稻米是我国食用量较广的农产品，现阶段我国稻谷年产量1.8亿t,约占粮食总产量的40%;全国有60%的人口以大米为主食, 年消费大米1.26亿t左右。因此维持稻米足够产能粮食安 全的需要，也是保障人民幸福生活的需要。

四川碾米机是粮食加工的主要机器之一，碾米机的 效率决定着大米产能和得率。因此，碾米机的发展对现代化粮食产业具有关键作用。常用的碾米机一般采用摩擦擦离碾白和碾削碾白两种方法，利用机械力的作用去除糙米外皮和进行碾白。此外，同时利用擦离和碾削作用进行混合碾白可以有效降低碎米率、改善出米品质、提高 效率，降低电力损耗。混合型碾米机占有着我国米机市场的主要份额， 这类碾米机能够充分发挥两种碾白的优点，获得良好的碾白效果。

一、 碾米机的发展历程

我国碾米机行业的发展始于对英国引进的横式铁辊碾米机的改进。19世纪50年代，米糠不分离的稻出白铁辊碾米机在农村得到了广泛应用。改革开放80年代，米糠分离式铁辊碾米机取代米糠不分离 的铁辊碾米机。20世纪90年代，出现了采用了喷风装置的喷风铁辊碾米机，成品大米亮且光滑、大米温升低、出米率高，类似机型在近现代有较快发展。

国外的碾米机早前是出现在欧洲，18世纪60年代，欧洲人研制出来一种立式砂臼碾米机。18世纪90年代，美国人在立式沙臼碾米机的基础上进行了改良，发明了横式铁辊碾米机，随着铁辊碾米机的出现， 碾米机的技术发展有了历史性的重大突破。19世纪20年代，日本佐竹公司基于铁辊式碾米机基础上研制出性能优越的立式碾米机， 该公司生产的VBF7B-C/MC逆向立式铁辊碾米机，其进料装置在碾白室下部，排料装置在碾白室上部。这种立式布置方式对精米的加工效果十分显著， 不仅减少了物料运输设备， 还避免了中间运输过程对米粒的部分伤害，降低了碎米率。

二、国内外主要碾米机类型

目前按碾米机原理主要分为擦离型碾米机、碾 削型碾米机以及混合型碾米机。

2.1 擦离型碾米机

擦离型碾米机一般指铁辊碾米机， 铁辊碾米机 是一种利用米粒相互之间、米粒与碾辊之间、米粒和 米筛之间产生的摩擦力进行糙米的加工碾白， 铁辊 表面光滑，因此所产出米粒具有表面光滑、产出的米 糠中淀粉含量少等良好特点。但是铁辊表面摩擦力 较小，为提高碾白率而加大碾白室内的压力，易造成 米粒破碎，产生碎米。

国内铁辊碾米机包括横式铁辊喷风碾米机、立式铁辊碾米机等机型，具有代表性的是MNMP系列 铁辊碾米机（图1）等。其组成结构大多相同，也有一些碾米机加装一些增加碾米机性能的辅助装置，例如，A6立式铁辊碾米机加装了吸尘装置， 能够有效 解决碾米过程中产生的堵塞问题，提高了碾米效率。国外铁辊碾米机结构基本与国内相同， 具有代表性的是由日本佐竹公司生产的VBF7B-C/MC型立式 铁辊碾米机（图2），与国内碾米机布置的区别是进料装置、出料装置的布置位置，分别布置在碾白室底端和上端，物料不必经过运输，可减少运输过程对米粒完整性的影响。该碾米机工作时的米粒运动方向和其受到的重力方向相反， 米粒在碾白室内分布均匀，具有良好的碾白效果。此外，VBF7B-C/MC拆卸方便，易于安装。

2.2 碾削型碾米机

碾削型碾米机在我国应用十分广泛， 与铁辊碾 米机的主要区别即是工作的主要部件为砂辊而非铁 辊。砂辊能够更好地完成碾削作用，更好地将糙米碾 白。碾削型碾米机相比于擦离型碾米机能够较好地 去除糙米皮层、大大降低碎米率，但是糙米皮层往往含有大量的营养元素， 所以碾削型碾米机碾白过程 中营养丢失非常严重。此外，碾削型碾米机产出的大米精度不均，成品米表面较为粗糙。

