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上海五子方:酷切砂带在稻米加工行业碾米段的应用

关键词 上海五子方 , 稻米 , 砂带|2020-05-15 10:45:06|涂附新闻
摘要 稻米加工过程一般分清理段、砻谷机及谷糙分离段、碾米段、精加工段与副产品整理等五个过程,碾米段多采用3-5台碾米机串联进行3-5道多道碾米。传统碾米机主要功能部分——碾白室由砂辊或铁...

稻米加工过程一般分清理段、砻谷机及谷糙分离段、碾米段、精加工段与副产品整理等五个过程,碾米段多采用3-5台碾米机串联进行3-5道多道碾米。

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传统碾米机主要功能部分——碾白室由砂辊或铁辊、螺旋推进器、米筛以及米刀等组成,工作时,通过前道工段加工过的净糙米,从进料斗进入米机碾白室内,随着砂辊或铁辊的转动,糙米沿砂辊表面螺旋前进,并受到很大的挤压力和摩擦力,按一定线速旋转的砂辊表面不断地擦离糙米表面皮层,并使米粒与米粒、米粒与米刀、米粒与米筛相互摩擦,使糙米表皮连续反复“刀削”和“擦离”使其开糙、碾白(粗碾或精碾),最后通过砂辊上的螺旋槽,米粒被推送到出口处,从出料嘴流出。同时,在强吸风的作用下,迫使糠粉脱离米粒,排出筛孔,最后通过吸糠斗收集。原理图如下:

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砂辊或铁辊磨削工作中,磨具自身无弹性、锋利性低、磨削压力大,导致糙米增碎率高、电机功耗大、温升情况明显,造成大米产后损失严重以及能源损耗大。为此,麦稻智慧集团基于“表面分层磨削原理”开发出“高性能节能型砂带碾米机”,米流被均匀、独立地分为12个碾磨区域,糙米依靠自重下落,利用米粒与旋转砂带之间形成的高速线速差进行均匀碾磨,糙米被加工时处于低压强状态,彻底颠覆已有百年历史的传统碾米工艺,进一步解决稻米加工行业长期存在的高增碎、高能耗、高米温“三高”问题。原理图如下:

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在砂带选型过程中,出现的主要问题及原因有:

1.砂带布基出现撕裂(图10)。由于砂带接缝处存在一定缝隙,砂布背基与薄膜粘接强度不足时,糙米或异物容易把接头处的布基“撞开”;布基横向抗拉强度低。这两种情况均会导致布基撕裂,例如普通X型氧化铝磨料砂带。

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2.砂面出现脱砂现象(图11)。磨料抗冲击性低、磨料与布基粘接强度不足、米粒压强与磨料切削力不匹配等情况,会导致砂面大面积脱砂,例如碳化硅磨料砂带和普通X型氧化铝磨料砂带。

3.米温温升高。当选用磨料切削力低时,糙米外壳不能够被快速有效去除,加大磨削压力后,米温升温现象明显,将导致增碎率升高,例如普通煅烧氧化铝磨料砂带和氧化锆磨料砂带。

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4.砂带背基及砂面粘糠粉现象严重(图12和图13)。碾白室空间相对密闭,磨削过程中,碾白室温度升高,糠粉受温度、湿度等因素影响容易堵塞砂面,导致磨料切削力下降,米温升高;同时糠粉也易粘附在砂带背基上,导致砂面平整度降低,砂面部分区域磨料所受压强过大,出现砂粒从布基上脱落的现象。目前的设备结构,这种现象是无法避免、解决不了的。

5.各碾米机间米流量控制难度高。稻米加工属于流水线式作业,砂带碾米段常规有3-5组砂带碾米机串联组成,为保持生产线产量平稳及产量最大化,要求各碾米机的进米与出米流量保持在一定范围。砂带的磨料不同、植砂密度不同、粘接剂不同、涂层形式不一样,导致砂带切削力表现出各种各样的衰减速度,如果使用衰减速度快的砂带,工人需要频繁调整整条生产线的各项设备参数,在实际作业时不具有可操作性,例如碳化硅磨料砂带。如果使用衰减速度过慢的砂带,加工效率低,生产线产量低。因此,砂带选择最重要的难点就是哪一种砂带能够平衡这些因素。

6.砂粒倒伏和粗砂现象。由于砂布生产过程中质量控制不严格,出现砂粒大范围倒伏现象,导致砂带切削力降低和使用寿命短。同一粒度的磨料粒径范围大,会导致糙米增碎率、米流量控制难度提高,影响最终产出比。

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基于上述应用条件和长期的实地测试,最终为客户推荐3M酷切二代陶瓷氧化铝磨料砂带(图14,型号966F,粒度60+,接头平接),原因在于:

1、966F磨料结合原始Cubitron先进的矿物特性及3MTMTrizactTM磨料中开创性的精密微复制结构,磨料结构呈现三角形(图15),在磨削过程中,磨料会更轻易、持续发生断裂,形成锋利尖角和边缘,从而让磨料具有更高、更持续的锋利性。

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2、966F砂带干净利落的切削精糙米表层(图16),不会使热量聚集在糙米和磨料中,从而也提高切削效率、延长砂带使用寿命。

3、在一系列酷切砂带中,966F植砂密度密和砂面平整度高,适宜于大压强下磨削,也更有利于提高磨耗稳定性、减少设备参数的调整次数,保障碾米机米流量的平稳。

4、966F设计时虽然采用耐久性防水聚酯布背基,专门用于钛质平板和宽厚板及其它热敏合金类的湿磨。但由于稻米碾磨后的温度在55°C以下,相对于传统金属磨削来说,温度低,因而应用在稻米碾米段时,不用过多考虑砂布自身的防水性能。

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经过批量量产数据统计(图17),目前单条砂带使用寿命能够达到80-100小时(图18),单线4道碾磨小时产能为2-2.5吨/标米,单线5道碾磨小时产能为2.5-3吨/标米。在目前常规的稻米碾米工艺中,966F砂带的温升范围最小、增碎率最低。

后续需要改进点和新的应用场景:

1.糠粉堵塞砂面和粘附砂带背基现象,可以考虑砂磨结构加入气枪除粉及加大抽粉压力,减小碾白室的糠粉量。

2.通过选配合适砂带材料和粒度,可以对真菌毒素超标小麦进行工业化去毒处理,还可对苦荞麦、藜麦等功能杂粮进行干法分层分级。


作者:上海五子方磨具有限公司 郭军峰 周国华

来源:《中国涂附磨具》2020年第一期


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