第三章-碾米工艺与设备

第三章碾米工艺与设备第一节概述第二节稻谷加工工艺流程第三节稻谷加工的主要设备第四节碾米及成品、副产品整理第一节概述1稻谷的种类、结构1.1稻谷的种类及特性(1)

按粒形和粒质分：籼稻、粳稻籼稻：籽粒细长，强度小，耐压性能差，加工时容易产生碎米，出米率较低；米饭涨性较大，粘性较小。粳稻：籽粒短而宽，强度大，耐压性能好，加工时不容易产生碎米，出米率较高；米饭涨性较小，粘性较大。(2)

按糯性分：糯性、非糯性籼稻与粳稻均有糯性与非糯性。糯性粳稻：形状呈椭圆形,较硬、易加工；糯性籼稻：形状呈长椭圆形,易碎,不易加工。(3)

按生长期不同：早稻、中稻、晚稻早稻：生长期为90～120天；中稻：生长期为120～150天；晚稻：生长期为150～170天。

同一稻形，一般都是早稻的品质比晚稻差。早稻米质松散，加工时易产生碎米；晚稻米质坚硬，加工时产生碎米较少，出米率较高。1.2稻谷籽粒的结构稻谷籽粒颖(稻壳)20％颖果(糙米)皮层6％胚乳72％胚2％2

稻谷的工艺品质

稻谷的工艺品质是指稻谷与加工工艺、设备、操作等有密切关系的理化特性、生化特性和结构力学特性，其中包括颜色与气味、形状与大小、容重与千粒重、强度、爆腰率等。2.1稻谷的颜色与气味正常的稻谷应是鲜黄色，表面富有光泽，无不良气味。未成熟的稻谷，籽粒一般呈淡绿色。发热发霉的稻谷，不但颜色变黄，失去正常的光泽，而且还具有霉味甚至苦味。一般情况下，陈稻谷的色泽和气味均比新稻谷差。凡是颜色、气味不正常的稻谷，不但加工的成品质量不高，而且加工中易产生碎米，出米率低。2.2稻谷的形状与大小稻谷籽粒的大小，是指稻谷的长、宽度和厚度，一般称为粒度。稻谷的粒形可根据稻谷长宽比例的不同分成三类：长宽比大于3的为细长粒形；小于3大于2的为长粒形；小于2的为短粒形。2.3容重和千粒重

容重：单位容积内稻谷的重量，以g/l或kg/m3表示。容重在一定程度上反映籽粒的大小和饱满程度。凡是粒大、饱满坚实的籽粒，其容重大，出糙率也高。千粒重：稻谷的千粒重是指1000粒稻谷的重量，以克为单位。千粒重大的稻谷，其籽粒饱满坚实，颗粒大，质量好，胚乳占籽粒的比例高，所以出米率比千粒重小的稻谷高，反之则差。2.4强度

物体抵抗外力破坏作用的最大能力称之为强度。米粒的强度可用每粒米所能承受的外力大小表示。米粒的强度，因籽粒的饱满程度与结构力学特性、水分和温度等因素的不同而异。通常蛋白质含量高、透明度大的籽粒（玻璃质粒）,其强度要比蛋白质含量低、胚乳组织松散、不透明的籽粒（称粉质粒）大，粳稻比籼稻大，晚稻比早稻大，水分低的比水分高的大。据测定，米粒在5℃时，强度最大，随着温度的上升，其强度逐渐降低。2.5爆腰率

稻谷受剧烈撞击和经日光曝晒或高温快速干燥后，常在糙米籽粒的内部产生裂纹，这种现象称为爆腰。爆腰米粒占试样米粒的百分数称为爆腰率。稻谷的爆腰率越大，加工时产生的碎米就越大，出米率就越低。

