一种留胚碾米机碾米室结构设计

任洪忱，金德海，赵志刚

摘 要：碾米机碾米过程在碾米室内完成，碾米室的结构设计直接影响碾米效果。设计了一种留胚碾米机碾米室结构，介绍了其工作原理、结构设计及碾米试验过程，并对工作效果进行了总结。

关键词：留胚碾米机;碾米室;多单元弹性刀组;滚动磨削

中图分类号：TS212.3        文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.12.008Open Science Identity（OSID）

胚芽米也叫留胚米，是保留米的胚芽部分，而其它部分与白米相近的一种米。胚芽米含有大量的维生素和矿物质以及一些其他功能活性物质，营养价值远远高于精白米，大力发展胚芽米生产，让全国人民都能享用高品质胚芽米已成为摆在我们面前的一项十分紧迫的战略任务，他将改良人类稻米收储、加工、贮存、流通的传统模式，对推动我国农产品加工产业具有十分重要的意义。

留胚碾米机为加工胚芽米专用设备，胚芽米的碾米作业在留胚碾米室内完成，因此，胚芽米加工效果好坏与碾米室结构设计有直接相关。本文介绍一种适用于胚芽米加工的碾米室结构设计。

1 碾米室工作原理及结构设计

1.1 碾米室工作原理

采用磨削砂带与多单元弹性刀组为主要磨削部件，弹性刀组主要由若干组密布的方形薄钢片、弹性元件、刀架等部件构成，磨削砂带做直线运动，弹性刀组在其运动方向上相对静止但刀组刀片在磨削砂带的运动垂直方向上有弹性运动，以此实现对原料糙米的磨削。磨削过程中使米粒在磨削带与弹性刀组及刀组框架间形成的长条区域（碾米室）内处于滚动磨削状态。将米粒近似看作由米粒中间的圆柱面及两端的锥面构成的几何形态，磨削过程类似于刀具对米粒的“仿形磨削”，米粒处于弹性刀组的包裹覆盖下，胚芽处的磨削与周边锥面锥度基本一致，胚芽全部或大部分处于锥度的保护之中，实现较为完整保留的目的，与传统磨米方式相较，磨削过程柔和，利于保留胚芽。

1.2 碾米室结构设计

碾米室由砂带、刀组框架及若干多单元弹性刀组合围的长条区域构成，碾米室结构设计中，除上述零部件外还包括机架、动力驱动机构、托板、冷却装置、碾米室高度调整机构等零部件及装置，具体结构如图1所示。

碾米室结构中，喂入口、出米口、碾米室高度调整机构、托板等固定在机架上。喂入口与出米口为中间凹两边凸板式结构，凸边与砂带间距0.5～1 mm，凹边与砂带间距3～3.5 mm，用以保证米粒始终维持单层分布于砂带上;托板在碾米过程中为砂带提供刚性支撑;冷却装置固定在托板下方，通过其对碾米摩擦部件散热;多单元弹性刀组由若干组密布的刀片（方形薄钢片，厚度0.5～1 mm）、弹性元件、刀架架体、隔垫等件组装而成。刀片与隔垫交错分布，刀片高度略高于隔垫，与之形成凸凹相间结构，刀片一端面与弹性元件接触;多组刀组固定在刀组框架上，刀组框架也为中间凹两边凸板式结构，凹凸区域与喂入口及出米口对应，刀组框架固定在碾米室高度调整机构可精密移动部件上，根据原料及出米状态适时调整刀组框架位置，实现碾米室高度尺寸（图1中尺寸x为刀片与砂带间距）精细调节，刀组框架两侧边与砂带间距设计值在0.2～1.2 mm，且两侧与托板间有弹性密封垫;动力驱动机构带动砂带运转，转速0～1000 r/min变频调节。

1.3 碾米工作过程

结合图1与图2简述碾米工作过程如下：

根据原料糙米状态预设碾米室高度x，x略小于米粒直径;启动动力驱动机构，转速调整至800 r/min左右;将糙米原料连续、均匀喂入;在砂带运转摩擦力带动下原料进入碾米室碾米区域，在多组多单元弹性刀组与砂带双重磨削力的作用下，形成连续“搓米”工作状态，弹性元件可使碾米状态下，米粒始终处于多组刀片的包裹覆盖中，配合砂带运转，实现“仿形磨削”，米粒在碾米室内滚动，并随砂带前进，层层小量磨削，磨削完成后米粒从出米口排出，这样的滚动磨削可最大限度的使胚芽保留下来。碾米过程中，根据工作状态及碾米效果实时调整碾米室高度及动力驱动机构转速，并根据米品碾白度、胚芽保留状态等指标确定碾米次数。

2 碾米试验效果

考量胚芽米加工效果的指标主要有留胚率、胚芽完整度及感官质量等，本试验测试中感官质量主要考量碾白度、米粒状态与食用口感。图3为采用本碾米室结构碾米设备加工的胚芽米与普通市售精白米对比图，左图为抛光的市售精白米，右图为三次碾米后除杂的胚芽米。通过对比可见，胚芽米米粒完整，碎米少，胚芽保留完好，碾白度与未经抛光的精白米接近，煮熟后食用口感接近精白米;经多次试验测试，三次碾米后的胚芽米平均留胚率與平均胚芽完整度均在85%以上，属优质胚芽米。

3 应用效果

本碾米室结构设计获国家发明专利授权，经黑龙江省工业和信息化厅专家会议鉴定的具有国际先进水平的JY-800A智能留胚碾米机的碾米室设计中采用了本结构，经黑龙江省机械产品质量监督检验站与黑龙江省质量监督检测研究院检测，该碾米机加工胚芽米可实现留胚率88%，胚芽完整度91.07%，米品品质极佳。

参考文献：

[1] 马文领，景军，耿文叶. 胚芽大米的营养特性及营养支持作用[J]. 中国食物与营养，2018（71）：55.

[2] 朱一帆，冯亚斌，林轩，等.胚芽米营养成分研究[J].科技通报，2013（9）：51.