大学粮油加工学讲义

PageNo.l第五章稻谷制米PageNo.2第一节稻谷的工艺品质稻谷的加工受很多因素影响，稻谷本身所具有的影响加工工艺效果的特性称为工艺性质，这些性质直接影响到成品的质量和出米率。稻谷的工艺品质主要是指稻谷子粒的形态结构、化学成分、物理性质等。不同品种、等级的稻谷具有不同的工艺性质，不同的加工方法和加工精度对稻谷的工艺性质亦有不同的要求。PageNo.3一、稻谷的分类、子粒结构和化学组成稻谷的分类按稻谷的生长方式分为水稻和旱稻；按生长的季节和生长期长短不同分早稻（90-120d）、中稻（120-150d）、晚稻（150—170d）；按粒形粒质分有粳稻、釉稻、糯稻。PageNo.4釉稻：子粒细长，呈长椭圆形或细长形，米饭胀性较大、黏性较小。早釉稻腹白较大，硬质较少；晚釉稻腹白较小，硬质较多。粳稻：子粒短，呈椭圆形或卵圆形，米饭胀性较小、黏性较大。早粳稻腹白较大，硬质较少；晚梗稻腹白较小，硬质较多。糯稻按其粒形、粒质分为釉糯稻和粳糯稻。釉糯稻子粒一般呈长椭圆形或细长形。长粒呈乳白色，不透明，也有呈半透明状，黏性大。粳糯稻子粒一般呈椭圆形。米粒呈现白色、不透明，也有呈半透明状，黏性大。PageNo.5子粒结构子粒结构稻谷子粒由颖（外壳）和颖果（糙米）两部分组成，制米加工中稻壳经落谷机脱去而成为颖果，工艺上称为糙米。PageNo.6稻谷颖果的纵剖面示意图1、 糊粉层2、 胚乳3、 种皮4、 珠心层5、 果皮6、 盾片7、 胚根8、 外胚叶9、 胚芽10、 胚根鞘11、 中胚轴12、 腹鳞13、 侧鳞14、 胚芽鞘15、 外释16、 内群PageNo.7稻谷籽粒稻克20%糙米（果实，颖果）胚颖果皮胚乳珠心层种皮果皮内胚乳（88%-93%>糊粉层盾片胚轴胚芽胚根米糠层（7%-8%）稻谷籽粒的结构去壳的稻谷称为颖果，俗称糙米。颖果由皮层、胚、胚乳3部分组成。PageNo.8（1） 皮层：又称糠层。约占稻谷重量的5.2%〜7.5%,其厚薄因品种不同而异。在加工同一精度大米时，皮层薄时去皮较易，出米率高，反之则出米率低，去皮较难。目前，我国对大米精度的等级鉴别，是以米粒背沟和粒面留有多少皮层来决定的。（2） 胚：约占稻谷重量的2%—3.5%,碾米时常被碾去，与皮层合称为米糠。（3） 胚乳：胚乳约占颖果重量的70%左右。米粒中心不透明部分称为心白，而腹部不透明部分称腹白。心白及腹白的大小称为心白度及腹白度。腹白度及心白度大的稻谷其胚乳结构疏松，耐压性差，加工中易成碎米，出米率低。PageNo.9化学组成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，因稻谷的品种及生长条件的不同而异。PageNo.10水分：稻谷含水量的高低对稻谷加工影响很大。水分过高，则籽粒的流动性差，造成筛理困难，影响清理效果。高水分的稻谷，强度低，碾米时碎米增多，出米率降低。稻谷水分过低会使籽粒发脆，也容易产生碎米，降低出米率。稻谷的水分为13%—14%,其中谷壳的水分含量为10%,这对稻谷脱壳是很有利的。PageNo.11蛋白质：稻谷的蛋白质含量并不多，糙米的蛋白质含量为8%左右，白米含7%左右，主要分布在胚及糊粉层中，胚乳中含量较少。稻谷籽粒的蛋白质含量越高，籽粒的强度越大，耐压性能强，加工时产生的碎米少。