日本規(guī)定,留胚率在80 %以上的精米可稱為胚芽精米[3]。胚芽精米是利用特殊的碾米設(shè)備,按特殊的碾白工藝進(jìn)行碾白的[4]。本課題對加工胚芽精米過程進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究,分析了碾輥轉(zhuǎn)速、碾白間隙、碾輥結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)參數(shù),及碾白次數(shù)、出口壓力、糙米含水率等工藝參數(shù)對留胚率的影響,得到了參數(shù)的優(yōu)化組合。經(jīng)研制的立式胚芽精米機(jī)加工出的胚芽精米能達(dá)到普通大米的碾白精度,適口性好,又富含豐富的維生素、膽堿和肌醇等多種營養(yǎng)元素[5],營養(yǎng)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般精米,所以胚芽精米是一種純天然的營養(yǎng)保健食品,值得大力開發(fā)。
1　試驗(yàn)材料與指標(biāo)
1.1　試驗(yàn)設(shè)備
　　kett適正干燥用水分計(jì)、立式胚芽精米機(jī)(自制)、烘箱、礱碾組合米機(jī)、PMEI—數(shù)粒儀。
1.2　試驗(yàn)材料
本試驗(yàn)所用稻谷為蘇-22梗稻,而糙米是在礱碾組合機(jī)上進(jìn)行礱谷再分選而得。
1.3　試驗(yàn)指標(biāo)
1)留胚率:留胚米粒數(shù)與式樣米粒數(shù)之比。
2)碾白精度:指大料的留皮程度,由鎮(zhèn)江市糧食局中心化驗(yàn)室檢測。
2　試驗(yàn)及其分析
2.1　碾輥轉(zhuǎn)速的影響
     為了使碾米機(jī)獲得不同的轉(zhuǎn)速,采用不同直徑的皮帶輪組合,共試驗(yàn)了9種轉(zhuǎn)速。試驗(yàn)表明,轉(zhuǎn)速為745、874、977、1090 r/min時(shí)碾米效果較好,其余轉(zhuǎn)速在其它試驗(yàn)項(xiàng)目中均不再采用。
表1　碾米機(jī)主軸與電機(jī)的皮帶輪組合關(guān)系
Tab.1　    Relationship between rotational speed of rollerand rate of unstripped germ
           碾輥轉(zhuǎn)速/r·min-1617 754 874 977 1090
           留胚率/% 62.3 74.7 85.7 82.0 70.5
　　采用循環(huán)碾白法,碾輥長度為200 mm,碾白精度達(dá)標(biāo)一米時(shí),碾輥轉(zhuǎn)速對留胚率的影響如表1所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí),雖然每次碾白對大料胚芽損傷較小,但因達(dá)到標(biāo)一料所需的碾白次數(shù)較多,多次輕微撞擊導(dǎo)致胚芽的脫落。隨著碾輥轉(zhuǎn)速的增加,達(dá)到一定碾白精度所需的碾白次數(shù)明顯減少,說明轉(zhuǎn)速對碾白作用的影響是很大的,并且試驗(yàn)證明,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過1000 r/min時(shí),對提高粳稻留胚率是不適宜的。。
表2　碾輥長度對留胚率的影響
Tab.2　Relationship between length of roller andrate of unstripped germ
       碾輥長度/mm 110 140 170 200 280
       留胚率/% (轉(zhuǎn)速977 r·min-1) 50.0 67.5 78.4 83.2 61.4
       留胚率/% (轉(zhuǎn)速874 r·min-1) 49.6 68.2 72.3 81.3 70.1
2.2　碾輥長度對留胚率的影響
