楊會賓，張朝富，李志方，程 科，季 坤

(1.國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430079； 2.國家糧食局谷物加工工程技術(shù)中心，湖北 武漢 430079)

碾米機(jī)減碎降耗技術(shù)分析

楊會賓1,2，張朝富1,2，李志方1,2，程 科1,2，季 坤1,2

(1.國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430079； 2.國家糧食局谷物加工工程技術(shù)中心，湖北 武漢 430079)

我國每年有近2億t的稻谷被加工成食用大米，碾米機(jī)作為稻谷加工的關(guān)鍵設(shè)備，在保證成品大米質(zhì)量、提高糧食利用率、節(jié)能降耗等方面起著至關(guān)重要的作用。從工藝設(shè)計、設(shè)備選型、施工以及操作管理等幾個方面對碾米機(jī)減碎降耗技術(shù)進(jìn)行了研究分析，并提出相關(guān)措施以供參考。

碾米機(jī)；減碎；節(jié)糧節(jié)能

當(dāng)前全球氣候正在發(fā)生深刻變化，氣候變化導(dǎo)致自然災(zāi)害和環(huán)境問題日益突出，給農(nóng)業(yè)和糧食領(lǐng)域帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。同時，人口的持續(xù)穩(wěn)定增長將導(dǎo)致糧食需求呈剛性增長態(tài)勢，需要我們及時采取有效措施，從糧食生產(chǎn)、收獲、儲藏、加工、包裝、運輸、消費等各個環(huán)節(jié)入手，促進(jìn)糧食減損增效，保障國家糧食安全。就稻谷產(chǎn)后加工環(huán)節(jié)而言，我國稻谷加工技術(shù)取得了飛躍發(fā)展，總體技術(shù)水平已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但加工方式仍較粗放，稻谷加工精制米的出品率在65%左右。由于過度加工導(dǎo)致糧食可食資源的損失率在5%左右。按稻谷年加工量2億t計，可食資源年損失達(dá)1 000萬t左右，相當(dāng)于未來10年需增產(chǎn)500億kg糧食的20%，糧食資源未得到充分利用，寶貴的資源優(yōu)勢沒有轉(zhuǎn)化為食品優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢[1]。研究如何高效利用糧食資源，實施稻谷的適度加工，避免過度加工，節(jié)約糧食資源和降低能耗是當(dāng)前重要的研究課題。

作為稻谷加工行業(yè)必要和關(guān)鍵設(shè)備，碾米機(jī)在節(jié)糧、節(jié)能方面有較大的提升空間?，F(xiàn)從工藝設(shè)計、設(shè)備選型、施工以及操作管理等幾個方面對碾米機(jī)減碎降耗技術(shù)進(jìn)行研究分析，并提出相關(guān)措施以供參考。

1 碾米機(jī)節(jié)糧技術(shù)研究

1.1國內(nèi)碾米機(jī)種類及影響因素分析

目前我國碾米機(jī)的社會保有量約千萬臺(套)以上[2]，且碾米機(jī)的種類多種多樣，其中按碾白作用方式，可分為擦離型碾米機(jī)、碾削型碾米機(jī)和混合型碾米機(jī)三類；按碾輥的材質(zhì)不同，又可分為鐵輥碾米機(jī)和砂輥碾米機(jī)兩種；而按碾輥主軸的裝置形式，還可分為立式碾米機(jī)和臥式碾米機(jī)；各種類型的碾米機(jī)又有噴風(fēng)和不噴風(fēng)之分。

影響碾米工藝效果的因素很多，如糙米的加工品質(zhì)、碾米機(jī)碾白室的結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和工藝參數(shù)、碾白道數(shù)、加工精度以及操作管理等。這些因素有動態(tài)的，也有靜態(tài)的，它們互相聯(lián)系、相互制約。只有根據(jù)糙米的加工品質(zhì)和成品大米的精度要求，選擇碾米機(jī)類型、工藝參數(shù)、碾白道數(shù)，并進(jìn)行合理有效的操作管理，才能取得良好的工藝效果。

