膠輥礱谷機工作參數對稻谷加工破碎率的影響

伍 毅 阮競蘭 伍維維

（河南工業大學，河南 鄭州 450052）

膠輥礱谷機工作參數對稻谷加工破碎率的影響

伍 毅 阮競蘭 伍維維

（河南工業大學，河南 鄭州 450052）

為研究稻谷加工過程中膠輥礱谷機工作參數對稻谷破碎率的影響，選擇輥間壓力、進機流量、快輥線速及快慢輥線速差等參數為對象，利用正交試驗的方法進行優化分析。結果表明：在僅考慮降低稻谷破碎率的前提下，其優化的技術參數條件：輥間壓力6kg/cm、進機流量155kg/（cm·h）、快輥線速15m/s、線速差2.3m/s。

膠輥礱谷機；工作參數；破碎率；參數優化

稻谷加工過程中所產生的破碎率是衡量大米加工品質和經濟價值高低的重要指標。生產實踐表明，導致大米破碎率增加的原因很多，既有稻谷自身品質與種植技術方面的，也有稻谷在收獲后的脫粒、干燥、運輸、貯藏保管等方面的，而來自稻谷加工設備、工藝技術、工作參數以及操作與管理水平等，則是引起米粒破碎增加最為主要的原因。因此，探討稻谷加工過程中降低大米破碎率，對于提升大米的食用品質，降低生產成本，提高企業產品質量和經濟效益具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

早秈稻谷：三等，水分含量13%。產地：湖北安陸。

1.2 試驗設備

膠輥礱谷機：MLGT36型，浙江耀江機械有限公司制造。技術參數：處理量4～5t/h、動力配備7.5kW、膠輥轉速1 108～1 673r/min、膠輥直徑 Ф225mm，脫殼率80%～90%。

1.3 試驗方法

試驗選取膠輥礱谷機工作參數的變化范圍：輥間壓力4～8kg/cm，進機流量135～180kg/（cm·h），快輥線速12.5～20m/s，線速差2.3～3.5m/s；在試驗所選的4個參數中，采用一個變化，其余固定不變的方法，針對參數的不同變化情況，測試和收集膠輥礱谷機對稻谷米粒破碎率的相關試驗數據［1－3］。

破碎率：按 GB/T 5503——2009《糧油檢驗碎米檢驗法》規定的方法測定。

2 試驗的優化分析

膠輥礱谷機作為稻谷加工過程中的關鍵設備，其輥間壓力、進機流量、快輥線速與線速差等工作參數對破碎率的大小起著至關重要的影響。只有選擇合適的工作參數才能有效降低稻谷加工過程中的米粒破碎，達到提高出整米率的目的［4－8］。

2.1 單因素試驗確定因素水平

為測試不同工作參數對稻米粒破碎率的影響，在給定的參數變化范圍內分別選取了不同的參數值進行單因素試驗與回歸分析。

2.1.1 輥間壓力對破碎率的影響 在考慮單因素的前提下，以輥間壓力為變量，固定進機流量180kg/（cm·h），快輥線速17.5m/s，線速差2.7m/s等參數值，通過試驗分析輥間壓力對破碎率的影響。由圖1可知，輥間壓力對稻米粒破碎率的影響是隨其壓力的增加，呈現增加的趨勢。壓力大，稻谷籽粒所受到的擠壓摩擦力就大，從而超出稻谷籽粒的強度，導致稻谷米粒的破碎率也增大。相反，壓力小，可以降低稻米粒的破碎率，但可能導致稻谷得不到足夠的搓撕作用，從而會降低脫殼率。因此，為減少稻米粒破碎率，輥間壓力的大小應保持在適當的水平。注意到回歸分析的結果，從降低破碎率的角度出發，選取低峰值附近3個不同的輥間壓力（4，5，6kg/cm）作為該因素的3個水平進行正交試驗。

圖1 輥間壓力對稻谷破碎率的影響Figure 1 Influences of roll pressures on the paddy breakage rate

2.1.2 進機流量對破碎率的影響 試驗中取輥間壓力5kg/cm，快輥線速17.5m/s，線速差2.7m/s等固定參數值，分析進機流量對破碎率的影響。由圖2可知，隨著進機流量的增加，破碎率基本呈直線上升趨勢，表明米粒破碎率隨進機流量的增加而增加。究其原因在于進機流量增大，雖增加了稻谷進入礱谷工作區的稻谷數量，使其所受到擠壓脫殼的機會增加，但過大的進機流量將導致搓撕作用減小，使得破碎率不降反升。反之，過小的進機流量又會使稻谷籽粒與膠輥之間產生直接的碰撞而形成碎米，導致破碎率增大。因此，均衡控制稻谷的進機流量，可以使破碎率降低。根據回歸分析的結果，進機流量選擇135，145，155kg/（cm·h）3個值作為進行正交試驗的3個因素水平。

圖2 進機流量對稻谷破碎率的影響Figure 2 Influences of feeding flow on the paddy breakage rate

2.1.3 快輥線速對破碎率的影響 取輥間壓力5kg/cm，進機流量145kg/（cm·h），線速差2.7m/s等固定參數，通過試驗分析快輥線速對破碎率的影響。由圖3可知，破碎率隨快輥線速呈線性增長趨勢，表明提高快輥線速將導致米粒破碎率的增加。原因是快輥線速高，膠輥對稻谷籽粒的搓撕作用增強，振動加大，不僅易導致米粒破碎增多，也會使得能耗增大。依據回歸分析的結果，快輥線速選擇12.5，15.0，17.5m/s 3個值作為因素水平進行正交試驗。