国内砂辊碾米机发展迅速， 在传统碾米机的发 展基础上，研发改进优化了多种砂辊碾米机，如NF型旋筛喷风碾米机、MNMD65高性能节能碾米机、MNMS25D强拉风斜式碾米机。代表的有NF14型旋 筛喷风碾米机（图3），采用喷风新工艺，喷风量大， 喷风效果显著。独特碾白室结构设计能强化碾白、加 速排糠、降低米温，提高产量和碾米精度。国外代表性的碾削型碾米机 是由日本佐竹公司生产的VTA7A-C立式砂辊碾米机（图4），其基本的结构与我国立式砂辊碾米机大体一致，主轴依靠悬臂支撑，碾白室下方放置传动装置， 砂辊可从碾米机上部取出。而区别即是它的筛片可以从侧边取出，可以达到不拆除机架部件的基础上更换筛片， 降低了人工和维护成本。此外，VTA7A-C立式砂辊碾米机 在设计的碾白室体积是传统碾米机的两倍， 并且减 小了整机体积，增加了产量，减小了占地面积。碾白室下部有回转式排出器，可将米糠顺利排出机外。

2.3 混合型碾米机

混合型碾米机是利用砂辊和铁辊混合碾米的多 辊碾米机，它拥有两种碾米机的不同优点，具有工作效率高、工艺质量好、成米精细等多种优点，一定程度上弥补了铁辊碾米机和砂辊碾米机的缺点。

我国国内应用广泛的混合型碾米机是 NS型螺旋槽砂辊碾米机，NS型混合碾米机将砂辊置于上部，下部放置铁辊，糙米经过进料口首..入砂辊碾削，再经过铁辊摩擦，这样加工出来的米粒，不仅产 量更高、 碎米更少， 成米品质也比单纯砂辊碾米机 高。国外由日本佐竹公司研制的SAFF3G型混合碾 米机是如今比较..的混合式碾米机，在砂辊、铁辊 结构下，加装一个铁辊，结构紧凑，便于维修，降低了 能耗，具有良好脱糠效果，可达到一机多用效果。

三、现有碾米机存在的主要问题

当下碾米机存在的问题之一便是碎米率高。摩 擦式碾米机多为铁辊碾米机， 在现有碾米机中占有很大的比重， 摩擦式碾米机通常碾白室内压力大 （200~250 g·cm-2），碾辊线速低（＜2.5 m·s-1），且加工出来的米粒具有表面光滑、米糠淀粉含量低等优 点，但其碾白室内压力较大，不仅导致了碎米增多， 提升了碎米率，也降低了碾米机碾米效率。虽然基于摩擦式碾米机而发明的碾削式碾米机能够有效减少碎米率，但是它们的米糠之中淀粉含量过高，且很容 易造成成品米精度不均。所以在当下这种加工方式 下，高碎米率的问题是难以避免的。

上述两种缺点在摩擦式和碾削式碾米机中通常是难以避免的。因此，20世纪80 年代后碾米机的发展逐步由“多机轻碾”的混合类碾米机代替传统的摩擦和碾削工艺类的碾米机。将铁辊与砂辊混合使用组成混合型碾米机，例如“两砂一铁”的三机串联碾白，能够有效减少加工过程中碎米的产生率。混合型碾米机碾白均匀、碎米率低、出米率高，但存在着成本高、能耗大等碾米常见问题。因此发展低能耗、低成本、 高 效率的碾米机是粮食加工产业提升产业效率、降低成本的必由之路。

四、 碾米机的发展趋势和研究重 点

4.1 基于离散元 EDEM 的碾米机内物料运动离散元分析研究

EDEM 是上诞生的基于离散元技术的 应用软件，EDEM 能够解决大部分工程实例中关于 颗粒系统的应用与仿真， 能够有效地分析颗粒间力 学关系。通过 EDEM 可以创建碾米机碾白室内部米 粒系统的数字模型，分析米粒间的力学性质、碾白室 材料性质等物理特性， 还可以手动调节各个米粒大 小、密度、质量及速度等参数。此外，EDEM具有良好的颗粒运动处理能力， 不仅能够模拟散状物料加工 处理过程中颗粒体系的运动过程与特征， 同时还可协助科研人员进行理论研究和分析以及对各类离散 料的处理设备进行设计、测试和优化。伴随着E-DEM软件技术和理论研究的发展，利用EDEM处理 颗粒数据的内容也越来越广泛，EDEM 技术在碾米 机械的研究中也越来越重要。

