薏仁去皮工藝及設(shè)備設(shè)計

余　群，張永林

(武漢輕工大學(xué) 機械工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

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薏仁去皮工藝及設(shè)備設(shè)計

余群，張永林

(武漢輕工大學(xué) 機械工程學(xué)院，湖北 武漢 430023)

薏仁米營養(yǎng)豐富，市場需求不斷擴大，但目前薏仁的去皮加工普遍存在生產(chǎn)效率低、碎米率高的問題。針對這一問題，本文設(shè)計了一種新的薏仁去皮的設(shè)備，該設(shè)備采用砂輥臥式布置形式對薏仁進行磨削碾皮以提高效率，同時采取四道碾皮工藝保證薏仁米的完好。采用該工藝和設(shè)備，能夠提高薏仁的去皮效率，產(chǎn)能達到3.5—4t/h，同時碎米率僅為3.5%—4%，滿足了相關(guān)企業(yè)擴大生產(chǎn)的需求。

薏仁米；谷物去皮；食品加工技術(shù)

1　引言

薏苡是我國南北各省盛產(chǎn)的重要的禾本科植物，被譽為“世界禾本植物之王”，內(nèi)含豐富的蛋白質(zhì)、多種氨基酸及礦物質(zhì)，是一種藥、食兼用的谷類作物，被列為延年益壽的上藥。隨著人們生活水平的不斷提高，對飲食健康的日益重視，薏仁米的需求量不斷增大，價格節(jié)節(jié)攀升，薏苡的種植已經(jīng)成為一些地區(qū)重要的經(jīng)濟來源和農(nóng)民增收的重要途徑。[1-3]

薏苡需經(jīng)過脫殼、去種皮等工藝后才得到薏仁米。而目前市場上對雜糧加工設(shè)備的研究多集中在對蕎麥，豆類等板塊，對薏苡的加工設(shè)備的研究相對缺乏，加工設(shè)備的科技含量低和生產(chǎn)效率低是薏苡加工普遍存在的問題，就薏仁(本文指未去皮的薏仁米)的去皮而言，一些企業(yè)的碎米率甚至達到30%以上，嚴(yán)重影響了企業(yè)的效益[4]。隨著薏苡種植業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的薏仁去皮工藝設(shè)備已無法滿足生產(chǎn)的要求，市場需要處理量更大、碾皮效果更好的設(shè)備。

2　薏仁去皮工藝的研究

薏苡仁呈寬卵形或長橢圓形，長4—8 mm，寬3—6 mm，背面圓凸，腹面有一條較寬而深的縱溝[5]。薏仁糙米易碎，強度比早秈糙米的強度還低。薏仁的去皮在工業(yè)上采用機械碾磨的方式進行，目前市面上的相關(guān)去皮設(shè)備一般采用砂盤、立式砂輥等方式，也有的直接使用一般的碾米機，采用2道碾皮工藝，單機產(chǎn)量不高，碎米率較大。針對這些不足，在設(shè)計中采用大輥徑砂輥臥式布置形式進行薏仁的碾磨以提高脫皮效率，并通過理論分析并結(jié)合實驗得到合適的輥徑、轉(zhuǎn)速、碾白間隙等關(guān)鍵工藝參數(shù)。同時考慮到薏仁米易碎的物理特性，需嚴(yán)格控制碾皮時的壓力，采用具有碾米壓力輕，碾白均勻性好，碎米少等優(yōu)點的“多機輕碾”工藝[6-7]，配置“2道粗砂砂輥+2道細砂砂輥”共四道碾皮工藝，采取四臺單機設(shè)備構(gòu)成碾皮機組的方式，確保在單機大產(chǎn)量的前提下獲得較好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的完整率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3　薏仁去皮設(shè)備的設(shè)計

薏仁碾皮機主要由進料系統(tǒng)、碾皮室、機架、清理涼米裝置和出料系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

1.進料系統(tǒng)　2.碾皮室　3.機架　4.動力及傳動系統(tǒng)　5.清理及涼米系統(tǒng)　6.出料系統(tǒng)圖1　薏仁碾皮機總體結(jié)構(gòu)圖

3.1進料系統(tǒng)的設(shè)計

進料系統(tǒng)主要由進料斗和流量調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。流量調(diào)節(jié)機構(gòu)采為齒輪齒條傳動形式，可以方便的調(diào)整進料斗下端的開口大小，精確的調(diào)整薏仁的流量，也可以快速的進行開關(guān)，操作靈活。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.進料斗　2.觀察窗插片　3.進料斗蓋板　4.進料斗座蓋板　5.進料插板　6齒條　7.進料斗座　8.齒輪　9.進料座轉(zhuǎn)軸　10.進料座軸套　11.拉桿連接套　12.料門拉桿　13.控制盒14.手柄圖2　進料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2碾皮室的設(shè)計

