各式各樣的精米機

世界上的精米方式分為「摩擦精米」與「研削精米」兩種方式,以及兩者併用的組合。所謂的「摩擦精米方式」,是運用強大壓力使米粒與米粒互相摩擦造成摩擦力,使米粒的糠層因此而剝離的精米方式。被去除的米糠顆粒很大。而所謂的「研削精米方式」,則是以高速回轉的砥石上之銳利尖角群,削去米粒表層的方式。以這種方式去除的米糠顆粒較細。

在精米機的演化中,大抵以這兩種原理進行,只改變其外觀為立式,或是橫式,甚致於斜式的。碾製方式不是循環式就是連座方式;或著是一次通過型或是結合兩種原理的複合型。

摩擦精米方式的優缺點

「摩擦精米方式」是利用米粒與米粒間強大的摩擦力來互相摩擦,使米粒表層剝離的方式。因此米粒需要有某種程度的硬度,及米粒表層需粗糙不光滑才行。亦即,米粒表層需要有很大的摩擦係數才行。因為摩擦系數小,再加上圓滑的表面,不管如何強迫米粒間互擦也只是空轉而已,無法將糠層剝離。若在這種狀態下,為了強化摩擦力強力壓擠米粒的話,一旦超過米粒的硬度界限時,米粒會碎裂,而即使在硬度界限內,也會產生顯著的摩擦熱。

我們所食用的短粒種米粒,具有較高的硬度,而且糙米米粒表面是由數層糠層構成。在糠層的表層遭到剝離後會出現海綿狀的中果皮,此時的摩擦係數變大,米粒間用小小的接觸壓就會互相勾住。因此,若在米粒表面的摩擦係數變大的中途精米下使用摩擦精米方式,可以以較低壓的方式使米粒互相摩擦,便可簡單地剝離大片的糠層。換言之,在這樣的條件下的摩擦米方式,可謂是效能最佳的選擇。再者,摩擦精米方式優異的地方還有,不僅是能削除米粒凸部,連凹部的糠層亦能乾淨地剝離。利用被剝離的糠粉做為媒介,或是米粒的凸部於其他米粒凹部接觸加壓,使凹部的糠層剝離。但缺點是--摩擦精米方式在表面摩擦係數大的米粒精白作業中非常有效果,但是若遇到硬度低的米粒或是摩擦係數小,亦或是變小的米粒時,就變得非常不適合用來進行精白作業。

研削精米方式的優缺點

所謂的「研削精米方式」,如同前述的,是以高速回轉的砥石來削去米粒表面的精白方式。「研削」字面意思是,以砥石的粒子削取作用物的表面,使平滑之。研削式精米機是使用超硬的碳化矽,如同玻璃碎片,擁有無數銳角的砥粒群將對象物,如同刮抓般進行削除。本來「研削」方式主要是用來加工堅硬金屬等物的,所以不管被研削物的表面摩擦係數及硬度等條件如何,都可無障礙地刮除。因此,將這種方式用來精米的話,不僅是研削糙米的表皮,或是糊粉層的研削,更甚者如釀酒用米研削到澱粉層等等,不論摩擦係數或是米粒的狀態如何,都能夠達到目的,這就是研削精米方式的優點。

此外,研削的好處還有能在面對硬度低的米粒時,也能抑制碎米的發生進行精米。那是因為研削方式可以不用在米粒上施與強大壓力就能削除表面,所以即使是硬度低的米粒,也能充分地在其硬度界限內進行精白作用。

由此我們可以知道,像長粒種米或是屑米等易碎裂的米粒之精白,或是釀酒用米的精白,研削方式是最適合的。雖然研削方式有這樣的長處,卻也有缺點存在。

其中第一項是,以研削方式精米時,砥粒的尖角所刮到的部份會留下傷痕。這一點會依據米的用途不同,有的完全沒有影響,但有的卻是會成為嚴重的問題。像是做為米飯時則會大大影響米飯的食味。因為精白米的表面有傷痕時,澱粉會從傷口處外洩,煮成飯後飯粒會粘在一起、糊糊的,絲毫沒有口感。研削方式的第二個缺點是,米粒的凸部也會被削掉。第三個缺點是精白效率不佳。第四個缺點是,精米溫度會升高。

