛后，受到打板转子的打击，使黏附在麸片上的粉粒分离，然后穿过筛孔成为筛出物，而麸片则留在筛筒内从出料口排出。

续 表

现有文献对打麸设备的研究比较少，仅有相关专利涉及打麸和打麸设备。事实上，打麸设备是面粉生产的重要设备之一，使用历史久远。刘志金[1]等认为面粉生产已经实现了自动化、机械化，先进的加工技术以及良好的设备是提高面粉质量的关键。为此，研究打麸设备的技术演变过程，探寻打麸设备领域内的技术空白点，对打麸设备的科技创新有重要的参考价值。

作为科技创新的重要体现形式，专利文献包含了90%的技术信息，涵盖了全球绝大部分技术产出[2]。利用专利分析的方法，可以直观了解到现有打麸设备的技术涵盖和技术热点，同时根据技术热点可以挖掘出技术空白点。目前，专利分析已被运用在诸多行业，吴娟[3]等专利视角下的小麦清理设备领域技术发展研究，分析出小麦清理设备现有的技术空白点，为相关企业提供了意见和建议；曾舟[4]等利用专利分析的方法研究了蓝莓在食品中的应用进展；李晓霞[5]等利用专利分析的方法研究了国内食盐的研究进展；刘灿[6]等基于专利分析研究了清粉机领域技术发展；王薇薇[7]等利用专利分析的方法研究了花青素在食品中的应用进展。然而，鲜有文献将专利分析的方法运用在打麸设备的研究上，本文通过对现有打麸设备领域内的相关专利进行分析，并对重点专利进行筛选整理，探讨各技术分支内专利技术空白点，研究打麸设备领域内专利发展情况，并在打麸设备的技术创新方面为企业提供意见和建议。

1 专利信息分析

1.1 专利数据获取与处理

为了保证所收集专利数据的准确性，在PatSnap数据库中检索相关专利时，以“打麸”“刷麸”等关键词进行中英文扩展的初检，阅读相关专利后，进行关键词的扩充，最后获得截至2020 年12 月31 日的有关专利，挑选有关打麸设备的专利共74 条。

1.2 专利总体发展态势分析

全球打麸设备领域的专利申请发展趋势见图1。

图1 全球打麸设备领域的专利申请发展趋势

由图1 可以发现，2008 年前是该领域技术的萌芽期，全球打麸设备领域的专利技术最早出现在20世纪90 年代，技术萌芽初期仅有少量的专利申请。技术萌芽期出现的打麸设备专利重点均围绕皮心分离展开，但这部分专利技术点较为零星，所涉及的专利申请数量较少。2008 年开始，打麸设备的专利申请数量开始进入缓慢发展期，这一时期适逢全球金融危机爆发，受国际粮食价格飙升以及国家调控政策的影响，市场对制粉效率以及面粉质量的要求都出现了相应的变化[8]，专利技术开始积累，该领域开始出现改良式的卧式螺旋刷麸机、麸皮预处理的打麸设备等。2016 年至今，该领域突破瓶颈约束，以提升面粉种类、低功耗、提升产能为目的，出现具备清洁功能的打麸设备，专利申请量快速增长，说明新一轮研究热潮出现。

1.3 专利申请人分析

打麸设备领域专利申请量排名前5 名的专利申请人见图2。

图2 全球打麸设备领域专利申请人前5 名专利数量情况

由图2 可以发现，排名前5 的专利申请人均来自中国，但所涉及的专利较少。安徽德鑫源食品有限公司以8 件专利位居全球专利申请人的第一位；安徽溪瑞食品有限公司、王继聪、扬州市仙龙粮食机械有限公司以及江都市仙龙粮食机械有限公司的专利申请数量差距不大。这表明，我国在打麸设备领域内的专利技术占据一定优势，但各申请人拥有的专利数量较少，技术研发较为分散，不利于技术点的整合与创新。因此，应当对打麸设备领域内的专利技术点进行布局，提升打麸设备领域内的创新水平。

1.4 专利关注焦点分析

国际专利文献分类法（International Patent Classification，IPC）是世界各国专利机构普遍采用的专利分类方法[9]。通过对打麸设备领域专利的进行IPC 统计分析，能够为企业或研究机构提供技术关注焦点，表1 显示了全球专利申请数量排名前10的技术内容。可以发现，目前打麸设备领域的技术关注焦点主要为：滤筛、筛网、碾磨机和谷物处理等方面。

