粮食加工学第三章.ppt
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1、1,第三章 稻谷加工,第一节 概述第二节 砻谷及砻下物分离第三节 碾米第四节 成品处理及副产品整理第五节 稻谷加工工艺流程设计第六节 特种米生产工艺,2,第一节 概述,一、清理的目的与要求,稻谷不宜采用直接出米的加工方法。目前,我国常规的稻谷加工主要包括清理、砻谷及砻下物分离、碾米、成品及副产品整理等工序。,稻谷清理的目的就是将稻谷中的各类杂质尽可能的清除干净,做到“净谷上砻”。保证机械加工设备的安全运行;发挥或提高设备的工艺效果;保证工艺流程的稳定性和连续性;确保成、副产品质量和车间环境卫生。稻谷清理的要求是:含杂总量不得超过0.6%;其中,砂石含量不得超过1粒/kg;含稗不得超过130粒/
2、kg。,3,二、砻谷及砻下物分离的目的和要求,脱除稻谷颖壳的工序称为砻谷,脱去稻谷颖壳的机械称为砻谷机。砻谷是根据稻谷籽粒结构的特点,对其施加一定的机械力破坏稻壳而使稻壳脱离糙米的过程。经过脱壳的物料称为砻下物,由于砻谷机本身机械性能及稻谷籽粒强度的限制,稻谷经砻谷机一次脱壳不能全部成为糙米,因此,砻下物含有未脱壳的稻谷、糙米、谷壳等。砻下物分离就是将稻谷、糙米、稻壳等进行分离,分离的糙米送往碾米工序碾白,未脱壳的稻谷返回到砻谷机再次脱壳,而稻壳则作为副产品加以利用。稻谷脱壳时,在确保一定脱壳率的前提下,应尽量保持糙米籽粒的完整,减少籽粒损伤,以提高大米出率和谷糙分离的工艺效果。具体要求是:稻
3、壳中含饱满粮粒不超过30粒/kg;谷糙混合物中含稻壳量不得超过0.8;糙米中含稻谷量不超过40粒/kg;回砻谷含糙量不超过10。,4,三、糙米碾白的目的和要求,稻谷经过砻谷及砻下物分离后,净糙米进入到碾米工序。糙米碾白通常是应用机械的方法部分或全部剥除糙米籽粒表面皮层的过程。糙米皮层含有大量的纤维素,作为日常主食直接食用不利于人体正常的消化吸收,另外,糙米的吸水性和膨胀性都较差,用糙米煮饭不仅蒸煮时间长、出饭率低,而且颜色深、韧性差、口感不好。因此,糙米须通过碾白工序将糙米的皮层去除,才能提高其食用品质。同时,根据糙米籽粒的结构特点,要将背沟处的皮层全部去除,势必会造成淀粉、蛋白质等营养物质的
4、损失和碎米的增加,出米率下降。因此,现行的国家标准规定,不同等级的大米宜保留适量的皮层,这不仅有利于减少营养成分的损失,而且可以提高大米的出率。在糙米碾白过程中,应在确保成品大米精度的前提下,尽可能提高出品率、纯度、产量。,5,四、成品处理及副产品整理的目的和要求,成品整理是常规稻谷加工过程中一个不可忽视的重要环节,特别是在目前市场经济状态下,成品整理工艺越来越完善,技术管理越来越严格,通过整理,以确保成品大米的纯度和外观性能,使企业获得良好的经济效益和社会效益。副产品的整理是通过一定的设备和手段回收其中的粮食,以确保稻谷加工厂的产品出率和副产品的纯度,便于副产品的有效利用,提高其综合利用价值
5、。成品处理及副产品整理的要求是:成品的纯度和外观性能应符合国家标准要求或目标市场的特殊要求;经过整理后副产品和下脚中的含粮数量达到规定指标。,6,五、成品米的分类和质量,以稻谷或糙米为原料经常规加工所得成品大米称为普通大米,其质量应符合国家现行标准。以稻谷、糙米或普通大米为原料,经特殊加工所得的成品大米称为特种米,主要包括蒸谷米、留胚米、免淘洗米、营养强化米等。国家现行标准规定:根据稻谷分类方法,大米分为籼米、粳米和糯米三类。分别由籼稻谷、粳稻谷和糯稻谷加工而成,米粒性状决定于稻谷性状。各类大米按其加工精度分为特等米、标准一等米、标准二等米、标准三等米共四个等级。大米的加工精度是指大米籽粒背沟
