CN104188070A - 物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及方法。它包括物料输送系统、加热排湿系统、控制系统等，加热排湿系统固定在物料输送系统上，加热排湿系统包括波导、排湿风机、磁控管、板式搅拌器、搅拌电动机等，波导固定在机架上，磁控管成两列固定在波导的箱体顶部，波导排湿口通过管道与排湿风机入口连接；板式搅拌器铰链在波导内，通过搅拌电动机驱动进行摆动，从而使波导内微波能均匀分布，红外热成像仪固定在波导的箱体上部中心，并将烘干过程中物料表面温度实时传输至计算机，计算机依据物料温度和设定温度通过控制台控制磁控管的微波能输出，从而控制被干燥物料温度在烘干过程始终精确保持在适宜范围内，保证了农产品烘干品质。

Description

物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及方法

技术领域

本发明涉及农产品加工机械，尤其涉及一种物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及方法。

背景技术

干燥作为农产品保藏的重要手段之一，经脱水干燥的农产品具有方便、健康、毋须冷藏及运输费用低等优点，在世界各地有着广泛的市场前景。目前，干燥方法主要有热风干燥、真空干燥、冷冻干燥和微波干燥等，但现常用的热风干燥耗时长、速度慢，由表及里形成负的温度梯度，不利于水分蒸发，干燥表层先干会阻碍内部水分的扩散，干燥品质得不到保障；真空干燥、冷冻干燥干燥温度较低，可在一定程度上保留食品的色、香、味及营养成分，但其传热速度慢，干燥时间较长，成本极高。而微波干燥时物料的升温和蒸发是在整个物体中同时进行的，由于物料表面由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于里层温度，形成温度梯度；同时由于物料内部产生热量，以致内部蒸汽迅速产生，形成压力梯度，微波干燥过程中温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均一致，从而极大改善了干燥过程中的水分迁移条件，干燥速度快、干燥时间短；不过微波干燥易出现过度加热 ，局部温度可超过物料耐受温度，现有的微波烘干设备一般无物料表温度监控系统，或采用单点温度测定，不能全面反映局部温度超高点，从而导致农产品等热敏性物料的品质下降，营养风味损失，特别是烘干后期由于局部温度太高甚至使用农产品着火，存在较大的安全隐患。因此，特别需要研制一种物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及温度控制方法，以对烘干过程中全部物料的温度进行全面、实时、精准监控，及时增加或减小微波功率，以保证烘干农产品在烘干过程中的色、香、味和营养成分。

发明内容

本发明的目的是为了克服普通微波干燥设备易出现过度加热、局部温度过高，导致农产品风味品质下降、营养风味损失等缺点，提供一种物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机及方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机包括物料输送系统、加热排湿系统、控制系统，加热排湿系统固定在物料输送系统上方；

物料输送系统包括从动滚筒、下料斗、机架、输送带、支撑滚轮、输送电动机、主动滚筒，从动滚筒、主动滚筒通过轴承支座分别固定在机架两端，从动滚筒、主动滚筒、输送带构成带传动，多个支撑滚轮均匀固定在机架的两条纵梁上、输送带下方，输送电动机固定在机架安装主动滚筒一端的下部，输送电动机与主动滚筒采用链传动连接；下料斗固定在机架另一端上方；

加热排湿系统包括波导、观察窗、排湿风机、磁控管、支座、板式搅拌器、连杆、顶盖、驱动盘、搅拌电动机，波导包括反射底板、箱体，箱体为长方体形箱式结构且下部无底，箱体固定在机架上，在箱体物料输出一端上部设有锥台形排湿口，反射底板为平板并固定在机架两条纵梁之间上部、输送带下方；顶盖固定在箱体上部，排湿风机固定在顶盖上，箱体的排湿口通过管道与排湿风机入口连接；观察窗设于箱体一侧，六只磁控管成两列固定在箱体上部，磁控管的能量输出器置于箱体内部；板式搅拌器一边通过支座铰链在箱体内上方，搅拌电动机固定在箱体外侧，电动机的输出轴伸入箱体内，驱动盘固定在电动机的输出轴上，连杆一端与板式搅拌器的另一边铰链连接，连杆另一端与驱动盘边缘处铰链连接；

控制系统包括计算机、控制台、红外热成像仪，红外热成像仪固定在箱体上部中心。

物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干方法包括：

1)热图像采集：控制台控制红外热成像仪实时采集箱体内输送带上物料的热图像，然后计算机从红外热成像仪中获取所采集的热图像文件；

2)温度分布图绘制：计算机根据热图像及温度数据，绘制箱体内输送带上的物料温度分布图，获取每个温度超过设定温度范围的区域并计算该区域面积，以及低于设定温度范围的区域并计算该区域面积；