是谷物蛋白质中生理价值最高的一种，其氨基酸组成比较平衡，赖氨酸含量约占总蛋白的3.5%o大米蛋白质以米谷蛋白为主，约占总蛋白的80%。其他3种为清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白。。PageNo.12脂肪：稻谷中一般含脂肪2%左右，大部分集中在胚和皮层中。糙米碾白时，胚和皮层大部分被碾去，故白米中基本不含脂肪。米糠中含脂肪较多，一般含油量在18%-20%,因此米糠可用于榨油。PageNo.13淀粉：稻谷中淀粉含量最多，一般为70%左右，大部分存在于胚乳中。加工时应尽量完整地保留，以提高大米产率。糯米淀粉几乎都是由支链淀粉组成，不含直链淀粉；粳米中直链淀粉要多一些（约占淀粉总量的20%）,而釉米胚乳中的直链淀粉则更多。含直链淀粉多，则米质松散，食用品质低，但它特别适合用来加工米粉。糯米所含的直链淀粉少或没有，米质较黏稠，食用品质好，除供直接食用外，还可用来加工年糕。PageNo.14矿物质：稻谷中矿物质的含量大多在颖、皮层和胚中，胚乳中含量很少。大米的精度越高,矿物质含量越少，有的甚至全部损失。PageNo.15维生素：稻谷籽粒中含有人体不可缺乏的B族维生素，它主要集中于胚和大米皮层中，其中以维生素B1（硫胺素）、维生素B2（核黄素）等B族维生素最多。因此为了尽量保留这些维生素，大米加工精度不宜过高。PageNo.16粗纤维：稻谷中粗纤维的含量大约为10%,主要分布在稻壳中，其次是皮层，胚乳中仅含0.34%。不能被人体所消化，稻谷加工的目的就在于去除含粗纤维较多的稻壳和皮层，提高米粒的食用价值。PageNo.17二、稻谷子粒的物理性质及结构力学性质稻谷子粒的物理性质稻谷子粒的物理性质包括千粒重、密度、容重、谷壳率、爆腰率、出糙率、散落性和自动分级等性质。PageNo.18千粒重：是指1000粒稻谷的质量，以g为单位，一般都以风干状态稻谷子粒进行计量。密度：是指稻谷子粒单位体积的质量，以g/cm3或g/L为单位表示。我国稻谷的密度为1.17-1.22g/cm3。容重：是指单位容枳内稻谷的质量，用g/L或kg,『m3表示。稻谷的容重一般为450-600g,L。PageNo.19谷克率：是指稻壳占净稻质量的百分率。一般粳稻壳率小于釉稻，同类型稻中则是早稻的谷壳率小于晚稻。爆腰：米粒上的横向裂纹。爆腰率是指爆腰米粒占试样的百分率。PageNo.20出糙率：指一定数量稻谷全部脱壳后获得全部糙米质量（其中不完善粒折半计算）占稻谷质量的百分率。出糙率是评价商品稻谷质量等级的重要指标。谷壳率高的稻谷一般加工脱壳困难，出糙率低：谷壳率低的稻谷加工脱壳容易，出糙率高。PageNo.21散落性：是指谷物颗粒具有类似于流体且有很大局限性的流动性能。自动分级：固体颗粒群体在流动或受到振动时，由于颗粒之间在形状、大小、表面状态、密度和绝对质量等方面存在差异，性质相同的颗粒向某一特定区域集聚，造成颗粒群体的重新分布即自然分层，这一现象称之为自动分级。PageNo.22稻谷子粒的结构力学性质颖的主要成分是粗纤维和二氧化硅，具有较硬的质地，有较强的机械力承受能力，保护米粒不受破坏。皮层主要由细胞壁物质纤维素、半纤维素和木质素构成，其中还结合了较多的矿物质，胞壁较厚，而内容物较少。