JP7454131B2

JP7454131B2 - 大型精米工場

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Publication number: JP7454131B2
Application number: JP2020102795A
Authority: JP
Inventors: 稔是田
Original assignee: Satake Corp
Current assignee: Satake Corp
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2040-06-15
Also published as: JP2021194594A

Description

本発明は、大型精米工場に関する。

穀物共同乾燥調製施設（カントリーエレベータ）では、各農家が収穫した籾の持ち分を決定するための自主検定装置が設けられている。この自主検定装置は、テスト用のもみすり機（籾から籾殻を脱離して玄米にする機械）や粒選別機（粒の大きさを選別する機械）や計量機（粒の重さを計量する機械）などにより構成され、各農家のサンプル（約１ｋｇ程度）を大粒・中粒・小粒・屑（くず）粒・夾雑物に選別（分類）し、その割合を計算して高精度に各農家の持ち分を決定し、収穫シーズンが終わった後、持ち分に応じて払い戻しが行われている（特許文献１など）。

このような自主検定装置は、通常、検定対象物としては米や麦や大豆である。設置場所としては圃場の近くで乾燥調製加工を行う、カントリーエレベータやライスセンタなどに設けられる。つまり、カントリーエレベータやライスセンタでは、各農家から持ち込まれる籾が同じ品種であれば全部一括して処理されるから、各農家に籾の持ち分を明確にし、払い戻し精算の際の重要な基礎データを得ておくという必要性があるためである。一方、圃場から離れた都市部で搗精加工を行う大型精米工場では、あらかじめ原料となる玄米を検査するための特別な検査装置は設置されていない。大型精米工場に入荷する原料は業者を指定して納入されているから、業者を信用することとすれば原料の品質検査は簡易的に行えば足りるということになる。

一方、大型精米工場における搗精加工にかかる経費内訳は、人件費、事務費、工場経費（電気料金、修繕費、動力・消耗品費）などがある。そして、精米機本体の稼働率（操業率）を上げたり、歩留まり率を上げたりして、加工経費を安く抑えると、大型精米工場の収益を向上させることに繋がる。

特開２０１４－２１０２４７号公報

本発明は上記問題点にかんがみ、加工経費を安く抑えて収益を向上することができる大型精米工場を提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するため本発明は、搬入される原料玄米を荷受けする荷受部と、該荷受部で荷受された原料玄米を精米する精米部と、を備えた大型精米工場において、前記荷受部と前記精米部との間には、搬入された原料玄米を自主検査する自主検査機を設け、前記自主検査機の検査結果に基づいて、前記精米部で処理する運転パラメータを算出する制御部を備え、前記自主検査機は、精米前の原料である玄米の品質や性状を検査する第一の穀粒判別機と、該第一の穀粒判別機で検定した玄米を供試原料として試験的に精米を行うテスト精米機と、該テスト精米機により精米された穀粒表面の除糠を行うためのクリーニング装置と、精米後の精米の品質や性状を検査する第二の穀粒判別機と、を備える、という技術的手段を講じた。

これにより、第一の穀粒判別機により、精米前の原料玄米の整粒サンプルの品位や品質を測定し、第二の穀粒判別機により、精米後の整粒サンプルの品位や品質を測定することができ、精米時における精米要素や品質悪化の原因を知ることができる。また、クリーニング装置を設けることで、精米作用により穀温が上昇した穀粒を攪拌しながら冷却するとともに、除糠を行うことができる。また、穀粒表面を乾燥して結露水を排除することもできる。したがって、第二穀粒判別機による測定に際し支障が生じることがない。

請求項２記載の発明によれば、前記自主検査機には、さらに、精米後の精米の食味を検査する食味測定機を備えたことを特徴とする。これにより、精米後の精米の食味を検査することができる。

請求項３記載の発明によれば、前記クリーニング装置は、外筒と、該外筒内に回転可能に横設され、周面に多数の孔を形成した多孔筒体と、該多孔筒体内に通風し精米後の穀粒の冷却と穀粒の表面の乾燥とを行う冷却ファンとを備えたことを特徴とする。これにより、簡易な部材でクリーニング装置を構成することができ、精米後の穀粒を攪拌しながら冷却するとともに、除糠を行い、さらには、結露水を排除することも可能となる。

請求項4記載の発明によれば、前記制御部は、前記大型精米工場の各部の情報を収集するとともに、これら情報に基づいて各部の制御を行い、前記自主検査機の結果から、原料玄米の特性と、あらかじめ蓄積された情報と、に基づいて、前記精米部で米粒を処理する際に使用する条件が最適となる値を算出することを特徴とする。これにより、搗精加工にかかる工場経費（電気料金、動力・消耗品費）が最安となる最適条件を探すことができる。

