CN103934214B - 一种小麦籽粒质量自动分级系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小麦籽粒质量自动分级系统和方法，包括：设置多个储存仓，且多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；在所述输送设备输送小麦籽粒时，采用近红外光谱分析仪检测装载于所述输送设备的待入库小麦籽粒的质量特征信息，并将质量特征信息发送给控制装置，所述控制装置依据质量特征信息判断待入库小麦籽粒的级别，并生成指示输送设备将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓内的控制指令；所述输送设备依据所述控制指令将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓内。本发明实现了快速、自动、无损的小麦籽粒质量分级。
Description
技术领域
本发明涉及农产品加工技术，尤其涉及一种小麦籽粒质量自动分级系统和方法。
背景技术
小麦是中国继水稻和玉米之后的第三大粮食作物和第二大食品原料，北方居民食品消费的第一大原料。2010年-2012年，中国小麦年平均产量为11640.4万吨，人均年消费约90公斤。2011年中国小麦消费总量为12019万吨，直接消费总量8300万吨(69.1％)，间接消费总量3719万吨(30.9％)。间接消费为饲用消费1800万吨，工业消费1150万吨，种用量469万吨，损耗量300万吨。中国年产约6500万吨面粉，85％的面粉以面条、馒头、饺子、包子、饼子等形式消费。面条和馒头类各占小麦消费量的30％。进入21世纪以来，传统食品的工业化水平快速提升，方便食品消费水平保持高速增长(15-20％)。食品工业的工业化、自动化、和规模化对食品原料质量、规格和数量，以及专用性提出了新的要求和挑战。
根据黄淮冬麦区小麦籽粒质量调查和研究结果，从2008年到2012年，生产上种植的小麦品种每年达百余个。由于中国农户的土地规模过小，分散种植和和个体农户经营；国家粮食收购部门长期执行按容重定级，收购后又混收混储的收购制度。目前，少数适度规模经营的个体经营者由于收获机械、运输仓贮、优质优价等问题，也难以做到适度规模的按品种分收、分贮、分类销售。中国农户的生产规模、小麦生产方式、以及收贮体系使得小麦加工企业缺少成批量和规模的优质、专用原料。优质、专用原料的缺乏又导致生产过程和工艺控制成本上升，影响企业的经济效益。由于优质、专用原料缺少导致专用面粉供应不足，食品质量不易保障。另外，食品原料质量不高而使部分企业滥用食品添加剂，容易造成食品安全隐患。
20世纪90年代，中国制定了小麦、优质小麦品种标准、优质小麦标准(强筋和弱筋)，以及面粉标准，有关部门制定了专用面粉的行业标准。相关的标准中涉及籽粒容重、面粉湿面筋含量、面团稳定时间等10余项质量性状。全部质量性状的检测时间不低于8小时/份样品，样品量不低于3千克，且检测为破坏性检测。
在中国特色的小麦生产、收储方式条件下，如何结合有关标准，解决小麦原粮质量自动分级，可为食品工业提供优质、专用原粮，有助于保障小麦加工业可持续发展。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种小麦籽粒质量自动分级系统。
另外，本发明的一个目的还在于提供一种小麦籽粒质量自动分级方法。
本发明提供的技术方案为：
一种小麦籽粒质量自动分级方法，包括：
设置多个储存仓，且多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；
在所述输送设备输送小麦籽粒时，采用近红外光谱分析仪检测装载于所述输送设备的待入库小麦籽粒的质量特征信息，并将质量特征信息发送给控制装置，所述控制装置依据质量特征信息判断待入库小麦籽粒的级别，并生成指示输送设备将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓内的控制指令；
所述输送设备依据所述控制指令将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓内。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，所述输送设备包括输送管路，所述输送管路设置一个检测窗，所述检测窗通过透光材料封闭，所述近红外光谱分析仪设置在所述检测窗的外侧，且所述近红外光谱分析仪的探头正对所述检测窗。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，多个储存仓并排设置，所述输送管路包括彼此连接的提升段和水平段，其中，所述水平段设置在多个储存仓的上方，且所述水平段在对应于各储存仓的位置设置有受控于控制装置的可启闭的出料口，待所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓的位置时，相对应的出料口也开启，待入库小麦籽粒依靠重力落入相对应的储存仓内。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，所述输送管路的提升段的下部伸入至一卸货仓内。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，所述质量特征信息包括容重值、面团稳定时间和湿面筋含量。