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碾米特性研究3:大米拋光技術(shù)?

發(fā)表時(shí)間:2023-11-08 10:49作者:小楚

碾米特性研究3:大米拋光技術(shù)


1、拋光機(jī)發(fā)展



英國(guó)于1860年開發(fā)出了第一臺(tái)立式研磨碾米機(jī)。這些機(jī)器包括一個(gè)帶有研磨輥的絲網(wǎng)研磨室。糙米從上部入口進(jìn)入,精米從下部出口離開。麩皮通過(guò)絲網(wǎng)排出。這項(xiàng)技術(shù)很快傳播到緬甸,因?yàn)榭偛课挥趥惗氐匿撹F兄弟股份有限公司擁有緬甸80%的碾米廠(1871年建立了緬甸第一家碾米廠),并采用了英國(guó)技術(shù)。



到第二次世界大戰(zhàn)期間,緬甸在熱帶地區(qū)擁有最先進(jìn)的碾米技術(shù)。


19世紀(jì)70年代,美國(guó)發(fā)展了砂漿式碾米。谷粒是通過(guò)下拉產(chǎn)生的摩擦接觸進(jìn)行研磨。



低速水平研磨技術(shù)于1890年在美國(guó)發(fā)展起來(lái),最初設(shè)計(jì)用于去除咖啡豆的果皮。它代表了現(xiàn)代拋光技術(shù)的開端,但效率低下,且導(dǎo)致大量米粒破碎。



1920年:日本在這項(xiàng)技術(shù)上取得了進(jìn)步,其主要提高負(fù)載穩(wěn)定性,使機(jī)器能夠以更高的處理量運(yùn)行。增加了轉(zhuǎn)子和滾筒之間的軋距,導(dǎo)致篩網(wǎng)需要更大的空間才能發(fā)揮作用去除麩皮。為了提高機(jī)器效率,通常會(huì)在糙米中添加石粉,通過(guò)控制設(shè)備出口大米流量來(lái)改變機(jī)器碾磨作用。



1955年,日本出現(xiàn)了一種新設(shè)備,具有鋼制篩網(wǎng)和通風(fēng)功能?,F(xiàn)代拋光技術(shù)就是圍繞這一概念發(fā)展起來(lái)的。


2、現(xiàn)代拋光技術(shù)



1975年發(fā)明了現(xiàn)代加濕拋光機(jī)。它能比干法加工更有效地去除谷物縱向凹槽中的灰塵、麩皮和糊粉層。大米分兩個(gè)階段拋光。首先,通過(guò)進(jìn)料螺桿進(jìn)入室中的大米通過(guò)水霧加濕。加濕水平可以由機(jī)器操作員基于離開機(jī)器的產(chǎn)品的質(zhì)量來(lái)設(shè)置。根據(jù)正在加工的大米品種和所需的加濕水平,流速可變化至約40/小時(shí)。過(guò)度加濕會(huì)導(dǎo)致谷物表面退化。一旦加濕,大米就會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)凸輪軸移動(dòng)谷粒而產(chǎn)生珍珠般的光澤。



凸輪輥分為兩部分。在第一階段,四個(gè)葉片略微傾斜,以便于米粒過(guò)渡運(yùn)動(dòng)。



在機(jī)器的后半部分,葉片與軸平行運(yùn)行,更有利于拋光作用。



凸輪輥上的孔能夠提供負(fù)壓,這是為了去除麩皮。如果沒(méi)有負(fù)壓,麩皮會(huì)留在機(jī)器內(nèi)部并堵塞機(jī)器。吸氣的第二個(gè)功能是冷卻作用,因?yàn)槊琢Mㄟ^(guò)摩擦作用加熱,高溫波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其破裂。


3、拋光度



在拋光過(guò)程中,谷粒外觀更光滑。沒(méi)有任何方法可以描述真正的拋光程度,而是依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)確保產(chǎn)品的質(zhì)量。然而,已經(jīng)有一些嘗試來(lái)量化特定的研磨性能,例如白度。


4、拋光材料



拋光機(jī)使用一些可更換的部件,以最大限度地延長(zhǎng)機(jī)器壽命。定期更換的主要部件是篩網(wǎng)。



兩個(gè)篩網(wǎng)一起形成一個(gè)完全圍繞中心旋轉(zhuǎn)葉片的八角形圓柱體。兩半安裝在兩側(cè),并相互折疊,以便更快地更換。



篩網(wǎng)材質(zhì)是經(jīng)過(guò)處理的鋼板。鋼的氮/碳化合物會(huì)使鋼表面更堅(jiān)硬。氮化是一種最早發(fā)展于20世紀(jì)初的工藝。它涉及通過(guò)將氮熱化學(xué)擴(kuò)散到表面來(lái)對(duì)含鐵金屬進(jìn)行表面硬化。氮碳共滲是這一過(guò)程的延伸,包括氮和碳向表面的擴(kuò)散,以提高鋼的硬度。除了提高耐磨性外,經(jīng)過(guò)處理的表面還提高了疲勞性能和耐腐蝕性。此外。氮碳共滲可以增加工具鋼的摩擦系數(shù)和耐磨性以及表面粗糙度和硬度。