由于皮层处于种子的外层，其韧脆性受水分的影响较大，加工时为了提高皮层的完整性可以在表面着水，使其软化。PageNo.23胚乳的细胞壁薄，分布在基质蛋白质网络中的淀粉具有较大程度的结晶结构，有较大的刚性,胚乳的结构力学性质对碾米工艺的影响占主导地位。胚有着很薄的细胞壁，内容物原生质具有胶体性质，细胞的韧性较强，能被压扁而不破裂。PageNo.24影响稻谷和糙米结构力学性质的因素：稻谷的类型、子粒的水分含量、胚乳的组成以及温度。釉稻谷和糯稻谷的米粒强度小，耐压性能差，加工时易产生碎米，出米率低。粳稻谷米粒强度大，耐压性能好，加工时不易产生碎米，出米率高。PageNo.25胚乳的角质粒的强度最大，粉质粒的强度最小，心白粒的强度较腹白粒的强度小。在一定的范围内，水分增加会糙米的机械强度减弱，为了保证稻米的安全储藏和加工的机械强度，水分应控制在15%以下。PageNo.26第二节稻谷的清理一、 清理的目的与要求稻谷中的杂质分为大杂、中杂和小杂质。大杂：＞5.Omm：中杂：＞5.0mm但v2.0mm：小杂:＜2.0iimio按化学性质分为有机杂质（杂草籽、虫卵等）、无机杂质（砂石、金属）。稻谷中的杂质，不仅影响稻谷的安全储藏，更重要的是给稻谷加工带来很大的危害。PageNo.27清理要求：稻谷清理要力求做到净谷上著。进入碧谷工段的净谷含杂总量不应超过0.6%,其中，含沙石不应超过1粒/kg；含稗不应超过30粒/kg。稗bdi:一年生草本植物，长在稻田里或低湿的地方，形状像稻，是稻田的害草。果实可酿酒、做饲料。PageNo.28PageNo.29二、 稻谷清理方法及机理清理杂质的方法很多，主要是借助杂质与谷粒物理性质的不同进行分选。PageNo.30PageNo.31（一） 风选法原理：风选是根据谷粒与杂质在悬浮速度等空气动力学性质方面的差异，利用一定形式的气流使杂质与谷粒分离的方法。PageNo.32按气流的运动方向不同，有垂直气流风选法、倾斜气流风选法和水平气流风选法等按气流运动方式不同又分为吸式风选法、吹式风选法及循环式风选法等。物料在受到垂直上升的气流作用时，其运动状态由本身大小、比重和空气速度决定。物料在水平或倾斜气流（通常方向侧向上方）中，受到重力、空气作用力和浮力的联合作用,其运动轨迹呈抛物线状，物料大小、比重和空气速度也决定其水平方向的运动距离。向上的倾斜气流比水平气流对分离更加有效。PageNo.33（二） 筛选法筛选法是根据杂质与谷粒在粒度大小、形状等方面存在的差异，选择合适筛孔尺寸的筛面组合，使杂质和谷粒的混合物通过筛面时，分别成为筛上物和筛下物，从而达到稻谷和杂质分离的目的。筛选法必须具有3个基本条件：①过筛物必须与筛面接触。②选择合适的筛孔形状及大小。③筛选物料与筛面应有相对运动。PageNo.34PageNo.35编织筛筛面示意PageNo.36筛面层数少时使用冲孔筛，筛面层数多时使用编织筛。筛孔一般有长形和短形。短形筛孔筛采用竖立方式过筛；长形筛孔筛采用侧转方式过筛。常见筛选设备有溜筛、圆筛、振动筛、平面回转筛等。PageNo.37（三） 密度分选法借助谷粒与杂质密度的不同，利用运动过程中产生自动分级的原理，采用适当的分级面使之分离。密度分选法有干法、湿法之分。干法密度去石机是典型设备之一有吸式和吹式两种类型。