稻谷制米及米制品加工课件

第五章稻谷制米碾米工业是粮油工业的重要组成部分。我国稻谷产量据世界之首，全国约有2/3的人以大米为主要食粮。大米含有大量淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、钙、磷等无机物及各种维生素，是人民生活的必需品。发展碾米工业，对于保障供给，提高人民生活水平，促进食品工业的发展都具有重要的意。第1页/共52页第一节稻谷的工艺品质稻谷的工艺品质系指稻谷所具有的影响加工工艺效果的特性，主要包括籽粒形态、构造、化学成分、物理特性和结构力学特性等。不同品种、不同等级的稻谷具有不同的工艺品质。它直接影响着成品大米的质量和出米率的高低，对于合理地利用稻谷，合量地设计工艺流程、开发新产品是至关重要的。第2页/共52页稻谷按粒形和粒质可分为：籼稻谷、粳稻谷和糯稻谷三类；稻谷按生长季节、粒形、粒质又可分：早籼、晚籼、早粳、晚粳、籼糯、粳糯等六种。粳稻谷，稻粒一般呈椭圆形、谷壳组织松而薄、米粒强度大，耐压性能高，加工时不易产生碎米，出米率高，煮饭粘性大，米饭胀性较小。籼稻谷，籽粒细长，稻壳组织紧而厚，米粒强度小，耐压性能差，加工时易产生碎米，出米率较低，煮饭粘性小，米饭胀性较大。一、稻谷的分类第3页/共52页糯稻谷，呈椭圆或细长形，米粒乳白色，不透明或半透明，粘性大。籽粒强度小，耐压性能差，加工时易产生碎米，米饭胀性小。此外，按稻谷生长期水分需求不同，可分水稻和陆稻(旱稻)。水稻种植于水田，需水量多，籽粒的品质好；陆稻种植于旱田，米粒组织松散，强度小，加工时碎米多，米色较暗淡，种植数量不多。成品大米质量的优劣和出米率的高低取决于稻谷籽粒结构的物理特性。一般晚稻品质比早稻好，粳稻的品质比籼稻好。第4页/共52页稻谷由颖(稻壳)和颖果(糙米)两部分组成，其形态与结构见图。稻谷的颖包括内颖、外颖、护颖和颖尖(芒)四部分。颖的表面粗糙，生有许多形状和长短不同的茸毛。一般粳稻茸毛比籼稻密而长；粳稻的颖比籼稻薄。外颖尖端有颖尖，俗称芒，芒的长短因品种而异。颖对颖果具有保护作用，加工时须将颖剥除，剥下的颖壳称为稻壳，俗称大糠或砻糠。二、稻谷的结构形态稻谷籽粒形态1芒2外颖3内颖4茸毛5脉6护颖第5页/共52页稻谷去壳后的果实称为颖果(糙米)，它由皮层、胚乳和胚三部分组成。糙米的主要部分是胚乳，约占整个籽粒的70%左右。胚位于糙米的腹部下端，与胚乳连接不紧密，碾米时容易随皮层脱落。颖果的皮层由果皮、种皮、外胚乳和糊粉层等部分组成。碾米时，颖果皮层依大米精度而不同程度地被剥除成为稻米副产品——米糠。皮层的厚薄随稻谷品种的不同而有较大的差异。质量优良的品种，皮层软而薄，碾米时易于除去，出米率较高。第6页/共52页糙米形态结构1胚2腹部3背部4纵沟5背沟6胚乳7皮层第7页/共52页新鲜正常的稻谷，色泽鲜黄色或金黄色，富有光泽，无不良气味。发热霉变的稻谷，不仅米粒色泽灰暗，无光泽，而且还会产生霉味、酸味、甚至苦味。总之，凡是新鲜程度不正常的稻谷，不仅加工的成品质量差，而且加工时易产生碎米，出米率较低。三、稻谷的物理特性1颜色和气味第8页/共52页稻谷的粒形根据长宽比例的不同分成三类，长宽比大于3的为细长粒，小于3大于2的为长粒形，

