碾米機(jī)和精米機(jī)的研制過(guò)程

       胚芽米系指胚芽保留率達(dá)80%以上的符合大米等級(jí)要求的精米。米胚占米粒重量的2%~3.5%,是大米中的營(yíng)養(yǎng)精華,國(guó)外專家稱其為/天賜營(yíng)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(jià)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(dá)2~3 mg/g。另外還含有植物固醇、谷維素等特殊成分。長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外引起了人們的廣泛關(guān)注。日本在30年代就開(kāi)始對(duì)胚芽米和胚芽米機(jī)進(jìn)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(jī)米機(jī)碾米留胚率在80%以上。我國(guó)對(duì)胚芽米的研究始于90年代初期,胚芽米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值為大多數(shù)人所不知,沒(méi)有胚芽精米機(jī)生產(chǎn)廠家。少數(shù)糧食加工企業(yè)從日本等國(guó)引進(jìn)胚芽精米機(jī)價(jià)格昂貴,單臺(tái)價(jià)格在30萬(wàn)人民幣左右,自動(dòng)化程度較高,一旦出現(xiàn)故障難以及時(shí)維修,因此單靠引進(jìn)設(shè)備從事胚芽米生產(chǎn),不適合我國(guó)國(guó)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(dāng)糙米多次連續(xù)地在米機(jī)的碾白室內(nèi)分離剝皮時(shí),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(kāi)糙,鐵輥擦離起主要碾白作用;
(3)采用噴風(fēng)碾米,負(fù)壓引糠。
2 普通碾米機(jī)加工胚芽精米的缺陷
2.1 橫式碾機(jī)米
     橫式碾米機(jī)在碾白過(guò)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?zèng)_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(jī)型加工的大米,胚芽幾乎全部脫落。
2.2 立式碾米機(jī)
     碾白室內(nèi)米粒流體的自身重力加快了米粒通過(guò)碾白室的速度,米粒通過(guò)碾白室時(shí)間短,米粒受到的碾削作用稍弱,達(dá)到精米等級(jí)需多道碾白,米胚在多道碾白過(guò)程中,受到的剪切和彎曲次數(shù)隨之增大,對(duì)胚的保留極為不利。
2.3 碾白壓力調(diào)整
     無(wú)論是橫式米機(jī)還是立式米機(jī),碾白壓力調(diào)整大多采用重砣壓力門(mén)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(dá)到精確連續(xù)調(diào)整。
3 胚芽精米機(jī)工藝的選擇
3.1 采用先砂后鐵一機(jī)兩道碾白立式碾米機(jī)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(diǎn)是快速輕碾,碾白壓力小,對(duì)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(dá)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(dòng),在輸送器和米粒自重作用下,米粒充滿整個(gè)研削室,米粒之間的摩擦作用增強(qiáng),米粒與砂輥、機(jī)件的碰撞相對(duì)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(jìn)入擦離碾白室,其流向與重力方向相同,米粒的滾動(dòng)多于翻轉(zhuǎn),受彎曲和剪切力較小,對(duì)胚的保留是很有利的。
3.3 采用4~5道碾白和噴風(fēng)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(guò)多,效率低,且胚的受損次數(shù)增多。結(jié)合國(guó)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(fēng)碾白有利于降低米溫和水分,提高米粒截面硬度,同時(shí)使米粒翻滾均勻,避免局部過(guò)碾,有利胚的保留。上述碾米工藝符合胚芽米加工特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了提高留胚率各因素的最佳組合。
4 胚芽精米機(jī)的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)
4.1 胚芽精米機(jī)結(jié)構(gòu)
    根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,本機(jī)設(shè)計(jì)為立式、全封閉。主要由進(jìn)料系統(tǒng)、研削碾白系統(tǒng)、擦離碾白系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)組成。圖1為裝配圖。

4.2 胚芽精米機(jī)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)
4.2.1 流量調(diào)節(jié)
    米粒進(jìn)入碾白室的流量大小,由流量計(jì)進(jìn)行計(jì)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(kāi)啟大小,節(jié)流環(huán)由彈簧和旋轉(zhuǎn)拉桿相連,通過(guò)旋轉(zhuǎn)拉桿可精確調(diào)整節(jié)流環(huán)開(kāi)啟量,從而達(dá)到對(duì)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(mén)調(diào)節(jié),普通米機(jī)通過(guò)重砣增減調(diào)節(jié)碾白室內(nèi)的壓力,該機(jī)由可編程控制器控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn),由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)糧錐的上下移動(dòng)來(lái)控制出口流量大小,因此擦離碾白壓力可進(jìn)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(duì)留胚率影響是密切相關(guān)的,建立三者之間穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,是決定留胚率高低的關(guān)鍵。該機(jī)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)可很容易達(dá)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(jì)出的立式胚芽碾米機(jī)在2個(gè)多月的實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)中,留胚率一直穩(wěn)定在80%以上,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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