     根據(jù)碾輥轉(zhuǎn)速對留胚率的影響,選用轉(zhuǎn)速為874和977 r /min時(shí),試驗(yàn)?zāi)胼侀L度對留胚率的影響,其結(jié)果見表2。碾輥長度在一定的范圍內(nèi)(140 mm,170 mm, 200 mm),隨著碾輥長度的增加,在同轉(zhuǎn)速下達(dá)到一定碾白精度所需的碾白次數(shù)變化并不大,這說明在上述輥長范圍內(nèi),碾輥長度對碾白作用的影響不是很明顯,但是其他結(jié)果證明110 mm和280mm的輥長與上述情況有明顯不同。當(dāng)碾白精度達(dá)標(biāo)準(zhǔn)一等,使用110 mm輥長的碾輥時(shí),碾白次數(shù)太多(超過8次),使最終留胚率降低,從節(jié)省能源的角度看,110 mm輥長是不適合的。使用280 mm輥長行試驗(yàn)時(shí),當(dāng)達(dá)到規(guī)定碾白精度時(shí),留胚率偏低,這說明在較大輥長范圍內(nèi),碾米輥長度對留胚率的影響還是相當(dāng)大的。設(shè)計(jì)時(shí)碾輥長度需與其它參數(shù)匹配。
表3　正交試驗(yàn)因素與水平
Tab.3　 Experimental factors andlevels in orthogonal test
        因　　素1 2 3
        輥長/mm 200 170 140
        轉(zhuǎn)速/r·min-1874 977 1090
        碾白間隙/mm 8 10 12
2.3　碾白間隙的影響
    碾白間隙大,米粒在碾白室內(nèi)翻滾的可能性增大,間隙小,限制了米粒翻滾,米粒易呈有序運(yùn)動。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果,小型立式精米機(jī)的碾白間隙取8 mm為宜。
　　按上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)和原則,對不同輥長和轉(zhuǎn)速對留胚率的影響進(jìn)行了大量的試驗(yàn),并優(yōu)選出下列幾組較好的配合,進(jìn)行了正交試驗(yàn),試驗(yàn)因素與水平見表3。在碾白精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)一等時(shí),梗米的留胚率在80 %以上。

2.4　砂輥金剛砂粒度對留胚率的影響碾輥用的金剛砂一般為多角顆粒狀。采用40#、46#、60#、80#金剛砂進(jìn)行對比,金剛砂粒度細(xì),則碾削精度均勻損傷胚乳少,出米率高,成品大米的表面較光滑,但碾削能力低,生產(chǎn)率低。金剛砂的粒度過大,碾削作用加強(qiáng),但容易損傷胚乳,成品大米表面過分粗糙。不同粒度金剛砂的試驗(yàn)證明,80#金剛砂的碾輥表面易產(chǎn)生“起光”現(xiàn)象,最終失去了碾白作用,而40#,60#金剛砂試驗(yàn)說明,它們對留胚率的影響沒有明顯差別。因而得出結(jié)論,80#金剛砂碾輥對該種精米機(jī)是不適合的。試驗(yàn)表明,對于4臺或5臺米機(jī)組成的串聯(lián)機(jī)組,碾輥金剛砂粒度可“前粗后細(xì)”,即第一臺米機(jī)采用36#砂,后面的米機(jī)可采用40#或46#,最后一臺米機(jī)可采用40#或60#。
2.5　砂輥直徑對留胚率的影響
     從試驗(yàn)的兩個(gè)直經(jīng)(130 mm、150 mm)相比較,轉(zhuǎn)速取值合理時(shí),碾輥直徑對留胚率無影響。碾輥直徑主要影響精米機(jī)產(chǎn)量。試驗(yàn)表明立式胚芽精米機(jī)的碾輥上應(yīng)開有螺旋槽。
2.6　篩面形狀的影響
     六角形篩面的試驗(yàn)(轉(zhuǎn)速745 mm,輥長280 mm)結(jié)果證明,使用六角形篩面產(chǎn)生的碎米較多,因而是不適用的。分析其原因是由于六角篩的碾白間隙不一致,在碾白間隙小的位置對糙米產(chǎn)生了過分的擠壓,以致應(yīng)力超過了稻米的生物屈服強(qiáng)度,在碾白間隙大的地方,稻米又受到劇烈的碰撞,因而產(chǎn)生了大量的碎米。立式胚芽精米機(jī)宜采用圓型篩面。
2.7　篩板成形方式的影響
     從排除糠粞的情況看,篩板成形方式也有很大關(guān)系。當(dāng)篩面的毛面向外時(shí),由于篩孔錐度的影響,排糠不暢容易產(chǎn)生篩孔堵塞現(xiàn)象,如果毛面改為里面,則情況明顯好轉(zhuǎn)。
2.8　刷米鐵輥對留胚率的影響