小于2的为短粒形。一般籼稻谷属于前两类，粳稻大部分属于后一类。整齐度是指稻谷的粒形和大小一致的程度。稻谷籽粒的大小和形状因稻谷的品种不同各异。粒形的粒度是合理选用筛孔和正确调整设备的操作依据之一。籽粒愈接近球形，其长宽比愈小，则皮和壳所占籽粒的表面积就愈小，胚乳含量相对增高，出米率增高。同时，粒形接近球形，耐压性愈强，加工时碎米率愈少。2性状与大小第9页/共52页容重是评定稻谷工艺品质的一项重要指标。一般籽粒饱满的稻谷，容重越大，出糙率越高。千粒重大的稻谷，其籽粒饱满坚实、颗粒大、质地好，出米率高。一般粳稻的千粒质量为25～27g，籼稻的为23～25g。

3容重与千粒重第10页/共52页粳稻谷籼稻谷粳糙米籼糙米粳米籼米米糠稻壳容重560584770748800780274120稻谷及其加工产品的容重（kg/m3）稻谷千粒重与出糙率的关系千粒重g25.5825.3925.0823.3221.6521.4320.51出糙率％82.5782.0681.9081.0780.2179.7279.50第11页/共52页米粒强度是指米粒承受压力、剪切力大小的能力。米粒强度越大，加工时越不易压碎和折断，碎米率较少，出米率较高。米粒的强度因品种、胚乳结构、米粒饱满度、含水量和温度等因素不同而有差异。一般

蛋白质含量高，胚乳结构紧密，坚硬，透明度大的米粒(硬质粒或玻璃质粒)，其强度较大。粳稻强度大于籼稻，晚稻大于早稻，含水量低的比含水量高的较大。米粒在5℃时强度最大，随着温度的上升，其强度逐渐降低。4米粒强度第12页/共52页稻谷受剧烈撞击或经日光曝晒，或高温快速干燥，使糙米内部产生纵横裂纹的现象称为爆腰。爆腰米粒所占百分率称爆腰率。爆腰率是评定稻谷工艺品质的重要指标，加工前必须检验。爆腰率高的稻谷，不宜加工高精度大米，否则碎米率过高，出米率较低。

5爆腰第13页/共52页稻谷的化学成分主要有水分、蛋白质、脂肪、淀粉、粗纤维、矿物质和维生素等，各种成分的含量，因品种及生长条件的不同而异。稻谷在加工过程中，化学成分的变化规律是：随着稻壳的除去，皮层的不断剥离，碾米精度的提高，成品大米的成分愈接近于纯胚乳，其它各种成分均相对减少。从营养观点来看,大米的精度越高，淀粉的相对含量越高，纤维素越少，消化率越高，但脂肪、矿物质及维生素等损失越多；从食用角度来看，精度高的大米，口感细腻，风味良好。四、稻谷的化学成分第14页/共52页稻谷中的杂质多种多样的，根据国家颁布的标准，可分为：①无机杂质：泥土、砂石、砖瓦块及其它无机物质；②有机杂质：无食用价值的稻谷粒、异种粮粒及其它有机物质；③筛下物：通过Φ2.0mm圆孔筛的物质。杂质按其粒度大小又可分为大杂、中杂、小杂和并肩杂质。按其轻重不同可分成轻型杂质和重型杂质。在所有杂质中，以稗子和粒状大小与稻谷相似的“并肩石”、“并肩泥块”等并肩杂质最难清理，这是稻谷清理的关键。稻谷的清理重点应放在对稗子和并肩石的清理。对于稗子，利用其长度、宽度和比重与稻谷存在的差异，合理选择清理设备进行清除。并肩石同稻谷相比，粒度相似而比重不同，利用其比重上的差异将其完全清除。第二节稻谷的清理一、稻谷中的杂质第15页/共52页二、杂质的清理方法风选法：是根据粮食和杂质的悬浮速度的不同，借助气流除杂或分级的一种方法。