6、和粒面留皮的程度。,7,第二节 砻谷及砻下物分离,一、砻谷,(一)稻谷籽粒结构与脱壳的关系,1、一般粳稻的稻壳比籼稻的稻壳薄而松,外表茸毛粳稻比籼稻的密而长,所以,粳稻比籼稻更容易脱壳。2、稻壳由内、外颖和护颖组成,内、外颖呈钩合状包裹在糙米的四周,对脱壳影响较大;3、稻壳与糙米间几乎没有结合力,并且存在一定的间隙。4、颖壳比较薄,易脱壳。A 依据结构特点而定。B 作用力必须对颖壳最薄弱部位。C 机械脱壳、化学脱壳(湿法),8,(二)砻谷的基本方法与原理,根据稻谷脱壳时的受力状况和脱壳方式,稻谷脱壳方法通常可分为挤压搓撕脱壳、端压搓撕脱壳和撞击脱壳三种。,1、挤压搓撕脱壳,挤压搓撕脱壳示意图,
7、定义:挤压搓撕脱壳是指稻谷两侧受两个不同运动速度的工作面的挤压、搓撕作用而脱去颖壳的方法。条件:工作面间隙谷粒厚度;甲乙弹性体工作面必须有相对运动;工作面的性质:弹性体。优缺点:脱壳率高,碎米少;工作面磨损比较大。,9,2、端压搓撕脱壳,端压搓撕脱壳示意图,定义:端压搓撕脱壳是指谷粒两顶端受两个不同运动速度工作面的挤压、搓撕作用而脱去颖壳的方法。条件:工作面间隙谷粒厚度;工作面有相对运动;工作面的表面性质:保持粗糙。优缺点:抱腰少;碎米多,脱壳率小。,10,3、撞击脱壳,撞击脱壳示意图,定义:撞击脱壳是指高速运动的谷粒与固定工作面撞击而脱壳的方法。条件:谷物有较高速度;工作面的表面性质:表面有
8、弹性。优缺点:结构简单;碎米多。,11,(三)砻谷工艺效果的评定,脱壳率 脱壳率是指稻谷经砻谷机一次脱壳后,已经脱壳稻谷质量占进机稻谷质量的百分比。,脱壳率();q1进机物料流量(kg/h);q2吸壳后出机物料流量(kg/h);g1进机物料稻谷含量();g2吸壳后出机物料稻谷含量();,12,2.脱壳率波动度 脱壳率波动度是反映砻谷机脱壳率稳定性的重要指标,其测定方法是:当每两次调整之间砻谷机工作正常后,每小时取样一次,连续取样六次,求得平均脱壳率,最大、最小脱壳率,然后按下式计算:,式中:,脱壳率波动度();,最高脱壳率();,最低脱壳率();,平均脱壳率()。,13,不足整粒糙米长度2/3
9、的为糙碎。糙碎率是指砻下谷糙混合物中所含糙碎的重量,占已脱壳粮粒(包括整粒糙米和碎米)重量的百分率。,3.糙碎率,4.电耗,电耗是指砻谷机生产1吨糙米所耗用的电量。,5.产量,产量是指砻谷机单位时间内加工成糙米的稻谷数量。,6.胶耗,胶耗是指每加工l00kg净稻谷所消耗的辊筒橡胶质量。,14,(四)典型砻谷设备,MLGQ25.4 型气压紧辊砻谷机,1 流量调节机构;2 进料导向板;3 辊筒;4 吸风道;5 稻壳分离装置;6 底座;7 砻下物淌板;8 缓冲斗;9 气动控制箱;10 电机;11 可摇动框架;12 进料气缸;13 活动料斗,14 料位器,15,MLGQ 25 型气压紧辊砻谷机,1 进
10、料斗;2 料位器;3 流量调节机构;4 进料气缸;5 长淌板;6 手轮;7 松紧辊气缸;8 滚筒;9 匀料板;10 重砣;11 砻下物淌板;12 调风门;13 调风板;14 风选区;15 吸风管,16,(五)影响砻谷工工艺效果的因素,稻谷的工艺品质 稻谷的籽粒强度、水分、饱满程度等2.砻谷机的工作参数(1)辊间压力:4060 N/cm(2)线速:快辊14.5-17 m/s,慢辊 12.5-14 m/s(3)线速差:2.0-3.2 m/s(4)搓撕长度:一般取稻谷平均长度的3/5-4/53.胶辊温度4.流量,17,二、稻壳的分离与收集,(一)稻壳分离,稻壳分离的目的是从砻下物中分离出稻壳。稻壳分