3稻谷的成份

稻谷的成份主要有：水分、蛋白质、脂肪、淀粉、粗纤维和矿物质、微量元素7大类。水分：稻谷的水分的高低对加工的影响很大。水分过高，会造成筛理困难，影响清理效果，会使籽粒强度降低，因而碎米增多，出米率降低，还会增加碾米时的动力消耗；水分过低，会使籽粒发脆，也容易产生碎米，降低出米率。根据实践经验，加工时稻谷水分一般以13%～15％最为适宜。蛋白质：蛋白质是一切生物生命活动所必需的物质基础。蛋白质构成人体组织、调节生理机能，也能供给热能。稻谷中的蛋白质主要分布在胚及皮层中，胚乳中含量较少。稻谷籽粒强度与蛋白质的含量有关，蛋白质含量越高，则籽粒的强度越大，耐压性越强，加工时产生的碎米也少。脂肪：脂肪的主要功能是提供热能和构成人体的脂肪组织。稻谷中脂肪含量一般在2％左右，大部分集中在胚和皮层中。经碾制后的白米，由于胚和皮层大部分被碾去，因而脂肪的含量很低。但是，米糠中脂肪的含量则很多，所以米糠可用于制油。淀粉：淀粉是人体所需热能的主要来源，它能促进人体的发育。稻谷中淀粉含量最多，一般在70％左右，大部分存在于胚乳中。矿物质：矿物质是构成人体某些组织系统（骨、齿、血和肌肉等）所不可缺少的成分，并能调节生理机能。稻谷中所含矿物质大都在颖、皮层及胚中，胚乳中含量很少。大米的精度越高，矿物质的含量就越少，有的甚至全部损失。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%。粗纤维对人体无营养价值，不能被人体消化，食用过多会影响人体健康。稻谷加工的目的也就在于去除含粗纤维较多的皮层，提高米粒的食用价值。但粗纤维可以促进肠道蠕动,利于排便。维生素：维生素主要存在于稻谷的胚和皮层里，其中以维生素B1、维生素B2等B族维生素为最多。维生素B1具有预防和治疗脚气病、促进发育等功能，是人体所必需的营养物质。维生素B2能增进人体健康，可避免口角炎、皮肤炎、眼角炎等疾病。为了尽量保留上述维生素，大米加工精度不宜过高。同时，在加工工艺中要加强稻谷的清理，提高大米纯度，以便食用时尽量减少米粒的淘洗，避免维生素溶于水中而流失。4大米的质量标准

根据国家标准规定，各类大米按加工精度可分为特等、标准一等、标准二等和标准三等。第二节稻谷加工工艺流程

稻谷加工工艺流程，是指稻谷加工成大米的整个生产过程。它是根据稻谷加工的特点和要求，选择合适的加工设备，按照一定的加工顺序组合而成的生产作业线。稻谷加工的一般工艺流程稻谷→初清→除稗→去石→砻谷→谷壳分离→谷糙分离→碾米→成品整理→大米（白米或精米）主要加工工序及作用

清理→砻谷→碾米→副产品清理清理：风选、筛选、磁选、去石、去稗，与面粉加工清理类似。砻谷：去掉稻壳，有砻谷机。作用：使糙米与壳分离。碾米：去掉糙米的外皮，成为白米（精米）。有碾米机。副产品清理：糙米与壳分离，壳的收集，碎米与粉分离，白米与皮的分离，收集外皮，作为饲料。稻谷加工的两种方式稻出白：将稻谷直接碾成（多次碾白）白米的加工方法。糙出白：先砻谷把稻谷的外壳脱去，稻谷变成糙米，再经过多次碾白去掉糙米皮成为白米的加工方法。为什么要除掉糙米皮：因为糙米表面附有的皮层易吸收水份，蒸饭时需要时间长，出饭率低，且皮层中含粗纤维，不利于人体消化，所以还要把糙米皮层除去。但皮层中也含有大量的维生素和脂肪，如皮层除去越多，养分损失越大，因此碾米的次数应尽量减少，以保持大米的养分。糙出白的特点：糙出白是一种较为合理、科学的加工方法，出米率高（比稻出白高2%～3％），碎米率低（比稻出白低一倍多），但由于设备投资大，砻谷后的大糠需再次加工才能作饲料，故仅在大型米厂得到了广泛的应用。稻出白的特点：稻出白加工法具有设备简单、投资少、使用管理方便、适应零星的、数量不等、品种多变的口粮加工。所得到的糠屑可以直接作为饲料。尽管这种加工方法存在出米率低，碎米率高，米中含谷问题不易解决等缺点，但在原材料和设备供应有困难的地方，仍被广泛采用。第三节稻谷加工的主要设备1稻谷清理1.1清理目的稻谷在生长、收割、储藏和运输的过程中，都可能混入一定数量的杂质，加工时应首先将它们清除。否则，不但会降低成品质量，危害人体健康，而且会影响加工效率，损坏机器，甚至造成事故。稻谷清理过程与面粉、饲料加工中的清理相似，不同之处是多了一道去稗过程，不再详讲。稗子：长在稻田里形状似稻，但叶片毛涩，需除掉。除稗工艺过程中采用的设备是溜筛。层层撤谷法：连续筛（多层），上下筛孔由小到大，筛下物逐层得到稻稗混合物，筛上物为稻谷。层层除稗法：把筛下的混合物进入连续筛，筛孔由大到小。得到筛上物→稻谷，筛下物→全为稗物。1.2稻谷清理除杂的方法筛选：选择一定尺寸的筛孔，将形状和大小不同的物料加以分离的方法；风选：根据稻谷与杂质在比重、空气动力学性质上的差别，用风力进行分离的方法；比重分选：利用比重不同分离杂质的方法。1.3稻谷清理的主要设备

