碾米機和精米機的研制過程

       胚芽米系指胚芽保留率達80%以上的符合大米等級要求的精米。米胚占米粒重量的2%~3.5%,是大米中的營養(yǎng)精華,國外專家稱其為/天賜營養(yǎng)源。米胚中的蛋白質(zhì)、脂肪均在2%以上,還含有多種維生素和人體需要的微量元素。其中氨基酸組成較為平衡,為全價蛋白質(zhì),米胚油中70%~80%的脂肪為不飽和脂肪酸,天然維生素E高達2~3 mg/g。另外還含有植物固醇、谷維素等特殊成分。長期食用胚芽米可有效的預(yù)防腳氣病、口唇炎等多種疾病,因此在國內(nèi)外引起了人們的廣泛關(guān)注。日本在30年代就開始對胚芽米和胚芽米機進行研究,現(xiàn)在胚芽米在日本已被大多民眾所食用。佐竹制造廠生產(chǎn)的REMTA型胚芽碾米機米機碾米留胚率在80%以上。我國對胚芽米的研究始于90年代初期,胚芽米的營養(yǎng)價值為大多數(shù)人所不知,沒有胚芽精米機生產(chǎn)廠家。少數(shù)糧食加工企業(yè)從日本等國引進胚芽精米機價格昂貴,單臺價格在30萬人民幣左右,自動化程度較高,一旦出現(xiàn)故障難以及時維修,因此單靠引進設(shè)備從事胚芽米生產(chǎn),不適合我國國情。
1 胚芽米的加工原則
      胚位于糙米腹部的下端,組織松散。胚芽和胚根是由一根極短的胚軸連接在一起,和胚乳的連結(jié)不牢固。當糙米多次連續(xù)地在米機的碾白室內(nèi)分離剝皮時,米粒中的胚芽脫落也就增加多次,并且加工精度越高米胚脫落越多。因此加工胚芽米應(yīng)遵循如下原則。
(1)快速輕碾、多道出白;
(2)碾米輥采用砂鐵組合形式,砂輥研削起頭道開糙,鐵輥擦離起主要碾白作用;
(3)采用噴風碾米,負壓引糠。
2 普通碾米機加工胚芽精米的缺陷
2.1 橫式碾機米
     橫式碾米機在碾白過程中,受米粒流體自身重力的影響,碾白室橫截面上米粒流體密度不均勻,碾白室下半部的米粒流體密度大,上半部密度小,因此,米粒在碾白室下半部受到的碾白壓力很大,易產(chǎn)生碎米;在碾白室上半部,由于米粒密度小,米粒間隙較大,在高速旋轉(zhuǎn)碾輥的作用下,米粒與碾白室構(gòu)件之間快速沖撞也易產(chǎn)生碎米,特別是產(chǎn)生的小碎米、米粞量多,此類機型加工的大米,胚芽幾乎全部脫落。
2.2 立式碾米機
     碾白室內(nèi)米粒流體的自身重力加快了米粒通過碾白室的速度,米粒通過碾白室時間短,米粒受到的碾削作用稍弱,達到精米等級需多道碾白,米胚在多道碾白過程中,受到的剪切和彎曲次數(shù)隨之增大,對胚的保留極為不利。
2.3 碾白壓力調(diào)整
     無論是橫式米機還是立式米機,碾白壓力調(diào)整大多采用重砣壓力門控制,由于重砣的質(zhì)量是非連續(xù)性的,碾白壓力的調(diào)整難以達到精確連續(xù)調(diào)整。
3 胚芽精米機工藝的選擇
3.1 采用先砂后鐵一機兩道碾白立式碾米機米粒由輸送器送入研削碾白室,在快速旋轉(zhuǎn)砂輪作用下,加上米粒之間的相互摩擦,糠層被剝離。該工序的特點是快速輕碾,碾白壓力小,對胚的損傷輕微。擦離碾白室的碾白壓力較大,速度比較低,依靠壓力和摩擦作用使糠層變形最終與胚乳分離達到碾白的目的。
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動,在輸送器和米粒自重作用下,米粒充滿整個研削室,米粒之間的摩擦作用增強,米粒與砂輥、機件的碰撞相對較弱,有利于胚的保留,另外米粒在研削室內(nèi)螺旋上升經(jīng)導(dǎo)流環(huán)進入擦離碾白室,其流向與重力方向相同,米粒的滾動多于翻轉(zhuǎn),受彎曲和剪切力較小,對胚的保留是很有利的。
3.3 采用4~5道碾白和噴風碾白
    碾白道數(shù)少,碾白壓力大有利于增加碾白效率,但碎米較多,留胚率自然降低;多道碾白可使碾白壓力較小,排糠分配率較好,但多道碾白道數(shù)過多,效率低,且胚的受損次數(shù)增多。結(jié)合國外同類產(chǎn)品的技術(shù),采用4~5道碾白比較理想。采用噴風碾白有利于降低米溫和水分,提高米粒截面硬度,同時使米粒翻滾均勻,避免局部過碾,有利胚的保留。上述碾米工藝符合胚芽米加工特點,實現(xiàn)了提高留胚率各因素的最佳組合。
4 胚芽精米機的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)
4.1 胚芽精米機結(jié)構(gòu)
    根據(jù)人機工程學原理,本機設(shè)計為立式、全封閉。主要由進料系統(tǒng)、研削碾白系統(tǒng)、擦離碾白系統(tǒng)和風機組成。圖1為裝配圖。

4.2 胚芽精米機調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)
4.2.1 流量調(diào)節(jié)
    米粒進入碾白室的流量大小,由流量計進行計量,此法使米粒流量穩(wěn)定在一定的值,為研削阻抗和擦離阻抗的調(diào)節(jié)創(chuàng)造有利的條件。
4.2.2 研削阻抗調(diào)節(jié)
    研削碾白壓力大,碾白效率高,留胚率低;碾白壓力小,則留胚率高。研削阻抗大小依靠節(jié)流環(huán)開啟大小,節(jié)流環(huán)由彈簧和旋轉(zhuǎn)拉桿相連,通過旋轉(zhuǎn)拉桿可精確調(diào)整節(jié)流環(huán)開啟量,從而達到對研削阻抗的調(diào)整。
4.2.3 擦離阻抗的調(diào)整
    擦離阻抗是由出米口壓力門調(diào)節(jié),普通米機通過重砣增減調(diào)節(jié)碾白室內(nèi)的壓力,該機由可編程控制器控制步進電機的正反轉(zhuǎn),由步進電機帶動導(dǎo)糧錐的上下移動來控制出口流量大小,因此擦離碾白壓力可進行連續(xù)的精確調(diào)整。流量、研削碾白壓力和擦離碾白壓力對留胚率影響是密切相關(guān)的,建立三者之間穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系,是決定留胚率高低的關(guān)鍵。該機調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)可很容易達到此要求。
5 結(jié)論
     依據(jù)胚芽米碾白原則,確定合理的碾白工藝,設(shè)計出的立式胚芽碾米機在2個多月的實際生產(chǎn)試驗中,留胚率一直穩(wěn)定在80%以上,達到了設(shè)計要求。

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