表1 全球IPC 数量排名前10 的技术内容

2 重点专利技术综述

在筛选出的打麸设备相关专利中，对重点专利技术进行分析，可以帮助企业和研究机构了解该领域内的技术发展、关键技术与替代技术、技术创新进程以及发现竞争对手。在涉及的专利中，根据其重点技术的不同，可将专利技术分为打麸设备清理装置、打麸设备筛理装置以及打麸设备机体结构3 个技术分支。根据主要技术分支进行分类筛选，最终得到打麸清理装置核心专利7 件，打麸设备筛理装置核心专利9 件，打麸设备机体结构核心专利9 件。对各专利进行分析后发现，每个技术分支都存在具有代表性的重点专利，通过对重点专利进行分析可以发现该技术领域内的技术发展情况。

2.1 打麸设备清理装置重点专利技术综述

（1）一种用于小麦加工的打麸机（CN201822210 453.3）

该实用新型专利于2018 年由河北光牌面业有限公司进行申请，其提供了一种用于小麦加工的打麸机。现有的一些打麸机在使用过程中，虽然能够将麸皮上的一些面粉打下来，但是仍然会有一些面粉粘附在装置内部，时间较长时会影响装置的出粉率，现有的打麸机一般不便于拆卸，因此需要一种新型的装置，能够便于对装置进行拆卸，然后便于对装置内部粘附的面粉进行清理。

图3 一种易于拆卸并设置清理结构的打麸机

该专利通过设置了壳体4、卡块6、卡槽7、空心块11 和固定机构12，使得该装置在小麦加工完成之后，便于将箱盖3 打开，然后便于对装置的内部进行清理，使得该装置达到了便于清理的效果，解决了现有装置在使用时不便于清理、当装置使用时间较长时会有面粉粘附在装置内部、影响了装置出粉率的问题。

（2）一种打麸机打板自动清理刷（CN202020530 439.6）

该实用新型专利于2020 年由山东富士康制粉有限公司进行申请。通过对现有打麸机的研究，发现打麸机在较高转速下还有进一步提升打麸效率的空间，即若能实时地自动刷动清理打板刚刚由水平向竖直转变的过程中打板上的麦麸，那么能够有效解决麦麸卡夹在打板上的问题。在这一背景下，该专利提供了一种打麸机打板自动清理刷，通过伺服电机驱动链轮带动滚刷链体，滚刷链体的下侧与打板接触，通过滚刷链体的转动和打麸滚架的转动产生复合运动，使得打板上的麦麸被刷落，提高打麸效率，打麸机打板自动清理刷见图4。

图4 打麸机打板自动清理刷

其中该项专利的技术改进点为在现有封闭的外筒罩1 的侧壁前部上设有远离外筒罩1 中心的侧外伸壳5，需要说明的是图4（a）所示的外筒罩1 前侧也是有圆板密封并通过滚动轴承与转轴接合套4 接合的，转轴接合套4 与主转轴以键连接相连，为了表示出侧外伸壳5 内的零部件，并未将外筒罩1 的端部圆板画出，而进一步地，在侧外伸壳5 内设有滚刷链体10，滚刷链体10 呈闭合圈形结构且前后两侧分别设有链轮，两个链轮中的一个链轮的转轴伸出侧外伸壳5 并连接有伺服电机8，通过伺服电机8驱动链轮带动滚刷链体10，滚刷链体10 的下侧与打板2 接触，通过滚刷链体10 的转动和打麸滚架的转动产生复合运动，使得打板2 上的麦麸被刷落。这种装置既实现了打麸机的自动清理功能，又提高了麸皮的打麸效率。