1.2減碎技術(shù)研究及措施

就上述影響因素中的碾白道數(shù)，我們在湖北、湖南、江西、吉林等省份有代表性的稻谷加工企業(yè)生產(chǎn)線上進(jìn)行了相關(guān)試驗，并參考GB 1354—2009《大米》對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，見表1。

表1 原糧類型和碾白道數(shù)對碎米產(chǎn)生的影響

通過對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們可以得出如下結(jié)論：

(1)在工藝設(shè)計方面，采用3～4道碾白工藝，多機(jī)輕碾，各道碾米機(jī)碾白作用比較緩和，加工精度均勻，米溫低，米粒容易保持完整，碎米少(在加工精度達(dá)到三級時：早秈糙米碎米率二道碾白較一道碾白減少4.5個百分點，三道碾白較二道碾白減少2.2個百分點，四道碾白較三道碾白減少0.3個百分點；晚秈糙米碎米率二道碾白較一道碾白減少4.5個百分點，三道碾白較二道碾白減少2.4個百分點，四道碾白較三道碾白減少0.1個百分點；粳糙米碎米率二道碾白較一道碾白減少2.9個百分點，三道碾白較二道碾白減少1.5個百分點，四道碾白較三道碾白減少0.5個百分點)，出米率高。

(2)在組合碾米流程時，應(yīng)使碾米工序靈活多變，可在第二道碾米機(jī)和第三道碾米機(jī)出料口處設(shè)置閥門(也稱撥斗、分路閥)，用來控制管道中物料流向，這樣可視原糧品質(zhì)進(jìn)行二道、三道或者四道碾白，使其在加工低精度大米時能夠保持較高的產(chǎn)量，加工高精度大米時能夠保持較高的出米率；同時在設(shè)計時，可考慮使第二、第三道碾米機(jī)出料經(jīng)閥門直接進(jìn)第三、第四道碾米機(jī)后面的輸送設(shè)備，避免多次輸送，降低增碎，提高出米率，節(jié)約能耗。碾米流程詳見圖1。

圖1 碾米流程圖

(3)在設(shè)備選型方面，盡可能選擇帶噴風(fēng)裝置的碾米機(jī)。糙米在碾白時，由于米粒受到強(qiáng)烈的摩擦擦離或碾削作用，使米粒皮層切割分裂并逐漸剝離，而用于切割、分裂、剝離的能量有相當(dāng)一部分轉(zhuǎn)化為熱量，這些熱量一部分通過碾白室構(gòu)件散發(fā)到空氣中，另一部分熱量則傳遞給米粒，使米粒溫度升高、水分蒸發(fā)；米溫適當(dāng)升高不僅對去皮有利，而且可以改善米色；但米溫過分升高會使米粒強(qiáng)度下降，而產(chǎn)生較多的碎米。在碾米過程中，向碾白室噴入適量的室溫空氣，能及時將產(chǎn)生的熱和水汽帶出碾白室，防止米溫積累上升、水汽集結(jié)，改善和提高碾米工藝效果，提高出米率。最新研究顯示，由國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司和衢州市庫米賽諾糧食機(jī)械制造有限公司合作完成的采用砂帶細(xì)砂碾削的“低能耗低破碎自動碾米機(jī)”，秈糙米三道碾白后，與普通碾米機(jī)相比，增碎率可降低8.4 個百分點，并可提高大米加工精度的一致性和均勻性[3]。之前研究的MNMD65高性能節(jié)能型碾米機(jī)，加工秈米，二道碾白后，大米加工精度可達(dá)到《大米》國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1354—2009三級(原標(biāo)準(zhǔn)一等)或以上，增碎率也可降低4.62～4.87個百分點[3]。

