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1、一、绪 论1.1碾米工业在国民经济中的作用和地位 碾米工业是粮油工业的重要组成部分。我国稻谷产量占世界第一位，全国约有三分之二的人口以稻谷为主要食粮。稻谷含有大量淀粉，还含有脂肪、蛋白质、纤维素、钙、磷等无机物及各种维生素，是人们生活的必需品。稻谷加工后得到的副产品也有多种用途，如：稻壳可以做燃料、酿酒辅助材料、包装和保温填充料，以及生产稻壳板等，米糠可以酿酒、制造饴糖等。由此可见，碾米工业对保障供给，保证人民身体健康，提高人民生活水平，促进我国现代化建设，具有重要作用，在我国的国民经济中占有重要的地位。1.2我国碾米工业的发展史 我国是历史悠久的农业国家，随着水稻生产的发展，在稻谷加工技术方
2、面也积累了许多宝贵的经验。新石器时代我国就出现了农业，当时栽培的作物有稻、黍、稷等。在江苏无锡，浙江杭州、吴兴，安徽肥东，湖北京山、天门、武昌，河南渑池等市、县的新石器时代遗址中都发现了稻粒和稻壳，并发现了杵和石臼等工具。在明代宋应星著的天工开物中就总结了稻谷加工的经验，阐明了砻谷和碾米分开进行，而且还提出了谷糙分离的加工工序，充分说明了当时稻谷加工技术已经发展到了相当的水平。 我国稻谷加工技术虽然早有基础，但由于落后保守的封建社会制度，使得劳动人民受到残酷的压迫和剥削，他们的智慧得不到发挥，社会生产力得不到发展，稻谷加工技术一直停滞在手工作坊的落后状态。 新中国建立后，碾米工业在我国经济中的
3、地位也发生了较大的变化，总产值和主要经济技术指标都有了较大的提高。在稻谷加工工艺和机械设备的研究，设计，制造方面都取得了显著的成绩。近年来，有关部门还对碾米设备进行了选型、定型、标准化、系列化和通用化工作，走向专业协作，实现定点生产，成套供应，为我国碾米工业赶超世界先进水平，实现现代化、规模化创造了条件。1.3碾米工业的任务 碾米工业虽然有了很大的发展，但是碾米工业的科学技术水平和生产管理水平还有待进一步提高。目前还要做好以下工作： 1、进一步提高碾米工业的生产技术水平，充分发挥现有工厂人员和设备的效率。碾米工业生产技术水平的高低与产品质量、出米率、电耗和加工成本有密切关系，所以提高碾米工业生
4、产技术水平是保证成品质量，提高出米率，降低生产成本，提高劳动处生产率的前提。 2、积极开展碾米工业科学研究。实现粮油工业现代化的根本问题是要不断提高科学生产技术水平。碾米工业的科学研究是促进碾米工业生产技术发展的关键，所以必须把开展碾米工业科学研究、大搞技术革新，放在重要的地位。 3、加强技术管理，建立和健全合理的技术管理制度，是调动、保护广大职工的社会主义积极性，促进生产发展的必要条件。我们必须在原有的制度上，结合各厂的工艺设备和具体情况加以补充和修订。 4、加强环境保护和车间卫生。碾米厂属于食品生产单位，生产的成品应该符合营养、卫生的原则，以保证人民的身体健康。努力做到无灰尘、无油污、无霉
5、变、无虫害。努力消除环境污染，较低噪音，使碾米厂的生产达到国家环境保护法和食品卫生法的规定。 5、培养技术人才。搞好各级、各类专业的教育及技术培训工作。二、碾米的基本原理及机型2.1碾米的基本原理 机械碾米虽然历史悠久，但就其基本理论的研究而言，还是没有完整的碾米理论体系。早在四十年代初，已提出了碾米压力和速度的基本理论，并以此来区分机械碾米的作用性质和碾米机的类型，即所谓摩擦擦离碾白和碾削碾白。这种理论只能限于定性分析，不能定量计算，但基本上可以反映机械碾米的普遍规律。下面就基本原理作简要的介绍。1、摩擦擦离碾白。简单地说，就是靠强烈的摩擦作用而使糙米去皮的碾米方法。也就是在碾米机的碾白室里