（3）一种具备清理灰尘的环保型小麦加工打麸设备及其打麸工艺（CN202010440058.3）

该发明专利于2020 年进行申请，其发明了一种具备清理灰尘的环保型小麦加工打麸设备及打麸工艺，其结构剖视图、结构放大图以及齿轮结构示意图如图5 所示。

图5 环保型打麸设备的结构

该打麸装置的顶端固定连接有送料通道2，送料通道2 的内部顶端固定连接有转杆3，打麸装置的内部固定连接有打麸筒9，打麸筒的外侧活动连接有出麸通道10，挡板11 的底部固定连接有出麸口，打麸筒9 的内部固定连接有杂物出口15，杂物出口15 的下方固定连接有杂物收集箱16。启动驱动源使送料通道内的转杆带动扇叶转动，麸片运送至打麸筒，启动驱动源带动第一齿轮6 转动，打麸筒转动时打麸筒的外侧开设有筛网，筛网的杂物灰尘从杂物出口进入杂物收集箱16 内，再通过驱动源为抽气机19 供能抽气泵将打麸筒内的灰尘吸入抽气泵18 内，从而达到了清除打麸机内灰尘的效果。

通过以上典型的打麸设备领域清理设备重点专利来看，可以发现杂质及灰尘对打麸效率存在较大的影响。为了提升面粉生产效率，越来越多的面粉企业开始关注打麸设备的清理机构，以此提高小麦出粉质量，适应不断变化的市场需求。近年来的专利技术点也多集中在打麸设备本身的改造上。

2.2 打麸设备筛理装置重点专利技术综述

打麸设备筛理的目的是将经过打击后脱离的面粉与麸皮分开，筛理装置有内筛网、外筛网和双筛网3 种型式。

（1）一种具有内筛网的打麸机（CN20171068511 8.6）

安徽溪瑞食品有限公司发明了一种具有内筛网的打麸机，通过增加内筛网，有效地提高了出粉率，于2017 年申请了专利。此专利通过增加内筛网使处于麸皮中间部分质量较轻的面粉能够进入内筛网，从而与麸皮分离，提高出粉率。通过将转轴设置为带有通孔的空心柱体，并在转轴一侧设置有引风机，方便地将内滤网中面粉抽出来。设计引风机结构可以通过滤网或者布袋收集面粉，防止面粉自动回到内筛网中，提高出粉率。

图6 展示了该打麸机的结构，图中数字分别表示：1 机壳、2 入料管道、3 出料口、4 筛选机构、5 驱动电机、6 引风机、7 收集装置。

图6 一种具有内筛网的打麸机

筛选机构沿机壳长度方向设置于机壳内部，收集装置内部包含一个与转轴41 相连接的收集腔71，收集腔内有第一滤网711 和第二滤网712。第一滤网为活动设计，面粉不能从第一滤网和第二滤网之间的滤空中穿过。72 为漏斗形结构的出料口，第二出料口72 与出料口3 中的物料通过管道汇集到一起进行下一步工作。

图6（b）为有引风机一侧的结构示意图，其中包括同轴设置的转轴41、内筛网42 和外筛网43，转轴41 上设置有多个跟随转轴同步转动的打板44，内筛网42 与外筛网43 的筛孔孔径相同；打板设置于所述外筛网内部，内筛网设置于所述转轴与外筛网之间；通过利用打板将内筛网两端封闭，可以防止进入内筛网的物料从42 和41 之间的空隙处跑出。

图6（c）具体介绍了筛选机构内部的示意图，包括在打板上设置的筛网固定圈441，相邻的两个打板44 分别通过筛网固定圈441 固定内筛网42 的两端，使内筛网跟随打板同步转动，从而提高内筛网的稳定性，便于内筛网的更换。

（2）一种双筒高效打麸装置（CN201910609177.4）

安徽德鑫源食品有限公司发明一种双筒高效打麸装置，2019 年申请专利。该打麸装置包括筛网组件、打麸机构，如图7 所示。

图7 一种双筒高效打麸装置

该发明是一种双通高效打麸装置，包含了两个打麸板及两个圆筒筛网同时工作，能够大大提高打麸效率，同时结构设计合理，使打麸机构能够快速稳定的旋转，解决了处于旋转中心位置质量较轻的麸皮和面粉很难与筛网接触，无法分离导致出粉率较低的问题。

（3）一种自脱落高效打麸装置（CN20191061843 5.5）

2019 年，安徽德鑫源食品有限公司设计了一种自脱落高效的打麸装置（图8），并申请了专利。该装置是为了解决在实际工作中筛孔堵塞，更换筛网困难的问题。

图8 一种自脱落高效的打麸装置

该装置包括水平设置的圆筒壳体2，在圆筒壳体的一侧设有进料口，进料口通过进料门板1 封堵，底部设有出料口5，在圆筒壳体2 的内部设有一套筛网组件，筛网组件内部设有打麸机构，该打麸机构通过连接内部转轴3，经传动皮带连接电机4。

