防碎低耗大米集成加工工艺的优化

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　　摘 要：为进一步提升碾米设备的工艺性能，有效控制稻米加工中的增碎率，提高碾米设备出米率，降低大米加工能耗，延长米辊的使用寿命，同时探索胚芽米的加工工艺，叶威集团研制开发出了308钛合金米辊，使用摩擦擦离碾米工艺的横式碾米机。通过不断优化工艺参数，经生产验证表明：该设备具有出米率高、留胚率高、能耗低、体积小、噪音低、寿命长且性能稳定等优点。
　　关键词：碾米机;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
　　中图分类号：TS212.8
　　水稻是我国的主要农作物，全国有50%以上的人口以大米为主食。随着人民生活水平的不断提高，人们对食品品质的要求也越来越高，除了大米的口感以外，更多的人开始关心其营养价值，这对我国大米加工行业提出了更高要求，同时也是我国大米加工行业发展的巨大机遇[1]。一粒米中66%的营养在胚芽中（胚芽中富含丰富的B族维生素和微量营养元素），29%的营养在胞膜和麸皮中，精白米的营养只占一粒米全部营养的5%，其主要成分是糖和淀粉。胚芽米既保留了糙米的营养又有精白米的口感，长期食用可以促进人体发育、维持皮肤营养、降低人体胆固醇，减少高血压、心脏病、糖尿病、肥胖、便秘及癌症的发生[2]。
　　目前碾米机的米辊主要为砂辊和铁辊，砂辊存在耐磨性差的问题，铁辊耐磨性优于砂辊，但容易生锈。由于磨损等原因，在米辊使用后期，碾米质量较差、谷粒脱糠不净、脱落的氧化铁粉进入米中，危害健康。为探索胚芽米的加工工艺，同时解决米辊耐磨性差、易生锈的问题，提高米机出米率和留胚率，湖北叶威（集团）粮油机械有限公司经过近10年的研究，研制出了具有308钛合金米辊、并采用摩擦擦离碾米工艺的横式碾米机。
　　1 工艺优化
　　叶威防碎低耗大米集成加工中心主要由进料装置、碾白室、出料装置、传动装置、喷风装置、糠粞收集装置和机架组成。糙米经米机进料装置，在螺旋输送器的作用下沿轴向进入米辊、米筛、米刀和压力门组成的碾米室，通过米粒和碾米室构件之间以及米粒与米粒之间的相对运动，产生摩擦，当强烈的摩擦作用深入到米粒皮层内部，使米皮沿着胚乳的表面产生相对滑动，并被拉伸、断裂、擦离。擦离后的米糠通过米筛进入糠粞收集装置，米粒通过出料装置进入下一工序。
　　基于对米粒流体理论、胚芽米碾米机理的研究，使用创新设计方法、多物理场仿真技术、智能设计和TRIZ技术，叶威防碎低耗大米集成加工中心进行了如下结构及工艺创新。
　　1.1 改良米辊
　　针对传统砂辊、铁辊耐磨性差、易损耗的问题，叶威集团从米辊材质上着手，重点改变米辊材料的化学成分和成型工艺。通过长期的实验与摸索，成功将钛合金工艺融入米辊之中，加工出钛合金米辊，其具有高强度、高韧性、耐蚀性好的特点，将米辊的使用寿命延长至5～10年，大大降低了米辊的更换成本。
　　通过物理仿真及参数调校，最终确定钛合金米辊的直径为308 mm，比一般铁辊150～250 mm的直径大很多。其米辊转速低于砂辊碾米机及铁辊碾米机，米辊上独特的碾米筋结构能够达到均匀去皮的效果，减少碎米，提高出米率，降低能耗，且工作噪音≤85 dB。
　　1.2 留胚加工工艺的优化
　　影响留胚米机的工艺的主要因素有碾米辊直径、长度、转速、碾米筋角度、碾米室间隙、动力配置以及单位产量、碾米运动面积等，因此要设计出符合留胚米生产要求的留胚米机就必须找出这些参数与留胚率之间的关系[3]。
　　综合考量大米品种、产量、擦离碾米压力、米粒流体运动与密度等因素，叶威防碎低耗大米集成加工中心通过优化钛合金米辊直径、长度、转速，碾米筋结构、角度，米辊与米筛间隙，米刀角度及进、出粮速度等工艺参数，使稻米留胚率≥90%。碾米室采用大间隙结构，避免了对物料的机械挤压，大幅降低大米加工能耗，钛合金米辊上均匀分布的出风口，可以向圆周方向均匀送风，使稻米在碾米室中充分悬浮、快速翻滚，提高了稻米碾米频率，并将擦离下来的米糠通过糠筛排出碾米室，有效防止了碾米机糠筛容易堵塞的问题。
　　2 生产性试验
　　2.1 试验时间
　　2018年10月8日—2018年11月14日。
　　2.2 试验地点
　　湖北叶威集团大米加工生产线。
　　2.3 试验用粮
　　优质晚籼稻。
　　2.4 试验装备
　　自有检验、计量仪器，流量称，叶威防碎低耗大米集成加工中心。
　　2.5 工艺流程
　　低温储存仓→原料仓→振动清杂筛→去石机→砻谷机→叶威防碎低耗大米集成加工中心→白米分离筛→色选机→包装。
　　2.6 试验记录
　　3 試验结论
　　经多次加工试验表明，叶威防碎低耗大米集成加工中心具有以下特点：①产量大，处理量可达到10 t·h-1。
　　②功耗小，吨处理电耗≤8 kW。③出米率高，平均出米率≥70%，相比同类产品提升了10%～20%，每年可节约大量的粮食损耗。④留胚率高，平均留胚率≥90%，保留了更多的营养成分。⑤使用寿命长，米辊使用钛合金加工工艺制作而成，使用寿命长达
　　5～10年;米筛使用2.5 mm、高于食品级材料的321不锈钢制作而成，减少了更换次数。⑥结构化精简设计，体积小，易于清洁、保养与维护。⑦低温、低噪，优于国家标准。
　　参考文献：
　　[1]万伟红，杨卫平，刘 峰.留胚米加工工艺及设备研究[J].包装与食品机械，2012，30（1）：45-47.
　　[2]俞 超，林 轩，周美园，等.胚芽米营养成分研究[J].科技通报，2013，29（9）：51-54，60.
　　[3]田庆国，孙正和.胚芽米碾米机的设计[J].包装与食品机械，1997，15（4）：9-10，52.
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