碾米特性研究3：大米拋光技術(shù)?

英國于1860年開發(fā)出了第一臺立式研磨碾米機。這些機器包括一個帶有研磨輥的絲網(wǎng)研磨室。糙米從上部入口進入，精米從下部出口離開。麩皮通過絲網(wǎng)排出。這項技術(shù)很快傳播到緬甸，因為總部位于倫敦的鋼鐵兄弟股份有限公司擁有緬甸80%的碾米廠（1871年建立了緬甸第一家碾米廠），并采用了英國技術(shù)。

到第二次世界大戰(zhàn)期間，緬甸在熱帶地區(qū)擁有最先進的碾米技術(shù)。

19世紀70年代，美國發(fā)展了砂漿式碾米。谷粒是通過下拉產(chǎn)生的摩擦接觸進行研磨。

低速水平研磨技術(shù)于1890年在美國發(fā)展起來，最初設(shè)計用于去除咖啡豆的果皮。它代表了現(xiàn)代拋光技術(shù)的開端，但效率低下，且導(dǎo)致大量米粒破碎。

1920年：日本在這項技術(shù)上取得了進步，其主要提高負載穩(wěn)定性，使機器能夠以更高的處理量運行。增加了轉(zhuǎn)子和滾筒之間的軋距，導(dǎo)致篩網(wǎng)需要更大的空間才能發(fā)揮作用去除麩皮。為了提高機器效率，通常會在糙米中添加石粉，通過控制設(shè)備出口大米流量來改變機器碾磨作用。

1955年，日本出現(xiàn)了一種新設(shè)備，具有鋼制篩網(wǎng)和通風(fēng)功能?，F(xiàn)代拋光技術(shù)就是圍繞這一概念發(fā)展起來的。

1975年發(fā)明了現(xiàn)代加濕拋光機。它能比干法加工更有效地去除谷物縱向凹槽中的灰塵、麩皮和糊粉層。大米分兩個階段拋光。首先，通過進料螺桿進入室中的大米通過水霧加濕。加濕水平可以由機器操作員基于離開機器的產(chǎn)品的質(zhì)量來設(shè)置。根據(jù)正在加工的大米品種和所需的加濕水平，流速可變化至約40升/小時。過度加濕會導(dǎo)致谷物表面退化。一旦加濕，大米就會隨著旋轉(zhuǎn)凸輪軸移動谷粒而產(chǎn)生珍珠般的光澤。

凸輪輥分為兩部分。在第一階段，四個葉片略微傾斜，以便于米粒過渡運動。

在機器的后半部分，葉片與軸平行運行，更有利于拋光作用。

凸輪輥上的孔能夠提供負壓，這是為了去除麩皮。如果沒有負壓，麩皮會留在機器內(nèi)部并堵塞機器。吸氣的第二個功能是冷卻作用，因為米粒通過摩擦作用加熱，高溫波動會導(dǎo)致其破裂。

在拋光過程中，谷粒外觀更光滑。沒有任何方法可以描述真正的拋光程度，而是依靠經(jīng)驗來確保產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，已經(jīng)有一些嘗試來量化特定的研磨性能，例如白度。

拋光機使用一些可更換的部件，以最大限度地延長機器壽命。定期更換的主要部件是篩網(wǎng)。

兩個篩網(wǎng)一起形成一個完全圍繞中心旋轉(zhuǎn)葉片的八角形圓柱體。兩半安裝在兩側(cè)，并相互折疊，以便更快地更換。

篩網(wǎng)材質(zhì)是經(jīng)過處理的鋼板。鋼的氮/碳化合物會使鋼表面更堅硬。氮化是一種最早發(fā)展于20世紀初的工藝。它涉及通過將氮熱化學(xué)擴散到表面來對含鐵金屬進行表面硬化。氮碳共滲是這一過程的延伸，包括氮和碳向表面的擴散，以提高鋼的硬度。除了提高耐磨性外，經(jīng)過處理的表面還提高了疲勞性能和耐腐蝕性。此外。氮碳共滲可以增加工具鋼的摩擦系數(shù)和耐磨性以及表面粗糙度和硬度。