本発明によれば、搬入される原料玄米を荷受けする荷受部と、該荷受部で荷受された原料玄米を精米する精米部と、を備えた大型精米工場において、前記荷受部と前記精米部との間には、搬入された原料玄米を自主検査する自主検査機を設け、前記自主検査機の検査結果に基づいて、前記精米部で処理する運転パラメータを算出する制御部を備え、前記自主検査機は、精米前の原料である玄米の品質や性状を検査する第一の穀粒判別機と、該第一の穀粒判別機で検定した玄米を供試原料として試験的に精米を行うテスト精米機と、該テスト精米機により精米された穀粒表面の除糠を行うためのクリーニング装置と、精米後の精米の品質や性状を検査する第二の穀粒判別機と、を備えたので、自主検査機の結果から、原料玄米の特性と、あらかじめ蓄積された情報と、に基づいて、精米部で米粒を処理する際に使用する条件（運転パラメータ）が最適となる値を算出することができる。すなわち、製品品質が悪化せず、製品単価が向上する条件や、搗精加工にかかる工場経費（電気料金、動力・消耗品費）が最安となる最適条件を探索する。これにより、大型精米工場において加工経費を安く抑えて収益を向上することができるようになる。

大型精米工場の概略構成を示すフロー図である。自主検査機の内部構造を示す概略説明図である。原料とテスト精米後の製品の品質比較表である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、大型精米工場１の概略構成を示すフロー図である。大型精米工場１では、搬入された玄米が精米され、その後、選別・計量を経て袋詰めされ、出荷されることとなる。図１の大型精米工場１では、荷受部２と、精米部３と、精選部４と、計量包装部５と、を備えている。荷受部２は、大型精米工場１に搬入される玄米を受ける荷受ホッパー６と、粗選機７と、荷受計量機８と、を備えている。

荷受計量機８の排出部には、計量した後に排出される米粒（玄米）の一部を、自主検定用サンプルとして採取するサンプル採取機構９が備えられる。このサンプル採取機構９からは、搬送路１０を介して、荷受計量後のサンプル粒（玄米）の品質検査を行う自主検査機１１が設けられる。

精米部３は、複数の精米機１２，１３，１４と、石抜き機１５と、を備えている。複数の精米機１２，１３，１４は、竪型研削式精穀機１２，竪型摩擦式精穀機１３,竪型摩擦式精穀機１４という具合に三台を連座して設けると、ムラ搗きを防ぎ、目的に応じた最適な精米を実現することができる。また、石抜き機１５は、第三の精米機１４の後工程に配置され、製品となる精米から石屑を選別する方式となっているが、第一の精米機１２の前工程に配置させ、原料となる玄米から石屑を選別する方式を採用することもできる。

精選部４は、色彩選別機１６と篩分け機１７とを備えている。計量包装部５は、計量・包装機１８を備えている。

そして、図１に示す大型精米工場１には、データ保管装置（ストレージ）１０１により大型精米工場１の各部の情報を収集するとともに、これら情報に基づいて各部の制御を行う制御部１００が設けられている。データ保管装置（ストレージ）１０１は、色彩選別機１６の選別データ（不良粒除去率（選別率）、色彩選別機のイジェクタ作動回数、最高電流値、平均電流値、最低電流値、総電力量など）を取得して収録する。また、篩分け機１７の篩分けデータ（篩分け機回転数、破砕粒割合、整粒割合、総電力量など）を取得して収録する。計量・包装機１８の計量・包装データ（計量回数、累計（出荷済）計量値、累計（出荷済）包袋数、総電力量など）を取得して収録する。これらのデータ保管装置（ストレージ）１０１に保管された各種データを参照することで、精米部３における複数の精米機１２，１３，１４の稼働率（操業率）を算出したり、歩留まり率を算出したりすることができ、加工経費の算出が可能となる。さらに、制御部１００は、自主検査機１１の中央制御部２１とも電気的に接続して連携をとっている。

次に、図２を参照して前記自主検査機１１の構成を詳述する。自主検査機１１は、受入れホッパー部１９と、装置本体２０とにより構成されている。装置本体２０は、自主検査機１１への穀粒の受け入れ可能や受け入れ停止の指示や、各機器の連携や各機器の制御を行う中央制御部２１と、精米前の原料である玄米の品質や性状を検査する第一の穀粒判別機２２と、該第一の穀粒判別機２２で検定した玄米を供試原料として試験的に精米を行うテスト精米機２３と、該テスト精米機２３により精米された穀粒表面の除糠を行うためのクリーニング装置２４と、精米後の精米の品質や性状を検査する第二の穀粒判別機２５と、精米後の精米の食味を検査する食味測定機２６とを備えて構成されている。