圖3 快輥線速對稻谷破碎率的影響Figure 3 Influences of fast roller line speeds on the paddy breakage rate

2.1.4 線速差對破碎率的影響 固定輥間壓力5kg/cm，進機流量145kg/（cm·h），快輥線速12.5m/s等參數，分析線速差對破碎率的影響。由圖4可知，隨著線速差的變化破碎率呈忽高忽低的變化趨勢。線速差作為產生搓撕作用的必備條件，線速差增大，輥間壓力將增大，有利于提高脫殼率，但過高的線速差，將使碎米增多，同時也使爆腰率增加。采用二次回歸無統計學上的意義，三次回歸則完全擬合。因此，按破碎率取小原則，選擇線速差2.3，2.7，3.5m/s 3個值作為因素水平進行正交試驗。

圖4 線速差對稻谷破碎率的影響Figure 4 Influences of line speed differences on the paddy breakage rate

2.2 正交試驗分析

根據單因素試驗分析的結果，為綜合考慮膠輥礱谷機工作參數輥間壓力、進機流量、快輥線速和線速差等多因素對破碎率的作用和影響，采用L9（34）正交表對脫殼率的優化條件進行正交試驗設計優化分析。

2.2.1 因素與水平表 根據前面的討論分析可得正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment

2.2.2 試驗結果與分析 正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果及分析Table 2 Results and Analysis of the orthogonal experiment

由表2可知，膠輥礱谷機影響稻谷破碎率的各工作參數的主次關系依次為快輥線速＞輥間壓力＞進機流量＞線速差，且分別取第3、第3、第2和第1水平，即第9號試驗時，其稻谷破碎率最低。故使破碎率達到最低的膠輥礱谷機的各工作參數為輥間壓力6kg/cm，進機流量155kg/（cm·h），快輥線速15.0m/s，線速差2.3m/s。

由表3可知，膠輥礱谷機的工作參數輥間壓力、進機流量和快輥線速都對稻谷破碎率產生極為顯著的影響，而線速差對稻谷破碎率存在顯著的影響［9－12］。

表3 正交試驗結果方差分析表Table 3 The result of analysis of variance on the orthogonal experiment

3 結論

由以上正交試驗設計的優化分析表明：在考慮單個工藝指標的前提下，膠輥礱谷機的工作參數對稻谷加工過程中的破碎率都有顯著的影響，其中輥間壓力、進機流量與快輥線速是導致稻谷加工中產生破碎率最為重要的工作參數，從變化趨勢上看，破碎率均隨這3個工作參數的增大而增加。因此，從破碎率越低越好的角度來說，以輥間壓力6kg/cm、進機流量155kg/（cm·h）、快輥線速15m/s為最優的技術參數條件。線速差作為影響破碎率的重要工作參數，以低水平2.3m/s為好。

1 阮競蘭，向光波，程相法.膠輥礱谷機性能參數試驗與優化［J］.農業工程學報，2011（5）：353～357.

2 顧堯臣.糧食機械與糧食加工工藝的關系（二）［J］.糧食與飼料工業，1998（12）：1～3.

3 鄭翠紅，阮競蘭.礱谷工序中稻谷破碎的探討［J］.糧食加工，2011，36（2）：29～30.

4 朱恩俊.大米降碎工藝的分析與探討［J］.糧油加工，2008，39（6）：45～46.

5 代江前.碎米產生的原因及降碎方法的探討［J］.糧食與飼料工業，2005，28（9）：6～7.

6 蔡祖光.大米加工過程中增碎原因及其解決途徑［J］.中國稻谷，2005（4）：38～40.

7 蘇從毅.大型稻谷加工廠對工藝與設備的要求［J］.糧食與食品工業，2006，13（5）：1～2.

8 徐潤琪，劉建偉，張萃明，等.降低雜交稻谷加工破碎率途徑的研究 Ⅱ碾米條件下的碎米率結合礱谷條件的綜合分析［J］.中國糧油學報，2003，18（4）：5～8.

9 李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理［M］.北京：化學工業出版社，2005.

10 董如何，肖必華，方永水.正交試驗設計的理論分析方法及應用［J］.安徽建筑工業學院學報（自然科學版），2004，12（6）：103～106.

11 閆文華，陸歡，鄭勝豐，等.鮮脆剁辣椒生產工藝優化［J］.食品與機械，2010，26（5）：151～154.

12 房菁，王鳳成，鄭學玲.方便餛飩冷凍干燥工藝參數的優化研究［J］.糧油加工與食品機械，2006（1）：71～73.

Study on the influences of the work parameters of rubber roll Husker on paddy processing breakage rate

WU Yi RUAN Jing－lanWUWei－wei

（Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan450052，China）

To study the influences of the work parameters of the rubber roll husker on paddy processing breakage rate，this paper analyzes the related parameters such as the roll pressure，feeding flow，fast roller line speed and line speed difference with the method of orthogonal experimental design on the basis of single factor analysis，and optimized these parameters.Considered single－index of lowering the paddy breakage rate only，the most optimized technical parameters were：roll pressure 6kg/cm，feeding rate 155kg/（cm·h），fast roller line speed 15m/s，line speed difference 2.3m/s.

rubber roll husker；work parameters；breakage rate；parameter optimization

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.06.049

伍毅（1958－），男，河南工業大學副教授。E－mail：cjwuyi＠126.com

2011－08－01