(4)一個較為理想的生產(chǎn)過程，不僅取決于合理地選用生產(chǎn)設(shè)備，以完成生產(chǎn)過程，而且還取決于恰當(dāng)?shù)厥褂门c之相配套的輔助裝置，以利于各設(shè)備間共同工作。生產(chǎn)線安裝過程中，在各道碾米機(jī)進(jìn)料口之前安裝料倉(也稱料斗或存?zhèn)})，以協(xié)調(diào)各生產(chǎn)設(shè)備間的工作，均衡物料流量和暫存物料，保證碾米機(jī)生產(chǎn)均勻、連續(xù)且穩(wěn)定。

(5)碾米機(jī)是一種需要精心操作的設(shè)備，除了調(diào)節(jié)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、控制風(fēng)量外，工作過程要把握好設(shè)備的工作流量及進(jìn)料狀態(tài)；同時每班生產(chǎn)結(jié)束后，應(yīng)及時清除粘附在米篩篩孔上米糠(選用的為臥式碾米機(jī))，保證排糠順暢，避免出現(xiàn)碾白室堵塞、碾米機(jī)燜車(電機(jī)過載)等現(xiàn)象，改善和提高碾米工藝效果，提高出米率。

2 碾米機(jī)節(jié)能技術(shù)分析

2.1國內(nèi)碾米機(jī)傳動裝置

碾米機(jī)的傳動裝置基本上都是由窄V帶、帶輪及電機(jī)等部分組成。電機(jī)功率由窄V帶通過帶輪傳遞給碾輥傳動軸，從而帶動碾輥轉(zhuǎn)動。由于碾米機(jī)類型不同，碾輥傳動軸有橫放也有豎放，因此帶輪有在傳動軸一側(cè)的，也有在傳動軸上方或下方的。依據(jù)碾輥的數(shù)量，碾米機(jī)可分為單輥、雙輥或三輥組合碾米機(jī)。隨著企業(yè)加工規(guī)模不斷擴(kuò)大(日產(chǎn)100 t以下大米生產(chǎn)線逐漸減少，日產(chǎn)100、120、150和180 t大米生產(chǎn)線逐漸增多)，集約化經(jīng)營發(fā)展迅速，單臺碾米機(jī)產(chǎn)能逐步增大。以前大米生產(chǎn)線每道碾米工序采用多臺單輥碾米機(jī)并聯(lián)，而今已被雙輥碾米機(jī)替代。

2.2節(jié)能技術(shù)研究及措施

(1)在工藝設(shè)計方面，就碾米機(jī)配套的風(fēng)網(wǎng)而言，在日產(chǎn)大米大于等于100 t前提下，碾白道數(shù)小于等于3時，采用一組風(fēng)網(wǎng)；若碾白道數(shù)為4時，采用二組風(fēng)網(wǎng)，前3道碾米機(jī)為一組風(fēng)網(wǎng)，第4道碾米機(jī)為一組風(fēng)網(wǎng)，這樣第二組風(fēng)網(wǎng)可有選擇性的開停，避免出現(xiàn)無論幾道碾白，風(fēng)機(jī)都開啟現(xiàn)象，進(jìn)而達(dá)到減少風(fēng)機(jī)能耗的目的。

(2)在設(shè)備選型方面，在滿足工藝要求的前提下，優(yōu)選選用節(jié)能型碾米機(jī)。據(jù)報道，最新研發(fā)的“低能耗低破碎自動碾米機(jī)”，秈糙米三道碾白后，與普通碾米機(jī)相比，噸米電耗可降低15.98 kW·h[3]；MNMD65高性能節(jié)能型碾米機(jī)，加工秈米，二道碾白后，大米加工精度達(dá)到《大米》國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1354—2009三級(原標(biāo)準(zhǔn)一等)或以上，電耗降低44%～55%，節(jié)能效果顯著，碾米效率明顯高于傳統(tǒng)米機(jī)[4]。

若日產(chǎn)100、120、150和180 t大米生產(chǎn)線，選用雙輥單電機(jī)；對于由3臺1818型組成日產(chǎn)100～120 t大米生產(chǎn)線，采用雙輥單電機(jī)比雙輥雙電機(jī)，動力配備減少21 kW；對于由3臺2525型組成150～180 t大米生產(chǎn)線，采用雙輥單電機(jī)比雙輥雙電機(jī)，動力配備減少15 kW，效率可提高3個百分點[5]。

