CN104792120A - 基于温度控制的真空微波干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于温度控制的真空微波干燥系统，通过光纤温度调节仪检测的结果控制微波炉的工作状态，实现不同批次、品种的果蔬以及药材的自动恒温的真空微波干燥。基本流程为：在微博真空干燥前首先要输入设定的温度、微波炉的功率以及调节物料罐的真空度，实时在线测量物料中心的温度信息。然后对物料进行真空微波干燥，期间在线测量物料中心温度，获得物料中心温度参数，并基于设定温度与物料中心的温度参数来控制微波炉的工作状态，实现物料中心温度的调节。重复上述物料中心温度调节的过程，直至真空微波干燥结束，从而消除过高温度对产品质量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制物料温度的微波炉干燥设备，特别是涉及一种可以依据温度在线检测的真空微波系统。
背景技术
农产品富含各种维生素，传统的干燥方法的干燥温度高，极易造成营养成分的损失，加工后的产品外观质量差。其中晾晒方法的干燥效率低，易受天气影响；热风、冷冻和真空干燥方法，生产效率高，但能耗也高；微波真空技术综合微波加热和真空干燥两项技术，使物料在低压下，通过减小气相中的水蒸气分压，降低水分沸点温度，使物料在低温下脱水，这样可以加快水分的扩散速率，较好地保护物料营养成分。微波系统与真空系统相结合的微波/真空干燥技术综合了微波和真空的优点,既降低了干燥温度,又加快了干燥速度,具有快速、高效、低温等特点。因此，微波真空干燥已被广泛用于食品、中药材、农产品，并将成为今后农产品干燥的发展趋势之一。但是，在干燥的过程中，物料的含水率降低的情况下，原有的微波功率使物料温度升高，也会使物料的热敏性营养成分或活性成分损失。
综上，在真空微波干燥的基础上，需要对温度进行控制才能使物料更好地保留热敏性的营养成分或活性成分。
本发明引入光纤测温技术，并根据整个系统的特点适当调整微波炉的功率，在此基础上提出了一种基于温度控制的真空微波干燥系统。计算机首先控制通道数据采集卡采集温度传感器的数据，然后经算法计算后通过控制微波炉的的工作状态来控制整个真空微波干燥过程。
发明内容
本发明针对现有真空微波干燥技术存在的上述缺陷，提供一种干燥效率高、成功率高、结果客观准确并且对原料和微波干燥环境适应性强的控温真空微波干燥系统。
为实现上述目的，本发明基于光纤的在线检测，包括一个物料罐，真空泵，真空压力表，连接真空泵和物料罐、物料罐和真空压力表以及物料罐的其中一个孔的管路系统，双向可控硅调压模组，一个微波炉，一个数据采集卡，工业计算机控制平台。整个系统在真空微波干燥过程中受工业计算机控制平台控制。
上述物料罐，包括四个孔，分别与光纤、真空泵和真空压力表以及外部气体相连接的管路相连接，光纤提供物料中心的实时温度，并用控制微波炉的开关对温度数据进行调整，该路信号通过多通道数据采集卡输入至工业控制计算机。
上述温度控制系统，包括光纤传感器、光纤测温仪、数据采集系统和数据分析软件，提前在工业计算机控制平台上输入设定温度且物料中心放置光纤后，物料的温度在微波干燥过程中实时传送至数据采集系统，数据采集系统获取温度传感器的响应值并传输至电脑，然后数据分析软件给控制微波炉的开关，进而控制物料中心的温度；
上述真空控制系统包括物料罐、真空压力表，真空泵以及连接这三种设备的管路，控制物料罐的某一孔的气流结合真空压力表上的数据进行压强的降低和增加，进而控制物料罐中的真空度；
上述的管路系统，其特征在于包括连接物料罐与真空泵的管路、连接物料罐与真空压力表的管路和连接物料罐的其中一个孔的管路，其中连接物料罐的其中一个孔的管路进行物料罐的真空度控制；
上述的工业计算机控制平台，用于控制整个控温真空微波干燥系统，其特征在于包括工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows操作系统、基于LabVIEW编程的温度控制软件；计算机首先控制多通道数据采集卡采集光纤测温仪传感器的数据，然后经算法计算后通过控制微波炉的开关控制整个微波干燥过程。
附图说明
图1基于温度控制的真空微波干燥系统示意图
图1中：1.工业控制计算机；2.NI数据采集卡；3.电子秤；4.微波炉；5.真空压力表；6.真空泵；7.物料罐；8.光纤调节仪；9.控制器。
图2基于温度控制的真空微波干燥系统工作流程图
图3控制物料温度时物料中心温度图
具体实施方式
下面结合附图和具体实例更进一步说明：
在真空微波干燥前首先要将光纤插入干燥物料中心，同时将物料罐的各个孔的连接处密封，设定需要的真空度，通过调节真空泵的工作真空度获得需要的真空度。并通过输入工业计算机中设定的温度以及微波炉的功率。按照微波干燥流程图2，真空微波干燥开始之初，以一定功率打开微波炉，并记录物料中心在整个过程的温度信息。真空微波干燥开始后，工业计算机会控制微波，使微波炉处于设定功率对物料进行加热。
上述加热过程中物料中心的温度一直处于在线监测状态，工业计算机根据该监测参数与设定温度的区别，调整微波炉的工作状态。当物料中心温度低于设定温度时，微波炉处于关闭状态。如此循环直至物料干燥，达到最终消除过高温度对产品质量的影响。
Claims (7)
1.一种基于温度控制的真空微波干燥系统，其特征在于包括一个物料罐，一个真空泵，一个真空压力表，一个单通道荧光光纤测温仪，双向可控硅调压模组，一个微波炉，一个数据采集卡，工业计算机控制平台。
2.根据权利要求1所述的一个物料罐，其特征在于包括多个小孔，带有可用于放置物料的一定孔数的物料盘，物料罐提供1路信号输出至工业计算机控制平台。
3.根据权利要求1所述的物料罐、真空泵和真空压力表，其特征在于包括物料罐本体、真空泵、真空压力表上连通器原理的测量装置。
4.温度控制系统，包括光纤传感器、光纤测温仪、数据采集系统和数据分析软件，物料中心放置光纤后，物料的温度在微波干燥过程中实时传送至数据采集系统，数据采集系统获取温度传感器的响应值并传输至电脑，然后数据分析软件给控制微波炉的开关，进而控制物料中心的温度。
5.真空控制系统包括物料罐、真空压力表，真空泵以及连接这三种设备的管路，控制物料罐的某一孔的气流进行压强的降低和增加，进而控制物料罐中的真空度。
6.根据权利要求1所述的管路系统，其特征在于包括连接物料罐与真空泵的管路、连接物料罐与真空压力表的管路和连接物料罐的其中一个孔的管路，其中连接物料罐的其中一个孔的管路进行物料罐的真空度控制。
7.根据权利要求1所述的工业计算机控制平台，用于控制整个控温真空微波干燥系统，其特征在于包括工业控制计算机、多通道数据采集卡、Windows CE操作系统、基于LabVIEW编程的温度控制软件；计算机首先控制多通道数据采集卡采集光纤测温仪传感器的数据，然后经算法计算后通过控制微波炉的开关控制整个微波干燥过程。
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