PageNo.38吸式比重去石机PageNo.39循环风比重分级去石机PageNo.40SQSX双层去石机PageNo.41（四） 磁选法根据磁性的不同利用磁力分离混入谷物中的磁性金属杂质的方法.PageNo.42磁筒永磁滚筒典型磁选设备PageNo.43（五） 精选法根据谷粒与杂质长度的不同，利用具有一定形状和大小的袋孔的工作面进行分离的方法。滚筒式，碟片式PageNo.44分离原理PageNo.45（六） 光电分离法光电分选法是利用谷物和杂质对光的吸收或反射、介电常数的不同进行分离的方法，这种方法是近几年开发的，其中工业上己经使用的有色选法。PageNo.46三、常规稻谷加工清理流程清理效果评价：PageNo.47第三节卷谷及碧下物分离稻谷加工中脱去稻壳的工艺过程称为碧谷。稻谷落谷后的混合物称为着下物，主要有糙米、未脱壳的稻谷、稻壳及毛糠、碎糙米和未成熟粒等。PageNo.48一、 落谷若谷是根据稻谷结构特点，由碧谷机施加一定的机械力而实现的。根据脱壳的受力和脱壳方式，分为挤压搓撕脱壳、端压搓撕脱壳和撞击脱壳。PageNo.49若谷工艺流程PageNo.50挤压搓撕脱夷挤压搓撕脱壳是指谷粒两侧受两个不等速运动的工作面的挤压、搓撕而脱去颖壳的方法。设备：胶辗碧谷机PageNo.51PageNo.52端压搓撕脱夷端压搓撕脱壳是指谷粒长度方向的两端受两个不等速运动的工作面的挤压、搓撕而脱去颖夷的方法。设备：沙盘茗谷机。PageNo.53撞击脱壳撞击脱壳指高速运动的粮粒与固定工作面撞击而脱去颖壳的方法。设备：离心碧谷机PageNo.54二、 谷壳分离概念：谷壳分离是指从落下物中将稻壳分离出来的过程。原理：谷壳分离主要利用稻壳与谷糙在物理性质上的差异使之相互分离。稻壳与谷糙在悬浮速度上存在较大的差异，风选法是谷壳分离的首选方法。一般落谷机的下部均带有谷壳分离装置，即若下物流经分级板产生自动分级，稻壳浮于茗下物上层由气流穿过落下物时带起，从而使稻壳从碧下物中分离出来。PageNo.55三、谷糙分离概念：谷糙分离是对分离稻壳后的茗下物进行分选，使糙米与未脱壳稻谷分开。原理：利用稻谷和糙米粒度的差异，谷糙混合物充分自动分级后，稻谷上浮，糙米卜•沉，使用合适的筛面，使糙米充分接触分级面而得以分离。利用谷物和糙米在比重、弹性和表面性质方面的差异为基础进行分离。在分离设备内部碰撞和表面摩擦时，稻谷和糙米向不同的方向运动而分离。使用分离筛的筛选法是应用最广泛的谷糙分离法。PageNo.56PageNo.57谷糙分离工序PageNo.58第四节碾米碾米的目的主要是碾除糙米的皮层。糙米去皮的程度是衡量大米加工精度的依据，即糙米去皮愈多，成品大米精度愈高。在保证成品大米符合规定的质量标准的前提下，应尽量保持米粒完整，减少碎米，提高出米率，提高大米纯度，降低动力消耗。PageNo.59碾米的基本方法可分为化学碾米和机械碾米2种。化学碾米是先用溶剂对糙米皮层进行处理，然后对糙米进行轻碾。机械碾米运用机械设备产生的作用力对糙米进行碾白的方法。世界各国普通使用。PageNo.60一、碾米的基本原理机械碾米按其作用力的特性分为摩擦擦离碾白和研削碾白。