碾米机减碎降耗技术分析

杨会宾，张朝富，李志方，程 科，季 坤

(1.国粮武汉科学研究设计院有限公司，湖北 武汉 430079； 2.国家粮食局谷物加工工程技术中心，湖北 武汉 430079)

碾米机减碎降耗技术分析

杨会宾1,2，张朝富1,2，李志方1,2，程 科1,2，季 坤1,2

(1.国粮武汉科学研究设计院有限公司，湖北 武汉 430079； 2.国家粮食局谷物加工工程技术中心，湖北 武汉 430079)

我国每年有近2亿t的稻谷被加工成食用大米，碾米机作为稻谷加工的关键设备，在保证成品大米质量、提高粮食利用率、节能降耗等方面起着至关重要的作用。从工艺设计、设备选型、施工以及操作管理等几个方面对碾米机减碎降耗技术进行了研究分析，并提出相关措施以供参考。

碾米机；减碎；节粮节能

当前全球气候正在发生深刻变化，气候变化导致自然灾害和环境问题日益突出，给农业和粮食领域带来了严峻挑战。同时，人口的持续稳定增长将导致粮食需求呈刚性增长态势，需要我们及时采取有效措施，从粮食生产、收获、储藏、加工、包装、运输、消费等各个环节入手，促进粮食减损增效，保障国家粮食安全。就稻谷产后加工环节而言，我国稻谷加工技术取得了飞跃发展，总体技术水平已达到国际先进水平，但加工方式仍较粗放，稻谷加工精制米的出品率在65%左右。由于过度加工导致粮食可食资源的损失率在5%左右。按稻谷年加工量2亿t计，可食资源年损失达1 000万t左右，相当于未来10年需增产500亿kg粮食的20%，粮食资源未得到充分利用，宝贵的资源优势没有转化为食品优势和经济优势[1]。研究如何高效利用粮食资源，实施稻谷的适度加工，避免过度加工，节约粮食资源和降低能耗是当前重要的研究课题。

作为稻谷加工行业必要和关键设备，碾米机在节粮、节能方面有较大的提升空间。现从工艺设计、设备选型、施工以及操作管理等几个方面对碾米机减碎降耗技术进行研究分析，并提出相关措施以供参考。

1 碾米机节粮技术研究

1.1国内碾米机种类及影响因素分析

目前我国碾米机的社会保有量约千万台(套)以上[2]，且碾米机的种类多种多样，其中按碾白作用方式，可分为擦离型碾米机、碾削型碾米机和混合型碾米机三类；按碾辊的材质不同，又可分为铁辊碾米机和砂辊碾米机两种；而按碾辊主轴的装置形式，还可分为立式碾米机和卧式碾米机；各种类型的碾米机又有喷风和不喷风之分。

影响碾米工艺效果的因素很多，如糙米的加工品质、碾米机碾白室的结构、机械性能和工艺参数、碾白道数、加工精度以及操作管理等。这些因素有动态的，也有静态的，它们互相联系、相互制约。只有根据糙米的加工品质和成品大米的精度要求，选择碾米机类型、工艺参数、碾白道数，并进行合理有效的操作管理，才能取得良好的工艺效果。

1.2减碎技术研究及措施

就上述影响因素中的碾白道数，我们在湖北、湖南、江西、吉林等省份有代表性的稻谷加工企业生产线上进行了相关试验，并参考GB 1354—2009《大米》对试验数据进行了分析，见表1。

表1 原粮类型和碾白道数对碎米产生的影响

通过对表1中的数据进行分析，我们可以得出如下结论：

(1)在工艺设计方面，采用3～4道碾白工艺，多机轻碾，各道碾米机碾白作用比较缓和，加工精度均匀，米温低，米粒容易保持完整，碎米少(在加工精度达到三级时：早籼糙米碎米率二道碾白较一道碾白减少4.5个百分点，三道碾白较二道碾白减少2.2个百分点，四道碾白较三道碾白减少0.3个百分点；晚籼糙米碎米率二道碾白较一道碾白减少4.5个百分点，三道碾白较二道碾白减少2.4个百分点，四道碾白较三道碾白减少0.1个百分点；粳糙米碎米率二道碾白较一道碾白减少2.9个百分点，三道碾白较二道碾白减少1.5个百分点，四道碾白较三道碾白减少0.5个百分点)，出米率高。