前記テスト精米機２３は、筐体２７と、周面に多数の孔を形成した除糠金網筒２８と、除糠金網筒２８内に回転可能に設けて穀粒を攪拌する精米ロール２９と、精米作用により除糠金網筒２８から漏出した糠を回収する糠吸引ファン３０とを備えて構成されている。

前記クリーニング装置２４は、外筒３１と、該外筒３１内に回転可能に横設され、周面に多数の孔を形成した多孔筒体３２と、該多孔筒体３２内に通風し精米後の穀粒の冷却と穀粒の表面の乾燥とを行う冷却ファン（図示せず）とを備えて構成される。このクリーニング装置２４は、多孔筒体３２を回転させながら冷却ファンから通風を行うことで、精米作用により穀温が上昇した精米後の穀粒を攪拌しながら冷却するとともに、除糠を行うことができる。また、穀粒表面に結露が生じたとしても攪拌しながら冷却するという作用によって、穀粒表面を乾燥して結露水を排除することができる。そして、クリーニング装置２４からは穀粒表面が完全に乾いた状態で排出されるため、後工程の第二穀粒判別機２５及び食味測定機２６による測定に際し支障が生じることがない。

前記クリーニング装置２４と前記第二穀粒判別機２５との間は、流路３３により連絡され、前記クリーニング装置２４と前記食味値測定機２６との間は、流路３４により連絡される。

以下、上記構成における作用を図面を参照しながら説明する。

荷受部２（図１参照）にて荷受された玄米は、荷受ホッパー６から粗選機７に供給されて粗選別が行われ、本ライン上にある整粒が荷受計量機８により計量される。荷受計量機８にて計量された整粒の一部は、サンプル採取機構９により採取され、搬送路１０を経て自主検査機１１に供給される。

そして、自主検査機１１（図２参照）では、内部の中央制御部２１において、荷受部２の荷受ホッパー６及び粗選機７により得られた荷受データ（穀粒の重量値、荷受水分値、品種、農家の所有者コード、生産地（圃場の場所）など）や、粗選データ（紐状物など異物の混入の割合、整粒重量など）が取得され、整粒サンプルと関連づけが行われる。

上記荷受データ及び粗選データに関連づけられた整粒サンプルは、自主検査機１１の受入れホッパー部１９に投入される。次いで、整粒サンプルは第一の穀粒判別機２２に投入される。第一の穀粒判別機２２では、整粒サンプルの米温、水分、白度などの物性値のほか、整粒（良品）の割合（％）、粉状質粒（不良粒）の割合（％）、砕粒（不良粒）の割合（％）、着色粒（不良粒）の割合（％）、胚芽残存（不良粒）の割合（％）などの品位や品質が測定されることとなる。

整粒サンプルの米温、水分、白度などの物性値及び整粒割合などの品位・品質が測定されると、次に、整粒サンプルはテスト精米機２３に投入され、テスト精米が行われることとなる。テスト精米機２３によるテスト精米により生じた糠は糠吸引ファン３０により機外に排出される一方、テスト精米により生成した精白米は、次のクリーニング装置２４に投入される。このとき、テスト精米機２３から排出された直後の米温を測定することにより、テスト精米機２３に投入前の米温とテスト精米機２３から排出後の米温とを比較し、テスト精米による温度上昇値を算出することができる。

テスト精米が終了すると、精白米サンプルはクリーニング装置２４に投入され、前述のような穀粒の冷却と、穀粒表面の乾燥が行われる。そして、クリーニング装置２４から排出された精白米サンプルは、流路３３を介して第二の穀粒判別機２５に供給されるとともに、流路３４を介して食味測定機２６に供給される。

前記第二の穀粒判別機２５では、精白米サンプルの米温、水分、白度などの物性値のほか、整粒（良品）の割合（％）、粉状質粒（不良粒）の割合（％）、砕粒（不良粒）の割合（％）、着色粒（不良粒）の割合（％）、胚芽残存（不良粒）の割合（％）の品位・品質が測定され、前記食味測定機２６では、水分やタンパク量などの成分の物性値から推定した食味値が算出される。