 

  • 米與砥石的50倍放大

砥粒的尖角方向和砥石的回轉方向同時,會連澱粉質都挖掉;但與回轉方向相反時,則只會磨光糠層不研削而發熱

 

削與摩擦併用精米方式的優缺點


併用兩種方式來精米的最主要目的,是要運用各別的優點。在摩擦係數小的糙米時使用研削方式,削去表皮。當摩擦係數大的中果皮出現時,再改採摩擦方式來搗精。
這樣併用的方式比前述二種方式優越,精米溫度低且能活運各別特性有效率地產生精米作用。雖然如此但在食味考量上,比研削方式好,但比摩擦方式差。因為這樣的併用方式,在精米初期以研削方式進行,研削方式特有的尖銳砥粒會勾傷白米。即使成為精白米後肉眼無法看出,但傷痕仍舊存在。

雖然研削與摩擦併用精米方式,有較單用研削方式或單用摩擦方式,有可低溫精白的優點,但在食味方面卻遠比單用摩擦方式的來的差。若是糠層較厚的品種,差異就會減少,但綜合來說還是「單用摩擦精米方式」比併用的好。

 

 

我們由龐大的實驗數據得知,傷害米粒遠比米溫來得會影響食味值,所以TOYO二十多年來一直致力於開發能儘量減少傷害米粒的精米機。雖然摩擦式精米機和研削方式相較,對米粒的傷害較少,但終究還是會傷害到米粒。像是在精白網片的內側設置突起物,不管多少都會傷害到米粒,而儘量不傷及米粒時米溫卻會上升,但食味卻會變好。

於是,我們暫時忽略米溫,在摩擦方式中開發出儘可能不傷及米粒的精米機來。TOYO全自動控制精米機即是代表機種。但是,一般人都只在精米機的排出口取樣握在手中判斷米溫的高低。因此,儘可能不傷害米粒的TOYO全自動控制精米機,食味是最棒的,但卻不為人知,只有米溫高被人知曉。

 

新精米機--「東洋陶瓷精米機」的構造
如同前面說明的,精米方式從以前開始就只有二種方式,以及兩種方式的併用而己。而這些精米方式都各有其優缺點,所以我們經過長年的研究開發出原理完全不同的第三種精米方式--「陶瓷精米機」。

 



 

 

新型精米機將精米、研磨過程分成上層、中層、下層的三個階段進行。上層是依據新原理將米粒的糠層剝離的精米裝置。我們將它命名為「刮剝精米方式」。

在這個刮剝精米裝置之後,設置於中層的是採用摩擦精米方式的精米裝置。接下來的下層雖然也是摩擦方式,但是新開發兼具「潤糠式精米」與「潤糠式研磨」機能的裝置。所以新型精米機可以說是刮剝與摩擦併用的精米方式。

本機原理採用新的刮剝精米方式,由陶瓷新素材構成。以前需要由數台才能完成的作業,現在只要有一台陶瓷精米機,即可從初期精米到研磨一貫作業完成,這也是新精米機的一大特徵。

 

新精米方式--
「刮剝精米方式」的原理

以剝馬鈴薯皮為例來說明,摩擦精米方式就像是「磨皮」,而研削精米方式就像是用擦菜板來「擦皮」一樣。而新的刮剝精米方式則是「刮皮」。如下圖所示,菜刀的刀刃不採直角而是稍微有個角度來刮取薄薄的皮。這樣的刮皮方式絕對不會削到皮底下的肉,只會刮取薄薄的皮。換成米粒的情形也是相同的,只會刮取薄薄的糠層,而絕對不會削取到當中的澱粉層。(但若改變刀刃的角度的話,還是會削到澱粉質。)

 


 

 

將刀刃直立使能削減米肌,但不管再堅硬的金屬,刀刃也會在短時間內磨損掉。「刮」的方式,只要刀刃磨損變圓後就無法有效率地刮取,為了解決這個問題,我們特地採用了超硬陶瓷新素材。 陶瓷也有各式各樣的種類與不同的形狀,為此經過多年的的實驗研究終於完成了成品。新精米機的第一層所用的滾筒,圓筒體的表面採取適當間隔,由逆V字型的縱走刀刃構成。

