浅谈色选机在大米适度加工中的应用

时间:2020-03-09 09:42:37
色选机是大米加工企业提高大米成品质量和企业经济效益、增强企业竞争力的重要技术装备。经过多年不懈的努力研发,国内色选机行业逐步掌握色选机的核心技术,打破了国外的技术垄断,国产色选机以优越的性能、齐全的种类、突出的性价比逐步占领了国内市场,并大步挺进国际市场。目前大米色选机普遍能够实现一机多选、一机多用,具有产量大、精度高、功能全、控制先进、价格合理等特点,为其在大米加工中更广泛的应用提供了技术经济条件。


 

随着我国农业供给侧结构性改革的推进,大米、小麦粉和食用植物油的适度加工作为推动粮食产业转型升级、提质增效的重要内容,得到业内广泛的共识和推广。大米适度加工可最大限度的保留营养物质、提高出米率、降低能耗,提供绿色优质、营养健康的大米产品。大米加工工艺分为稻谷清理、砻谷及谷糙分离、碾米及成品整理等几个工段,出米率是体现大米适度加工的主要技术经济指标之一,我们从更好地降低和控制碎米率的角度探讨当前技术条件下色选机在大米适度加工中的应用。

1、目前色选机的技术发展水平

光电技术的飞速发展,为色选机技术水平的快速提升提供了坚实的技术支撑。大米加工行业的规模大型化、加工适度化、管理精细化等发展趋势,为大米色选机的技术发展指明了方向。目前大米色选机的技术发展主要体现在以下几个方面。

 

1.1   大产量

近年来,为适应大米加工企业规模日益增大的趋势,粮机设备的大型化开发和制造方兴未艾,大米色选机也不例外。20世纪八九十年代,色选机刚刚应用于大米加工时,从最初的几个、十几个通道,发展到现在的600个通道,个别型号产品甚至更多,单台色选机小时处理量也达到了20t左右。

 

1.2  高精度

目前大米加工企业新购的色选机基本上都是新型数字化色选机,采用了CCD+DSP技术、新型高速喷射阀、新材料和创新的机架结构设计,在扩展功能、增大产量的同时,其核心指标色选精度有了质的飞跃,可以达到99.99%。

 

1.3多功能

大米加工工艺中,色选机一般用于异色粒、粉质粒和玻璃等无机物的选别。初期的大米色选机只有一次分选功能,即一台色选机只能实现一种物质的分选。现在的大米色选机都具有复选功能,部分机型具有三次甚至四次色选功能,一台色选机可同时具有异色粒正选、异色粒反选、粉质粒正选、粉质粒反选、黄白同选、黄透同选等多种色选模式。另一方面,随着新技术的应用,色选机还能通过多维空间算法,精准识别物料细微形状差异,进行形状分类,从而实现形状识别与分选。

 

1.4   更先进的控制方式

采用人机工程设计理念,实现传统控制功能的同时,在远程控制技术上有明显的突破和创新,有的产品甚至已经开始引入AI概念。移动通讯技术、云技术和物联网技术的运用,使得色选机能够实现关键色选参数定时备份云端,并可以结合云端大数据,自动分析被选物料、自动调整设备工作参数,随时随地掌握生产线运行状态,实现远程操作、远程监控、远程分析及远程服务。

 

2、色选机在大米适度加工中的应用

2.1 在砻谷及谷糙分离工段的应用

在大米适度加工中,砻谷及谷糙分离工段中谷糙分离工艺效果的好坏,直接关系到出米率、电耗、胶耗等主要经济指标的优劣。我国《碾米厂操作规程》规定谷糙分离工艺指标为:①回砻谷中含糙米≤10%;②净糙中含谷粒≤40粒/kg;③ 回本筛流量不超过总流量的20%。据调查,砻谷及谷糙分离工段的增碎已超过整个碾米工艺总增碎的50%,以籼稻为例,平均净糙含碎超过16%,有的地区(如湖北荆州、咸宁地区)净糙含碎达20%以上。分析其原因,主要是回砻谷中含糙米过多,这部分糙米重新经过砻谷会产生更多的碎米,降低出米率的同时,也不可避免地增大了电耗和胶耗,所以如何实现有效降低回砻谷中的糙米含量显得非常必要。

 

现有技术为了降低回砻谷中糙米的含量,一般通过两个串联的谷糙分离设备进行筛选,但是由于两个谷糙分离设备的工作原理相同或相近,对于同一批物料中表面粗糙度相近的稻谷与糙米的分离效果依旧不佳。

