在稻谷加工過程中,去除稻谷穎殼的工序稱為脫殼,俗稱礱谷,用于脫殼的機械設備稱為礱谷機。
一、脫殼的目的與要求
用稻谷直接進行碾米(又稱稻出白),不僅能量消耗高、產量低、出米率低,而且成品米質量差,如碎米多、含谷多、純度低等。此外,副產品利用率也低,不利于稻谷資源的合理利用。因此,現在碾米工廠中,經過清理去除雜質后的稻谷,都是先將穎殼去掉,制成純凈的糙米后,在進行碾米。
目前,世界上使稻谷脫殼的方法大多是利用礱谷機對稻谷施加機械外力,使稻殼遭到破壞并與糙米分開。由于稻谷粒間存在著差異,且受礱谷機本身機械性能及稻谷籽粒強度的限制,目前使用的礱谷機尚不能一次將所有稻谷都脫殼,也不可避免地會使一些鼓勵受到損傷,如破碎、爆腰和表面起毛等。因此,稻谷脫殼時,在確保一定脫殼率的前提下,要求應盡量保持糙米籽粒的完整,減少籽粒損傷,降低材料和能量的消耗,以提高大米出率和保證后續工序的工藝效果。
二、稻谷脫殼的基本方法
根據稻谷脫殼時的受力狀況和脫殼方式,稻谷脫殼方法通常可分為擠壓搓撕脫殼、端壓搓撕脫殼和撞擊脫殼三種。
(一)擠壓搓撕脫殼
擠壓搓撕脫殼是指稻谷兩側受兩個具有不同運動速度的工作面的擠壓,搓撕作用而脫去穎殼的方法。
如圖,谷粒兩側分別與甲、乙兩物體接觸,并受到兩物體的擠壓力Fp1、Fp2.假設甲物體以一定速度向下運動,乙物體靜止不動,甲物體則對谷粒產生一向下的摩擦力F1,使谷粒向下運動,而乙物體對鼓勵產生一向上的摩擦力F2,阻礙谷粒隨甲物體一起向下運動。這樣,在谷粒兩側就產生了一對方向相反的摩擦力。在擠壓力和摩擦力的作用下,顧客產生拉伸、剪切、扭轉等變形,這些變形統稱為搓撕效應。當搓撕效應大于谷殼的綜合強度時,谷殼就被撕裂而脫離糙米,從而達到脫殼的目的。
(二)端壓搓撕脫殼
端壓搓撕脫殼是指谷粒兩端受兩個不等速運動工作面的擠壓、搓撕作用而脫去穎殼的方法。
如圖,谷粒橫臥在甲、乙兩物體之間,且只有一個側面與其中一個物體(甲物體)接觸。設甲物體以速度v1作為高速運動,乙物體靜止。此時,谷粒受到兩個力的作用,一是甲物體對鼓勵產生的摩擦力F1,一是谷粒運動所產生的慣性力Fk,兩力方向相反,形成一對力偶,從而使谷粒斜立。當斜立后的谷粒頂端與乙物體接觸是,鼓勵的兩端部同時受到甲、乙兩物體對其施加的撞壓力Fp1、Fp2,且與甲、乙兩物體間產生以對方向相反的摩擦力F1、F2.在裝壓力和摩擦力的共同作用下,谷殼被破壞,從而達到脫殼的目的。
(三)撞擊脫殼
撞擊脫殼是指高速運動的谷粒與固定工作面撞擊而脫去穎殼的方法。
如圖,借助機械作用力加速的谷粒,以一定的入射角沖向靜止的物體表面,在兩者相撞的一瞬時,鼓勵的一端受到較大的撞擊力Fp和摩擦力F的作用,當這些作用力在超過稻谷穎殼的結合強度時,穎殼被破壞,從而達到脫殼的目的。