氏   名
モハメド ラヒダル アラム モンドル
MD. RAHIDUL ALAM MONDOL
本籍(国籍)
バングラデシュ
学位の種類
博士(農学)
学位記番号
連研 第205号
学位授与年月日
平成 14年 3月 23日
学位授与の要件
学位規則第4条第1項該当 課程博士
研究科及び専攻
連合農学研究科 生物資源科学専攻
学位論文題目
STUDIES ON THE VERTICAL ROTATING SCREEN SEPARATOR FOR BROWN RICE SEPARATION
(縦型回転米選機に関する研究)
論文の内容の要旨

 Rice is a staple food for about half of the world's population. The brown rice that contains small, thin and immature particles gives unpleasant taste to the cooked rice and makes the quality of rice as down grade. Therefore a good separation process is necessary to get rid of these undesirable particles. In Japan, a horizontal-type brown rice separator was initially developed and now a vertical-type one has been used. In this study we investigated the separating characteristics of the down-flow type vertical rotating screen separator for brown rice separation. The separator consists of a cylinder with screen and a helix rotor with helical blades. The direction of rotation of the cylinder and the helix rotor were anti-clockwise as viewed from the top of the machine. The material is fed between the cylinder and the helix rotor from the hopper. Three types of helix rotor A, B and C were used in this study. By changing different parameters like feed rate, slit width of the screen, rotating speed and direction of the cylinder and the helix rotor and types of helix rotor, separating performance was determined. It was observed from the result that in the separator of cylinder rotating speed of -44 rpm and helix rotor of -320 rpm, separating efficiency increases with increase of feed rate of material up to 30 kg/min. The result also indicated that high separating efficiency was obtained using the helix rotor with a small blade-pitch (3.3 cm) at the cylinder rotating speed of -44 rpm and helix rotor of -320 rpm.

 The slit width of the screen plays an important role in determining the quality of brown rice. The used slit widths of the sieves were 2.00, 1.95, 1.90, 1.85 and 1.80 mm. The result shows that at constant rotating speed of the cylinder (-44 rpm) and the helix rotor (-320 rpm), when the slit width of the screen is over 1.90 mm, separating efficiency becomes extremely high but the quantity of oversize product of brown rice becomes extremely low.

 The rotating speeds of the cylinder and the helix rotor are the most important factors that affect on separating performance. By varying feed rate of material, different rotating speeds of the cylinder and the helix rotor were investigated. When the feed rate of material is varied at 10, 20 and 30 kg/min at constant rotating speed of the helix rotor (NH=-300 rpm), the rotating speeds of the cylinder N that give the highest separating efficiency are -100, -75 and -50 rpm respectively. Under these conditions the separating efficiency was high.

 The results of different characteristics of the down-flow type separator were also compared with those of the up-flow type one. From the comparison results, it was found that in the down-flow type separator, the separating efficiency became high when the cylinder rotated in the same direction as the helix rotor. But in the up-flow type separator, it was high in the opposite direction. The comparison was further elaborated by calculating separating time (Time that is required for material to move on the screen). In the down-flow type separator, the separating time was about 5 sec and it was about one-fifth to half of the value in the up-flow type separator.

 We previously mentioned the results that separating efficiency at 30 kg/min was much higher than at 10 kg/min. Material discharged from the first outlet of the husking machine is fed to the rice separator. Therefore, the discharged rate of the husking machine must be kept at 30 kg/min for obtaining high efficiency of the separator, but the rate is usually variable. To achieve good separating efficiency for a wide range of feed rates we also considered the development of an automatic control separator that could control the rotating speed of the cylinder. This separator contains an inverter and its control box with a potentiometer. We fed materials at different feed patterns and the feed patterns were changed by changing shutter of the hopper. This change or displacement of the shutter is converted into a voltage by a belt and a potentiometer and the signal thus produced is transmitted to the inverter and its control box. The result showed that removing percentage of small particles was observed to be higher in the controlled of N than in the non-controlled of N. The variation of removing percentage of small particles was 20% when N was not controlled but was 10% when N was controlled.

 The separating performance of a planet type separator was investigated. This separator is a down-flow type and consisted of four cylinders without helix rotor. Each cylinder rotates on its own axis while revolving around the center line of the machine. The experiment was conducted by changing rotating speeds of the cylinders under different feed rates condition (10, 20 and 30kg/min) . The results show that the removing percentage of small particles increased with the increase in cylinder speed but decreased with the increase in feed rate. Further study is needed to investigated the different parameters like material quantity per unit length of cylinder, separating time, flow velocity of material and so on.

 This study could help for the development of separation techniques of the down-flow type vertical rotating screen separator for separating brown rice.

 In Japan, rice husking and separation techniques have been increasing very progressively for short kernel varieties. But in the countries like Bangladesh where indica varieties are mostly cultivated, such type of research for indica varieties has not been done before. So, the effects of the dimensions and shapes of rough rice and brown rice on the husking and the separation properties were studied for the development of such techniques in those countries. The experiment was made using three varieties (Haenuki, Delta and L-201) with different dimensions and shapes. Mass, thickness and length/thickness of brown rice were 0.023g, 2.05mm, 2.54 for Haenuki, 0.030g, 1.96mm, 3.78 for Delta, 0.023g, 1.75mm, 4.47 for L-201 respectively. Regarding husking test, percentages of brown rice were same and about 70% for Haenuki and Delta, about 65% for L-201 between 0 and 1.8mm of roll clearance. The percentages of broken rice were maximum and 0.7, 2.5 and 7.9% for Haenuki, Delta and L-201 at roll clearance of 0.0 mm. And the percentage were decreased with increase in roll clearance and for L-201 it was 6% at roll clearance of 2.6 mm. Separation tests were done by the ro-tap shaker. The percentages of undersize product in the screen with slit width of 90% of brown rice thickness were 20, 14 and 26 for Haenuki, Delta and L-201 respectively. And percentage of clogging of brown rice was larger than rough rice.

