在稻谷加工过程中,去除稻谷颖壳的工序称为脱壳,俗称砻谷,用于脱壳的机械设备称为砻谷机。
一、脱壳的目的与要求
用稻谷直接进行碾米(又称稻出白),不仅能量消耗高、产量低、出米率低,而且成品米质量差,如碎米多、含谷多、纯度低等。此外,副产品利用率也低,不利于稻谷资源的合理利用。因此,现在碾米工厂中,经过清理去除杂质后的稻谷,都是先将颖壳去掉,制成纯净的糙米后,在进行碾米。
目前,世界上使稻谷脱壳的方法大多是利用砻谷机对稻谷施加机械外力,使稻壳遭到破坏并与糙米分开。由于稻谷粒间存在着差异,且受砻谷机本身机械性能及稻谷籽粒强度的限制,目前使用的砻谷机尚不能一次将所有稻谷都脱壳,也不可避免地会使一些鼓励受到损伤,如破碎、爆腰和表面起毛等。因此,稻谷脱壳时,在确保一定脱壳率的前提下,要求应尽量保持糙米籽粒的完整,减少籽粒损伤,降低材料和能量的消耗,以提高大米出率和保证后续工序的工艺效果。
二、稻谷脱壳的基本方法
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。
(一)挤压搓撕脱壳
挤压搓撕脱壳是指稻谷两侧受两个具有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。
如图,谷粒两侧分别与甲、乙两物体接触,并受到两物体的挤压力Fp1、Fp2.假设甲物体以一定速度向下运动,乙物体静止不动,甲物体则对谷粒产生一向下的摩擦力F1,使谷粒向下运动,而乙物体对鼓励产生一向上的摩擦力F2,阻碍谷粒随甲物体一起向下运动。这样,在谷粒两侧就产生了一对方向相反的摩擦力。在挤压力和摩擦力的作用下,顾客产生拉伸、剪切、扭转等变形,这些变形统称为搓撕效应。当搓撕效应大于谷壳的综合强度时,谷壳就被撕裂而脱离糙米,从而达到脱壳的目的。
(二)端压搓撕脱壳
端压搓撕脱壳是指谷粒两端受两个不等速运动工作面的挤压、搓撕作用而脱去颖壳的方法。
如图,谷粒横卧在甲、乙两物体之间,且只有一个侧面与其中一个物体(甲物体)接触。设甲物体以速度v1作为高速运动,乙物体静止。此时,谷粒受到两个力的作用,一是甲物体对鼓励产生的摩擦力F1,一是谷粒运动所产生的惯性力Fk,两力方向相反,形成一对力偶,从而使谷粒斜立。当斜立后的谷粒顶端与乙物体接触是,鼓励的两端部同时受到甲、乙两物体对其施加的撞压力Fp1、Fp2,且与甲、乙两物体间产生以对方向相反的摩擦力F1、F2.在装压力和摩擦力的共同作用下,谷壳被破坏,从而达到脱壳的目的。
(三)撞击脱壳
撞击脱壳是指高速运动的谷粒与固定工作面撞击而脱去颖壳的方法。
如图,借助机械作用力加速的谷粒,以一定的入射角冲向静止的物体表面,在两者相撞的一瞬时,鼓励的一端受到较大的撞击力Fp和摩擦力F的作用,当这些作用力在超过稻谷颖壳的结合强度时,颖壳被破坏,从而达到脱壳的目的。