碾米机和精米机的研制过程

       胚芽米系指胚芽保留率达80%以上的符合大米等级要求的精米。米胚占米粒重量的2%~3.5%,是大米中的营养精华,国外专家称其为/天赐营养源。米胚中的蛋白质、脂肪均在2%以上,还含有多种维生素和人体需要的微量元素。其中氨基酸组成较为平衡,为全价蛋白质,米胚油中70%~80%的脂肪为不饱和脂肪酸,天然维生素E高达2~3 mg/g。另外还含有植物固醇、谷维素等特殊成分。长期食用胚芽米可有效的预防脚气病、口唇炎等多种疾病,因此在国内外引起了人们的广泛关注。日本在30年代就开始对胚芽米和胚芽米机进行研究,现在胚芽米在日本已被大多民众所食用。佐竹制造厂生产的REMTA型胚芽碾米机米机碾米留胚率在80%以上。我国对胚芽米的研究始于90年代初期,胚芽米的营养价值为大多数人所不知,没有胚芽精米机生产厂家。少数粮食加工企业从日本等国引进胚芽精米机价格昂贵,单台价格在30万人民币左右,自动化程度较高,一旦出现故障难以及时维修,因此单靠引进设备从事胚芽米生产,不适合我国国情。
1 胚芽米的加工原则
      胚位于糙米腹部的下端,组织松散。胚芽和胚根是由一根极短的胚轴连接在一起,和胚乳的连结不牢固。当糙米多次连续地在米机的碾白室内分离剥皮时,米粒中的胚芽脱落也就增加多次,并且加工精度越高米胚脱落越多。因此加工胚芽米应遵循如下原则。
(1)快速轻碾、多道出白;
(2)碾米辊采用砂铁组合形式,砂辊研削起头道开糙,铁辊擦离起主要碾白作用;
(3)采用喷风碾米,负压引糠。
2 普通碾米机加工胚芽精米的缺陷
2.1 横式碾机米
     横式碾米机在碾白过程中,受米粒流体自身重力的影响,碾白室横截面上米粒流体密度不均匀,碾白室下半部的米粒流体密度大,上半部密度小,因此,米粒在碾白室下半部受到的碾白压力很大,易产生碎米;在碾白室上半部,由于米粒密度小,米粒间隙较大,在高速旋转碾辊的作用下,米粒与碾白室构件之间快速冲撞也易产生碎米,特别是产生的小碎米、米粞量多,此类机型加工的大米,胚芽几乎全部脱落。
2.2 立式碾米机
     碾白室内米粒流体的自身重力加快了米粒通过碾白室的速度,米粒通过碾白室时间短,米粒受到的碾削作用稍弱,达到精米等级需多道碾白,米胚在多道碾白过程中,受到的剪切和弯曲次数随之增大,对胚的保留极为不利。
2.3 碾白压力调整
     无论是横式米机还是立式米机,碾白压力调整大多采用重砣压力门控制,由于重砣的质量是非连续性的,碾白压力的调整难以达到精确连续调整。
3 胚芽精米机工艺的选择
3.1 采用先砂后铁一机两道碾白立式碾米机米粒由输送器送入研削碾白室,在快速旋转砂轮作用下,加上米粒之间的相互摩擦,糠层被剥离。该工序的特点是快速轻碾,碾白压力小,对胚的损伤轻微。擦离碾白室的碾白压力较大,速度比较低,依靠压力和摩擦作用使糠层变形最终与胚乳分离达到碾白的目的。
3.2 米粒在碾白室的流向
    米粒在研削碾白室逆重力方向流动,在输送器和米粒自重作用下,米粒充满整个研削室,米粒之间的摩擦作用增强,米粒与砂辊、机件的碰撞相对较弱,有利于胚的保留,另外米粒在研削室内螺旋上升经导流环进入擦离碾白室,其流向与重力方向相同,米粒的滚动多于翻转,受弯曲和剪切力较小,对胚的保留是很有利的。
3.3 采用4~5道碾白和喷风碾白
    碾白道数少,碾白压力大有利于增加碾白效率,但碎米较多,留胚率自然降低;多道碾白可使碾白压力较小,排糠分配率较好,但多道碾白道数过多,效率低,且胚的受损次数增多。结合国外同类产品的技术,采用4~5道碾白比较理想。采用喷风碾白有利于降低米温和水分,提高米粒截面硬度,同时使米粒翻滚均匀,避免局部过碾,有利胚的保留。上述碾米工艺符合胚芽米加工特点,实现了提高留胚率各因素的最佳组合。
4 胚芽精米机的结构和调节环节
4.1 胚芽精米机结构
    根据人机工程学原理,本机设计为立式、全封闭。主要由进料系统、研削碾白系统、擦离碾白系统和风机组成。图1为装配图。

4.2 胚芽精米机调节环节
4.2.1 流量调节
    米粒进入碾白室的流量大小,由流量计进行计量,此法使米粒流量稳定在一定的值,为研削阻抗和擦离阻抗的调节创造有利的条件。
4.2.2 研削阻抗调节
    研削碾白压力大,碾白效率高,留胚率低;碾白压力小,则留胚率高。研削阻抗大小依靠节流环开启大小,节流环由弹簧和旋转拉杆相连,通过旋转拉杆可精确调整节流环开启量,从而达到对研削阻抗的调整。
4.2.3 擦离阻抗的调整
    擦离阻抗是由出米口压力门调节,普通米机通过重砣增减调节碾白室内的压力,该机由可编程控制器控制步进电机的正反转,由步进电机带动导粮锥的上下移动来控制出口流量大小,因此擦离碾白压力可进行连续的精确调整。流量、研削碾白压力和擦离碾白压力对留胚率影响是密切相关的,建立三者之间稳定的对应关系,是决定留胚率高低的关键。该机调节环节可很容易达到此要求。
5 结论
     依据胚芽米碾白原则,确定合理的碾白工艺,设计出的立式胚芽碾米机在2个多月的实际生产试验中,留胚率一直稳定在80%以上,达到了设计要求。

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