碾米特性研究3:大米抛光技术​

小楚
2023-11-08

碾米特性研究3:大米抛光技术


1、抛光机发展



英国于1860年开发出了第一台立式研磨碾米机。这些机器包括一个带有研磨辊的丝网研磨室。糙米从上部入口进入,精米从下部出口离开。麸皮通过丝网排出。这项技术很快传播到缅甸,因为总部位于伦敦的钢铁兄弟股份有限公司拥有缅甸80%的碾米厂(1871年建立了缅甸第一家碾米厂),并采用了英国技术。



到第二次世界大战期间,缅甸在热带地区拥有最先进的碾米技术。


19世纪70年代,美国发展了砂浆式碾米。谷粒是通过下拉产生的摩擦接触进行研磨。



低速水平研磨技术于1890年在美国发展起来,最初设计用于去除咖啡豆的果皮。它代表了现代抛光技术的开端,但效率低下,且导致大量米粒破碎。



1920年:日本在这项技术上取得了进步,其主要提高负载稳定性,使机器能够以更高的处理量运行。增加了转子和滚筒之间的轧距,导致筛网需要更大的空间才能发挥作用去除麸皮。为了提高机器效率,通常会在糙米中添加石粉,通过控制设备出口大米流量来改变机器碾磨作用。



1955年,日本出现了一种新设备,具有钢制筛网和通风功能。现代抛光技术就是围绕这一概念发展起来的。


2、现代抛光技术



1975年发明了现代加湿抛光机。它能比干法加工更有效地去除谷物纵向凹槽中的灰尘、麸皮和糊粉层。大米分两个阶段抛光。首先,通过进料螺杆进入室中的大米通过水雾加湿。加湿水平可以由机器操作员基于离开机器的产品的质量来设置。根据正在加工的大米品种和所需的加湿水平,流速可变化至约40/小时。过度加湿会导致谷物表面退化。一旦加湿,大米就会随着旋转凸轮轴移动谷粒而产生珍珠般的光泽。



凸轮辊分为两部分。在第一阶段,四个叶片略微倾斜,以便于米粒过渡运动。



在机器的后半部分,叶片与轴平行运行,更有利于抛光作用。



凸轮辊上的孔能够提供负压,这是为了去除麸皮。如果没有负压,麸皮会留在机器内部并堵塞机器。吸气的第二个功能是冷却作用,因为米粒通过摩擦作用加热,高温波动会导致其破裂。


3、抛光度



在抛光过程中,谷粒外观更光滑。没有任何方法可以描述真正的抛光程度,而是依靠经验来确保产品的质量。然而,已经有一些尝试来量化特定的研磨性能,例如白度。


4、抛光材料



抛光机使用一些可更换的部件,以最大限度地延长机器寿命。定期更换的主要部件是筛网。



两个筛网一起形成一个完全围绕中心旋转叶片的八角形圆柱体。两半安装在两侧,并相互折叠,以便更快地更换。



筛网材质是经过处理的钢板。钢的氮/碳化合物会使钢表面更坚硬。氮化是一种最早发展于20世纪初的工艺。它涉及通过将氮热化学扩散到表面来对含铁金属进行表面硬化。氮碳共渗是这一过程的延伸,包括氮和碳向表面的扩散,以提高钢的硬度。除了提高耐磨性外,经过处理的表面还提高了疲劳性能和耐腐蚀性。此外。氮碳共渗可以增加工具钢的摩擦系数和耐磨性以及表面粗糙度和硬度。


5、抛光控制



流入抛光室的流量通过改变大米流动的入口间距来控制。还有一个预进口截止阀,用于完全停止流量。在现代研磨中,可以通过调节机器的输出来实现负载的自动控制。流量被覆盖在出口上的加重板阻挡,从而在机器中形成压力。


通过观察电机的电流来监测流量(对于满室,通常在40A70A之间)。这不是流量的直接测量,因为电机的电流也因大米的各种特性、体积特性和水分的添加而变化。


抛光度可以通过两种方式改变。首先,在阻止颗粒流出的过程中,颗粒被认为在抛光室中停留的时间更长,从而导致更大程度的抛光,尽管存在更高的破碎颗粒百分比的风险。


其次,水雾的加入大大提高了抛光的程度,尽管过多的水雾会降低颗粒质量,在极端情况下会在机器内造成堵塞。


6、抛光作用概述



可以说,迄今为止最全面的碾米技术文献来自日本发明家和开发商Toshihiko Satake。自1928年以来,他花了60多年的时间开发、设计和改进研磨机。关于抛光技术,Satake列出了四个主要作用,有助于颗粒的平滑和白化,包括摩擦作用、剪切作用、冲击作用和磨削作用。


1)摩擦作用


在一定水平以上,碾米过程中产生的动摩擦表现为大摩擦力撕裂大米,但在该水平以下,摩擦表现为热。也就是说,这种摩擦作用可以有效地分为有效摩擦(撕裂)或无效摩擦(加热)。撕裂作用是低速研磨中的基本作用,并且效率极低。


撕裂发生在100g/cm2或更高的平均压力和600m/min或更低的速度下,并在麸皮上产生深而长的切口。


2)剪切行为


剪切是低速研磨机中的另一种典型动作,通常与撕裂动作结合发生。它发生在100g/cm2或更高的平均压力和600m/min或更低的速度下。它包括使用边缘或刀片去除麸皮,例如抛光机筛网中的槽边缘。在低速系统中,麸皮被切得又长又深,形成大块的麸皮。


3)研磨作用


研磨是在速度超过600m/min和压力低于50g/cm2时发生的高速作用。在研磨过程中,麸皮被浅切并研磨成小块。它是一种剪切作用,结合了冲击和摩擦以更高的速度冲击。


4)冲击作用


冲击是以600m/min或更高的速度发生的高速作用。较低的速度会造成无效的冲击。由于冲击过程中的次要作用往往成为有效作用,因此很难对冲击作用进行实验。


5)搅拌


均匀研磨需要搅拌。麸皮不是一次从整个谷物表面去除的,因此需要搅拌以确保麸皮在整个谷物上被去除并抹平。


7、增白



为了使颗粒的光泽比标准抛光更高,可以使用增白机(图24)将颗粒打磨成光滑的珍珠状表面。


大米增白使用了一种自上而下的立式研磨机,与大米抛光机的工作原理相似,但使用的不是凸轮辊,而是磨石。立式增白机具有圆柱形研磨室,包括具有与抛光机中类似构造的槽的筛网。空气抽吸有助于确保有效去除麸皮。大米通过进给螺杆进给,白化强度通过配重和挡圈控制,配重和挡圈可用于增加腔室中的压力。


8、研磨成本



考虑到产量,谷物研磨是一个相对便宜的过程,但由于其磨损快,对可更换部件的要求可能会提高研磨机的财务成本。这可能导致磨坊主寻求比同类更换部件更便宜的替代品,这可能会导致部件过早失效。虽然这是一个已知的问题,但成本始终是主要驱动因素,因此更便宜和质量较差的部件的贸易将继续。然而,这确实突出了对研磨机进行独立分析的必要性,而不是依赖于磨坊主的证据。


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