臥式砂輥米機(jī)性能提升因素的分析

黃 剛

（江蘇揚(yáng)州豐尚糧食機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225128）

碾米是應(yīng)用物理（機(jī)械）的方法，將糙米表面的皮層部分或全部剝除的工序， 碾米主要應(yīng)用到的設(shè)備是碾米機(jī)。目前在南方市場大部分以加工秈稻、雜交稻為主， 而臥式砂輥米機(jī)依靠旋轉(zhuǎn)的金剛砂碾削碾白，其碾白壓力小，不易產(chǎn)生碎米，比較適合籽粒結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小，表面皮層較硬的糙米。本文針對臥式碾米機(jī)加工秈稻影響碎米率的一些關(guān)鍵因素進(jìn)行分析并確定其相關(guān)的改進(jìn)措施。

1 單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積

單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積是指碾制單位產(chǎn)量白米所用的碾白運(yùn)動面積（砂輥每秒鐘對米粒產(chǎn)生的碾白作用面積）對碾米機(jī)效果影響較為全面。 公式為：

式中：A 為單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積，m2/kg；Q 為米機(jī)產(chǎn)量，kg/h；D為砂輥直徑，m；L 為砂輥總長度，m；n 為砂輥轉(zhuǎn)速，r/min。

由此看出A 值大時，米粒受到的碾白作用次數(shù)就多，米粒容易白，米機(jī)機(jī)內(nèi)壓力就小，因此碎米少，出米率高，這表明A 值較大的米機(jī)，其碾白的作用是以碾削為主，擦離為輔，但A 值過大時，會產(chǎn)生過碾現(xiàn)象使出米率下降，電耗明顯上升。所以在設(shè)計(jì)米機(jī)時要根據(jù)米廠的產(chǎn)量設(shè)計(jì)合適的砂輥直徑、 長度及轉(zhuǎn)速，達(dá)到合理的單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積，發(fā)揮米機(jī)最佳性能。

通常加工一級大米所配備的碾米機(jī)單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積A 為12.5～14.5 m2/kg， 優(yōu)質(zhì)二級的為16.2～21.6 m2/kg。

市場調(diào)研的臥式系列米機(jī)的單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積見表1。

表1 臥式系列米機(jī)的單位產(chǎn)量碾白運(yùn)動面積

為了達(dá)到加工要求，目前大部分采用“ 多機(jī)輕碾” 工藝。這是目前米廠使用最多的一種方式，它具有碾米壓力輕，碾白均勻性好，碎米少，米糠綜合利用價值高等特點(diǎn)。

2 “存氣”

砂輥與米篩之間的距離，行業(yè)上稱“存氣”。如圖1 所示。

圖1 砂輥與米篩之間距離示意圖

“存氣”的大小不能小于米粒的橫向直徑，否則，米粒易破碎；也不能大于米粒的縱向直徑，否則，碾出的米粒粗糙。“存氣”大小應(yīng)在米?？v、橫向的直徑之間加以選擇?！按鏆狻钡拇笮?yīng)有一定斜角，即靠近出口閘門一端的間隙要稍大， 這樣碾出來的米更完整。所以要根據(jù)碾白室內(nèi)壓力及摩擦力的要求，合理調(diào)整“存氣”的大小，碾出粒全、色白、質(zhì)量好米粒。

3 線速度

如果碾米機(jī)線速越高， 碾白室內(nèi)的螺旋頭與砂輥的轉(zhuǎn)速越快， 進(jìn)機(jī)流量就越大， 產(chǎn)生的電流就越高，碾米機(jī)內(nèi)壓力就越大，砂輥上的金剛砂臼對進(jìn)機(jī)糙米碾白作用就越強(qiáng)，相應(yīng)的產(chǎn)生的碎米越多；如果進(jìn)機(jī)流量不變，出口處外壓力不變，米機(jī)線速越高，米粒與米粒及米粒與米刀、 米篩和砂輥之間相對摩擦就越強(qiáng)，影響碾白室的內(nèi)壓力就會增大；反之，線速越低，碾白室產(chǎn)生的內(nèi)壓力越小，碎米就會減少，對出米率就有利；如果線速太低，碾米機(jī)的產(chǎn)量、碾白工藝效果就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。 電耗也會增加。 因此，砂輥碾米機(jī)要選擇合理的線速，確保碾白室內(nèi)有合適的內(nèi)壓力十分重要。 根據(jù)調(diào)查研究加工秈稻米機(jī)的線速度≤12 m/s 為適宜。