该装置的筛网组件包括水平设置的正六棱柱框架8，通过连接杆10 固定在圆筒壳体2 内部，正六棱柱框架8 每个侧面均设有一个筛选口20，每两个侧面之间的折弯处均设有一个V 形固定板15，V 形固定板的两个长条形端面开设有长条形C 形凹槽17，长条形C 形凹槽内部卡设有圆柱18，圆柱上一体成型有弹性橡胶条14，弹性橡胶条远离圆柱的一端开设有滑道16，每两个相邻的弹性橡胶条14 之间连接有一个筛网9，筛网两端插设在滑道16 内。

这种自脱落高效打麸装置能够在工作的时候，通过旋转的打板打击带有面粉的麸皮，同时麸皮撞击在筛网上。由于该装置的筛网组件为正六棱柱形，六棱柱的折弯处能够阻止带有面粉的麸皮随气流作圆周运动，便于麸皮击打在筛网上，更好的使麸皮与筛网分离。由于筛网两端与V 形固定板之间设有可以转动的圆柱，同时采用具有弹性的弹性橡胶条作为连接件，这样在气流、麸皮和面粉击打作用下，筛网产生了振动，有效防止筛孔被堵塞。

通过以上专利可以发现：涉及内筛网的相关打麸设备均是通过在打麸设备内部设置内筛网以达到提高出粉率的目的，虽有技术点涉及内筛网与拍打装置的固定，但较少，尚有进一步研究的空间；外筛网相关专利的技术点较为分散，包括筛网本身的形状结构以及筛网装配方式等，研究目的主要涉及面粉出粉效率和机器本身两个方面，这部分的专利技术点尚未汇聚成一条完整的技术路线，相关企业可以就外筛网进行技术交流，挖掘技术空白领域，相互分享，理清外筛理装置的技术脉络；涉及双筛理装置的专利较少，技术点也较为局限，此部分的技术空白点很多，相关企业可在双筛理装置领域进行相关的研发以提升粉麸分离效率。

2.3 打麸设备机体结构的专利技术演化分析

根据时间发展顺序挑选出打麸设备的机体结构相关专利，并绘制专利发展演化图，见图9，图中标注出了每件专利的申请号、专利名称及专利申请人。除个别公司外，申请人排名前5 的公司基本都位列其中，能够代表该领域内的专利技术发展。

图9 机体结构专利发展演化图

打麸设备的机体结构可以分为卧式、气压式及振动式3 种。

2.3.1 卧式打麸设备

1979 年，粮食部门组织专家赴瑞士、意大利考察，调研了布勒公司KMLA 型卧式打麸设备，认为该打麸设备具有结构紧凑简单、轻巧灵活、装拆方便、体积小、效率高等优点[10]。我国第一台卧式打麸设备是FFFD 型，作用是处理从皮磨系统各道工序筛理出来的上交物料和最后一道研磨筛理出来的麸皮，卧式打麸机是我国近年来广泛使用的麸粉分离设备。21 世纪以来，技术人员就卧式打麸设备开展了相关技术点的研制，涉及的专利发展演化图如图9 所示。

2010 年，原江都市仙龙粮食机械有限公司研制出卧式螺旋刷麸机（CN101947509A），这种设备筛筒采用卧式固定的方式，使物料的推进流畅、速度加快，转子上的刷子紧贴筛筒，不但将物料中面粉刷下而且可以清理筛面，筛理效果好、出粉率高，不会损坏面粉中蛋白质，起到提高产品质量、提高出粉率的作用。

图10 卧式打麸设备结构示意图

2018 年，扬州市仙龙粮食机械有限公司研制出一种新型卧式打麸设备（CN208407671U），该设备通过调节装置，可以通过调节槽钢与壳体轴向之间的相对角度来提高块状物料的筛分能力，增强物料流动的均匀性，增加了出粉率。