由于稻谷和杂质的悬浮速度不同，只要使气流速度介于二者之间，便可将稻谷与杂质分离。常用的设备有吸风分离器、吹风分离器，以及各种风选风箱。物料名称粳稻谷籼稻谷粳糙米籼糙米大米小碎米米糠稻壳稗子并肩石悬浮速度7.7-7.96.7-7.711.3-12.69.6-1111-1410-131-22-35-711-14稻谷、糙米及其物料的悬浮速度（m/s）物料在垂直气流作用下处于悬浮状态，速度接近于0，此时气流速度即是该物料的悬浮速度，不同物料的悬浮速度不同。垂直气流风选就是利用两种物料间的悬浮速度的差异，选定一定的气流速度，使一种物料向上运动，一种物料向下运动，从而使两者分离。第16页/共52页筛选法：根据稻谷和杂质的形状与体积大小不同,利用一定大小的筛孔分离杂质或将物料分级，碾米厂常用的设备有溜筛、振动筛、高速筛、平面回转筛等。比重分选法：是根据稻谷和杂质的比重不同进行分选的方法。当混合物料向前移动时，比重小体积大的物料浮于上层；比重大而体积小的物料沉于底层。这样混合物料得到分离分级，杂质得到分选。常用的设备有吹式、吸式比重去石机。第17页/共52页稻谷清理的设备很多，其基本方法是筛选、风选和比重分选等几种。实践表明“风筛结合，以筛为主”以及风选和密度分选相结合，是稻谷清理除杂的有效方法。振动筛是典型的“风筛结合，以筛为主”的清理设备。常用于稻谷的第一道清理，除去大、小杂质和轻杂质。

三、清理设备第18页/共52页自衡振动筛的总体结构1.进料斗;2.压力活门;3.前吸风道;4.第一层筛面;5.大杂出口;6.第二层筛面;7.传动机构;8.弹簧限振器;9.小杂出口;10.后吸风道;11.第三层筛面;12.橡皮球清理装置;13.中杂出口;14.轻杂出口;15.风量调节活门;16.吸风口第19页/共52页振动筛主要由进料机构、筛体、吸风降尘机构、筛面清理机构、传动机构等部分组成。振动筛的工作过程如下：稻谷进入进料斗后，借压力活门的作用，沿筛面宽度均匀地流入前吸风道,经吸风除去部分轻杂质和灰尘后,落在第一层筛面上进行筛理。筛上物为草秆、草屑、泥块等大型杂质,由出口排出；筛下物沿斜板流到第二层筛面上继续筛理。第二层筛面的筛上物为被分离出的中型杂质，由出口排出；筛下物继续流到第三层筛面上筛理。第三层筛面的筛上物经后吸风道再次吸出轻杂质和灰尘，即为净谷；筛下物的泥沙及杂草种子等细小杂质，从底板出口排出，空气由吸风口吸出后排出机外。稻谷经振动筛清理后，不但除去全部大杂质和大部分小杂质，还能除去大部分轻杂质和泥灰。第20页/共52页含稗稻谷经过主筛上半部分和下半部分共四张筛面的一次筛理,筛上物合并为净谷,二、四层筛下物集中进入副筛,连续经两道副筛筛理后,其筛上物即为净谷,并与主筛净谷合并;第一道副筛筛下物为净稗,第二道副筛筛下物为谷稗混合物,回主筛处理。这种除稗流程,主筛和副筛分工明确,主筛一次提取净谷,副筛一次提出净稗,撇谷量和除稗效率都较高,因此比较合理。SG型高速筛除稗流程第21页/共52页经过清理后的稻谷，其含杂情况应达到净谷要求:①含杂总量不超过0.6%;②含砂石不应超过1粒/kg;③含稗子不应超过150粒/kg。清理出的杂质中含粮粒数量应符合当地粮食部门的规定。