(2)在组合碾米流程时，应使碾米工序灵活多变，可在第二道碾米机和第三道碾米机出料口处设置阀门(也称拨斗、分路阀)，用来控制管道中物料流向，这样可视原粮品质进行二道、三道或者四道碾白，使其在加工低精度大米时能够保持较高的产量，加工高精度大米时能够保持较高的出米率；同时在设计时，可考虑使第二、第三道碾米机出料经阀门直接进第三、第四道碾米机后面的输送设备，避免多次输送，降低增碎，提高出米率，节约能耗。碾米流程详见图1。

图1 碾米流程图

(3)在设备选型方面，尽可能选择带喷风装置的碾米机。糙米在碾白时，由于米粒受到强烈的摩擦擦离或碾削作用，使米粒皮层切割分裂并逐渐剥离，而用于切割、分裂、剥离的能量有相当一部分转化为热量，这些热量一部分通过碾白室构件散发到空气中，另一部分热量则传递给米粒，使米粒温度升高、水分蒸发；米温适当升高不仅对去皮有利，而且可以改善米色；但米温过分升高会使米粒强度下降，而产生较多的碎米。在碾米过程中，向碾白室喷入适量的室温空气，能及时将产生的热和水汽带出碾白室，防止米温积累上升、水汽集结，改善和提高碾米工艺效果，提高出米率。最新研究显示，由国粮武汉科学研究设计院有限公司和衢州市库米赛诺粮食机械制造有限公司合作完成的采用砂带细砂碾削的“低能耗低破碎自动碾米机”，籼糙米三道碾白后，与普通碾米机相比，增碎率可降低8.4 个百分点，并可提高大米加工精度的一致性和均匀性[3]。之前研究的MNMD65高性能节能型碾米机，加工籼米，二道碾白后，大米加工精度可达到《大米》国家标准GB 1354—2009三级(原标准一等)或以上，增碎率也可降低4.62～4.87个百分点[3]。

(4)一个较为理想的生产过程，不仅取决于合理地选用生产设备，以完成生产过程，而且还取决于恰当地使用与之相配套的辅助装置，以利于各设备间共同工作。生产线安装过程中，在各道碾米机进料口之前安装料仓(也称料斗或存仓)，以协调各生产设备间的工作，均衡物料流量和暂存物料，保证碾米机生产均匀、连续且稳定。

(5)碾米机是一种需要精心操作的设备，除了调节设备的技术参数、控制风量外，工作过程要把握好设备的工作流量及进料状态；同时每班生产结束后，应及时清除粘附在米筛筛孔上米糠(选用的为卧式碾米机)，保证排糠顺畅，避免出现碾白室堵塞、碾米机焖车(电机过载)等现象，改善和提高碾米工艺效果，提高出米率。

2 碾米机节能技术分析

2.1国内碾米机传动装置

碾米机的传动装置基本上都是由窄V带、带轮及电机等部分组成。电机功率由窄V带通过带轮传递给碾辊传动轴，从而带动碾辊转动。由于碾米机类型不同，碾辊传动轴有横放也有竖放，因此带轮有在传动轴一侧的，也有在传动轴上方或下方的。依据碾辊的数量，碾米机可分为单辊、双辊或三辊组合碾米机。随着企业加工规模不断扩大(日产100 t以下大米生产线逐渐减少，日产100、120、150和180 t大米生产线逐渐增多)，集约化经营发展迅速，单台碾米机产能逐步增大。以前大米生产线每道碾米工序采用多台单辊碾米机并联，而今已被双辊碾米机替代。