3)温度控制：当单个温度超过设定温度的区域面积大于设定面积，计算机根据当前物料温度向控制台发出指令，控制台通过继电器减少磁控制管工作数量，以降低微波输出功率，然后物料恢复至正温度范围；当温度低于设定温度的区域面积大于设定面积，计算机根据当前物料温度向控制台发出指令，控制台通过继电器增加磁控制管工作数量，或适当降低输送带输送速度，使用物料温度处于较佳的范围内。

本发明利用红外热成像仪实时将烘干箱体被干燥物料表面温度的图像传输至计算机，通过计算机计算不同温度的区域面积、最高温度并与设定温度比较，并通过控制台增加或减小磁控管的工作数量，保证了烘干过程中物料温度不超过设定值；同时，在烘干箱体内设置了板式搅拌器，烘干过程中以一定频率摆动，从而使箱体内的微波不断改变方向，提高了微波的均匀性，也有利于提高对物料加热的均匀性。整机加热排湿系统可根据烘干生产率组合，烘干过程自动化，生产率高，保证了烘干的蔬菜色泽与营养价值，满足规模农产品烘干加工要求。

本发明通过烘干箱体内设置了板式搅拌器，使微波能在物料上分布更加均匀，为同一横截面处物料干燥温度一致奠定了基础；实时根据红外热成像仪测得的烘干箱体被干燥物料表面温度分布进行微波输出功率的调节，保证了农产品在烘干过程中物料温度不超过对表观色泽、营养成分影响的温度，从而提高了了农产品干燥的品质，烘干过程自动化，生产效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机的主视图；

图2是物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机加热排湿系统的俯视图；

图3是物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机的控制电路图；

图中：计算机1、控制台2、从动滚筒3、下料斗4、机架5、输送带6、支撑滚轮7、反射底板8、观察窗9、箱体10、输送电动机11、变频器12、主动滚筒13、排湿风机14、磁控管15、红外热成像仪16、支座17、板式搅拌器18、连杆19、顶盖20、驱动盘21、搅拌电动机22。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机包括物料输送系统、加热排湿系统、控制系统，加热排湿系统固定在物料输送系统上方；

物料输送系统包括从动滚筒3、下料斗4、机架5、输送带6、支撑滚轮7、输送电动机11、主动滚筒13，从动滚筒3、主动滚筒13通过轴承支座分别固定在机架5两端，从动滚筒3、主动滚筒13、输送带6构成带传动，多个支撑滚轮7均匀固定在机架5的两条纵梁上、输送带6下方，输送电动机11固定在机架5安装主动滚筒13一端的下部，输送电动机11与主动滚筒13采用链传动连接；下料斗4固定在机架5另一端上方；

加热排湿系统包括波导、观察窗9、排湿风机14、磁控管15、支座17、板式搅拌器18、连杆19、顶盖20、驱动盘21、搅拌电动机22，波导包括反射底板8、箱体10，箱体10为长方体形箱式结构且下部无底，箱体10固定在机架5上，在箱体10物料输出一端上部设有锥台形排湿口，反射底板8为平板并固定在机架5两条纵梁之间上部、输送带6下方；顶盖20固定在箱体10上部，排湿风机14固定在顶盖20上，箱体10的排湿口通过管道与排湿风机14入口连接；观察窗9设于箱体10一侧，六只磁控管15成两列固定在箱体10上部，磁控管15的能量输出器置于箱体10内部；板式搅拌器18一边通过支座17铰链在箱体10内上方，搅拌电动机22固定在箱体10外侧，电动机22的输出轴伸入箱体10内，驱动盘21固定在电动机22的输出轴上，连杆19一端与板式搅拌器18的另一边铰链连接，连杆19另一端与驱动盘21边缘处铰链连接；

控制系统包括计算机1、控制台2、红外热成像仪16，红外热成像仪16固定在箱体10上部中心。

物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干方法包括：

1)热图像采集：控制台2控制红外热成像仪16实时采集箱体10内输送带6上物料的热图像，然后计算机1从红外热成像仪16中获取所采集的热图像文件；

2)温度分布图绘制：计算机1根据热图像及温度数据，绘制箱体10内输送带6上的物料温度分布图，获取每个温度超过设定温度范围的区域并计算该区域面积，以及低于设定温度范围的区域并计算该区域面积；

3)温度控制：当单个温度超过设定温度的区域面积大于设定面积，计算机1根据当前物料温度向控制台2发出指令，控制台2通过继电器减少磁控制管15工作数量，以降低微波输出功率，然后物料恢复至正温度范围；当温度低于设定温度的区域面积大于设定面积，计算机1根据当前物料温度向控制台2发出指令，控制台2通过继电器增加磁控制管15工作数量，或适当降低输送带输送速度，使用物料温度处于较佳的范围内。