清理工艺及使用设备的选用要考虑到经济,高效,优质的原则,合理组合，一般包括初清、除稗、去石三个环节，但具体制定流程时，必须根据原粮的品质和含杂的种类及数量、厂型的大小等条件合理进行设计。四、稻谷清理要求及清理流程第22页/共52页第三节砻谷及砻下物分离砻谷及砻下物分离的主要任务是：剥除稻谷的外壳，获得纯净的糙米，并使其分离。第23页/共52页一、砻谷稻谷加工过程中，去掉稻壳的过程称为砻谷或脱壳。根据脱壳时受力及脱壳方式的不同，通常可分为挤压搓撕脱壳，端压搓撕脱壳和撞击脱壳三种。挤压搓撕脱壳：是指粮粒两侧受两个不等速运动的工作面，搓撕而脱去颖壳的方法，如胶辊砻谷机，辊带式砻谷机。端压搓撕脱壳是指粮粒长度方向的两端受到两个不等速运动的工作面的挤压，搓撕而脱去颖壳的方法,如砂盘砻谷机。

撞击脱壳是指高速运动的粮粒与固定工作面撞击而脱壳的方法,如离心砻谷机。

第24页/共52页砻谷是根据稻谷的结构特点，由砻谷机施加一定的机械力而实现的。砻谷机根据脱壳原理和工作特点，相应地可分为四种：胶辊砻谷机、辊带式砻谷机、砂盘砻谷机、离心砻谷机（如图2-5所示）。目前应用最多的是胶辊砻谷机。二、砻谷设备第25页/共52页图2-5砻谷机的基本工作构件a.胶辊砻谷机;b.辊带式砻谷机;c.砂盘砻谷机;d.离心砻谷机第26页/共52页该砻谷机借助于一对相向不等速旋转的胶辊，在一定压力下，通过对稻谷进行挤压和快速搓撕作用，而达到脱壳的目的，然后利用谷糙和谷壳悬浮速度的差异，通过风力使谷糙与谷壳分离。胶辊砻谷机第27页/共52页胶辊砻谷机工作原理图物料由进料斗经长淌板整流导流后，加速进入两胶辊间脱壳，砻下物经谷壳分离室吸去谷壳、瘪谷，谷糙混合物则由接料斗流出。第28页/共52页稻谷经砻谷机脱壳后，所得砻下物是一多种混合物。①糙米，砻下物的主产品，供碾米机碾米;②稻谷，尚未脱壳的稻谷;③稻壳，又叫砻糠、大糠，系付产品;④碎糙米和未熟粒，砻谷中被损伤的糙米或碎糙;⑤毛糠，砻谷时被粉碎的糙米、未熟粒、稻谷和米糠等混合物。分离稻壳的过程称为谷(稻)壳分离，分离稻谷和糙米的过程称为谷糙分离。三、砻下物分离第29页/共52页砻下物分离是根据各种产品的物理特性差异，按照一定的工艺过程，由专门机械将它们分离。稻谷和糙米的悬浮速度比稻壳和毛糠要大几倍，可利用风选将它们分开；稻谷和糙米的表面性状、弹性、粒度有差别，可利用这些差别将它们分开；糙碎和未成熟粒的粒度及悬浮速度与稻壳不同，可利用筛选和风选结合将它们分开。1砻下物分离的基本方法第30页/共52页基本原理利用稻壳与谷糙的物理性质上的差别,使它们彼此分开。稻壳的悬浮速度与谷糙有较大差别，可以用风选的方法将它们分离。经稻壳分离后，要求每100kg稻壳中饱满粮粒不应超过30粒；谷糙混合物中稻壳量不应超过1.0%(胶辊砻谷＜0.8%)；糙米中含稻壳量不应超过0.10%。稻壳分离设备稻壳分离设备种类很多，除吸式风选器、吹式风选器外，碾米厂中广泛使用单面进风稻壳分离装置和双面进风稻壳分离装置。

