一種留胚碾米機(jī)碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

任洪忱，金德海，趙志剛

摘 要：碾米機(jī)碾米過程在碾米室內(nèi)完成，碾米室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響碾米效果。設(shè)計(jì)了一種留胚碾米機(jī)碾米室結(jié)構(gòu)，介紹了其工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及碾米試驗(yàn)過程，并對工作效果進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：留胚碾米機(jī);碾米室;多單元彈性刀組;滾動磨削

中圖分類號：TS212.3 ???????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.12.008Open Science Identity（OSID）

胚芽米也叫留胚米，是保留米的胚芽部分，而其它部分與白米相近的一種米。胚芽米含有大量的維生素和礦物質(zhì)以及一些其他功能活性物質(zhì)，營養(yǎng)價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于精白米，大力發(fā)展胚芽米生產(chǎn)，讓全國人民都能享用高品質(zhì)胚芽米已成為擺在我們面前的一項(xiàng)十分緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)，他將改良人類稻米收儲、加工、貯存、流通的傳統(tǒng)模式，對推動我國農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。

留胚碾米機(jī)為加工胚芽米專用設(shè)備，胚芽米的碾米作業(yè)在留胚碾米室內(nèi)完成，因此，胚芽米加工效果好壞與碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有直接相關(guān)。本文介紹一種適用于胚芽米加工的碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 碾米室工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 碾米室工作原理

采用磨削砂帶與多單元彈性刀組為主要磨削部件，彈性刀組主要由若干組密布的方形薄鋼片、彈性元件、刀架等部件構(gòu)成，磨削砂帶做直線運(yùn)動，彈性刀組在其運(yùn)動方向上相對靜止但刀組刀片在磨削砂帶的運(yùn)動垂直方向上有彈性運(yùn)動，以此實(shí)現(xiàn)對原料糙米的磨削。磨削過程中使米粒在磨削帶與彈性刀組及刀組框架間形成的長條區(qū)域（碾米室）內(nèi)處于滾動磨削狀態(tài)。將米粒近似看作由米粒中間的圓柱面及兩端的錐面構(gòu)成的幾何形態(tài)，磨削過程類似于刀具對米粒的“仿形磨削”，米粒處于彈性刀組的包裹覆蓋下，胚芽處的磨削與周邊錐面錐度基本一致，胚芽全部或大部分處于錐度的保護(hù)之中，實(shí)現(xiàn)較為完整保留的目的，與傳統(tǒng)磨米方式相較，磨削過程柔和，利于保留胚芽。

1.2 碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

碾米室由砂帶、刀組框架及若干多單元彈性刀組合圍的長條區(qū)域構(gòu)成，碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除上述零部件外還包括機(jī)架、動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)、托板、冷卻裝置、碾米室高度調(diào)整機(jī)構(gòu)等零部件及裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

碾米室結(jié)構(gòu)中，喂入口、出米口、碾米室高度調(diào)整機(jī)構(gòu)、托板等固定在機(jī)架上。喂入口與出米口為中間凹兩邊凸板式結(jié)構(gòu)，凸邊與砂帶間距0.5～1 mm，凹邊與砂帶間距3～3.5 mm，用以保證米粒始終維持單層分布于砂帶上;托板在碾米過程中為砂帶提供剛性支撐;冷卻裝置固定在托板下方，通過其對碾米摩擦部件散熱;多單元彈性刀組由若干組密布的刀片（方形薄鋼片，厚度0.5～1 mm）、彈性元件、刀架架體、隔墊等件組裝而成。刀片與隔墊交錯分布，刀片高度略高于隔墊，與之形成凸凹相間結(jié)構(gòu)，刀片一端面與彈性元件接觸;多組刀組固定在刀組框架上，刀組框架也為中間凹兩邊凸板式結(jié)構(gòu)，凹凸區(qū)域與喂入口及出米口對應(yīng)，刀組框架固定在碾米室高度調(diào)整機(jī)構(gòu)可精密移動部件上，根據(jù)原料及出米狀態(tài)適時調(diào)整刀組框架位置，實(shí)現(xiàn)碾米室高度尺寸（圖1中尺寸x為刀片與砂帶間距）精細(xì)調(diào)節(jié)，刀組框架兩側(cè)邊與砂帶間距設(shè)計(jì)值在0.2～1.2 mm，且兩側(cè)與托板間有彈性密封墊;動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動砂帶運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速0～1000 r/min變頻調(diào)節(jié)。

1.3 碾米工作過程

結(jié)合圖1與圖2簡述碾米工作過程如下：

根據(jù)原料糙米狀態(tài)預(yù)設(shè)碾米室高度x，x略小于米粒直徑;啟動動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)速調(diào)整至800 r/min左右;將糙米原料連續(xù)、均勻喂入;在砂帶運(yùn)轉(zhuǎn)摩擦力帶動下原料進(jìn)入碾米室碾米區(qū)域，在多組多單元彈性刀組與砂帶雙重磨削力的作用下，形成連續(xù)“搓米”工作狀態(tài)，彈性元件可使碾米狀態(tài)下，米粒始終處于多組刀片的包裹覆蓋中，配合砂帶運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)“仿形磨削”，米粒在碾米室內(nèi)滾動，并隨砂帶前進(jìn)，層層小量磨削，磨削完成后米粒從出米口排出，這樣的滾動磨削可最大限度的使胚芽保留下來。碾米過程中，根據(jù)工作狀態(tài)及碾米效果實(shí)時調(diào)整碾米室高度及動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)米品碾白度、胚芽保留狀態(tài)等指標(biāo)確定碾米次數(shù)。

2 碾米試驗(yàn)效果

考量胚芽米加工效果的指標(biāo)主要有留胚率、胚芽完整度及感官質(zhì)量等，本試驗(yàn)測試中感官質(zhì)量主要考量碾白度、米粒狀態(tài)與食用口感。圖3為采用本碾米室結(jié)構(gòu)碾米設(shè)備加工的胚芽米與普通市售精白米對比圖，左圖為拋光的市售精白米，右圖為三次碾米后除雜的胚芽米。通過對比可見，胚芽米米粒完整，碎米少，胚芽保留完好，碾白度與未經(jīng)拋光的精白米接近，煮熟后食用口感接近精白米;經(jīng)多次試驗(yàn)測試，三次碾米后的胚芽米平均留胚率與平均胚芽完整度均在85%以上，屬優(yōu)質(zhì)胚芽米。

3 應(yīng)用效果

本碾米室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲國家發(fā)明專利授權(quán)，經(jīng)黑龍江省工業(yè)和信息化廳專家會議鑒定的具有國際先進(jìn)水平的JY-800A智能留胚碾米機(jī)的碾米室設(shè)計(jì)中采用了本結(jié)構(gòu)，經(jīng)黑龍江省機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站與黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測研究院檢測，該碾米機(jī)加工胚芽米可實(shí)現(xiàn)留胚率88%，胚芽完整度91.07%，米品品質(zhì)極佳。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬文領(lǐng)，景軍，耿文葉. 胚芽大米的營養(yǎng)特性及營養(yǎng)支持作用[J]. 中國食物與營養(yǎng)，2018（71）：55.

[2] 朱一帆，馮亞斌，林軒，等.胚芽米營養(yǎng)成分研究[J].科技通報，2013（9）：51.