米机自动压砣技术智能碾米系统的探讨

印锦政，孙玉田，徐斐然，曹 峰

1．中粮米业(沈阳)有限公司 (沈阳 110000) 2．无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035) 3．江南大学 食品学院 (无锡 214122)

我国是世界上最大的稻谷生产国和消费国，由于过度加工导致粮食可食资源的损失率在5%左右。按稻谷年加工量2亿t计，可食资源年损失达1000万t左右，粮食资源未得到充分利用，宝贵的资源优势没有转化为食品优势和经济优势[1]。如何提高稻谷的加工技术，节约粮食资源和降低能耗是当前重要的研究课题。

稻谷加工过程中，70%以上的碎米产生在砻谷和碾米工段。传统的碾米机随着原粮品种、水分、气候等各种因素的变化，操作工需对碾米机进行操作调整以保证成品的质量和出品率。如何减少操作调整时间，减少人为因素的影响，提高碾米机的自动化和生产效率，是目前碾米设备研发亟待解决的问题[2]。

20世纪90年代，日本佐竹公司开发出了自动压砣系统配套在线白度计[3]，以检测米机出米白度为基准的自动化碾米技术，实现了碾米工段的无人化生产。2000年以来，随着国内智能控制技术及信息产业的发展，碾米工厂自动化、智能化、可视化等先进技术从无到有，逐渐得到应用发展。从最开始的单机自动化到工段以及整个工厂的成套设备自动化，自动化、智能化技术在碾米工厂应用越来越广泛，其中就包括近5年逐渐应用的采用米机自动压砣技术的智能碾米系统。

1 传统碾米技术存在的客观问题

1.1 米机碾白精度均一性问题

糙米的碾白过程是米机内、外部压力共同作用的结果，米机运行时的传统手动压砣方式使米机的出料口闸门压力保持不变，而米机的内部压力会随着原料流量、水分等发生变化，当内部压力大时，碎米增加，大米过碾；内部压力小时，碾白精度达不到要求，故米机内部压力的变化会导致出机白米碾白精度均一性上存在差异，需要通过设备升级解决。

1.2 人工调节压砣无法精准控制碾米精度

目前碾米操作工调节压砣主要判断指标是依靠电流值，即在米机流量一定的情况下调节压砣位置，观察电流数值来保证米机在碾米过程中不超流，同时依靠化验员的检测数据才能确认大米精度是否合格，在等待数据结果及后续作出相应调整的时间较长(平均15 min)，无法做到在线及时精准判断碾白精度，并且操作工有时为了保证大米合格，往往会过度加工，造成碎米增加，出米率降低。

1.3 设备本身特点造成的过度加工

米机挂砣以挂砣杆上的凹槽为定位点，砣位置的调整精度不够，容易造成加工精度不够或过度加工。加工过程中由于部分挂砣杆抖动，生产一段时间后挂砣位置会有移位问题，造成加工精度不一致。挂砣杆角度向下的时候，挂砣位置向远端移动，会造成过度加工，严重时造成闷车。米机在刚开机状态下(冷机状态)，要加工出合格米，其工作电流要高一些，此时挂砣位置偏远离米机；工作一段时间之后，米机变热，相对低的电流可以加工出同样精度的米，此时操作工没有及时向接近米机方向调整砣的位置，将持续保持开机(冷机)阶段的加工电流，造成过度加工，从而降低出米率。

2 智能碾米系统

智能碾米系统采用米机自动压砣技术及先进的在线检测手段，解决碾米精度控制“靠人工、凭感观”的现状，以在线检测(主要检测大米留胚率及碎米，检测频次约5 min/次)为基础实现米机自动压砣的全自动控制，在保证大米加工精度合格及质量稳定前提下，提升出米率，节省电能。同时还可以实时监测米机电流，避免“闷车”现象发生，保障设备安全。智能碾米控制系统示意如图1所示。

图1 智能碾米控制系统示意图

3 智能碾米系统的工程应用

据辽宁盘锦某工厂加工盐丰品种实测数据显示，智能碾米系统在线检测的留胚率逐渐趋向生产设置留胚率8%，有利于提高碾白精度均一性(如图2所示)，碎米率也逐渐趋于稳定(如图3所示)，米机的电流也趋于稳定(如图4所示)，大大减少堵料、“闷车”的可能性。采用米机自动压砣技术的智能碾米系统有利于提高现有碾米生产技术。

图2 实测留胚率

图3 实测碎米率

图4 实测电流

在相同原粮、相同产量、出米合格的情况下，传统碾米模式平均留胚率19.4%，碎米率4.55%，白度40.2，一砂三铁工艺总电流平均值390 A。而采用智能碾米模式，平均留胚率20.7%，碎米率3.4%，白度40.2，一砂三铁工艺总电流平均值375.21 A，有效避免过度加工。相比传统碾米，智能碾米模式通过中央处理系统优化各米机自动压

砣，在白度一致，平均留胚率变化很小的基础上，整体电流下降约15 A，节能效果非常可观，同时碎米率降低1.15%，整精米率相应获得提升。在保证出米合格的前提下，以在线检测数据为依据精准把控加工精度，可获得更高的节点收益和更高的出米率，带来更大的利润空间。