4 米篩

（1）篩孔寬度：篩孔太小，糠粉和米粞不容易排出，內(nèi)壓力大，容易碎米；篩孔過大，小碎米也容易排出，這樣影響工藝效果。 所以一般選用0.9～1.0 mm的篩孔。

在不影響有效排糠的前提下， 適當(dāng)減少米篩篩孔寬度，降低大米與米篩接觸的破損，能有效降低碎米率。

通過米廠的實(shí)地試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)加工細(xì)長的秈稻選用較小篩孔寬度，效果較好。

對廣西和廣東的幾家米廠分別更換寬度為0.85mm 的米篩，檢測效果良好，碎米率能降低3 個百分點(diǎn)。

（2）米篩的厚度：米篩厚度越薄，糠粉和米粞通過的機(jī)會越容易，內(nèi)壓力越低，排糠越容易，米溫越低，可降低碎米率；但材料太薄，則影響米篩的使用壽命。 所以米篩的厚度要選擇適當(dāng)，確定最佳效果。目前江蘇揚(yáng)州豐尚糧食機(jī)械有限公司的臥式米機(jī)的篩片厚度為1.0 mm，其它規(guī)格的生產(chǎn)效果還沒有相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5 米刀

（1）米刀的厚度。米刀的厚度直接影響碾白室的內(nèi)壓力，米刀越厚產(chǎn)生的內(nèi)壓越大，產(chǎn)生碎米越多；反之米刀越薄產(chǎn)生的內(nèi)壓越小， 產(chǎn)生的碎米越少；目前臥式砂輥碾米機(jī)米刀厚度通常為2～4 mm，新設(shè)備剛開始使用時， 在米機(jī)橫梁上需安裝較薄的米刀， 能確保碾白室內(nèi)壓比較適當(dāng)， 在設(shè)備使用2～4個月以后，砂輥直徑會越用越少，這時則逐步地更換較厚的米刀。 米刀厚度的調(diào)節(jié)是控制加工精度的最佳方式。

（2）米刀的材料。 米刀是易損件，米刀的材料直接影響其磨損情況及使用壽命， 米刀的磨損對碾白室的內(nèi)壓力有一定的影響， 同時也影響出米率和碎米率。所以米刀一般都要經(jīng)過表面的熱處理，增加其耐磨性。

6 砂輥

砂輥被稱為米機(jī)的心臟， 砂輥工藝參數(shù)設(shè)計(jì)合理與否，對碾米機(jī)的性能及工藝效果至關(guān)重要。

（1）砂輥的形狀：砂輥的形狀不同，輸送米粒的速度及碾白室內(nèi)的壓力就不相同， 從而影響碾米效果。砂輥表面的形狀有直槽，斜槽和螺旋槽。 臥式砂輥如圖2 所示。 目前臥式米機(jī)選用的砂輥形狀大多都為螺旋槽型砂輥， 這種槽型不僅起到碾白和攪動米粒翻滾的作用外，還有軸向推進(jìn)米粒的作用，碾白效果較好。 此砂輥外形是左旋三道槽，從頭段（進(jìn)料端）到尾端（出料端）的螺旋槽由深逐漸到淺。

圖2 臥式砂輥

（2）砂輥的槽深：螺旋槽的深度、槽型與螺距均影響產(chǎn)量及內(nèi)壓，螺旋槽的深度有淺、中、深槽三種；螺旋槽越深，輸送力大，內(nèi)壓小，產(chǎn)生的碎米少，提高的精度較差，反之則相反。

淺槽砂輥，尾端槽深為2～3 mm，一般用于加工粳稻或小產(chǎn)量、高精度的稻谷。 中槽砂輥，尾端槽深為4～5 mm，一般用于加工正常水分、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量的優(yōu)質(zhì)秈稻（雜交稻）。 深槽砂輥，尾端槽深為7～8 mm，一般用于加工高水分或大產(chǎn)量的普通秈稻。

臥式砂輥米機(jī)目前采用最多的為深槽型砂輥，加工秈稻效果較好，在安徽幾家米廠做過相關(guān)試驗(yàn)。使用效果較好。

（3）砂輥的砂號：砂輥砂號是按摻入砂輥內(nèi)的金剛砂粒密度逐步從小到大，從“粗”到“細(xì)”，從“軟”到“硬”。 目前共有24# 、30# 、36# 、46# 、60# 五種。 根據(jù)“多機(jī)輕碾”的理論，目前米廠常用的工藝要求是配三臺米機(jī)，第一臺一般用來開糙，第二、三臺用來粗碾和細(xì)碾。