図３は、受入れホッパー部１９で受け入れた原料玄米を、第一の穀粒判別機２５により測定した結果と、テスト精米機２３及びクリーニング装置２４を経た精白米を、第二の穀粒判別機２５及び食味測定機２６により測定した結果を示す比較表である。

図３を参照すると、図３の１．に示す表は、高品質の原料玄米を供試サンプルに用いた事例を記載し、図３の２．に示す表は、中品質の原料玄米を供試サンプルに用いた事例を記載している。図３の１.に示す表のように、原料玄米Ａは、第一の穀粒判別機２２に供給され、その結果、一等級の品質の原料玄米であることが分かった。そのときの白度値は２０であった。

この原料玄米Ａを、Ａ条件（運転パラメータ）のもとでテスト精米した。精米後の品質は、一等級の品質の精白米に仕上がった（歩留まりは９０％程度）。そのときの白度値は３８、食味値は９８であった。

同様の原料玄米Ａを、Ｂ条件（運転パラメータ）のもとでテスト精米した。精米後の品質は、二等級の品質の精白米に仕上がった（歩留まりは８９％程度）。これは、精米時に砕米が多くなったのが原因と思われる。そのときの白度値は４２、食味値は８３であった。

上述のような、原料玄米Ａという同原料を使用しながら、品質に違いが生じたのは、一般的に精米機により玄米を搗精する際は、精米機のロール回転数、抵抗蓋の抵抗のかけ方、原料の供給流量、噴風、米温などが関係してくるためであると思われる。これらの要素は、搗精後の精白米の品質を決定する重要な要素である。上述の例であれば、Ｂ条件（運転パラメータ）でテスト精米するよりも、Ａ条件（運転パラメータ）でテスト精米する方が、精白米の品質を最良化することができると思われる。したがって、大型精米工場１における本ライン上の搗精においても、精米部３には、Ａ条件の要素を設定して搗精の制御をするのがよい。

図３の２．に示す表の中品質の原料玄米についても、同様に原料玄米ＢをＡ条件か又はＢ条件のもとでテスト精米を行う。原料玄米Ｂは、第一の穀粒判別機２２に供給され、その結果、二等級の品質の原料玄米であることが分かった。そのときの白度値は２０であった。

この原料玄米Ｂを、Ａ条件（運転パラメータ）のもとでテスト精米した。精米後の品質は、二等級の品質の精白米に仕上がった（歩留まりは９０％程度）。そのときの白度値は３８、食味値は８３であった。

同様の原料玄米Ｂを、Ｂ条件（運転パラメータ）のもとでテスト精米した。精米後の品質は、三等級の品質の精白米に仕上がった（歩留まりは８９％程度）。これは、精米時に砕米が多くなったのが原因と思われる。そのときの白度値は４２、食味値は６５であった。

上記のように、原料玄米Ａであっても、原料玄米Ｂであっても（精米前の玄米の産地や銘柄を異ならせた場合であっても）、Ｂ条件（運転パラメータ）のもとでテスト精米するときは、品質が大きく低下してしまうことが分かった。これは、精米機側の要素が大きく作用し（例えば、ロール回転数、抵抗蓋への抵抗のかけ方、流量、噴風、米温）、Ｂ条件の要素は品質が悪い方向へシフトしていることが分かった。つまり、ロール回転数、抵抗蓋への抵抗圧力および流量の各設定が基準よりも極端に大きい場合には、砕米が多く発生することとなり、品質悪化の原因となってしまうこととなる。

すなわち、大型精米工場１１では、搬入された玄米の一部を自主検定用サンプルとして採取し、自主検査機１１で検査を行った後、精米条件を決定し、本ライン上で本格的に精米処理することとすれば、加工経費を安く抑えて収益を向上することができるのである。

また、大型精米工場１のデータ保管装置１０１及び制御部１００は、精米部３の、一番精米機１２の搗精データ（電流値、歩留り、白度、総駆動時間、総電力量など）、二番精米機１３の搗精データ、三番精米機１４の搗精データをそれぞれ取得する。さらに、石抜き機１５の、石抜きデータ（石粒の重量、整粒の重量、石の混入率、総電力量など）を取得する。

同様に、データ保管装置１０１及び制御部１００は、精選部４の、色彩選別機１６の選別データ（不良粒除去率（選別率）、色彩選別機のイジェクタ作動回数、最高電流値、平均電流値、最低電流値、総電力量など）を取得し、篩分け機１７の篩分けデータ（篩分け機回転数、破砕粒割合、整粒割合、総電力量など）を取得する。さらに、データ保管装置１０１及び制御部１００は、計量包装部５の、計量・包装データ（計量回数、累計（出荷済）計量値、累計（出荷済）包袋数、総電力量など）を取得する。