(3)在施工方面，出于美觀和制造方便的考慮，在各道碾米機(jī)進(jìn)料口之前安裝外形相同的料倉；由于第一道碾米機(jī)產(chǎn)能易受前段生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)能影響，第一道碾米機(jī)上方的料倉體積較后面幾道碾米機(jī)上方料倉體積大，最好是后面幾道碾米機(jī)上方料倉體積的1.5倍，這樣能減少整條生產(chǎn)線生產(chǎn)波動，保證設(shè)備生產(chǎn)穩(wěn)定、連續(xù)，避免頻繁開、停設(shè)備，從而節(jié)約能耗。

(4)在操作及管理方面，為了便于操作，不管運行幾道碾米設(shè)備，都會把生產(chǎn)線的輸送設(shè)備開啟；若只開啟二道(三道)碾米機(jī)，可調(diào)整第二道(第三道)碾米機(jī)出料口后面的閥門，控制管道中的物料流向下一道工序，關(guān)停沒有物料經(jīng)過的輸送設(shè)備；這樣每年大概可節(jié)約1.5 kW(輸送設(shè)備常用功率)×24 h/d×100 d=3 600 kW·h的能耗。

3 小結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，更多高效節(jié)能碾米設(shè)備問世，目的都是提高工作效率、產(chǎn)量、出米質(zhì)量以及節(jié)約能源、減少碎米率、降低成本，這樣稻谷加工企業(yè)有了更多的選擇；但是不能僅依靠碾米設(shè)備，作為一個動態(tài)過程，我們要從工藝設(shè)計、設(shè)備選型、施工、操作及管理等方面通盤考慮，全面實施，只有這樣才能既保證碾米工藝效果，又能節(jié)約糧食、節(jié)約能耗、提升利潤空間、保證糧食安全生產(chǎn)，這對全面提高人民的生活水平，帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展等具有十分重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)影響。

[1] 中國糧油學(xué)會.糧油科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報告(2014—2015)[M]．北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2016.

[2] 吳 利.碾米機(jī)技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，18(18):6 076-6 078.

[3] 糧食與飼料工業(yè)雜志社.低能耗低破碎自動碾米機(jī)節(jié)能減碎效果顯著[J].糧食與飼料工業(yè)，2016(9)：16.

[4] 糧食與飼料工業(yè)雜志社.碾米機(jī)械發(fā)展的里程碑——MNMD65高性能節(jié)能型碾米機(jī)通過鑒定[J]．糧食與飼料工業(yè)，2011(11):30.

[5] 肖崇業(yè),羅麗鴻.節(jié)能型雙輥碾米機(jī)動力配備[J]．糧食與飼料工業(yè)，2016(5):1-3.

(責(zé)任編輯:俞蘭苓)

Analysisofgrain-savingandenergy-savingtechnologyofricemilling

YANG Hui-bin1,2，ZHANG Chao-fu1,2，LI Zhi-fang1,2，CHENG Ke1,2，JI Kun1,2

(1.China Grain Wuhan Science Research and Design Institute Co. ,Ltd. ,Wuhan 430079,China;2. Grain Processing Engineering Technology Center,State Grain Administration,Wuhan 430079,China)

In China,nearly two hundred million tons of paddy are processed to edible rice every year.Rice mill as key equipment in rice processing,plays a key role in ensuring rice quality,improving grain utilization rate and saving energy.We researched the reduction of broken rate from several aspects:process design,equipment selection,construction and operation management,and put forward the relevant measures.

rice mill;reduction of broken rate;grain-saving and energy-saving

2016-12-03；

2017-01-03

受糧食公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費資助項目(項目編號：201513003)。

楊會賓(1987-)，男，工程師，主要從事糧油食品加工技術(shù)研發(fā)和工程設(shè)計。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.002

TS212.3

：A

：1003-6202(2017)08-0004-04