振动筛、高速筛、比重去石机、筛选去石组合机、磁选设备等。(1)振动筛工作原理:

振动筛工作时筛面作往复运动，在进口和出口均有吸风装置，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，分离大、中小杂质和轻杂质。总体结构：进料机构筛体吸风除尘机构筛面清理机构传动机构振动筛的工作过程：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，落到第一层筛面上进行筛理。筛上物为麦秆、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；筛下物为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。（2）高速筛高速筛是筛体振动频率比振动筛高得多的筛选设备，一般在1500次/min左右。它结构紧凑、流程简短、筛孔不易堵塞等特点，是当前较好的除稗设备。结构组成筛体振动传动机构进料和吸风装置分料机构小筛（副筛）分料机构机架除稗工作过程

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，第二道副筛筛下物则为谷稗混合物，回主筛处理。（3）比重去石机原理：稻谷与并肩石（粒度和稻谷基本相仿的石子、泥块）在比重、表面状态等物理特性上的差异比较显著，比重去石机就是利用这些差异，将并肩石去除的设备。吹式比重去石机的结构组成比重去石机的工作过程

当物料（含有并肩石的稻谷）由进料斗落至工作面中部时，由于机体作往复运动而产生自动分级，使比重大的，表面光滑的石子沉到料层下面，比重小的、表面粗糙的稻谷浮至上面，形成物料的初步分层。同时，由于稻谷和石子的悬浮速度存在一定的差别，因此，在自下而上的气流作用下，这种自动分级更加明显，以致使石子沉到最下层，完全落到工作面上，稻谷则进一步上浮并呈半漂浮状态。随着物料不断进入工作面，处在上层的稻谷受进口物料的推动以及本身的重力作用，沿倾斜工作面向下运动，直至出料口排出机外。（4）磁选设备

目的：除去原料中的磁性铁质杂物（铁钉、铁片、铁屑等）。磁选设备根据磁性不同又分为永磁式和电磁式两大类。根据结构形式不同又分为滚筒式、斜面式和输送带式等类型。本节以永磁式为例介绍一下磁选设备的结构与特点。永磁滚筒磁选机的结构组成工作过程

工作时，稻谷经压力门均匀流入机内，其中的磁性杂质被吸附在外筒表面，并随外筒转至磁场作用区外自动落入小盒内，稻谷则从出料口流出。2

砻谷及其产品分级

稻谷加工中，剥除稻壳的过程称为砻谷或脱壳。使稻谷脱壳的机械称砻谷机。现有的各种砻谷机都不可能使稻谷一次性全部脱壳。因此，砻谷后的产品不全部是纯糙米，而是包括一部分尚未脱壳的稻谷和已脱壳的糙米以及稻壳等混合物，所以在进入碾米工序之前，必须对它们进行分级。达到谷壳分离、谷糙分离。2.1胶辊砻谷机

特点：胶辊砻谷机简称胶砻，具有结构紧凑、操作方便、脱壳率较高、安全可靠、产生碎米较少等优点，是目前使用较为广泛的一种砻谷设备。缺点是造价高，消耗橡胶多，对潮作物适应性差。（1）胶辊式砻谷机的脱壳原理胶辊砻谷机的主要工作部件是一对并列的橡胶辊筒。两胶辊相向转动U1＞U2，当谷粒单层而无重叠地进入两胶辊时，由于两胶辊间的距离（称为轧距）小于谷粒的厚度，谷粒两侧便嵌入胶层，同时受到挤压的作用，谷粒在挤压力、摩擦力所形成的搓撕作用下皮被撕裂而脱壳。一般快辊固定不动，慢辊移动调轧距。（2）砻谷机结构组成进料机构橡胶辊筒轧距调节机构传动机构谷壳分离机构（3）胶砻机的工作过程当稻谷由进料斗经淌板落入两只胶辊之间时，稻壳被撕裂剥开。砻谷产品（俗称砻下物）落入缓冲槽，经谷壳分离淌板，进入气流区域，借助气流作用经由吸风管将稻壳吸走，糙米与未脱壳的稻谷（谷糙混合物）由出口排出机外。2.2砂盘砻谷机（1）工作原理砂盘砻谷机的主要工作部件是上下平行配置的一对砂盘。上盘固定不动，下盘作平面旋转运动，两盘之间的轧距可以调节。工作时，谷粒由上砂盘中心落入转动的砂盘时，在离心力的作用下，便迅速扩散到整个砂盘工作面上。谷粒受到上下砂盘的压力、摩擦力、离心惯性力等的作用，使谷壳破裂，完成脱壳任务。（2）构造与特点