6、，米粒和碾白室构件之间以及米粒与米粒之间的相对运动，使之产生相互间的摩擦，当强烈的摩擦作用深入到米粒皮层的内部，使米皮沿着胚乳的表面产生相对滑动，并被拉伸、断裂、擦离。利用这种作用碾制白米的方法谓之摩擦擦离碾白。摩擦擦离碾白，必须在较大压力的擦离下进行，因为较小的压力只对米皮层起光洁作用。为了提高碾米的工艺效果，摩擦擦离碾白所需的摩擦力应该大于米粒皮层的结构强度和米皮与胚乳的结合力，而小于胚乳自身的结合强度。摩擦压力要适当，过大容易产生碎米，过小起不到碾白作用。碾米过程中容易碎米，成品米光洁度和色泽较好。2、碾削碾白。就是借助于金刚砂辊筒表面无数密集尖锐的砂刃，对米粒皮层不断的运动碾削，使米皮
7、破裂、脱落，达到糙米去皮碾白的目的。为了提高碾削碾白的工艺效果，必须保持碾辊表面的砂粒的锋利，并使碾辊具有较快的线速度，以增加米粒在单位时间内的碾削次数。碾米中产生的碎米少，但是成品米表面的光洁度和色泽均比较差。实际上糙米碾白过程是十分复杂的，所受的机械物理作用是多种的相互交叉的，根据这个特点，科学地把擦离和碾削作用有机的结合起来，充分的发挥各种碾白方法的优点，势必会进一步提高碾米的工艺效果。我国长期的生产实践经验证明，采用以碾削为主、擦离为辅的混合碾白可以减少碎米率改善米色，同时还有利于提高产量，较低电耗。所以，目前我过使用的大部分的碾米机以及新定型的碾米机，基本上都属于混合碾白的类型。2.
8、2碾米机的分类 碾米机按照碾米的基本原理从我国的实际应用情况出发，应该分成擦离型、碾削型、和混合型三类。擦离型碾米机具有压力较大的特点，所以又叫压力式碾米机。碾削型碾米机根据其转速较快的特点，又称为速度式碾米机。 1.擦离型碾米机均为铁辊碾米机，碾辊线速度较低，一般在5米/秒左右。由于碾白压力较大，米粒在碾白室内的密度较大，即单位碾白室容积的米粒数较多，在碾削相同的大米时，其碾白室容积较其他类型的碾米机要小。因此擦离型碾米机的机形较小。 擦离型碾米机由于碾白压力较大，还可以用于稻谷的直接碾米，但出碎严重，动力消耗大。此外，它还可以用于碾轧饲料等，具有一机多能的特点，而且结构简单，价格便宜，维修
9、方便。但由于碾白路线较长，且出虽碎严重，一般常多机出白。下图为擦离型碾米机：图1.铁辊碾米机2.碾削型碾米机均为砂辊碾米机，碾辊线速较高，一般在15米/秒左右，但由于碾白压力较小，米粒在碾白室里密度较小，相应的碾白室应较大。所以与生产能力相当的擦离碾米机比较，机形较大。3.混合型碾米机均为砂辊或砂铁辊结合的碾米机，碾辊线速介于擦离碾米机和碾削型碾米机之间，一般为10米/秒左右，碾白平均压力和米粒密度比碾削型碾米机稍大，机形适中。混合碾米机由于兼具擦离和碾削型碾米机的优点，工艺效果较好，并能一机出白，可以减少碾米的道数。碾米机还可以按照碾米机碾辊主轴的装置形式，分为立式碾米机和横式碾米机两大类。
10、立式碾米机多为砂臼碾米机，属于碾削型，碾白压力很小，所以需要多机多道出白，台时产量较低，且立式传动比较麻烦，目前国内用的相对较少。下图为立式碾米机：图2.立式碾米机横式碾米机的类型较多，凡是碾辊主轴水平放置的碾米机均为横式碾米机。横式碾米机中有单辊碾米机、双辊碾米机以及碾米擦米组合碾米机等。横式碾米机除了碾制大米外，还可以用于杂粮碾米。目前国内主要使用横式碾米机。下图为混合式碾米机：图3.混合碾米机此种碾米机结合了铁辊碾米机和砂辊碾米机的优点，降低了碎米率，增加出米率，同时使成品米色泽和光洁度均较好。三、设计方案和参数选择3.1机型选择：20世纪初铁棍筒碾米机是卧式的，砂臼碾米机是立式的。以后
