JY-800A智能留胚碾米机的研制
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摘 要：介绍了一种胚芽米加工设备，着重介绍了设备原理、结构设计、试验效果等，并针对设计及试验、应用过程中发现的问题提出了进一步研究的建议。
关键词：胚芽米;碾米机;留胚率;胚芽完整度
中图分类号：S226.8 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.01.007Open Science Identity（OSID）
0 引言
稻谷最重要的部分為胚芽，胚芽质量只占整粒大米质量的3%左右，而其营养成分却占整粒大米的60%以上，胚芽中含有丰富的维生素、植物纤维和人体所必需的微量元素。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，业内普遍认为留胚率（保留胚芽的米数量占成品米总数量的百分比）在80%以上的米方可称为真正意义上的胚芽米。
随着人们健康饮食观念及对营养认知的提升，胚芽米作为具有高营养价值的食品，会逐渐被广大消费者认可，市场前景看好，研制高性能胚芽米加工设备意义深远。
1 基本工作原理的确定及整机设计
传统精白米碾米技术，采用石磨、砂辊、铁辊等结构，为了得到精米，需经反复碾轧，在去除糠皮的同时，把米之精华——胚芽也随之去除了。采用传统碾米技术显然不适合胚芽米加工。胚芽米的加工过程实际就是磨削掉糙米表层同时较为完好保留胚芽部分的过程，对加工效果要求较高，故而胚芽米的加工较精白米加工难度要大得多。
JY-800A智能留胚碾米机基本工作原理可归纳总结为“轻量磨削，多道碾白”，采用轻量磨削防止胚芽受到损伤与破坏;采用多次磨削工艺，获得接近精白米的碾白度，提升胚芽米产品感官及食用品质。
碾米机碾米室设计采用磨削砂带与多单元弹性刀组为主要磨削部件，利用磨削砂带直线运动与弹性刀组在其运动方向上相对静止的速度差实现对原料糙米的磨削，与传统磨米方式相较，磨削过程柔和，利于保留胚芽。设备结构如图1所示。
磨米过程中，磨削砂带与其支撑托板、磨削砂带与原料米、原料米与刀组各部分之间的摩擦都会产生热量，若不及时散热，大量的热量会使稻米糊化，品质劣变，行业通用做法是采用风扇散热，散热效果差强人意，但其工作噪音较大，处理不好粉尘也会较多。JY-800A智能留胚碾米机设计有一套循环的水冷系统（如图2），主要对热量集中区域及周边散热，在储液槽内注入清水就可使得冷却效果较为理想，注入专用冷却液，效果更佳。
胚芽米碾米加工是一个精量磨削的过程，磨削量主要受碾米室工作高度控制，对常用米品种按原料米米径大小预设碾米室工作高度。碾米作业中对碾米室高度调节采用智能化控制，利用步进电机驱动高减速比升降机对碾米室实现精量调节，智能控制系统闭环设计，实现调节量实时补偿，自动化程度高。同时设计了磨削砂带纠偏系统，通过感应接近开关，监控磨削砂带跑偏情况，并根据其反馈驱动纠偏机构实时在线纠偏。纠偏与碾米室高度调节均设置了自动与手动调节模式，切换相应开关，即可调换模式。
该设备按碾米机构在单机空间上单层或多层分布可分为单层留胚碾米机与多层留胚碾米机，依据“轻量磨削，多道碾白”原则，实际应用中，胚芽米加工过程可根据碾米次数需要及厂况等因素，采用数台单层设备串联或数台多层设备串联，亦或单层设备与多层设备混布等多种形式，碾米次数一般以3～5次为佳，设备形式及工艺设备布置示意参考图1、图3所示。
2 设备的试验测试
经黑龙江省机械产品质量监督检验站检验测试，该设备加工的胚芽米产品经黑龙江省质量监督检测研究院食品检测，详细数据如下表。
3 结论及建议
3.1 结论
衡量胚芽米加工设备性能的重要指标主要有生产效率、留胚率与胚芽完整度（胚芽保留量占全胚芽量的平均百分比）等，本机生产效率在国内外处于较高水平;留胚率较国内外先进设备不遑多让;其胚芽米加工过程对米胚损伤小，成品米胚芽完整度高。较高的留胚率与胚芽完整度的实现，得益于先进的碾米室磨削结构设计。
该设备整机结构获得了国家发明专利授权，设备产品通过了黑龙江省工业和信息化厅组织的专家会议鉴定，鉴定结论认为该设备综合性能达到了国际先进水平。
3.2 建议
胚芽米加工设备研究仍将继续，根据研究、试验及应用经验，对下一步研究建议如下：
（1）虽然本设备加工效率在同类产品中已属较高，但相对于一般农产品加工设备而言，并不算高，要研究如何进一步提高碾米效率，降低胚芽米加工成本，使百姓花费较低的价格就能享用到真正的高端营养米，造福于民;
（2）设备刀组加工胚芽米效果非常好，但存在长时间工作夹碎、夹糠问题，清理费时，可以考虑增加高压风力配套装置及刀组结构改进设计;
（3）优化磨削结构设计，进一步降低碎米率，提升成品率、留胚率及胚芽完整度。
参考文献：
[1]熊海铮，张宁，孙健，等. 水稻留胚米的营养价值、加工技术及产品开发研究进展[J].核农学报，2012（7）：1031-1036.
[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）：51-54+60.
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