防碎低耗大米集成加工工藝的優化
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摘 要：為進一步提升碾米設備的工藝性能，有效控制稻米加工中的增碎率，提高碾米設備出米率，降低大米加工能耗，延長米輥的使用壽命，同時探索胚芽米的加工工藝，葉威集團研制開發出了308鈦合金米輥，使用摩擦擦離碾米工藝的橫式碾米機。通過不斷優化工藝參數，經生產驗證表明：該設備具有出米率高、留胚率高、能耗低、體積小、噪音低、壽命長且性能穩定等優點。
關鍵詞：碾米機;防碎;低耗;集成加工中心;胚芽米
Abstract：In order to further improve the process performance of rice milling equipment， effectively control the rate of crushing in rice processing， increase the rice yield of rice milling equipment， reduce the energy consumption of rice processing， extend the service life of rice rolls， and explore the processing technology of germ rice， Yewei Group A horizontal rice milling machine using a 308 titanium alloy rice roll and using friction rubbing away from the rice milling process was developed. Through continuous optimization of process parameters， production verification shows that the equipment has the advantages of high rice yield， high retention rate， low energy consumption， small volume， low noise， long life and stable performance.
Key words：Rice mill; Titanium alloy rice roll; Low consumption integrated; Machining center; Germ rice
中圖分類號：TS212.8
水稻是我國的主要農作物，全國有50%以上的人口以大米為主食。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對食品品質的要求也越來越高，除了大米的口感以外，更多的人開始關心其營養價值，這對我國大米加工行業提出了更高要求，同時也是我國大米加工行業發展的巨大機遇[1]。一粒米中66%的營養在胚芽中（胚芽中富含豐富的B族維生素和微量營養元素），29%的營養在胞膜和麩皮中，精白米的營養只占一粒米全部營養的5%，其主要成分是糖和淀粉。胚芽米既保留了糙米的營養又有精白米的口感，長期食用可以促進人體發育、維持皮膚營養、降低人體膽固醇，減少高血壓、心臟病、糖尿病、肥胖、便秘及癌癥的發生[2]。
目前碾米機的米輥主要為砂輥和鐵輥，砂輥存在耐磨性差的問題，鐵輥耐磨性優于砂輥，但容易生銹。由于磨損等原因，在米輥使用后期，碾米質量較差、谷粒脫糠不凈、脫落的氧化鐵粉進入米中，危害健康。為探索胚芽米的加工工藝，同時解決米輥耐磨性差、易生銹的問題，提高米機出米率和留胚率，湖北葉威（集團）糧油機械有限公司經過近10年的研究，研制出了具有308鈦合金米輥、并采用摩擦擦離碾米工藝的橫式碾米機。
1 工藝優化
葉威防碎低耗大米集成加工中心主要由進料裝置、碾白室、出料裝置、傳動裝置、噴風裝置、糠粞收集裝置和機架組成。糙米經米機進料裝置，在螺旋輸送器的作用下沿軸向進入米輥、米篩、米刀和壓力門組成的碾米室，通過米粒和碾米室構件之間以及米粒與米粒之間的相對運動，產生摩擦，當強烈的摩擦作用深入到米粒皮層內部，使米皮沿著胚乳的表面產生相對滑動，并被拉伸、斷裂、擦離。擦離后的米糠通過米篩進入糠粞收集裝置，米粒通過出料裝置進入下一工序。
基于對米粒流體理論、胚芽米碾米機理的研究，使用創新設計方法、多物理場仿真技術、智能設計和TRIZ技術，葉威防碎低耗大米集成加工中心進行了如下結構及工藝創新。
1.1 改良米輥
針對傳統砂輥、鐵輥耐磨性差、易損耗的問題，葉威集團從米輥材質上著手，重點改變米輥材料的化學成分和成型工藝。通過長期的實驗與摸索，成功將鈦合金工藝融入米輥之中，加工出鈦合金米輥，其具有高強度、高韌性、耐蝕性好的特點，將米輥的使用壽命延長至5～10年，大大降低了米輥的更換成本。
通過物理仿真及參數調校，最終確定鈦合金米輥的直徑為308 mm，比一般鐵輥150～250 mm的直徑大很多。其米輥轉速低于砂輥碾米機及鐵輥碾米機，米輥上獨特的碾米筋結構能夠達到均勻去皮的效果，減少碎米，提高出米率，降低能耗，且工作噪音≤85 dB。
1.2 留胚加工工藝的優化
影響留胚米機的工藝的主要因素有碾米輥直徑、長度、轉速、碾米筋角度、碾米室間隙、動力配置以及單位產量、碾米運動面積等，因此要設計出符合留胚米生產要求的留胚米機就必須找出這些參數與留胚率之間的關系[3]。
綜合考量大米品種、產量、擦離碾米壓力、米粒流體運動與密度等因素，葉威防碎低耗大米集成加工中心通過優化鈦合金米輥直徑、長度、轉速，碾米筋結構、角度，米輥與米篩間隙，米刀角度及進、出糧速度等工藝參數，使稻米留胚率≥90%。碾米室采用大間隙結構，避免了對物料的機械擠壓，大幅降低大米加工能耗，鈦合金米輥上均勻分布的出風口，可以向圓周方向均勻送風，使稻米在碾米室中充分懸浮、快速翻滾，提高了稻米碾米頻率，并將擦離下來的米糠通過糠篩排出碾米室，有效防止了碾米機糠篩容易堵塞的問題。
2 生產性試驗
2.1 試驗時間
2018年10月8日—2018年11月14日。
2.2 試驗地點
湖北葉威集團大米加工生產線。
2.3 試驗用糧
優質晚秈稻。
2.4 試驗裝備
自有檢驗、計量儀器，流量稱，葉威防碎低耗大米集成加工中心。
2.5 工藝流程
低溫儲存倉→原料倉→振動清雜篩→去石機→礱谷機→葉威防碎低耗大米集成加工中心→白米分離篩→色選機→包裝。
2.6 試驗記錄
3 試驗結論
經多次加工試驗表明，葉威防碎低耗大米集成加工中心具有以下特點：①產量大，處理量可達到10 t·h-1。
?、诠男。瑖嵦幚黼姾摹? kW。③出米率高，平均出米率≥70%，相比同類產品提升了10%～20%，每年可節約大量的糧食損耗。④留胚率高，平均留胚率≥90%，保留了更多的營養成分。⑤使用壽命長，米輥使用鈦合金加工工藝制作而成，使用壽命長達
5～10年;米篩使用2.5 mm、高于食品級材料的321不銹鋼制作而成，減少了更換次數。⑥結構化精簡設計，體積小，易于清潔、保養與維護。⑦低溫、低噪，優于國家標準。
參考文獻：
[1]萬偉紅，楊衛平，劉 峰.留胚米加工工藝及設備研究[J].包裝與食品機械，2012，30（1）：45-47.
[2]俞 超，林 軒，周美園，等.胚芽米營養成分研究[J].科技通報，2013，29（9）：51-54，60.
[3]田慶國，孫正和.胚芽米碾米機的設計[J].包裝與食品機械，1997，15（4）：9-10，52.
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