2稻壳分离的基本原理及设备第31页/共52页基本原理充分利用稻谷和糙米在物理特性方面的差异，使它们在运动过程中产生良好的自动分级，稻谷“上浮”，糙米“下沉”，使糙米充分接触筛面而得到分选。谷糙分离的充分条件：促使谷糙混合物形成良好的自动分级；配置合适的筛面；使“下沉”糙米充分接触筛面及时分出。谷糙分离的设备根据谷糙分离的基本原理，谷糙分离设备可相应地分为谷糙分离筛和谷糙分离机两大类。谷糙分离的要求：糙米含谷量不超过40粒/kg，回砻谷含糙米不超过10%3谷糙分离的基本原理及设备第32页/共52页砻下物进行分离流程稻谷砻谷稻壳等混合物砻下物谷壳分离糙碎、未熟粒谷糙混合物谷糙分离糙米糙碎分离净糙米碾米机稻壳整理稻壳毛糠糙碎未熟粒稻谷第33页/共52页稻谷经清理、砻谷及谷糙分离等工序处理后得到净糙，可进入碾米机进行加工。将糙米的皮层去掉，使它成为符合食用要求的成品大米的过程称为碾米。它是稻谷加工最主要的一道工序,，也是保证成品大米的质量，提高出米率，降低动耗的重要环节。糙米去皮程度是标志大米加工精度的主要依据。糙米去皮层愈多，成品大米的精度愈高。第四节碾米及成品整理第34页/共52页碾米的基本方法可分为机械碾米和化学碾米两种。化学碾米主要依靠生物酶的作用去除皮层或以化学溶剂浸泡法使糙米皮层软化，并将皮层和胚芽内的脂肪分离出来，然后施以轻缓的机械作用,以达到去皮碾白的目的。这种碾米方法，成品完整率高，碎米少，但工艺流程复杂，成本较大，目前尚属试验阶段，国内生产中尚未应用。一、碾米的基本方法及原理第35页/共52页机械碾米主要依靠碾米机碾白室构件与米粒间产生的机械力作用，以及米粒与米粒之间的碰撞摩擦作用，使糙米碾白。根据作用原理的不同，可分为擦离式碾米（擦离去皮）、碾削式碾米（碾削去皮）和混合式碾米三种形式。擦离式碾米在较大压力下，利用摩擦作用，将糙米的皮层擦离下来的一种碾白方式。此方法的优点是成品精度均匀，精碾容易控制，适于加工强度高的糙米。软质稻谷,易产生碎米。第36页/共52页碾削式碾米利用金钢砂辊筒表面无数密集尖锐的砂刃，对米粒皮层进行不断碾削，使糙米皮层脱落，达到去皮碾白的目的。其优点操作压力小，碎米较少，适于结构松脆，强度较差皮层干硬的粉质米粒。混合式碾米这是一种以碾削去皮为主、擦离去皮为辅的混合碾白方式。碾米时首先以高速运转的金钢砂辊筒碾削糙米的皮层，而后依靠砂辊表面的筋或槽使米粒与碾白室构件，米粒与米粒之间产生一定的擦离作用获得碾白的目的。它综合了前两者的优点，是目前运用较多的一种碾米方式。第37页/共52页擦离作用碾削作用第38页/共52页碾米机按照碾米的基本原理分为擦离型、碾削型和混合型三类。擦离型均为铁辊碾米机，由于碾白压力大，还可以用于稻谷直接碾米，但出碎率大，动力消耗也大，适用于农村，操作维修方便。但由于出碎较严重，碾白路线较长，一般常为多机出白，目前在城镇米厂已逐渐被碾削型和混合型所取代。碾削型米机均为砂辊碾米机。混合型碾米机均为砂辊或砂铁辊结合的碾米机，由于兼具擦离型和碾削型碾米机的优点，工艺效果好，并能一机出白，可以减少碾米的道数。二、典型碾米设备第39页/共52页碾米机按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。目前国内主要使用横式碾米机。横式铁辊筒碾米机这种米机结构简单，操作方式，造价低廉，可对糙米进行碾白，也可直接对稻谷进行碾白，碾制的成品大米去皮均匀，色泽光洁。