2020 年，莱州宏源面粉有限公司研制出一种卧式打麸设备（CN212120806U），该设备通过电机带动旋转轴转动，使打板对麸皮进行打击和筛理，从而将麸皮上的面粉分离下来，麸皮从排料口排出，面粉和一些粒径较小的麸皮通过筛孔落到振动筛板上，振动电机带动振动筛板振动，使粒径较小的麸皮二次振动过筛，面粉从粒径较小的麸皮中分离，从振动筛板的筛孔落下，经出粉口排出，面粉的均匀性较好。

显然，卧式打麸设备是我国较为传统的打麸设备，专利技术点集中在使面粉出粉率提高，技术较为成熟，此部分技术专利可作为参考，为改良打麸方式提供理论背景。

2.3.2 气压式打麸设备

气压式打麸设备亦称气流式打麸设备，是通过气流振动的方式达到拍打的目的。目前常用的打麸设备均采用单一机械打板式，这种形式会造成麸皮破碎，并且麸皮上的面粉清理也不干净；另外，常规打麸设备采用减速电机通过皮带传动容易产生振动，噪音较大；而且设备采用整体结构，工作部件不容易更换维修。近年来，市场上出现了一种利用气压作用的打麸设备。

2018 年，扬州市仙龙粮食机械有限公司研制出一种气流式振动打麸设备（CN108380303A），见图11，采用气流式振动打麸设备可有效提高研磨效率，降低整个制粉过程的能耗，确保面粉品质。

图11 一种气流式振动打麸机

2019 年，安徽德鑫源食品有限公司研制出一种气压法快速打麸装置（CN110238058A），见图12；一种降低麸皮破碎率的打麸装置（CN210207657U），见图13。二种装置均是利用气压结构解决现有技术中机械式打麸容易将麸皮打碎的问题。

图12 一种气压法快速打麸装置

图13 一种降低麸皮破碎率的打麸装置

同年，由梁金超设计的气压法快速打麸扬粉分离机（CN110947628A），见图14，解决了设备内部飞扬起来的面粉卡入衔接缝隙影响其后续使用的问题。

图14 一种气压法快速打麸扬粉分离机

气压式打麸设备是近几年才出现的打麸方式，所涉及的技术点较多，目前研究正处于萌芽期，相关企业可以就气压式打麸设备展开研究。

2.3.3 振动式打麸设备

振动方式最早运用在刷麸机中，如2010 年研制出的刷麸机（CN201760308U）就是利用振动的方式解决传统型刷麸机易堵料、产量小、取粉率低、轴承密封性不好、轴承易损坏、轮齿易折断的问题。

2019 年发明的振动式打麸设备（CN210449287U），见图15。传统的打麸机在使用中存在面粉不易穿过筛孔的问题，经过增加振动的改进，显著提高粉麸分离效率。改进后的振动打麸机与其他振动打麸机相比，具有激振力小，振动柔和，整机运行平稳等优点，更好地解决了面粉堵塞筛孔问题[11]。

图15 振动式打麸设备专利结构示意图

3 结论

（1）从专利统计来看，全球小麦打麸设备领域内专利数量相对不多，但整体呈现阶段性。2008 年之前专利申请量处于萌芽阶段，该时期专利技术点较少；2008—2016 年为专利申请的缓慢发展期，受政策及市场的影响，打麸设备领域开始进入专利技术积累阶段；2016 年至今为专利的快速发展期，打麸技术突破技术瓶颈，专利技术点开始增加。在专利申请人方面，排名前五的申请人均来自中国，但单个专利申请人持有专利数较少。打麸设备领域的专利关注焦点集中在筛网清理、粉麸分离和麸皮完整等方面。

（2）从专利技术演化分析可知，按专利技术点类别进行分类，可将打麸设备领域的技术点分为打麸清理结构、打麸设备筛理装置以及打麸设备机体结构三种。清理结构主要是自身清理，防止物料堵塞；筛理装置可分为内筛网、外筛网和双筛网；机体结构可分为卧式打麸设备、气压式打麸设备以及振动式结构。

（3）对于企业而言，由于打麸设备领域内的专利技术点较少，改良打麸设备的途径较多，企业可以在现有技术点的基础上，突破技术瓶颈，增加打麸设备的不同改良形式；就具体细化技术点而言，现有专利在内筛网与拍打装置的固定、外筛网与双筛网的技术研发，气压式打麸设备与振动式打麸设备的结合方面还有技术空白点，企业可在以上几个方面做出突破。