目前我國臥式砂輥米機(jī)的配備一般為：

第一臺砂輥，頭兩節(jié)配24#，后兩節(jié)配30#；第二臺砂輥，頭兩節(jié)配30#，后兩節(jié)配36#；第三臺砂輥，頭兩節(jié)配36#，后兩節(jié)配46#。

7 進(jìn)、出料端軸向間隙

軸向進(jìn)料端間隙是根據(jù)糙米的外形尺寸決定的，見圖3，在進(jìn)料輸送過程中，為了盡量減少碎米，提高產(chǎn)量，軸向進(jìn)料端間隙（h）通常選擇2 mm，使一般糙米(厚度大于2 mm)不可能進(jìn)入間隙中；或者軸向進(jìn)料間隙H1 選擇10～15 mm，也可以使糙米的長度方向不會因間隙過小而斷裂。

圖3 進(jìn)、出料端軸向間隙

軸向出料端間隙(H2)通常選擇10～12 mm，也是為了確保出口處米粒流動時，間隙大于糙米的長度，有利于降低碎米率。

8 螺旋頭的相關(guān)參數(shù)（導(dǎo)程、槽深）

螺旋槽越深，輸送力越大，內(nèi)壓越小，產(chǎn)生的碎米越少，槽越淺則反之。 螺距越小，槽型向前推動面角度越垂直，輸送量越慢，推動力越大；螺距越大，則反之。 所以螺旋頭螺距、槽深也要選擇適當(dāng)。

9 進(jìn)料方式

碾米機(jī)的進(jìn)料方式一般分為“軸向進(jìn)料”和“切向進(jìn)料”。

軸向進(jìn)料就是從碾白室螺旋頭軸向的中心方向進(jìn)料，實(shí)際使用時就發(fā)現(xiàn)砂輥碾米機(jī)產(chǎn)量不穩(wěn)定。改為螺旋頭切線順向方式進(jìn)料，效果比較好。 因此，目前國內(nèi)臥式砂輥碾米機(jī)進(jìn)料方式， 大多數(shù)采用這種“切向進(jìn)料”，不但有利產(chǎn)量提高，而且更有利于碾白室內(nèi)壓力穩(wěn)定，減少碎米率。

10 碾白室內(nèi)溫度（米溫）

在碾米過程中， 砂輥研磨米粒表面去除糠皮層以及碾白中米粒受到摩擦和碰撞都將產(chǎn)生大量的熱量，使米粒表面溫度升高。由于米粒導(dǎo)熱性差且米粒的表層溫度向內(nèi)傳遞較慢， 從外向內(nèi)會形成溫度梯度(溫差) ，較大的溫度差使米粒內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱應(yīng)力超過米質(zhì)固有的強(qiáng)度將導(dǎo)致米粒破裂或爆腰，極易產(chǎn)生碎米。所以實(shí)現(xiàn)低溫碾米、控制米溫升高是降低碎米的有效方法。

目前國內(nèi)采取低溫碾米常用辦法是米機(jī)自帶噴風(fēng)機(jī)和加裝涼米槽裝置。 利用自帶噴風(fēng)機(jī)和外來吸糠風(fēng)機(jī)的雙重作用，對米粒翻動是極有好處的，米粒與米粒、米粒與砂輥、米粒與米篩、米粒與米刀之間碰撞次數(shù)增加， 在運(yùn)動磨擦中產(chǎn)生的熱量與糠粉均被強(qiáng)大的吸風(fēng)吸出碾白室外，可以降低米溫，大大減少碎米。 見圖4、圖5。

圖4 低溫碾米裝置

圖5 米溫與增碎關(guān)系

11 結(jié)語

除了米機(jī)自身的性能影響碎米率外， 米廠大米原糧的品質(zhì)， 安裝工藝以及操作人員的使用方法都對大米的增碎有一定的影響。 隨著人們對高品質(zhì)精米需求的日益迫切，控制碎米率、提高精米率一直是糧食加工技術(shù)的研究課題， 我們所有糧食加工人員一定要重視起來，想辦法提高精米率，為企業(yè)和社會創(chuàng)造更多的效益。