這種新的刮剝方式之特徵為:

(1) 刮剝方式就像刮馬鈴薯皮一樣,將米粒的糠層,從表面薄而寬廣地刮除,和摩擦方式一樣,不會傷及米的肌膚。對照下列照片米糠,即可一目瞭然。特別是,研削方式取下的米糠小而粗糙,而且在邊緣都有銳角(因為以砥粒的尖角削取之故)。相較之下,刮剝方式取下的米糠狀態鬆軟且顆粒又大,而且又較摩擦方式取下的米糠薄而滑順。


[Photo 1]
摩擦式精米機
初期碾米(碾率98%)時所產生的米糠之放大照
(實體顯微鏡拍攝.倍率36倍)

※形狀軟而大

   

[Photo 2]
將Photo 1中的米糠,再以掃瞄式顯微鏡拍攝放大照200倍

※糠層位移且雜亂無章

   

[Photo 3]
研削式精米機
初期碾米(碾率98%)時所產生的米糠之放大照(以實體顯微鏡拍攝.倍率36倍)

※形狀呈有尖角狀,顆粒亦小

   

[Photo 4]
將Photo 3中的米糠,再以掃瞄式顯微鏡拍攝放大照200倍

※被削得很銳利

   

[Photo 5]
刮剝式精米機(陶瓷精米機上層)中,初期碾米(碾率98%)時所產生的米糠之放大照(以實體顯微鏡拍攝.倍率36倍)

※形狀較摩擦式的鬆軟,
 顆粒亦很大

   

[Photo 6]
將Photo 5中的米糠,再以掃瞄式顯微鏡拍攝放大照200倍

※比摩擦式光滑

(2) 刮剝方式是使用陶瓷刀刃直接刮剝米粒的表面,所以與米粒表面的摩擦係數完全沒有關聯,而且可以很有效率地剝離糠層。因此,在摩擦方式中難以剝離的滑面狀糙米表層,也能輕易地剝離,特別是在低溫時效果更是顯著。

像這樣的可以有效剝除糠層的精米機上層,即在初期精米的效率,比研削方式優越。研削方式和刮剝方式都是直接作用在糠層上的,但所去除的米糠大小,就如同照片3與5有著明顯的差異,這正可以表示其效率的差別。

(3) 刮剝方式以刀狀的陶瓷刀刃刮起、剝離米粒的糠層,所以只要施與極小的壓力即可達成。因此,即使是硬度小的米粒,亦可在其範圍內完成精米,而且碎米粒的發生極少。

(4) 刮剝方式就如同前?述的,可以說是「低壓力」而且「效率佳」。所施與的動力很少轉變成米的發熱源,所以精米溫度低。這點在米粒擁有光滑表皮的初期精米之搗精,算是一個顯著的特色。

(5) 刮剝方式與研削方式不同,不用削掉米粒的凸部也能將凹部的糠剝離出來。
那是因為研削時,會如同研削的意思一樣,不管物體的軟硬,全部都先把凸部削平。相較之下,新精米機所採用的刮剝方式,使陶瓷刀刃保持某個角度,剝掉糠層。所以不管怎麼刮就是不會去傷到凸部的澱粉層,而且可以把凹部的糠層剝離乾淨。
如同(1)∼(5)所述的,新方式的刮剝精米方式,與以往的精米方式,在原理及作用上完全不同,所以可以產生有別與以往方式的全新效果。

 

陶瓷精米機所採用的摩擦精米裝置

新精米機在上層採用刮剝方式的精米裝置,當初期精米進行,將米粒的中果皮糠層以低溫搗精後,就會送進中層的摩擦方式精米裝置中。 中段的摩擦精米裝置以我們在二十年前所開發,現在技術更上一層的全自動精米機的主要精白機構改良而成。它的特色是,採用全自動精米機獨特的「ㄟ」字型滾筒,不會傷及米粒,而且一台就能擁有一般機種十台以上的精米性能,大幅提高了精米機的性能。