碾皮室是該機的核心設(shè)備，主要由砂輥、主軸、螺旋頭、米篩、米刀等零件組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中砂輥的結(jié)構(gòu)簡圖如圖4所示。

1.進料端軸承座　2.進料端蓋　3.平鍵　4.緊圈(左旋)　5.主軸帶輪　6.進料襯套一　7.進料襯套二　8.螺旋頭　9.平鍵　10.砂輥　11.主軸　12.隔套　13.平鍵　14.砂輥壓套　15.平鍵　16.圓螺母　17.出料端軸承座　18.出料端蓋　19.緊圈(右旋)　20.出米嘴組件　21.上下橫梁　22.米刀　23.米篩　24.篩架橫梁支撐座　25.橫梁壓板　26.米篩托架　27.圓銷　28.活絡(luò)接頭圖3　碾皮室結(jié)構(gòu)圖

圖4　砂輥結(jié)構(gòu)簡圖

砂輥的直徑為250 mm，直徑較一般碾米機大，這樣可降低碎米率和碾磨時薏仁的溫升[8]。砂輥表面加工三線螺旋槽，槽深約9 mm，砂輥柱面上鉆有若干通氣孔。根據(jù)薏仁的物理特性及相關(guān)實驗，將螺旋升角設(shè)計約為66°,前向面和后向面與砂輥半徑之間的夾角分別約為70°和30°，碾白間隙約為8—12 mm，依原糧品質(zhì)不同而作適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)薏仁“多機輕碾”的去皮工藝，各單機配置有不同粒度的金剛砂粒的砂輥，以構(gòu)成“2道粗砂砂輥+2道細砂砂輥”的四道碾皮工藝。

主軸為中空結(jié)構(gòu)，柱面上加工有若干通氣孔，安裝時與砂輥上的氣孔相對應(yīng)。

薏仁自進料斗進入碾皮室，在螺旋頭的推動下進入由砂輥外表面和米篩內(nèi)表面所構(gòu)成的碾皮區(qū)域。在砂輥旋轉(zhuǎn)過程中，螺旋槽一方面摩擦并推動薏仁前進，另一方徑向翻動薏仁使其能夠更均勻的被碾白。在此區(qū)間內(nèi)，薏仁到砂輥的擠壓、碾削及摩擦從而實現(xiàn)去皮的功能。

在碾皮的過程中，在吸風(fēng)機的作用下，機外的空氣由主軸的兩端進入，并從主軸柱面上的通風(fēng)孔噴出，通過砂輥柱面上的通氣孔，將氣流均勻的送入碾磨區(qū)域，在氣流的作用下，薏仁在去皮過程中能夠充分的流化態(tài)，從而使薏仁皮更容易地脫離米粒和碾米室，同時，降低米溫，保證加工質(zhì)量。

3.3出料系統(tǒng)的設(shè)計

出料系統(tǒng)由出料軸承座、出米嘴和壓力門等組成，如圖5所示。由碾皮室出來的薏仁米經(jīng)出料軸承座下端的孔由壓力門進入出米嘴完成出料。

1.出米嘴　2.壓砣桿　3.壓砣　4.壓力門 5.轉(zhuǎn)軸　6.出料端軸承座圖5　出料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

出料嘴上端的壓力門用來控制和調(diào)節(jié)出料口的壓力，以改變碾白壓力的大小以滿足不同情況下的碾白壓力。本機采用壓砣式壓力門，它能夠隨出口物料流量的變化而自動調(diào)整開口的大小，調(diào)節(jié)靈活方便，結(jié)構(gòu)簡單。

3.4清理及涼米系統(tǒng)

清理及涼米系統(tǒng)由風(fēng)機、上錐斗、下錐斗、吸糠管等組成。如圖6所示。

1.下錐斗　2.上錐斗　3.吸糠管　4.出米嘴圖6　清理及涼米結(jié)構(gòu)圖

風(fēng)機由下錐斗的開口處進行抽風(fēng)，在負壓的作用下，外部空氣由主軸的兩端及其上的多孔中進入碾米室，降低米溫并帶走米糠。同時在出米嘴和上錐斗之間用吸糠管相連，能保證脫皮后薏仁米經(jīng)過出米嘴時，夾在在其中的米糠及其它輕雜能夠被吸走，同時進一步降低米溫，從而保證薏仁米的加工質(zhì)量。