流入拋光室的流量通過改變大米流動的入口間距來控制。還有一個預(yù)進口截止閥，用于完全停止流量。在現(xiàn)代研磨中，可以通過調(diào)節(jié)機器的輸出來實現(xiàn)負載的自動控制。流量被覆蓋在出口上的加重板阻擋，從而在機器中形成壓力。

通過觀察電機的電流來監(jiān)測流量（對于滿室，通常在40A和70A之間）。這不是流量的直接測量，因為電機的電流也因大米的各種特性、體積特性和水分的添加而變化。

拋光度可以通過兩種方式改變。首先，在阻止顆粒流出的過程中，顆粒被認為在拋光室中停留的時間更長，從而導(dǎo)致更大程度的拋光，盡管存在更高的破碎顆粒百分比的風(fēng)險。

其次，水霧的加入大大提高了拋光的程度，盡管過多的水霧會降低顆粒質(zhì)量，在極端情況下會在機器內(nèi)造成堵塞。

可以說，迄今為止最全面的碾米技術(shù)文獻來自日本發(fā)明家和開發(fā)商Toshihiko Satake。自1928年以來，他花了60多年的時間開發(fā)、設(shè)計和改進研磨機。關(guān)于拋光技術(shù)，Satake列出了四個主要作用，有助于顆粒的平滑和白化，包括摩擦作用、剪切作用、沖擊作用和磨削作用。

（1）摩擦作用

在一定水平以上，碾米過程中產(chǎn)生的動摩擦表現(xiàn)為大摩擦力撕裂大米，但在該水平以下，摩擦表現(xiàn)為熱。也就是說，這種摩擦作用可以有效地分為有效摩擦（撕裂）或無效摩擦（加熱）。撕裂作用是低速研磨中的基本作用，并且效率極低。

撕裂發(fā)生在100g/cm2或更高的平均壓力和600m/min或更低的速度下，并在麩皮上產(chǎn)生深而長的切口。

（2）剪切行為

剪切是低速研磨機中的另一種典型動作，通常與撕裂動作結(jié)合發(fā)生。它發(fā)生在100g/cm2或更高的平均壓力和600m/min或更低的速度下。它包括使用邊緣或刀片去除麩皮，例如拋光機篩網(wǎng)中的槽邊緣。在低速系統(tǒng)中，麩皮被切得又長又深，形成大塊的麩皮。

（3）研磨作用

研磨是在速度超過600m/min和壓力低于50g/cm2時發(fā)生的高速作用。在研磨過程中，麩皮被淺切并研磨成小塊。它是一種剪切作用，結(jié)合了沖擊和摩擦以更高的速度沖擊。

（4）沖擊作用

沖擊是以600m/min或更高的速度發(fā)生的高速作用。較低的速度會造成無效的沖擊。由于沖擊過程中的次要作用往往成為有效作用，因此很難對沖擊作用進行實驗。

（5）攪拌

均勻研磨需要攪拌。麩皮不是一次從整個谷物表面去除的，因此需要攪拌以確保麩皮在整個谷物上被去除并抹平。

為了使顆粒的光澤比標準拋光更高，可以使用增白機（圖24）將顆粒打磨成光滑的珍珠狀表面。

大米增白使用了一種自上而下的立式研磨機，與大米拋光機的工作原理相似，但使用的不是凸輪輥，而是磨石。立式增白機具有圓柱形研磨室，包括具有與拋光機中類似構(gòu)造的槽的篩網(wǎng)。空氣抽吸有助于確保有效去除麩皮。大米通過進給螺桿進給，白化強度通過配重和擋圈控制，配重和擋圈可用于增加腔室中的壓力。

考慮到產(chǎn)量，谷物研磨是一個相對便宜的過程，但由于其磨損快，對可更換部件的要求可能會提高研磨機的財務(wù)成本。這可能導(dǎo)致磨坊主尋求比同類更換部件更便宜的替代品，這可能會導(dǎo)致部件過早失效。雖然這是一個已知的問題，但成本始終是主要驅(qū)動因素，因此更便宜和質(zhì)量較差的部件的貿(mào)易將繼續(xù)。然而，這確實突出了對研磨機進行獨立分析的必要性，而不是依賴于磨坊主的證據(jù)。