摩擦擦离碾白米粒与碾白室构件之间、米粒与米粒之间的相对运动，糙米在碾白室内产生相互间的摩擦力，当这种摩擦力深入到米粒皮层的内部，米皮沿胚乳表面产生相对滑动，并被拉伸、断裂、直至擦离。特点：大米，表面细腻光洁、精度均匀、色泽较好，但碾白压力大，容易产生碎米。PageNo.61研削碾白借助高速转动的金刚砂辗筒表面无数锐利的砂刃对糙米皮层进行运动研削，使米皮破裂脱落。特点：压力小，产生碎米较少，成品表面光洁度较差，米色暗而无光，易出现精度不均匀现象，米糠含淀粉较多。PageNo.62PageNo.63二、碾米机碾米机的主要工作构件由进料机构、碾白室、出料机构、传动机构以及机座等部分组成。碾白室由螺旋输送器、碾辗和米筛等组成。PageNo.64擦离型碾米机均为铁辗米机，又称压力式碾米机。碾辗线速较低，一般在5ni/s左右，碾制相同数量大米时，其碾白室容枳比其他类型的碾米机要小，常用于高精度米加工，多采用多机组合,轻碾多道碾白。PageNo.65研削型碾米机均为砂辐碾米机，其碾辐线速较大，又称速度式碾米机。一般为15m/s左右。研削型碾米机碾白压力较小，与生产能力相当的擦离型碾米机相比，机形较大。PageNo.66混合型碾米机为砂辐或砂铁辗结合的碾米机，碾白作用以研削为主，擦离为辅，碾辐线速一般为10m/s左右。兼有擦离型和研削型碾米机的优点，工艺效果较好。碾白平均压力和米粒密度比研削型碾米机稍大，机型适中。PageNo.67单位产量碾白运动面积指碾制单位产量白米所用的碾白运动面枳。体现碾辐的直径、长度和转速对碾米机效果的影响。用下式计算：PageNo.68单位产量碾白运动面枳较大的米机，机内压力一般较小，碾米时出碎少多米温低，碾白性能较好。其碾白作用是以：研削为主，擦离为辅。单位产量碾白运动面枳较小的米机，机内压力一般较大，其碾白作用以擦离作用为主，研削为辅。PageNo.69牧羊领航A6立式铁辗米机PageNo.70MNMLt-ZD立式铁辐米机PageNo.71牧羊领航A6立式砂辗米机PageNo.72第五节成品及副产品的整理一、成品整理目的：糙米碾成白米后，表面往往黏附一些糠粉，旦米温较高，并混有一定数量的碎米。为了提高成品大米的质量，利于安全储藏，在成品大米包装前应进行擦米除糠，晾米降温,分级除碎及成品整理等步骤。PageNo.73擦米擦除黏附在白米表面的糠粉，使白米表面光洁，提高成品的外观色泽。有利于大米储藏及米糠回收利用。国内外常用的擦米机均用棕毛、皮革或橡胶等柔软材料制成擦米辐。擦米辐四周I韦I有花铁筛或不锈钢金属筛布，米粒在两者之间运动而被擦刷。也有使用铁辗擦米机将碾米和擦米组合起来的。PageNo.74晾米目的：加工高精度大米时，米温比室温高，如不经冷却立即打包进仓，易使成品发热霉变,所以要降低米温，以利于储藏。晾米一般都在擦米的同时进行，通常使用气流与米粒进行逆向热交换，将晾米与吸糠有机地结合起来。也可以使用喷风米机碾米和白米气力输送使成品冷却。PageNo.75色选目的：由于水稻储藏条件不利、霉菌侵染和成熟度差等原因，大米中会出现各种异色粒，需通过色选清除异色粒。主要采用色选机。大米色选机是利用光电原理，通过计算机分析物体外表颜色，区分物品优劣的机械，能确保精确分选出各种不良杂质。PageNo.76索特克色选机PageNo.77DIGINICS2000系列色选机PageNo.78白米分级白米分级