2.2节能技术研究及措施

(1)在工艺设计方面，就碾米机配套的风网而言，在日产大米大于等于100 t前提下，碾白道数小于等于3时，采用一组风网；若碾白道数为4时，采用二组风网，前3道碾米机为一组风网，第4道碾米机为一组风网，这样第二组风网可有选择性的开停，避免出现无论几道碾白，风机都开启现象，进而达到减少风机能耗的目的。

(2)在设备选型方面，在满足工艺要求的前提下，优选选用节能型碾米机。据报道，最新研发的“低能耗低破碎自动碾米机”，籼糙米三道碾白后，与普通碾米机相比，吨米电耗可降低15.98 kW·h[3]；MNMD65高性能节能型碾米机，加工籼米，二道碾白后，大米加工精度达到《大米》国家标准GB 1354—2009三级(原标准一等)或以上，电耗降低44%～55%，节能效果显著，碾米效率明显高于传统米机[4]。

若日产100、120、150和180 t大米生产线，选用双辊单电机；对于由3台1818型组成日产100～120 t大米生产线，采用双辊单电机比双辊双电机，动力配备减少21 kW；对于由3台2525型组成150～180 t大米生产线，采用双辊单电机比双辊双电机，动力配备减少15 kW，效率可提高3个百分点[5]。

(3)在施工方面，出于美观和制造方便的考虑，在各道碾米机进料口之前安装外形相同的料仓；由于第一道碾米机产能易受前段生产设备产能影响，第一道碾米机上方的料仓体积较后面几道碾米机上方料仓体积大，最好是后面几道碾米机上方料仓体积的1.5倍，这样能减少整条生产线生产波动，保证设备生产稳定、连续，避免频繁开、停设备，从而节约能耗。

(4)在操作及管理方面，为了便于操作，不管运行几道碾米设备，都会把生产线的输送设备开启；若只开启二道(三道)碾米机，可调整第二道(第三道)碾米机出料口后面的阀门，控制管道中的物料流向下一道工序，关停没有物料经过的输送设备；这样每年大概可节约1.5 kW(输送设备常用功率)×24 h/d×100 d=3 600 kW·h的能耗。

3 小结

随着我国经济持续发展，更多高效节能碾米设备问世，目的都是提高工作效率、产量、出米质量以及节约能源、减少碎米率、降低成本，这样稻谷加工企业有了更多的选择；但是不能仅依靠碾米设备，作为一个动态过程，我们要从工艺设计、设备选型、施工、操作及管理等方面通盘考虑，全面实施，只有这样才能既保证碾米工艺效果，又能节约粮食、节约能耗、提升利润空间、保证粮食安全生产，这对全面提高人民的生活水平，带动经济发展等具有十分重要的现实意义和深远影响。

[1] 中国粮油学会.粮油科学技术学科发展报告(2014—2015)[M]．北京：中国科学技术出版社，2016.

[2] 吴 利.碾米机技术在我国的发展状况[J]．安徽农业科学，2014，18(18):6 076-6 078.

[3] 粮食与饲料工业杂志社.低能耗低破碎自动碾米机节能减碎效果显著[J].粮食与饲料工业，2016(9)：16.

[4] 粮食与饲料工业杂志社.碾米机械发展的里程碑——MNMD65高性能节能型碾米机通过鉴定[J]．粮食与饲料工业，2011(11):30.

[5] 肖崇业,罗丽鸿.节能型双辊碾米机动力配备[J]．粮食与饲料工业，2016(5):1-3.

(责任编辑:俞兰苓)

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

受粮食公益性行业科研专项经费资助项目(项目编号：201513003)。

杨会宾(1987-)，男，工程师，主要从事粮油食品加工技术研发和工程设计。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.002

TS212.3

：A

：1003-6202(2017)08-0004-04