本发明的工作过程：开启整个烘干机，通过计算机1设定物料烘干的最高温度、输送带6的线速度，然后将待烘干物料加入至下料斗4，下部的物料随输送带6前进被向前输送，然后进行箱体10，控制台2控制磁控管15、排湿风机14、红外热成像仪16、搅拌电动机22 工作，驱动盘21带动连杆19使板式搅拌器18开始上下摆动，磁控管15将电能转换为微波能并以是电磁波的形式穿透物料，经反射底板8折射至箱体10、板式搅拌器18上并再次折射穿过物料，再经反射底板8折射，板式搅拌器18的摆动改变了微波能的传递方向，使箱体10内的微波能更加均匀，微波能穿过物料时物料被加热，其水分蒸发出来，排温风机及时将水蒸汽排出，烘干过程中红外热成像仪16实时检测箱体10内输送带6上所有物料的表面温度并传输至计算机，当物料表面温度高于设定温度时，计算机控制控制台2关闭相应数量的磁控管15，使烘干过程中物料温度始终保持在适宜范围内，从而保证了烘干农产品的表面色泽与营养成份。

Claims (2)

1.一种物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干机，其特征在于包括物料输送系统、加热排湿系统、控制系统，加热排湿系统固定在物料输送系统上方；

物料输送系统包括从动滚筒(3)、下料斗(4)、机架(5)、输送带(6)、支撑滚轮(7)、输送电动机(11)、主动滚筒(13)，从动滚筒(3)、主动滚筒(13)通过轴承支座分别固定在机架(5)两端，从动滚筒(3)、主动滚筒(13)、输送带(6)构成带传动，多个支撑滚轮(7)均匀固定在机架(5)的两条纵梁上、输送带(6)下方，输送电动机(11)固定在机架(5)安装主动滚筒(13)一端的下部，输送电动机(11)与主动滚筒(13)采用链传动连接；下料斗(4)固定在机架(5)另一端上方；

加热排湿系统包括波导、观察窗(9)、排湿风机(14)、磁控管(15)、支座(17)、板式搅拌器(18)、连杆(19)、顶盖(20)、驱动盘(21)、搅拌电动机(22)，波导包括反射底板(8)、箱体(10)，箱体(10)为长方体形箱式结构且下部无底，箱体(10)固定在机架(5)上，在箱体(10)物料输出一端上部设有锥台形排湿口，反射底板(8)为平板并固定在机架(5)两条纵梁之间上部、输送带(6)下方；顶盖(20)固定在箱体(10)上部，排湿风机(14)固定在顶盖(20)上，箱体(10)的排湿口通过管道与排湿风机(14)入口连接；观察窗(9)设于箱体(10)一侧，六只磁控管(15)成两列固定在箱体(10)上部，磁控管(15)的能量输出器置于箱体(10)内部；板式搅拌器(18)一边通过支座(17)铰链在箱体(10)内上方，搅拌电动机(22)固定在箱体(10)外侧，电动机(22)的输出轴伸入箱体(10)内，驱动盘(21)固定在电动机(22)的输出轴上，连杆(19)一端与板式搅拌器(18)的另一边铰链连接，连杆(19)另一端与驱动盘(21)边缘处铰链连接；

控制系统包括计算机(1)、控制台(2)、红外热成像仪(16)，红外热成像仪(16)固定在箱体(10)上部中心。

2.一种使用如权利要求1所述烘干机的物料表面温度精确控制的蔬菜微波烘干方法，其特征在于包括：

1)热图像采集：控制台(2)控制红外热成像仪(16)实时采集箱体(10)内输送带(6)上物料的热图像，然后计算机(1)从红外热成像仪(16)中获取所采集的热图像文件；

2)温度分布图绘制：计算机(1)根据热图像及温度数据，绘制箱体(10)内输送带(6)上的物料温度分布图，获取每个温度超过设定温度范围的区域并计算该区域面积，以及低于设定温度范围的区域并计算该区域面积；

3)温度控制：当单个温度超过设定温度的区域面积大于设定面积，计算机(1)根据当前物料温度向控制台(2)发出指令，控制台(2)通过继电器减少磁控制管(15)工作数量，以降低微波输出功率，然后物料恢复至正温度范围；当温度低于设定温度的区域面积大于设定面积，计算机(1)根据当前物料温度向控制台(2)发出指令，控制台(2)通过继电器增加磁控制管(15)工作数量，或适当降低输送带输送速度，使用物料温度处于较佳的范围内。