11、离的工艺要求是:稻壳分离后谷糙混合物含稻壳率不应超过1%,每100kg 稻壳中含饱满粮粒不应超过30粒。稻壳的悬浮速度与稻谷、糙米有较大的差别,因此可用风选法将稻壳从砻下物中分离出来。此外,稻壳与稻谷、糙米的密度、容重、摩擦系数等也有较大的差异,可以利用这些差异,先使砻下物产生良好的自动分级,然后再与风选法相结合,这样更有利于风选分离效果的提高和能耗的降低。,1.稻壳分离的目的、要求和方法,18,2.典型稻壳分离设备,FL14型稻壳分离器结构1吸风管;2 进料口;3 缓冲槽;4 鱼鳞孔淌板;5角度调节机构;6出料口;7调风门,19,循环式稻壳分离机的结构1扩散器;2稻壳分离室;3 风机;4 稻
12、壳螺旋输送器;5 叶轮式闭风器;6 未熟粒螺旋输送器;7未粒出口;8 谷糙混合物出口;9 风流量调节阀;10 谷糙混合物螺旋输送器;11 反向气流调节阀;12 未成熟粒调节阀。,20,(二)稻壳收集,1.重力沉降,大糠房,2.离心沉降,21,三、谷糙分离,利用稻谷和糙米的粒度、摩擦系数、密度和容重、弹性等物理性质的差异,借助谷糙混合物在运动过程中产生良好的自动分级,即稻谷上浮而糙米下沉,采用适宜的机械运动形式和装置将稻谷和糙米进行分离和分选。目前,常用的谷糙分离方法主要有筛选法、比重分离法和弹性分离法三种。,(一)谷糙分离的基本原理,22,1.筛选法,筛选法是利用稻谷和糙米间粒度的差异及其自动
13、分级特性,配备以合适的筛孔,借助筛面的运动进行谷糙分离的方法。常用的设备是谷糙分离平转筛。谷糙分离平转筛是利用稻谷和糙米在粒度、密度、容重以及表面摩擦系数等物理特性的差异,使谷糙混合物在做平面回转运动的筛面上产生良好自动分级,粒度大、密度小、表面粗糙的稻谷浮于物料上层,而粒度小、密度大、表面较光滑的糙米沉于物料下层。糙米与配备合适筛孔的筛面接触并穿过筛孔,成为筛下物,稻谷由于被糙米层所阻隔而无法与筛面接触,不易穿过筛孔,成为筛上物,从而实现谷糙分离。,23,2.比重分离法,比重分离法是利用稻谷和糙米在比重的不同及其自动分级特性,在做往复振动的粗糙工作面板上进行谷糙分离的方法。常用的分离设备是重
14、力谷糙分离机。,重力谷糙分离机利用稻谷与糙米在比重、表面摩擦系数等物理特性的差异,借助双向倾斜并作往复运动的粗糙工作面的作用,使谷糙混合物产生良好的自动分级,糙米“下沉”,稻谷“上浮”,下面的糙米在粗糙工作面凸台的阻挡作用下,向上斜移从工作面的斜上部排出;上面的稻谷无法接触粗糙工作面凸台,并在自身重力和进料推力的作用下向下方斜移,从工作面的斜下部出口排出,从而实现谷糙的分离。,谷糙混合物在粗糙工作面上的运动状态,24,3.弹性分离法,弹性分离法是利用稻谷和糙米弹性的不同及其自动分级特性,在做往复运动的分离槽内进行谷糙分离的方法。常用的设备是撞击谷糙分离机(亦称巴基机)。,谷糙混合物在弹性工作室