5、拋光控制



流入拋光室的流量通過(guò)改變大米流動(dòng)的入口間距來(lái)控制。還有一個(gè)預(yù)進(jìn)口截止閥,用于完全停止流量。在現(xiàn)代研磨中,可以通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)器的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的自動(dòng)控制。流量被覆蓋在出口上的加重板阻擋,從而在機(jī)器中形成壓力。


通過(guò)觀察電機(jī)的電流來(lái)監(jiān)測(cè)流量(對(duì)于滿室,通常在40A70A之間)。這不是流量的直接測(cè)量,因?yàn)殡姍C(jī)的電流也因大米的各種特性、體積特性和水分的添加而變化。


拋光度可以通過(guò)兩種方式改變。首先,在阻止顆粒流出的過(guò)程中,顆粒被認(rèn)為在拋光室中停留的時(shí)間更長(zhǎng),從而導(dǎo)致更大程度的拋光,盡管存在更高的破碎顆粒百分比的風(fēng)險(xiǎn)。


其次,水霧的加入大大提高了拋光的程度,盡管過(guò)多的水霧會(huì)降低顆粒質(zhì)量,在極端情況下會(huì)在機(jī)器內(nèi)造成堵塞。


6、拋光作用概述



可以說(shuō),迄今為止最全面的碾米技術(shù)文獻(xiàn)來(lái)自日本發(fā)明家和開發(fā)商Toshihiko Satake。自1928年以來(lái),他花了60多年的時(shí)間開發(fā)、設(shè)計(jì)和改進(jìn)研磨機(jī)。關(guān)于拋光技術(shù),Satake列出了四個(gè)主要作用,有助于顆粒的平滑和白化,包括摩擦作用、剪切作用、沖擊作用和磨削作用。


1)摩擦作用


在一定水平以上,碾米過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)摩擦表現(xiàn)為大摩擦力撕裂大米,但在該水平以下,摩擦表現(xiàn)為熱。也就是說(shuō),這種摩擦作用可以有效地分為有效摩擦(撕裂)或無(wú)效摩擦(加熱)。撕裂作用是低速研磨中的基本作用,并且效率極低。


撕裂發(fā)生在100g/cm2或更高的平均壓力和600m/min或更低的速度下,并在麩皮上產(chǎn)生深而長(zhǎng)的切口。


2)剪切行為


剪切是低速研磨機(jī)中的另一種典型動(dòng)作,通常與撕裂動(dòng)作結(jié)合發(fā)生。它發(fā)生在100g/cm2或更高的平均壓力和600m/min或更低的速度下。它包括使用邊緣或刀片去除麩皮,例如拋光機(jī)篩網(wǎng)中的槽邊緣。在低速系統(tǒng)中,麩皮被切得又長(zhǎng)又深,形成大塊的麩皮。


3)研磨作用


研磨是在速度超過(guò)600m/min和壓力低于50g/cm2時(shí)發(fā)生的高速作用。在研磨過(guò)程中,麩皮被淺切并研磨成小塊。它是一種剪切作用,結(jié)合了沖擊和摩擦以更高的速度沖擊。


4)沖擊作用


沖擊是以600m/min或更高的速度發(fā)生的高速作用。較低的速度會(huì)造成無(wú)效的沖擊。由于沖擊過(guò)程中的次要作用往往成為有效作用,因此很難對(duì)沖擊作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。


5)攪拌


均勻研磨需要攪拌。麩皮不是一次從整個(gè)谷物表面去除的,因此需要攪拌以確保麩皮在整個(gè)谷物上被去除并抹平。


7、增白



為了使顆粒的光澤比標(biāo)準(zhǔn)拋光更高,可以使用增白機(jī)(圖24)將顆粒打磨成光滑的珍珠狀表面。


大米增白使用了一種自上而下的立式研磨機(jī),與大米拋光機(jī)的工作原理相似,但使用的不是凸輪輥,而是磨石。立式增白機(jī)具有圓柱形研磨室,包括具有與拋光機(jī)中類似構(gòu)造的槽的篩網(wǎng)??諝獬槲兄诖_保有效去除麩皮。大米通過(guò)進(jìn)給螺桿進(jìn)給,白化強(qiáng)度通過(guò)配重和擋圈控制,配重和擋圈可用于增加腔室中的壓力。


8、研磨成本



考慮到產(chǎn)量,谷物研磨是一個(gè)相對(duì)便宜的過(guò)程,但由于其磨損快,對(duì)可更換部件的要求可能會(huì)提高研磨機(jī)的財(cái)務(wù)成本。這可能導(dǎo)致磨坊主尋求比同類更換部件更便宜的替代品,這可能會(huì)導(dǎo)致部件過(guò)早失效。雖然這是一個(gè)已知的問(wèn)題,但成本始終是主要驅(qū)動(dòng)因素,因此更便宜和質(zhì)量較差的部件的貿(mào)易將繼續(xù)。然而,這確實(shí)突出了對(duì)研磨機(jī)進(jìn)行獨(dú)立分析的必要性,而不是依賴于磨坊主的證據(jù)。


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