砂盘砻谷机主要有进料、砻谷、调节机构、传动机构等组成。砂盘砻谷机的优点是结构简单，取材方便，成本低，对潮湿谷物适应性好。缺点是谷粒损伤大，破碎率较高，脱壳率较低。2.3谷糙分离平面回转筛（1）原理利用筛体的平面回转运动，物料由于粒度、比重不同，在筛面上自动分级，从而达到谷糙分离的目的。（2）构造进料斗、筛体、筛面倾角调节机构、出料斗、偏心回转机构和调速机构等。（3）工作过程

当谷糙混合物由进料斗落至筛体内筛面上时，在摩擦力、筛面惯性力及进口物料的拥挤作用下，呈螺旋线状地朝出口端前进。由于稻谷和糙米在粒度、比重、表面状况等方面的差异，谷糙混合物在运动中产生自动分级，“下沉”的糙米穿过适当的筛孔，使稻谷和糙米得到分离。3

影响砂盘式砻谷机性能的因素3.1稻谷的品质影响砻谷效果

稻谷籽粒整齐，水份合适（粳稻含水14%~16%，籼稻含水13%~15%），壳与糙米间隙大（空隙大），壳薄结合松，则脱壳率高，碎米少，电耗也较低，反之效果变差。3.2砂盘转速n影响产量、脱壳率砂盘转速n增加，离心力增大，进入的稻谷量增加，产量提高，谷粒受的冲击力大，脱壳率高。但砂盘对谷粒损伤也增加，碎米率增高。因此不同稻谷要用不同的转速。如加工壳厚、结构紧密的晚稻，n要高。对谷壳结构松的早稻和外壳薄的粳稻，n要低

。3.3砂盘的工作表面形状影响胶壳率、碎米率表面砂粒粗，粗糙，作用力增加，脱壳率提高，碎米也增加；表面砂粒细，光滑，作用力减小，脱壳率下降，碎米也低。要求砂粒粘结有一定强度，磨钝后能自行脱落，重新露出新的砂粒，保持锋利。如果砂盘粘结剂过多，则表面磨损后越光滑，砂锋不突出，粘的太牢不易自脱；反之，表面太粗糙，很容易脱落，反而寿命降低，成本高。所以必须按一定的比例控制胶结剂的数量。3.4砂盘之间的轧距影响砻谷效果

轧距增加，脱壳率下降，碎米率低。轧距减小，脱壳率可提高，碎米率也增加。轧距过小，稻谷在工作区内处于平列状态，不能立起。糙米表面起毛，碎米率增加，产量降低。一般说，易脱壳稻谷轧距可大一些，难脱的轧距小一些。轧距大小：稻谷宽＜轧距＜稻谷长3.5流量

应与轧距配合，随轧距增加而增加。轧距一定，流量也保持稳定，若轧距调小，虽能提高脱壳率，但谷粒受撞击力会增加，碎米也高；若提高流量，谷粒在工作区内相互重叠，互相干扰，脱壳率下降。若流量增加过多，会产生堵塞，出现故障。第四节碾米及成品、副产品整理

1碾米的目的

砻谷后得到的糙米表面附有皮层，这种皮层易吸收水份,蒸饭时间长，出饭率低，且皮层中含粗纤维，不利人体消化，所以还要把糙米碾成白米，除去皮层。但皮层中也含有大量的维生素和脂肪，如皮层除去越多，养分损失越大，因此碾米的次数应尽量减少，以保持大米的养分。

糙米经碾制后便得到成品大米和副产品米糠两种产品。米糠中往往含有整米、碎米和米粞。为物尽其用，必须将它们分离。这个过程称为副产品整理。2主要碾米机械碾米机的种类主要有:横式铁辊碾米机、铁筋砂辊碾米机、立式砂辊碾米机、螺旋砂辊碾米机、双辊式碾米机（大型碾米机）等。碾米的实质：保证糙米基本完整，利用外力使皮层与胚乳籽粒联接破坏，全部或部分除去皮层。除去糙米皮层的方法：