15、的运动状态,谷糙混合物从中部进入分离槽后,在工作面的往复运动作用下,产生良好的自动分级,稻谷上浮,糙米下沉。由于稻谷的弹性大又浮在上层,因此与分离槽的侧壁发生连续碰撞,产生较大的撞击力使稻谷向分离室上方移动。糙米弹性较小且沉在底部,不能与分离槽的侧壁发生连续碰撞,在自身重力和进料推力的作用下,顺着分离槽向下方滑动,从而实现稻谷、糙米的分离。,25,(二)典型谷糙分离设备,1谷糙分离平转筛,GCP型谷糙分离平转筛,1 调速机构;2 调速手轮;3 机架;4 出料机构;5 过桥轴;6 偏心回转机构;7 筛面倾角调节机构;8 筛面;9 筛体;10 进料装置。,26,2重力谷糙分离机,MGCZ1155
16、重力谷糙分离机,1 进料机构;2 分离箱体;3 出料口调节板;4 偏心传动机构;5 机架;6 倾角调节机构,分离板,1 进机物料;2 糙米;3 混合物;4 回砻谷,进料机构示意图,1 进料斗;2 流量调控板;3 支承板;4 分料槽;5 大杂出口;6 输料管;7 大杂筛板;8 均料淌板,27,3谷糙分离巴基机,MGCJ型谷糙分离巴基机总体结构1 进料门调节手轮;2 进料口;3 分选台;4 托轮;5 分选台倾斜角调节手轮;6 锁紧手柄;7 斜度指示牌;8 飞轮;9 机架;10 电机,28,(三)谷糙分离设备工艺效果的评定,1糙米纯度 糙米纯度通常是用糙米含谷率表示,糙米含谷率越低,其纯度就越高。糙
17、米含谷率是指经一次谷糙分离后所分离出的净糙中稻谷的质量占净糙总质量的百分比。2选糙率 选糙率是指单位时间内选出的糙米质量与进机物料中糙米质量的百分比。3回砻谷纯度 回砻谷纯度是指回砻谷中糙米质量的含量。4稻谷提取率 稻谷提取率是指单位时间内提出稻谷的质量与进机物料中稻谷质量的百分比。,29,(四)影响谷糙分离工艺效果的因素,谷糙混合物的物理品质(1)稻谷的类型、品种和均度(2)水分(3)谷糙比(4)稻壳含量2.设备的主要工作参数 动态参数:转速、回转半径、振幅、工作面倾角等;静态参数:筛孔等3.流量 一般进机流量宜控制在使料层厚度为15mm左右。,30,第三节 碾米,一、碾米的基本方法和原理,
18、碾米是应用物理(机械)或化学的方法,将糙米表面的皮层部分或全部剥除的工序。,(一)碾米的基本方法,1物理碾米法,物理碾米是运用机械设备产生的机械作用力对糙米进行去皮碾白的方法,所用的机械设备称为碾米机。碾米机的主要工作部件是碾辊。而根据碾辊轴的安装形式,碾米机则分为立式碾米机和横式碾米机两种。按碾白作用力的特性,碾白方式分为摩擦擦离碾白和碾削碾白两种。,31,(1)摩擦擦离碾白,主要依靠强烈的摩擦擦离作用使糙米皮层擦除而碾白的方法,称为摩擦擦离碾白。糙米在碾米机的碾辊与碾辊外围的米筛所形成的碾白室内进行碾白时,由于米粒与碾白室构件之间和米粒与米粒之间具有相对运动,相互间便有摩擦力产生,当这种摩
19、擦力增大并扩展到糙米皮层与胚乳结合处时,便使皮层沿着胚乳表面产生相对滑动并将皮层拉断、撕裂、直至与胚乳分离,使糙米碾白。,32,摩擦擦离碾白具有成品精度均匀、表面细腻光洁、色泽较好、碾下的米糠含淀粉少等特点。但由于米粒在碾白室内所承受的压力较大,局部压力往往超过米粒的强度,故在碾米过程中容易产生碎米。,摩擦擦离碾白的米粒表面,33,(2)碾削碾白,碾削碾白是借助高速旋转的且表面带有锋利砂刃的金刚砂碾辊,对糙米皮层不断地施加碾削力作用,使皮层削去,糙米得到碾白。碾削碾米的工艺效果主要与金刚砂辊表面砂粒的粗细、砂刃的锐利程度以及碾辊表面线速有关。以碾削作用为主进行碾白的碾米机是立式砂辊碾米机。,3