在上層中被剝離至中果皮的米粒,在中段裡會被精白至接近完成之白度為止,以效率佳的摩擦方式進行精白,然後才送往最終精白及研摩裝置裡。 為何中段不採用刮剝方式呢?如同前面所說明的摩擦方式之優點,米粒從表面摩擦係數高的中果皮之糠層開始,到接近精白完成的糊粉層部份,可以將摩擦方式的優點發揮到最大極限,所以中段用摩擦方式可以極有效率且低溫地進行精白作作用。在這個精米階段,與刮剝方式的優缺點相較,摩擦方式的優點較多。其中也包含精米機的製造費用,比起使用高價的陶瓷刮剝方式,摩擦方式來的經濟多了。所以在這個精米階段我們採用摩擦方式。(參考:精米方法比較)

 

新開發的「潤糠式」最終精米
及研磨裝置之原理

前面說到經過上層及中層低溫精米後接近精白完成的米粒,被送往位於下層的最終精米及研磨裝置。在這個精米階段,將會把白度修飾至最終白度,並加以研磨,不過在這裡仍有許多問題點需要討論。即前面所提及的,糠層的剝離達到糊米層最下層之米粒,其摩擦係數變小,而且又非常光滑,硬度也提升了。因此,若在這個階段以以往的摩擦方式做最終精白的話,白米溫度會急遽上昇。最終精米只能提高若干的白度,但很不可思議的,花時間而且米溫會上昇。但是,在這個精白階段,若是使用研削方式的話更是萬萬不可。如果是舊米翻碾就另當別論,一般白米的話在這個階段研削精米的話,等於是故意把食味值弄差。

因此以往即使是特地採用在精米初用研削的併用方式,在最終精米階段時,也是使得米溫急速上升。而且在精白米達到最終白度後,為了研磨而使得米溫更加上升,或是為了研磨加水使食味變差,還有研磨不完全等各式各樣的問題存在。為此,新精米機在最終精米與研磨上,開發出新的原理,用來解決上述的問題。

新精米機的下層同時兼具最終精米與研磨兩種機能,兩者都採用摩擦方式。但不單純是摩擦方式,而是含有新開發的「潤糠方式」。所謂的「潤糠方式」其原理很簡單,就和在滿是灰塵的木質地板上撒上濕潤的茶葉渣,然後用掃帚一掃,茶葉渣就會吸收灰塵的道理是一樣的。

 

利用精米過程中一定會產生的米糠,做為像茶葉渣一樣的吸塵物,除了吸叫糠塵外,還具有研磨米肌的效果,此外,還能使最終精米能在低溫下有效率地進行。 為了能活用米糠,故意使米糠能堆積在研磨裝置的米投入口處。因為米糠容易因為結露或濕氣而附著,所以在研磨裝置的入口圓筒周圍,經常噴撒極小量的水。如此一來,米糠就會附著堆積並與水混合附著內部,經送米螺旋的攪拌,米糠變成軟粘土狀的小糠丸,隨著不斷被送入的米粒群,一起進入研磨裝置內。小糠丸含有大量的水分,而且因為是糊粉層的糠,所以粘性極高,很容易再附著到米粒表面。如此一來,己變成滑面的米肌摩擦係數變高,此時再施與摩擦方式,即可很有效率地進行最終精米。而原本很容易升高溫度的最終精米,改變成「潤糠精米方式」,使能以極低溫狀態完成作業。

如此,潤糠方式是在摩擦精米方式範疇中,使呈滑面狀態的米粒表面,附著上具有粘著性的潤糠,再將米肌的摩擦係數提高,使摩擦精米更有效率進行的全新方式。 如同前面所提的,再次附著到米粒表面的軟粘土糠,因含有大量的水份,所以可以像茶葉渣一樣,將研磨裝置內產生的微細糠塵完全吸收,並由除糠網孔排出,所以米粒可以被研磨乾淨後排出。一般的濕式研磨機,米粒研磨到乾淨後,會呈無機物般的色調,但經過「潤糠方式」的研磨米,會呈自然的「米色」。那是因為「潤糠方式」並不是直接在米粒上加水,所以不會改變米肌原來的組織。