碾米机成米品质主要是由米粒在碾白室内的运 动速度和压力状况影响， 控制进料口和出料口大小从而控制碾白室压力是碾米机设计的关键。利用EDEM控制好米粒在碾白室的运动状况，分析米粒间的力学特性，达到良好的碾白效果，使碾白室压 力处于较优水平， 基于此控制优化碾辊的材料、角度、根数、高度等参数。在今后碾米机设计中，运用并借助离散元仿真软件EDEM对碾米机碾白室内糙米的运动进行计算机模拟分析， 探寻糙米在碾白 室内的运动状态， 能够为碾米理论研究提供重要参考依据。因此，基于离散元EDEM的碾米机内物料 运动离散元分析研究是碾米机未来设计和发展的重 要技术支撑之一。

4.2 碾米机智能化改造

碾米机智能化改造主要是指对碾米机的控制系 统进行改造。智能碾米机控制系统主要由执行机构、控制系统硬件、控制系统软件三部分组成。其中执行机构主要包括电流传感器、 温度传感器、 重力传感 器、白度传感器、露点传感器、压力传感器、后仓料位器、制热装置、制冷装置、气动闸门、流量闸门及压力门调压等机构。

碾白室压力控制是影响碾米效率和成米品质的 重要因素， 现有的碾米机碾白室压力主要是通过出 料门的人为控制来实现，主要判断依据是工人的经验，并不能准确的达到控制碾白室内压力。若碾白室压力控制过大，则物料无法顺利通过碾白室，从而使碾白室压力增加，虽然提高了成米品质，但相应 的增加了碎米率；相反，若压力控制过小，则物料容易排出碾白室，碾白室压力减小，碎米率减少，但成 米品质降低。因此，控制碾白室碾白压力在碾米机糙 米加工中较重要，所以碾米机的智能化改造，尤其是对碾米机碾白室压力控制的智能化改造， 达到较优碾白室压力是今后碾米机发展的重要方向。

随着现代化科技的发展， 机械设备智能化是未 来企业加工设备的发展方向。面对不断增长的企业 用工成本，智能化机械设备不仅能够减少人力成本，提高产品质量，还能增加生产效率，丰富企业利润。然而， 碾米机行业的智能化改造还处在初步发展的阶段，通过对碾米机智能化改造研究，相信未来我国 的稻米加工成本会不断降低，大米质量、生产效率也 会不断提高， 粮机智能化也会为我国的粮食安 全做出进一步的重要贡献。

4.3 机器视觉的应用

机器视觉是一种从图像中提取数据， 并使用一系列方法和技术对检索到的数据进行分析，从而控制加工过程和相关活动的辅助技术。在碾米机工作时，无法不间断在线测量出大米品质、碾白室压力大小， 需要每隔1~2h通过工人经验判断来进行人工控制。因此，研发一种能够实时监测产品质量检测的系统对于提升大米品质具有重要影响。如今，机器视 觉系统在食品工业的质量验证应用越来越广泛。机器视觉系统在商业水平的许多应用上已经取代了传统人工视觉质量检测。通过使用机器视觉技术和基 于获得的信息对碾米机器进行瞬时控制来..大米质量参数，能够使工人实时连续检验产品质量特性， 实现碾米机加工的连续监控， 从而使操作者对加工谷物的特性变化做出迅速反应， 实现对产品质量变 化的及时控制。随着近些年硬件和软件的发展，机器 视觉系统能够提供低成本且有效的解决方案，此外， 机器视觉系统的稳定性、 良好的速度和准确性都促 进了它在食品工业中的发展。

Zareiforoush 等采用机器视觉和模糊逻辑技术开发了米粒碾白过程的智能自动化系统。其主体思 想是通过实时捕捉米粒图像， 并采集碾磨度和破碎率参数来反馈调节碾米机出口压力。相比人工操作， 该系统效率提高31.3%。机器视觉技术作为一种新技术，可以提供一种自动化、非破坏性和低成本的方 式检测碾米机加工中成米品质，并调整碾白室压力， 从而达到效果。未来将会出现越来越多基于机 器视觉技术研究下的碾米机的优化设计。

五、结语

随着计算机网络、互联网科技的发展，粮食机械正在往智能化、现代化方向发展，研发创新型、智能 型四川碾米机对我国粮食机械发展具有十分重要的意 义，利用基于计算机辅助技术、机器视觉技术等研究方法，优化改善当下碾米机结构，研究高 效率、 低成本、低碎米率及低能耗的碾米设备、提升粮食加工产业产能是我们未来碾米机行业发展研究的主要方向。