上記精米部３、精選部４及び計量・包装部５から取得した情報は、データ保管装置１０１及び制御部１００において、前述の荷受データ及び自主検査データと各々対応付けられ、原料玄米の識別情報とともに、蓄積される。

そして、制御部１００は、自主検査機１１の結果から、原料玄米の特性と、データ保管装置１０１に蓄積された情報と、に基づいて、精米部３で米粒を処理する際に使用する条件（運転パラメータ）が最適となる値を算出する。すなわち、製品品質が悪化せず、製品単価が向上する条件や、搗精加工にかかる工場経費（電気料金、動力・消耗品費）が最安となる最適条件を探索することになる。これにより、大型精米工場において加工経費を安く抑えて収益を向上することができるようになる。

上記制御部１００の最適条件の探索は、図３のデータに示すようなデータを基礎とした論理的な推論や、過去の経験から学習する人工知能（Artificial Intelligence、「ＡＩ」）が利用されてもよい。また、例えば、実験計画法、ニューラルネットワーク、ディープラーニング、ファジィ推論、多変量解析（マハラノビス距離、重回帰分析ほか）、スパースモデリング、サポートベクターマシンなど、種々の既知の手法及びアルゴリズムが使用されてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、搬入される原料玄米を荷受けする荷受部２と、該荷受部２で荷受された原料玄米を精米する精米部３と、を備えた大型精米工場１において、前記荷受部２と前記精米部３との間には、搬入された原料玄米を自主検査する自主検査機１１を設け、前記大型精米工場１には、前記自主検査機の検査結果に基づいて、前記精米部で処理する運転パラメータを算出する制御部を備えたので、自主検査機１１の結果から、原料玄米の特性と、あらかじめ蓄積された情報と、に基づいて、精米部３で米粒を処理する際に使用する条件（運転パラメータ）が最適となる値を算出することができる。すなわち、製品品質が悪化せず、製品単価が向上する条件や、搗精加工にかかる工場経費（電気料金、動力・消耗品費）が最安となる最適条件を探索する。これにより、大型精米工場において加工経費を安く抑えて収益を向上することができるようになる。

本発明は、大型精米工場に適用することができる。

１大型精米工場
２荷受部
３精米部
４精選部
５計量包装部
６荷受ホッパー
７粗選機
８荷受計量機
９サンプル採取機構
１０搬送路
１１自主検査機
１２精米機
１３精米機
１４精米機
１５石抜き機
１６色彩選別機
１７篩分け機
１８計量・包装機
１９受入れホッパー部
２０装置本体
２１中央制御部
２２第一穀粒判別機
２３テスト精米機
２４クリーニング装置
２５第二穀粒判別機
２６食味測定機
２７筐体
２８除糠金網筒
２９精米ロール
３０糠吸引ファン
３１外筒
３２多孔筒体
３３流路
３４流路
１００制御部
１０１データ保管装置

Claims

搬入される原料玄米を荷受けする荷受部と、該荷受部で荷受された原料玄米を精米する精米部と、を備えた大型精米工場において、
前記荷受部と前記精米部との間には、搬入された原料玄米を自主検査する自主検査機を設け、前記自主検査機の検査結果に基づいて、前記精米部で処理する運転パラメータを算出する制御部を備え、
前記自主検査機は、精米前の原料である玄米の品質や性状を検査する第一の穀粒判別機と、該第一の穀粒判別機で検定した玄米を供試原料として試験的に精米を行うテスト精米機と、該テスト精米機により精米された穀粒表面の除糠を行うためのクリーニング装置と、精米後の精米の品質や性状を検査する第二の穀粒判別機と、を備えていることを特徴とする大型精米工場。
前記自主検査機には、さらに、精米後の精米の食味を検査する食味測定機を備えている請求項１記載の大型精米工場。
前記クリーニング装置は、外筒と、該外筒内に回転可能に横設され、周面に多数の孔を形成した多孔筒体と、該多孔筒体内に通風し精米後の穀粒の冷却と穀粒の表面の乾燥とを行う冷却ファンとを備えて構成される請求項１記載の大型精米工場。
前記制御部は、前記大型精米工場の各部の情報を収集するとともに、これら情報に基づいて各部の制御を行い、前記自主検査機の結果から、原料玄米の特性と、あらかじめ蓄積された情報と、に基づいて、前記精米部で米粒を処理する際に使用する条件が最適となる値を算出してなる請求項１記載の大型精米工場。