順便一提,一般的研磨分為乾式與濕式兩種方式,兩種都是多年前被採用的方式。以打掃木質地板為例在此做一下「濕式方式」與「乾式方式」的原理說明。以往的「濕式研磨方式」,就像是直接撒水在地板上,當地板濕淋淋後才拿拖把來擦拭。剛開始是能將灰塵乾淨去除,但之後又會把灰塵塗抹上去。也就是說乍看之下是弄乾淨了,但事實上地板的表面其實早己塗上了灰塵。

而且最重要的是,木質地板表面因為表面被淋濕,可能因此而歪斜變型或是皸裂,改變了原來的狀態。像這樣的「濕式研磨方式」,直接加水在精白米上,所以白米表面的組織己不再是原來的狀態,如同前面所說的,會傷害到米肌,更甚者是使食味下降。

為避免發生這種結果,就必需將撒水的量控制到極少才行。然而,若將量減少到幾近乾式的話,又無法達到清潔效果。而且,不管怎麼都是將水直接加在精白米上的,所以不管量的多寡,都是應該避免的。

 




(註)◎ 粗線為研磨機作業。(由此可知kl沒有使用研磨機)
◎ 實驗米為1985年和歌山產日本晴。
◎ 各方式皆使用同樣的實驗米,於同一日內實驗。
◎ 實驗方法,(1)(2)(3)採重覆方式,測量排出時的狀態。
但(1)在最後使用研磨機,(3)則是初期使用研削。
(4)是上、中、下層各個進行測量。
◎ 黑點是測量點。
◎ 用精米步留率表示糠層的剝離程度。

 

其次是「乾式研磨方式」。也以打掃木質地板為例來說,「乾式研磨方式」就像是只用掃帚打掃而已。因此,在打掃時,輕的灰塵上揚飛舞,然後又降落,大部份的灰塵只是移動位置而已,清潔的效果十分低落。所以用這種方式很難將米肌清潔乾淨。

就如同前面所說明的,新精米機所採用的研磨方式,既不是「乾式研磨方式」,亦不是「濕式研磨方式」,而是全新的第三種方式。嚴格說來,我們或許可以分類「濕式研磨方式」為「直接濕式方式」,而「潤糠方式」則是「間接濕式方式」。 潤糠方式結合了最終精米與研磨兩種作用,為了參考比較,我們將採用刮剝方式+摩擦方式+潤糠研磨方式的「新精米機的潤糠研磨米」與以往使用研削方式+摩擦方式+濕式研摩方式的「一般機之濕式研磨米」,以及採用摩擦方式+乾式研磨方式的「一般機之乾式研磨米」,分別以顯微鏡放大拍攝成照片7∼10。


[Photo 7]
一般乾式研磨米的放大相片
(以掃瞄式電子顯微鏡拍攝.倍率500倍)

※表面有米糠的微粒子群附著


[Photo 8]
濕式研磨米的放大相片
(以掃瞄式電子顯微鏡拍攝.倍率500倍)

※表面粗糙,並可見微小的裂痕


[Photo 9]
將Photo 8中的研磨米再加以放大之相片
(以掃瞄式電子顯微鏡拍攝.倍率1,500倍)

※表面嚴重凹凸不平,且裂痕滿佈
※表層像塗泥,清洗白米時這個部份會解
米粒表面裂痕會使食味值大大降低


[Photo 10]
TOYO陶瓷精米機「潤糠」研磨米的放大相片
(以掃瞄式電子顯微鏡拍攝.倍率1,500倍)

※表面極為光滑且無任何裂痕

 

照片7是放大500倍的「一般機的乾式研磨米」之表面。表面幾乎看不到米的肌膚,只有米糠的微粒子附著;可是這在現實流通商品中算還是不錯的了。那是因為有很多根本就沒有研磨而糠粉附著的米流通著。而且,因為是乾式研磨,所以米粒沒有裂痕,食味不會降低。

接著照片8是放500倍的「一般機的濕式研磨米」之表面。因為有加水研磨的關係,看不到像照片7中的米糠微粒子。也因此可以清楚的看到米肌,但米肌呈現凹凸不平狀,這是在精米過程或是研磨過程中產生的。