机械法：摩擦擦离作用（铁辊筒、铁筋砂辊）；

化学法：用酶或化学药剂浸泡米→变软→轻碾→皮层与胚乳分离；特点：籽粒完整，工艺复杂，成本高，加工出来的米较干净，不需要淘米。淘米1~2次以上，维生素损失40%以上。2.1铁辊式碾米机(1)工作原理

横式铁辊碾米机是利用摩擦擦离作用将糙米或稻谷加工成白米的粮食加工机械。此外，还可用于饲料粉碎、大麦剥皮和花生剥壳等。(2)构造进料部分碾白部分（上盖、铁辊筒、米刀、米筛等）机座糠米分离进料部分进料部分由进料斗、料斗座、进料调节板等组成。进料斗由铁皮制成，用螺栓固定在料斗座上，而料斗座用螺钉固定在上盖上，它的下面留有间隙，可插入进料调节板调节进料量，它对控制碾米机的负荷起主要作用。碾白部分

由上盖、铁辊筒、机箱、米刀、米筛等组成。碾米部分是碾米机的主要工作部件。上盖：

由铸铁制成，呈半圆形，与机械共同组成碾白室。左端顶面有一进料口，上面装有料斗座，右端半圆下面有一长方出口，上面装有出米嘴，加工好的成品由此流出机外。

上盖进口的内壁A处有一过渡扩散形曲面，其作用是减少进料阻力，便于导料。整个上盖的内壁是左端大，右端小，中间有一逐渐缩小的过渡斜坡，其目的是使米粒在机内所受的压力随着碾白室容积的逐渐缩小而逐渐增加，不断增强碾白效果。内壁的右端又增大，便于米顺利从出口抛出。辊筒：辊筒是米机的主要工作部件，由冷模浇铸而成，表面为白口铁，质硬耐磨。辊筒一般为两段，也有整体铸造的，通过中心键和两端闷盖固定在轴上。辊筒靠近入口端有2～3条筋成30～40°倾斜角，起推送米粒作用，称为推筋（推进齿）；出口端有2～6条筋，倾斜角度小，约为0～6°，起翻动精白米粒作用，称为精筋（精白筋）。米刀：用扁钢制成，夹在上盖和机箱之间，通过装在机箱两侧的调节螺钉可以调节米刀与辊筒的间隙，起控制碾米精度的作用。一般靠近进口端的间隙为出口端间隙的1/2~1/3，因为稻谷或糙米在初碾时需要较多的摩擦力来破壳去皮,故进口端间隙小些。出口端间隙变大,使出米通畅。米筛:

用薄钢板制成，上面冲有很多狭长的孔眼，并弯成弧形。米筛的作用主要是排糠，其次是增加摩擦阻力，起辅助碾白作用。筛孔的大小对碾米效率及质量有一定影响，过小排糠困难，易于堵塞；多大米粒易穿过筛孔或插入筛孔被折断，故应按需要选用。

机座部分

是整个机器的骨架，它由左右两块墙板、拉杆螺栓、前遮板、防尘板和出糠板组成。左右墙板用拉杆螺栓连成一体，上平面与低面成一30°斜角，支承着轴承、机箱、上盖等整个机身。前遮板和防尘板是为了防止糠粉飞扬，出糠板是使糠粞溜下便于接糠。糠米分离部分

由米糠分离器、风机和集尘器组成。它利用风机产生的吸力，将流经倾斜淌板的米糠混合物中的糠屑吸出，送至集尘器集糠，纯净的白米由分离器的淌板流出机外。这样加工后的稻谷就不需要专门的风车来分离米糠。（3）工作过程

当稻谷或糙米由进料斗进入米机后，在旋转辊筒推筋的作用下，作螺旋运动。米粒受到碾白室内各部件的摩擦及本身的相互摩擦，当摩擦力克服米粒皮层与胚乳之间的联接力时，皮层和胚乳之间便产生滑移，致使皮层延伸、断裂以致脱落。由于碾白室容积逐渐缩小，米粒间密度即随之加大，碾白室内挤压力增加，再加上辊筒碾筋不断翻拔和推进，使米粒进一步碾白，碾白后的米粒由米嘴排出，糠屑由米筛、集尘器排出。若直接碾稻谷则往往需要反复2～3次，才能得到纯净的白米。2.2立式砂辊碾米机

立式砂辊碾米机适于北方地区高梁、谷子、玉米、大麦等杂粮的加工，也适于“糙出白”的