     試驗(yàn)結(jié)果表明,刷米鐵輥對留胚率有相當(dāng)大的影響。例如,對于碾輥長度為110 mm與140 mm相比,由于刷米鐵輥和碾輥的長度比增大,以至于碾米機(jī)更接近鐵輥米機(jī),所以,最終的試驗(yàn)結(jié)果不理想。因而胚芽精米機(jī)中應(yīng)有一個(gè)適當(dāng)?shù)哪胼伵c刷米鐵輥的長度比。
2.9　噴風(fēng)試驗(yàn)
     對噴風(fēng)與不噴風(fēng)情況下的碾米效果進(jìn)行了對比試驗(yàn),噴風(fēng)條件下米糠容易排出,米溫低,因此留胚率提高,而且米糠不會堵塞篩孔,使胚芽精米機(jī)能長時(shí)間連續(xù)工作。
2.10　碾白次數(shù)對留胚率的影響
     根據(jù)上面圖表中留胚率變化情況,可得出如下規(guī)律:第一次碾白時(shí)碾白效果不明顯,主要起到開糙作用,留胚率為99 %左右。從第二次碾白開始,隨著碾白次數(shù)的增加留胚率基本呈線性關(guān)系降低,并且隨著轉(zhuǎn)速的增加,這種變化更加劇烈,說明隨著轉(zhuǎn)速的增加,研削作用加強(qiáng),去皮能力也相應(yīng)加強(qiáng),對胚芽的損傷也在增加。正常情況下,一般經(jīng)4次碾白,留胚率應(yīng)在80 %以上,且達(dá)到碾白要求。
2.11　喂入量對留胚率的影響
     按設(shè)計(jì)的喂入量進(jìn)行作業(yè)時(shí)留胚率最高,隨著喂入量減少,留胚率逐步降低。其原因是喂入量減少后,碾白腔內(nèi)填充系數(shù)降低,米粒在腔內(nèi)碰撞激烈,且米粒在腔內(nèi)停留時(shí)間延長,被碾輥碾削機(jī)會增多,導(dǎo)致留胚率降低,但每碾一次的碾白效果有所提高。
2.12　含水率對留胚率的影響
     樣本含水率分別為12.0%、13.0%、14.5%、15.5%、17.0%。其它參數(shù)值為:碾輥轉(zhuǎn)速745 r/min ,碾輥直徑150 mm,碾輥長度280 mm,金剛砂粒度46#,碾白間隙8 mm。在試驗(yàn)的含水率范圍內(nèi),已經(jīng)可以判斷含水率對留胚率的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖2。試驗(yàn)結(jié)果表明,糙米含水率對留胚率有明顯的影響,含水率低時(shí)留胚率高。含水率17.0 %時(shí)經(jīng)4次碾白,留胚率為80 %,含水率≤14.5 %時(shí)經(jīng)5次碾白留胚率仍大于80 %。
2.13　新米與陳米的碾白效果對比新米是指當(dāng)年生產(chǎn)的稻谷所得的糙米,陳米是指已在糧庫保存了3年的稻谷所得的糙米。由圖3可見,采用陳米試驗(yàn),碾白4次其留胚率即略低于80 % ,采用當(dāng)年新米試驗(yàn),碾白5次其留胚率仍高于80%。分析其原因,是由于胚芽和胚乳部分的溫度與水分膨脹系數(shù)不同,受一年四季溫度和水分變化的影響,陳米的胚芽和胚乳的結(jié)合強(qiáng)度會下降,故陳米的留胚率低于新米。建議胚芽米加工時(shí)應(yīng)采用新米作原料。

2.14　出口壓力對留胚率的影響
     試驗(yàn)中對比方案如下,出口處配重(g):175、175、67、67、67、67;108、67、67、67、67、67;108、108、67、67、67、67。出口處配重質(zhì)量大,即出口壓力大,使碾白腔內(nèi)壓力增大,有利提高碾白效果,但會降低留胚率。出口壓力小則效果相反。試驗(yàn)中第一次、第二次碾白時(shí)配重采用175 g,后幾次碾白時(shí)配重采用67 g,總體效果較好。
3　結(jié)　論
1)胚芽精米機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)中影響留胚率最主要的參數(shù)是:碾輥長度、碾輥轉(zhuǎn)速、碾白間隙。
2)操作運(yùn)用中最主要的工藝參數(shù)是:碾白次數(shù)、出口壓力(配重)、糙米含水率。
3)對于小時(shí)產(chǎn)量為600 kg的小型胚芽精米機(jī),其最優(yōu)參數(shù)組合為:碾輥長度200 mm,碾輥轉(zhuǎn)速977 r/min,碾白間隙8 mm。碾白次數(shù)為4次時(shí),留胚率可達(dá)80 %以上,精度達(dá)標(biāo)準(zhǔn)一等以上
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