11、日本佐竹研制卧式砂辊碾米机和喷风铁辊碾米机，形成多种组合形式的系列产品，占领了世界碾米设备市场的80%；20世纪90年代前期又研制了OBTA10AB立式砂辊碾米机。瑞士布勒一直研制立式碾米机，从砂臼发展成现时的DSRD立式圆柱砂辊碾米机。我国在20世纪60年代推广卧式砂辊碾米机，进行了大量的试验工作和大规模的优选试验改进工作，一机碾制标二、标一、特二米的糙米出米率在同等条件下对比试验，比当时日本的30-5A型卧式碾米机搞1%-2%。工艺效果都不错。下面对比一下两种形式的碾米机的优缺点3.1.1立式碾米机的优缺点优点：重力对米粒的离心加速度没有影响，米粒速度和碾白室内压力均匀；上进料时，重力在碾
12、白室全长上产生推动力，米粒流体内密度较均匀；米刀数量多，材质软，调节方便，米粒翻滚运动较好，对米粒损伤小；上述3点的综合效果可以降低碎米率；碾白辊采用砂轮串拼，磨耗时可以局部更换和调位使用，提高了砂辊的使用寿命；糠层排落顺畅。缺点：保持运转平稳的要求高。碾米机在制造和安装时，必须保持碾白辊轴线垂直，稍有误差，即使完全平衡的碾白辊，重心也偏离铅垂线产生不平衡力；轴承承受轴向和径向的双向结合力，对轴承的性能、制造和装配质量要求高；单位产量的体积、机重较大；在碾米机上部垂直方向拆装砂辊不方便，费时费力；软质米刀磨损较快，数量多，增加维修费；两根碾白辊在一台碾米机上同轴结合或异轴结合都较困难并且不是很
13、合理。3.1.2卧式碾米机的优缺点优点：运转平稳。轴承只承受径向力不平衡力产生的轴承应力和整机扭矩小，水平安装的碾白辊对制造、装配的要求不高；相应的结构零件的技术要求一般。单位产量的体积和机重较小。由于轴向推动力较大，米粒流速较大，在和立式碾米机相同的进料情况下碾白辊直径和碾白室环形面积都较小，整机体积和质量较轻，结合制造技术要求较低，成本较低；在碾米机的水平方向拆装砂辊方便，省时省力；出米率高，螺旋槽使碾白室全长上米粒流体的密度较均匀，翻滚运动好，米粒上各部分受碾程度均匀；两根碾白辊在一台碾米机同轴或异轴结合都很方便并合理。缺点：重力影响迷离的离心加速度，在碾白室上部和下部产生差，影响碾白程
14、度的均匀性；米刀数量少，材质硬，有的不易调节，如在中、下部的固定米刀需停机调节，钢制米刀虽耐磨但易伤米粒，增加碎米；糠在碾白室利易堆积；螺旋槽磨损后需人工修凿，修后质量因人而异，砂辊磨耗后维修成本高。鉴于以上对比，横式碾米机的缺点更易弥补。且我国使用横式碾米机积累了大量经验和知识。所以我选的是横式碾米机的铁筋砂辊碾米机。 碾米机的工作参数主要有碾白压力、碾辊转速、向心加速度和单位产量运动面积等，它们是影响和控制碾米工艺效果的重要因素。3.2以下就开始选各种参数：3.2.1 碾白压力横式碾米机的碾白压力是碾削碾白压力，它不同于擦离碾白压力，碾削碾白时，米粒在碾白室里密度小，基本上呈悬浮状态。所以
15、碾白过程实际是米粒在碾白室进行碰撞的过程。这个过程包括米粒与砂辊、米粒玉米粒、米粒和米筛之间的相互碰撞，当然米粒和碾辊的碰撞是主要因素。当米粒与碾辊碰撞的时候，米粒受到碰撞作用而吸收能量，产生切割和碾削皮层的作用。所以碾削碾白压力可以参照气体分子对撞器壁所产生的压强公式，进行近似计算。 （3-1）式中：P碾削碾白压力 m每粒米的质量 v米粒平均运动速度 V碾白室容积 N碾白室内的米粒总数上式表明了米粒动能对碾白压力的作用，因为米粒的质量和速度不完全相同，式中的是每颗米粒的平均动能。碾白室米粒流体密度可以用下式表示： （3-2）米粒流体密度米粒在静止的状态下的密度R米粒在运动状态下的容重系数所以，碾白压力可表示为： （3-3）米粒流体密度是反映碾白压力的重要参数。碾白室内各区的米粒流体密度是不一样的，使得碾白室内压力不断变化。米粒流体密度的变化直接影响碾白压力，而碾白压力是影响碾米工艺效果的一个重要因素。在碾米过程中，当碾白压力