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，所述控制装置依据质量特征对待入库小麦籽粒分配级别，具体通过以下方法判断：(1)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间大于等于7.0min，同时，湿面筋含量大于等于32.0％时，则级别为强筋；(2)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间小于等于2.5min，同时，湿面筋含量小于等于22.0％时，则级别为弱筋；(3)如果容重值大于等于750g/L，面团稳定时间小于7.0min，且大于2.5min，湿面筋含量小于32.0％，且大于22.0％，则级别为中筋；(4)如果容重值小于750g/L，则级别为等外。
一种小麦籽粒质量自动分级系统，包括：
多个储存仓，多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；
输送设备；
近红外光谱分析仪，其用于检测待入库小麦籽粒的质量特征信息；
控制装置，其与所述近红外光谱分析仪和所述输送设备通信连接，接收所述近红外光谱分析仪的质量特征信息，依据质量特征信息对待入库小麦籽粒分配级别，并生成指示所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓内的控制指令。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级系统中，所述输送设备包括输送管路，所述输送管路设置一个检测窗，所述检测窗通过透光材料封闭，所述近红外光谱分析仪设置在所述检测窗的外侧，且所述近红外光谱分析仪的探头正对所述检测窗。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级系统中，多个储存仓并排设置，所述输送管路包括彼此连接的提升段和水平段，其中，所述水平段设置在多个储存仓的上方，且所述水平段在对应于各储存仓的位置设置有受控于所述控制装置的可启闭的出料口，待所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓的位置时，相对应的出料口也开启，待入库小麦籽粒依靠重力落入相对应的储存仓内。
优选的是，所述的小麦籽粒质量自动分级系统中，所述输送管路的提升段的下部伸入至一卸货仓内。
本发明所述的小麦籽粒质量自动分级系统具有以下效果：该系统利用近红外光谱分析仪对待入库小麦籽粒进行快速无损检测，并通过控制装置直接对待入库小麦籽粒的级别进行判断，输送设备再依据控制指令将待入库小麦籽粒输送至相应的储存仓内，从而实现了快速、自动的小麦籽粒质量分级。
本发明所述的小麦籽粒质量自动分级方法具有以下效果：该方法实现了自动、快速、无损的小麦籽粒质量分级。
并且，本发明利用输送管路形成将待入库小麦籽粒从卸货仓到多个储存仓的输送路径，输送管路设置一个透明的接口，近红外光谱分析仪则设置在该透明接口的外侧，从而实现对待入库小麦籽粒的在线的质量检测。
附图说明
图1为本发明所述的小麦籽粒质量自动分级系统的结构示意图；
图2为本发明所述的小麦籽粒质量自动分级系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种小麦籽粒质量自动分级方法，包括：设置多个储存仓，且多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；在所述输送设备输送小麦籽粒时，采用近红外光谱分析仪检测装载于所述输送设备的待入库小麦籽粒的质量特征信息，并将质量特征信息发送给控制装置，所述控制装置依据质量特征信息判断待入库小麦籽粒的级别，并生成指示输送设备将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓内的控制指令；所述输送设备依据所述控制指令将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓内。即随着输送设备输送待入库小麦籽粒，近红外光谱分析仪就对装载于输送管路内的待入库小麦籽粒进行检测，并由控制装置实时生成分级结果和控制指令。
为了实现在线的检测，在一个优选的实施方式中，所述输送设备包括输送管路，所述输送管路设置一个检测窗，所述检测窗通过透光材料封闭，所述近红外光谱分析仪设置在所述检测窗的外侧，且所述近红外光谱分析仪的探头正对所述检测窗。在所述输送设备连续输送小麦籽粒时，所述近红外光谱分析仪检测装载于所述输送管路内部的待入库小麦籽粒。上述输送设备可以由斗式提升机或者重力输送机实现。
在一个优选的实施方式中，多个储存仓并排设置，所述输送管路包括彼此连接的提升段和水平段，其中，所述水平段设置在多个储存仓的上方，且所述水平段在对应于各储存仓的位置设置有受控于控制装置的可启闭的出料口，待所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓的位置时，相对应的出料口也开启，待入库小麦籽粒依靠重力落入相对应的储存仓内。出料口由电磁碟阀实现启闭。上述提升段用于将待入库小麦籽粒从地面的卸货仓提升到一定高度，并继续在水平段输送。
基于上述设置，整个系统在分级、入库的过程中，完全不需要人工参与。