3.5薏仁碾皮設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

薏仁碾皮設(shè)備的技術(shù)參數(shù)(四道碾皮工藝后)如表1所示。

表1薏仁碾皮設(shè)備的技術(shù)參數(shù)表

技術(shù)指標(biāo)數(shù)值機內(nèi)靜壓/Pa≥1000吸風(fēng)量/(m3/h)1500―2000處理量/(t/h)3.5―4含碎率/%3.5―4完整率/%>50功率/kW11―18.5外形尺寸/mm2180×710×2100

3.6與市場上其他機型的對比

薏仁去皮的工藝效果可依據(jù)碾減率、含碎率、完整率、含糠率等參數(shù)進行評定[9]，表2為該設(shè)備與市場上常見機型的工藝效果的對比。

表2薏仁碾皮機與市場上常見機型的工藝效果對比表

項目薏仁碾皮機市場上常用機型結(jié)構(gòu)臥式砂輥立式砂盤/立式砂輥單機產(chǎn)量/(t/h)3.5—40.8—1.5含碎率/%3.5—410—20完整率/%>50<45含糠率/%0.201碾減率/%(1—4道):30;30;20;20(2道):60;40

[注]含碎率：出機白米中含碎米的質(zhì)量百分率。

完整率：出機白米中完整無損的米粒占試樣質(zhì)量的百分率。

含糠率：白米或成品米試樣中，糠粉占試樣質(zhì)量的百分率。

碾減率：糙米在碾白過程中，因皮層及胚的碾除而造成的質(zhì)量減少的百分率。

由表2可以看出，相對于目前市場上常用機型，該設(shè)備具有產(chǎn)量大、增碎少、整精米率高等特點。

該設(shè)備已經(jīng)通過相關(guān)技術(shù)鑒定且已經(jīng)投入生產(chǎn)實踐，效果良好，是符合企業(yè)生產(chǎn)要求的理想機型。

4　結(jié)論

針對我國各型雜糧加工廠家等對高效薏仁碾皮設(shè)備的迫切需要，在分析現(xiàn)有薏仁去皮設(shè)備存在的一些問題的基礎(chǔ)上，運用臥式砂輥的碾皮設(shè)計，采用由四道碾皮流程組成的“多機輕碾”工藝，設(shè)計開發(fā)出性能優(yōu)良的薏仁碾皮機。

與目前市場上其它薏仁去皮設(shè)備相比，該機具備碾皮效率高、碎米率低，完整率高的特點，滿足了相關(guān)企業(yè)的需求，同時降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的效益。

[1]陸雅麗．藥食兩用的薏苡仁[J]．健康指南,2013(8):35.

[2]陳文現(xiàn)．興仁縣薏苡高產(chǎn)創(chuàng)建實踐與成效[J]．中國農(nóng)技推廣，2013，29(5)：14-15.

[3]周明強，雷朝云,周正邦,等．貴州省薏苡的生產(chǎn)加工現(xiàn)狀及發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J]．湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50(22)：4060-4063.

[4]謝孝紅．薏仁米技工技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用[J]．糧食與食品工業(yè)，2013，20(5)：27-29.

[5]高賓,唐鍇.薏苡仁的炮制加工[J]．首都醫(yī)學(xué)，2012(11)：46.

[6]李則選,金增輝.糧食加工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[7]劉英.谷物加工工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[8]于新，胡林子.谷物加工技術(shù)[M].北京:中國紡織出版社,2011.

[9]馬濤,肖志剛.谷物加工工藝學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

Design in myotonin peeling technology and equipment

YUQun，ZHANGYong-lin

(School of Mechanical Engineering，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023， China)

Myotonin has rich nutrition, and its market requirement becomes bigger. But there are some issues about low efficiency and high broken rice rate in the process of peeling myotonin. To solve this problem, a new myotonin peeling device is brought out, which mills myotonin by sand roller with horizontal layout. And four milling process is taken to ensure the integrity of myotonin in the peeling technology. By taking this technology and device, the efficiency of pilling can be enhanced; production capacity reaches 3.5-4t/h while broken rate is only 3.5-4% .As a result, it satisfies the production requirement of related enterprises.

myotonin;grain peeling;food processing technology

2016-04-20.

2016-05-24.

余群(1976-)，男，副教授，E-mail：yq411@sohu.com.

2095-7386(2016)03-0098-04

10.3969/j.issn.2095-7386.2016.03.020

TS 210

A