由于该机的机内压力较大，产生碎米较多，降低了出米率，故目前直接用于糙米碾白的很少。铁辊筒碾米机主要由进米机构、碾白室和机座组成第40页/共52页铁锟筒碾米机的工作过程是：当糙米由进料斗进入米机后，在推筋推送下，迅速进入碾白室，在碾白室内，由于容积的逐渐缩小，以及机件阻力的影响，米粒之间的密度则随之增大，机内的挤压力和摩擦作用也相应增强，再加上辊筒碾盘的不断翻拨和推进，使靠近辊筒的米粒，具有较快的运动速度，远离辊筒的米粒则有较慢的速度，这就更加剧了米粒与米粒、米粒与机件之间的摩擦擦离作用，因而使米粒逐渐得到碾白。碾白的米粒在碾筋倒角的翻拨下，由出口排出机外，而碾下的米糠则由米筛筛孔排出。第41页/共52页铁锟筒碾米机总体结构1.机座;2.机箱;3、4.垫圈、螺栓;5.油毛毡;6.轴承闷盖;7.油毛毡;8.机轴;9.皮带轮;10、11.螺母、螺钉;12.机盖;13.米筛;14.筛托;15.螺钉第42页/共52页是一种碾削碾白的米机。该机是由上部碾米，下部擦米组合在一起的组合式碾米机。它具有辊子长、直径大、单位产量碾白运动面积大、线速度高、机内压力低而均匀、排糠面积大、成品碎米少等特点。但由于它的碾削作用较强，会产生过碾现象，使米糠含淀粉较多，影响了出米率，米糠用于榨油会影响出油率，这是该机的不足之处。据测定，在同样的精度下比其它类型的米机出米率低约0.5%左右。同时，使米粒表面起毛，糠粉较多，米身不光洁，因此用于加工高精度米时工艺效果欠佳。该机结构主要由进米机构、碾白室、擦米室、机架、传动部件等组成。30-5A双辊碾米机第43页/共52页该机型也是碾米和擦米组合为一体的新型组合式碾米机，其总体结构由进料机构、碾白室、擦米室、机架等组成。NS型米机由于碾白辊具有边推边碾，又碾又擦的性能，同时辊筒的线速高，所以出碎率少，碾白均匀，能够一机加工不同品种和不同精度的大米。NS型螺旋槽砂辊碾米机第44页/共52页NS型螺旋槽砂辊碾米机1.进料斗2.流量调节机构3.碾白室4.三角带轮5.防护罩6.擦米室7.接糠斗8.分路器9.机座第45页/共52页碾米时，不断向碾白室内喷入气流的碾米方法称为喷风碾米。喷风碾米可降低米的温湿度，增加米粒翻滚，迅速排糠。可以改善和提高大米的外观色泽和光洁度。加工的高精度大米，精度均匀色泽好，糠粉和碎米少，电耗低、产量高，操作方便，设备少。定型设备有丰收2号喷风碾米机、NF·15A喷风碾米机、旋筛喷风砂辊碾米机以及MNMF·16喷风碾米机和MNMF·16A双辊喷风碾米机等。喷风碾米机第46页/共52页品种：粳米籽粒结实，粒形椭圆，抗压、抗拉、抗剪强度大，碾白过程中能承受较大碾白压力，同时它的皮层较柔软，故采用铁辊擦离型米机碾白效果效好；籼米粒长且籽粒松脆易断，其皮层较脆硬，故采用砂辊研削式米机较合适。一般早粳较晚粳的结构松散，所以早粳产生的碎米较多。水分：籽粒含水率高，则皮层松软，但结构强度差，易产生碎米，米糠易结块。合适的碾米水分在14.5～15.5%之间。三、影响碾米工艺效果的主要因素

1糙米的工艺性质第47页/共52页爆腰率：爆腰率高的糙米碾白时碎米率也高。收获时稻谷受雨淋，贮藏时受潮，干燥速度过快等都是产生爆腰的原因。为了减少碎米，必须在收获、贮运加工过程中注重减少稻谷爆腰的发生。