和文要旨

 米は世界人口の約半数のための主食である。 小さく薄く未熟な粒を含む玄米は 食味が劣り等級も下がる。これらの粒を取り除く良い選別が必要である。日本においてははじめ 横型回転米選機が開発され,現在縦型回転米選機が使われている。この研究では下方移送型縦型 回転米選機の選別特性を調べた。この選別機はスクリーンを有するシリンダとらせん筒からなる。 シリンダとらせん筒の回転方向は機械の上から見て右回りである。 材料はホッパからシリンダと らせん筒の間に供給される。らせん筒は3タイプA,B,Cが使われた。供給速度,スクリーンの スリット幅,シリンダとらせん筒の回転速度と方向,らせん筒のタイプのような因子を変え, 選別性能を調べた。シリンダ回転数-44rpm,らせん筒回転数-320rpmの時,選別効率は供給速度 の増大(30kg/minまで)に伴ない向上した。また,らせん筒のらせんピッチが小さいほど(3.3cm) 選別効率は高くなった。

 スリット幅は玄米の品質を決めるのに重要である。使用されたスクリーンのスリット幅は 2.00,1.95,1.90,1.85,1.80mmであった。シリンダ回転数-44rpm,らせん筒回転数-320rpmで, スリット幅が1.90mm以上の時,選別効率は極めて高くなったが玄米の網上産物の量が極めて少なく なった。

 シリンダとらせん筒の回転速度は選別性能に影響する最も重要な因子である。供給速度を変えて シリンダとらせん筒の影響が調べられた。らせん筒の回転数が一定(N=-300rpm) で供給速度が10,20,30kg/minに変えられる時,最高の選別効率を与えるシリンダ回転数はそれぞれ -100,-75,-50rpmであった。これらの状態では選別効率は高かった。

 下方移送型米選機の種々の特性が上方移送型でのそれと比較された。その結果,下方移送型米選機 ではシリンダがらせん筒と同方向に回転する時,選別効率は高くなった。しかし上方移送型では, 反対方向で高かった。さらに選別時間(材料がスクリーン上を移動するに要する時間)を計算する ことによって詳しく比較された。下方移送型米選機では選別時間は約5秒であったが,それは 上方移送型での値の約1/5から1/2であった。

 我々は先に選別効率は供給速度が10kg/minより30kg/minの方が高いと述べた。また籾すり機の 1番口から出た材料が米選機に供給される。それ故選別機の高い効率を得るためにはもみすり機の 排出速度が高く保たれねばならない。しかしその速度は通常変化し易い。供給速度が変化しても常に 良い選別効率を得るために,我々はシリンダの回転速度を制御できる自動制御選別機の開発を考えた。 そのため選別機にインバータとポテンショメータを有する制御箱を付けた。ホッパの開度によって 種々の供給パターンを作り実験した。シャッタの変位はベルトとポテンショメータによって電圧に 変換され,その信号がインバータに伝達される。その結果,シリンダの回転数が制御されない時に比べ 制御された時,小粒の除去率が高くなった。同時に小粒除去率の変動が無制御時では20%であったが 制御時には10%と低くなった。今後材料の供給速度センサが開発される必要がある。

 遊星型米選機の選別特性を調べた。この選別機は下方移送型であり,らせん筒を 有しない4本のシリンダからなる。各々のシリンダは機械のセンターラインの周りに公転しながら 自転する。実験は種々の供給速度条件(10,20,30kg/min)の元でシリンダの回転速度を変えて行った。 その結果,小粒除去率はシリンダ回転数の増加で向上したが,供給速度の増加で低下した。今後シリンダ 単位長さ当たりの材料量,選別時間,材料供給速度のような因子の研究が必要である。

 これらの研究は下方移送型縦型回転米選機の選別技術の開発に役立つであろう。

 日本では,短粒種の米に対して籾すりと選別技術が高度に発達している。しかしインディカ種が 主に栽培されているバングラデッシュのような国々では,インディカ種のためのそのような研究は以前に なされていない。そこでこれらの国の籾すりと選別技術の開発のために籾と玄米の寸法と形状が,籾すり および選別特性に及ぼす影響を調べた。実験は寸法と形状の異なる3品種(ハエヌキ,Delta,L-201)を 使って行われた。玄米の質量,厚さ,長さ/厚さはハエヌキでは0.023g, 2.05mm, 2.54, Deltaでは0.030g, 1.96mm, 3.78, L-201では0.023g,1.75mm,4.47であった。籾すり試験に関しては,脱ぷ率はロール 間隙が0から1.7mmではハエヌキ,Deltaでは約70%,L-201では約65%であった。砕米率はロール間隙が 0.0mmで最大であり値はハエヌキ,Delta,L-201では0.7,2.5,7.9%で,ロール間隙の上昇と共に低下 した。しかしL-201の砕米率はロール間隙2.6mmにおいても約6%と高かった。選別試験はロータップ シェーカで行われた。玄米では厚さの90%のスリット幅を有するスクリーンの網下産物の百分率は ハエヌキ,Delta,L-201ではそれぞれ20,14,26%であった。また目詰まり率は籾より玄米の方が 大きかった。