在一个优选的实施方式中，所述输送管路的提升段的下部伸入至一卸货仓内。在系统的入口处，设置有卸货仓，待入库小麦籽粒被卸载于该卸货仓内。为实现快速无损检测，所述的小麦籽粒质量自动分级方法中，所述质量特征信息包括容重值、面团稳定时间和湿面筋含量。
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中，所述控制装置依据质量特征对待入库小麦籽粒分配级别，具体通过以下方法判断：(1)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间大于等于7.0min，同时，湿面筋含量大于等于32.0％时，则级别为强筋；(2)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间小于等于2.5min，同时，湿面筋含量小于等于22.0％时，则级别为弱筋；(3)如果容重值大于等于750g/L，面团稳定时间小于7.0min，且大于2.5min，湿面筋含量小于32.0％，且大于22.0％，则级别为中筋；(4)如果容重值小于750g/L，则级别为等外。即将小麦籽粒分成强筋(1级)、弱筋(2级)、中筋(3级)和等外级(4级)。
如图1所示，本发明提供一种小麦籽粒质量自动分级系统，包括：多个储存仓4，多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；输送设备3；近红外光谱分析仪1，其用于检测待入库小麦籽粒的质量特征信息；控制装置2，其与所述近红外光谱分析仪1和所述输送设备3通信连接，接收所述近红外光谱分析仪1的质量特征信息，依据质量特征信息对待入库小麦籽粒分配级别，并生成指示所述输送设备3将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓4内的控制指令。
见图2，在一个优选的实施例中，所述输送设备3包括输送管路，所述输送管路设置一个检测窗，所述检测窗通过透光材料封闭，所述近红外光谱分析仪设置在所述检测窗的外侧，且所述近红外光谱分析仪1的探头正对所述检测窗。图2中所示箭头用于表示待入库小麦籽粒的流向。
在一个优选的实施例中，多个储存仓4并排设置，所述输送管路包括彼此连接的提升段和水平段，其中，所述水平段设置在多个储存仓4的上方，且所述水平段在对应于各储存仓的位置设置有受控于所述控制装置的可启闭的出料口，待所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓的位置时，相对应的出料口也开启，待入库小麦籽粒依靠重力落入相对应的储存仓内。出料口由电磁碟阀6实现启闭。上述提升段用于将待入库小麦籽粒从地面的卸货仓提升到一定高度，并继续在水平段输送。
在一个优选的实施例中，所述输送管路的提升段的下部伸入至一卸货仓5内。
近红外光谱分析仪与控制装置之间设置信号转换器。信号转换器可采用A/D转换器，将近红外光谱信号转化为数值信号。再采用OPC工业标准接口将数值传输给PLC(控制装置)。根据小麦籽粒自动分级判别方法，通过PLC控制各阀门和籽粒流向(籽粒流向由输送设备实现)。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种小麦籽粒质量自动分级方法，其特征在于，包括：
设置多个储存仓，且多个储存仓分别用于储存多个级别的小麦籽粒；
在输送设备输送小麦籽粒时，采用近红外光谱分析仪检测装载于所述输送设备的待入库小麦籽粒的质量特征信息，并将质量特征信息发送给控制装置，所述控制装置依据质量特征信息判断待入库小麦籽粒的级别，并生成指示输送设备将待入库小麦籽粒输送至具有相应级别的储存仓内的控制指令；
所述输送设备依据所述控制指令将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓内；
所述质量特征信息包括容重值、面团稳定时间和湿面筋含量；
所述控制装置依据质量特征对待入库小麦籽粒分配级别，具体通过以下方法判断：(1)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间大于等于7.0min，同时，湿面筋含量大于等于32.0％时，则级别为强筋；(2)如果容重值大于等于750g/L，并且面团稳定时间小于等于2.5min，同时，湿面筋含量小于等于22.0％时，则级别为弱筋；(3)如果容重值大于等于750g/L，面团稳定时间小于7.0min，且大于2.5min，湿面筋含量小于32.0％，且大于22.0％，则级别为中筋；(4)如果容重值小于750g/L，则级别为等外。
2.如权利要求1所述的小麦籽粒质量自动分级方法，其特征在于，所述输送设备包括输送管路，所述输送管路设置一个检测窗，所述检测窗通过透光材料封闭，所述近红外光谱分析仪设置在所述检测窗的外侧，且所述近红外光谱分析仪的探头正对所述检测窗。
3.如权利要求2所述的小麦籽粒质量自动分级方法，其特征在于，多个储存仓并排设置，所述输送管路包括彼此连接的提升段和水平段，其中，所述水平段设置在多个储存仓的上方，且所述水平段在对应于各储存仓的位置设置有受控于控制装置的可启闭的出料口，待所述输送设备将待入库小麦籽粒输送至与待入库小麦籽粒的级别相对应的储存仓的位置时，相对应的出料口也开启，待入库小麦籽粒依靠重力落入相对应的储存仓内。
4.如权利要求3所述的小麦籽粒质量自动分级方法，其特征在于，所述输送管路的提升段的下部伸入至一卸货仓内。
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