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減碎降耗技術(shù)進行了研究分析，并提出相關(guān)措施以供參考。

碾米機；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)水平已達到國際先進水平，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減碎降耗技術(shù)進行研究分析，并提出相關(guān)措施以供參考。

1 碾米機節(jié)糧技術(shù)研究

1.1國內(nèi)碾米機種類及影響因素分析

目前我國碾米機的社會保有量約千萬臺(套)以上[2]，且碾米機的種類多種多樣，其中按碾白作用方式，可分為擦離型碾米機、碾削型碾米機和混合型碾米機三類；按碾輥的材質(zhì)不同，又可分為鐵輥碾米機和砂輥碾米機兩種；而按碾輥主軸的裝置形式，還可分為立式碾米機和臥式碾米機；各種類型的碾米機又有噴風(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)、碾米機碾白室的結(jié)構(gòu)、機械性能和工藝參數(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，選擇碾米機類型、工藝參數(shù)、碾白道數(shù)，并進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)線上進行了相關(guān)試驗，并參考GB 1354—2009《大米》對試驗數(shù)據(jù)進行了分析，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，多機輕碾，各道碾米機碾白作用比較緩和，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，可在第二道碾米機和第三道碾米機出料口處設(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、第三道碾米機出料經(jīng)閥門直接進第三、第四道碾米機后面的輸送設(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。糙米在碾白時，由于米粒受到強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械制造有限公司合作完成的采用砂帶細砂碾削的“低能耗低破碎自動碾米機”，秈糙米三道碾白后，與普通碾米機相比，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，加工秈米，二道碾白后，大米加工精度可達到《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，在各道碾米機進料口之前安裝料倉(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，保證碾米機生產(chǎn)均勻、連續(xù)且穩(wěn)定。

(5)碾米機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)，保證排糠順暢，避免出現(xiàn)碾白室堵塞、碾米機燜車(電機過載)等現(xiàn)象，改善和提高碾米工藝效果，提高出米率。

2 碾米機節(jié)能技術(shù)分析

2.1國內(nèi)碾米機傳動裝置

碾米機的傳動裝置基本上都是由窄V帶、帶輪及電機等部分組成。電機功率由窄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，碾米機可分為單輥、雙輥或三輥組合碾米機。隨著企業(yè)加工規(guī)模不斷擴大(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并聯(lián)，而今已被雙輥碾米機替代。

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道碾米機為一組風(fēng)網(wǎng)，第4道碾米機為一組風(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)機都開啟現(xiàn)象，進而達到減少風(fēng)機能耗的目的。

(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。據(jù)報道，最新研發(fā)的“低能耗低破碎自動碾米機”，秈糙米三道碾白后，與普通碾米機相比，噸米電耗可降低15.98 kW·h[3]；MNMD65高性能節(jié)能型碾米機，加工秈米，二道碾白后，大米加工精度達到《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[4]。

若日產(chǎn)100、120、150和180 t大米生產(chǎn)線，選用雙輥單電機；對于由3臺1818型組成日產(chǎn)100～120 t大米生產(chǎn)線，采用雙輥單電機比雙輥雙電機，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，采用雙輥單電機比雙輥雙電機，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，在各道碾米機進料口之前安裝外形相同的料倉；由于第一道碾米機產(chǎn)能易受前段生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)能影響，第一道碾米機上方的料倉體積較后面幾道碾米機上方料倉體積大，最好是后面幾道碾米機上方料倉體積的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，可調(diào)整第二道(第三道)碾米機出料口后面的閥門，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)濟發(fā)展等具有十分重要的現(xiàn)實意義和深遠影響。

[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.碾米機械發(fā)展的里程碑——MNMD65高性能節(jié)能型碾米機通過鑒定[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