 

针对上述现状,国粮武汉科学研究设计院有限公司的实用新型专利《一种谷糙分离及回砻谷净化系统》(专利号:ZL2017 2 1270136.X)提供了一种新的解决办法,它通过谷糙分离设备和色选机的组合实现谷糙分离和回砻谷净化,谷糙分离设备依据稻谷与糙米密度、表面粗糙度的差别进行第一道谷糙分离,色选机依据稻谷与糙米颜色的差别对回砻谷进行第二道谷糙分离,分离后得到的回砻谷含糙量极少(可降至3%以下),从而有效降低了碎米率、电耗及胶耗。目前,该专利技术已开始在部分新建大米加工项目和技改项目中得到应用、推广,效果良好。

 

2.2在碾米工段的应用

碾米是大米加工的核心工段,在将糙米碾白的同时,既是出米率、碎米率、吨料电耗等主要技术经济指标的重要形成阶段,也是加工中造成大米营养成分流失的主要阶段。

 

大米等级是根据加工精度来划分的。加工精度,即加工后米胚残留以及米粒表面和背沟残留皮层的程度。为了引导营养健康消费和促进节粮减损,GB/T1354-2018《大米》将加工精度分为精碾和适碾,一级大米的加工精度由“米胚和粒面皮层去净的占90%以上”改为精碾要求“米胚和粒面皮层去净的占80%~90%”,并增加了留皮度的判别方法,精碾的大米留皮度在2.0%以下,适碾留皮度为2,0%~7.0%。我国一定规模的大米加工企业,为实现“多机轻碾”和保证加工精度,碾米工艺普遍采用三道以上连续碾米工序。在碾米过程中,部分经过前道碾米工序已达到加工精度的大米进入后道碾米工序重复加工,形成过碾,造成碎米和电耗增多、设备损耗加大。

 

因此,要做到大米适度加工、减少过度加工造成的粮食资源浪费和营养物质大量流失,在碾米工段灵活控制碾米精度、防止过碾是一种有效的途径。

 

色选机可以快速、有效地检测碾白后大米的留皮度,从而自动判定大米加工精度,进而对碾米工段中已达到加工精度的大米进行选别,避免其进入下一道碾米工序形成过碾。例如,碾米工段设定大米留皮度为2.0%(或米胚和粒面皮层去净的占80%),经过一道或者二道碾米工序后,大米通过色选机进行分选,留皮度高于2.0%的大米进入下一道碾米工序,留皮度低于2.0%的大米进入下一个工段(通常是成品整理工段),从而避免了过碾现象的发生。考虑合理的投入产出,目前采用该工艺技术的企业一般在第三道或者第四道碾米工序前增加一台大米色选机,用于选别经过前两道碾米工序已达到加工精度的大米,使其进入下一个工段,减少过碾。

 

2.3在成品整理工段的应用

色选技术引入大米加工行业时,色选机主要用于成品整理工段,进行异色粒的选别,提升大米成品质量。形选分级技术的突破,让色选机有了更大的用武之地,主要体现以下几个方面:①实现长粒米、圆粒米的互混分离;②用于整米、大碎米、小碎米的分选;③实现黄白碎同时分选;④实现碎米率的在线实时统计。

 

“色选+形选”色选机的应用,为简化加工工艺流程提供了可能,可更好地保证大米产品质量,提升大米加工企业品牌形象和竞争力。同时,碎米率在线统计功能,为生产管理者随时掌握生产真实状况、查找引起不合理增碎的原因、快速调整工艺线路和设备参数、控制合理的碎米率范围提供了及时、可靠的依据。

 

3 结 语

随着色选技术水平的发展和装备水平的提升,色选机依靠其独特的优势,已开始在大米加工砻谷及谷糙分离、碾米、数据实时监测等环节得到应用,起到了良好的作用。除此之外,少数企业尝试将色选机用于稻谷清理和副产品整理,也取得了一定的效果。

 

粮食产业转型升级、提质增效离不开技术创新,色选机在大米适度加工方面发挥的作用已引起业内日益广泛的关注和共识,一方面越来越多的大米加工企业为实现适度加工开始添置色选机,另一方面为了更好地满足适度加工要求,设备制造企业投入了更多的资源进一步提升色选机的技术性能。从大米加工企业的角度来看,一方面是实现适度加工带来的经济效益,另一方面是工艺优化引起的设备投资及其他投资,如何达到最优性价比,值得进一步研究和实践。(粮食与饲料工业)