20、4,碾削碾白碾制出的成品表面光洁度较差,米色暗淡无光,碾出的米糠片较小,米糠中含有较多的淀粉。但因在碾米时所需的碾白压力较小,故在碾米过程中产生碎米较少。,碾削碾白的米粒表面,35,2化学碾米法,化学碾米法包括纤维酶分解皮层法、碱去皮层法、溶剂浸提碾米法等,但真正付诸工业化生产的只有溶剂浸提碾米法,简称SEM碾米法(Solvent Extractive Milling)。溶剂浸提碾米首先用米糠油将糙米皮层软化,然后在米糠油和正己烷混合液中进行湿法机械碾制。去除皮层后的白米还需利用过热己烷蒸汽和惰性气体脱去己烷溶剂,然后分级、包装,最终得到成品白米。产生碎米少,整米率增加;碾米过程中米温低,米的
21、表面及内部不受损伤;成品米脂肪含量低,储藏稳定性较好,并便于白米进行上光,还能改善白米的发酵性能;成品米色较白,外观上具有相当的吸引力;投资费用和生产成本较高、对操作者技术水平要求较高等。,36,(二)碾米的基本原理,1碰撞运动 米粒与碾辊的碰撞、米粒与米粒的碰撞和米粒与碾白室外壁的碰撞。2碾白压力(1)摩擦擦离碾白压力(2)碾削碾白压力3米粒翻滚 米粒在碾白室内碰撞时,本身有翻转,也有滚动,此即 为米粒的翻滚。4轴向输送 速度快的部位碾白程度小,速度慢的部位碾白程度大。,37,(三)米粒群体在碾白室内的运动状态,米粒不断地从碾白室进口向碾白室出口流动,正在碾白的米粒处于运动状态中。流动的米粒
22、充满整个碾白室,其形状由碾白室的形状而定,其体积与碾白室的体积相同。流动的米粒之间的距离具有可压缩性。增加或减少压力(如增大或减小碾白室的出口面积、增加或减少出口压力门的压砣质量等),米粒和米粒的间距就缩小或增大。流动的米粒具有粘滞性。在流动的米粒中,刚离开碾辊表面的米粒速度最大,贴近碾白室外壁的米粒速度最小。碾白室径向各层米粒的速度不同,各层米粒间有速差和摩擦力存在。,38,(四)碾米方法,1.喷风碾米,碾米过程中不断地向碾米机碾白室内喷入气流,让气流参与碾白即是喷风碾米。优点:降温除湿、增加米粒翻滚和促进排糠。,2.加湿碾米,3.冷冻碾米,加湿的作用:使皮层吸湿软化;降低与胚乳的结合力;增
23、大摩擦系数。加湿效果:碎米少,出米率高;米粒表面有光泽。,4.真空碾米,一边搅拌,一边加水(1%-5%),冷冻碾米,39,二、碾米机工艺效果的评定,(一)精度,1色泽加工精度越高,米粒颜色越白。评定时,首先将加工出来的米粒与标准米样比较,观察颜色是否一致,由于刚出机的米粒色泽常常发暗,冷却后才能返白,因此在比较时,刚出机白米的颜色可能比标准米样稍差,对此需要注意。2留皮留皮是指大米表面残留的皮层。加工精度越高,留皮越少。评定时,应仔细观察米粒表面留皮是否符合标准要求。观察时,一般先看米粒腹面的留皮情况,然后再看背部和背沟的留皮情况。3留胚加工精度越高,米粒留胚越少。评定时,观察出机白米与标准米
24、样的留胚情况是否一致。4留角角是指米粒胚芽旁边的米尖。加工精度越高,米角越钝。评定时,观察刚出机白米与标准米样留角是否一致。,40,(二)碾减率 糙米在碾白过程中,因皮层及胚的碾除,其体积、质量均有所减少,质量减少的百分率便称之为碾减率。(三)含碎率、增碎率与完整率 含碎率是指出机白米中含碎米的百分率。增碎率是指出机白米中的碎米率比进机糙米的碎米率所增加的比率。完整率是指出机白米中完整无损的米粒占试样质量的百分率。(四)糙出白率与糙出整米率 糙出白率是指出机白米占进机(头道)糙米的质量百分率。糙出整米率是指出机白米中,完整米粒占进机糙米的质量百分率。(五)含糠率 含糠率是指在白米或成品米试样中
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