仔細看的話,可以看到像裂痕狀的東西。為了要看清楚真像,我們將它放大1,500倍成照片9。照片9中我們可以清楚地看到直接濕式方式特有的,米肌有被水淋濕揉合後像泥般被亂抹上的表面,而且確實有裂痕存在。
這放大1,500倍的照片,就像是一顆只有6㎜的米粒將它放大成9m時的裂痕。將它推算出來,寬度大約有2微米。雖然以肉眼無法看出,但在烹煮時,熱湯會由此侵入,結果在食味上造成極大的不良影響。

然而在現實上,這就是市販的米。像這樣的裂痕就是一般濕式研磨方式的缺點。像照片9這樣的研磨機之使用者,應該把水量減少吧!但如此一來又將無法避免成為照片7的狀態。

接著照片10是「新精米機的潤糠研磨米」放大1,500倍的顯微鏡相片,倍率和照片9是相同的,但是表面呈現光滑表面,而且沒有任何裂痕。炊飯時熱湯的侵入極慢,所以飯的食味好。照片10的米肌和照片9的凹凸相比較,我們可以輕易地判斷其熱湯的侵蝕度完全不相同。

也就是說「潤糠研磨方式」將本來不可能的關係變成了可能。既可以將精白米的表面乾淨地磨光,亦不使食味降低,相反地食味還能比一般的非研磨米好。照片10所見的光滑度即是最佳的佐證。


「東洋陶瓷精米機」的優點


如同前面所說明的,陶瓷精米機為了不傷及米粒,而且又要有效搗精,還要完成美味的研磨米,在精白過程的各個階段,配備有最適當的各種方式之裝備。在精米初期時採用刮剝方式,中程則改為摩擦方式,到了終程時則為潤糠精米方式;分別精米過後,在最後的研磨行程採用潤糠研磨方式。因此,陶瓷精米機與一般的精米方式以及研磨方式不同,所以能夠得到與一般機器相異的優異效果。

我們可以將差異點整理如下:

以陶瓷精米機搗精研磨後的米,食味較一般精米機來的好。
那是因為新精米機沒有傷到米粒、而且低溫精米、潤糠研磨之故,所以會較一般機種所加工的米,口感佳、食味高。

以陶瓷精米機搗精研磨的米,和一般機種比較,上昇溫度約只有其1/2。
如上面圖示,在一般機種溫度上昇急遽的行程中,陶瓷精米機採用的新方式產生新的作用與效果。

陶瓷新精米機的消耗電力約只有一般機種的1/2,反映了新精米機採用的新方式之優良效率。
以往,精米機要碾製60㎏米的話,約要消耗1kw的電力。但近年來因為精白度要求的提高,必需更加研磨才行。所以加上研磨機的消費電力,一般而言,平均每加工60㎏的米,即要消耗近2kw的電力。但是,陶瓷精米機因為採精米與研磨連續作業,所以平均每加工60㎏的米只要消耗0.8kw的電力。

用陶瓷精米機搗精、研磨的米呈「米的原色」,而且有光澤,具有相當的商品價值。常言道,「外觀」與「食味」是呈反比例的。也就是說,米磨得愈光滑口感就愈差。不過,因為陶瓷精米機採潤糠方式,所以即使磨得光滑,口感也不會變差,而且研磨後米呈自然的色澤。

在陶瓷精米機的搗精研磨過程中,米粒幾乎不會喪失水份,所以搗精前與搗精後的水份值,幾乎沒有改變。一般的機種,糙米的水份會在精米或研磨的過程中蒸發。依常識而言,水份喪失接近1%。主要的原因是因為,在最終精米或研磨的過程溫度變高,把米粒乾燥了。陶瓷精米機是採低溫精米與潤糠方式,所以米不會被乾燥。 陶瓷精米機一台即可完成精米到研磨的作業,所以可以視需要,使無人化操作或是做遠端控制。今後的碾米工廠應該會有這樣超合理化機的需求。

陶瓷精米機相較與一般機可以發揮較高的效能。
以往精米機需要75馬力,加上研磨機要50馬力,合計共需125馬,每小時約只能加工出4.2噸的白米。陶瓷精米機的話,精米及研磨合計只要100馬,可以加工出約6噸的產能來。
陶瓷精米機採刮剝方式、潤糠方式等新方式,即使米粒的摩擦係數變低時,亦不用加高壓來搗精,所以碎粒少碾率高。

 

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