CN106360769B - 一种防粘连木耳干燥装置及其干燥控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防粘连木耳干燥装置，包括：第一段烘干装置，其内部设置有挡片，能够将木耳从低处带起，防止木耳粘连；运输装置，其设置在所述第一段烘干装置的一端，能够将初步干燥定型的木耳输送到分拣装置的一端；烘干箱，其设置在所述分拣机构的另一端，能够接收来自所述分拣机构的木耳，并去除木耳中剩余的水分；其中，所述第一段烘干装置对木耳进行初步烘干定型，再通过烘干箱对木耳进行第二次烘干。在第一段烘干装置内设置挡片，能够将木耳从低处带起，并进行烘干，防止木耳粘连，影响烘干效率。

Description

一种防粘连木耳干燥装置及其干燥控制方法

技术领域

本发明涉及一种木耳干燥装置，特别是一种防粘连木耳干燥装置及其干燥控制方法。

背景技术

木耳，又称：黑木耳、光木耳，其色泽黑褐，味道鲜美，营养丰富，是天然滋补强身的食品，而且还有很高的药用价值。可调节人体新陈代谢，降低血压，减少胆固醇含量，有预防和治疗多种疾病，延年益寿的功效。能够防止缺铁性贫血及其他药用功效。

木耳味道鲜美，可素可荤，不但为中国菜肴大添风采，而且能养血驻颜，令人肌肤红润，容光焕发，并可预防缺铁性贫血。木耳中的胶质能够把残留在人体消化系统内的灰尘、杂质等吸附集中起来排出体外，从而起到清胃涤肠的作用。同时，它还有帮助消化纤维类物质功能，对无意中吃下的难以消化的头发、谷壳、木渣、沙子、金属屑等异物有溶解与烊化作用，因此，木耳是矿山、化工和纺织工人不可缺少的保健食品。木耳对胆结石、肾结石等内源性异物也有比较显著的化解功能。黑木耳能减少血液凝块，预防血栓等病的发生，有防止动脉粥样硬化和冠心病的作用。它含有抗肿瘤活性物质，能增强机体免疫力，经常食用可防癌抗癌。

市面上出售的木耳多为干燥产品，是新鲜木耳经过干燥得到的半成品产品，近年来，随着人们对木耳的营养价值的深入认识和加工技术的发展，我国木耳的产量和出口量迅速增加。产品加工形式也由一套完整的木耳加工技术应运而生，干燥后的木耳保持了木耳的营养成分。因此，木耳的烘干过程、烘干装置对木耳的干燥起到了至关重要的作用。

现有的木耳或食品干燥装置和的烘干过程多采用一次烘干，由于木耳干燥过程复杂，干燥时间不易控制，如若干燥时间过长，将会导致水分流失过 多，使木耳在挤压时容易破碎，如若水分保留过多，时间长了，容易导致木耳发霉，影响产品的质量。因此，对木耳进行一次烘干已经不能满足干燥木耳的品质，并保证木耳保留一定水分的需求，一次烘干不能实现木耳干燥水分的精准控制。

现有的木耳烘干装置不能将进料的木耳进行分离，常常会出现多个木耳粘连在一起的现象，这样会导致在烘干时候不能将每个木耳均进行烘干，时间长了粘连在一起的木耳由于没有进行分离会由于水分存留的作用产生发霉变质的现象。

发明内容

本发明设计开发了一种防粘连木耳干燥装置，能够木耳打散并进行烘干，防止木耳粘连影响烘干效率。

本发明的另一个目的是提供一种木耳第一段干燥控制方法，采用模糊控制器和模糊PID控制器控制策略，对第一段干燥过程中的热风风量进行控制，保证一段干燥过程中水分去除的准确性。

本发明提供的技术方案为：

一种防粘连木耳干燥装置，包括：

第一段烘干装置，其内部设置有挡片，能够将木耳从低处带起，防止木耳粘连；

运输装置，其设置在所述第一段烘干装置的一端，能够将初步干燥定型的木耳输送到分拣装置的一端；

烘干箱，其设置在所述分拣机构的另一端，能够接收来自所述分拣机构的木耳，并去除木耳中剩余的水分；

其中，所述第一段烘干装置对木耳进行初步烘干定型，再通过烘干箱对木耳进行第二次烘干。

优选的是，所述第一段烘干装置包括：

烘干锅锅体，其一侧设置有进料滑道，所述挡片沿轴向设置在所述烘干锅锅体的内壁；

驱动机构，其设置在锅体支架的下部，所述烘干锅锅体的底部；

风道，其设置在所述烘干锅锅体的下部，且内部设置有加热器，能够向烘干锅锅体内输送热风；

出料传送带，其设置在所述烘干锅锅体的另一侧，出料口的下方，能够将所述烘干锅锅体中的木耳传送到所述运输装置上。

优选的是，所述烘干锅锅体两侧设置有限位墙，能够在锅体被气缸推起

时起到限位作用。

优选的是，所述限位墙顶端连接有保温盖，能够在所述烘干锅锅体工作时进行保温。

优选的是，所述运输装置上设置有两侧挡板和后挡板，且在所述运输装置上设置有橡胶凸起，防止木耳木耳滑落。

优选的是，所述烘干箱的箱体为两层板面的结构，且顶部设置有风机，通过换气保证烘干箱中有干燥的空气以及正常的温度。

优选的是，所述箱体内部设置有保温隔板，其将所述箱体分为上下两层，能够隔绝上下两层之间的温度；其中上下两层分别设置有木耳托盘，能够对分拣来的不同大小的木耳分别进行烘干。

优选的是，所述第一段烘干装置还包括：

温度传感器，其设置在所述烘干锅锅体的内部，用于测量所述烘干锅锅体内的温度；

气体流量传感器，其设置在所述风机加热器的进风口处；

水分检测器，其与所述烘干锅锅体连接，能够检测所述烘干锅锅体内食品的水分含量；

重量传感器，其设置在所述烘干锅锅体的底部，能够检测筒内食品的重量；

模糊控制器，其连接烘干锅锅体、风机加热器、温度传感器、气体流量传感器、水分检测器和重量传感器，用于接收温度传感器、气体流量传感器、水分检测器和重量传感器传递的数据，并控制烘干锅锅体内的风量和温度、木耳的重量。

一种木耳干燥控制方法，包括：

将湿木耳的湿重M_s、湿木耳的水分含量N_s与烘干木耳的水分含量N_g的 水分含量差值ΔN输入到模糊控制器中，所述模糊控制器中湿木耳的湿重M_s与水分含量的差值以及模糊控制器输出风机加热器的热风风量Q_c均分为7个等级；

所述湿木耳的湿重M_s的论域为[-10,10]，所述水分含量差值ΔN的论域为[0,1]，输出热风风量Q_c的论域为[-8,8]，设定量化因子均为1，比例因子为1；

输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}；

还包括模糊PID控制器，其与所述模糊控制器并联；

采用模糊控制器，在模糊控制模型中输入第i个烘干过程的理想木耳水分值和木耳实际水分值N_gi输出PID的偏差e、偏差变化率ec，比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d，将比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d输入PID控制器中，进行热风风量Q_c误差补偿。

优选的是，所述木耳水分值和木耳实际水分值N_gi输出PID的偏差e的模糊论域为[-1,1]，所述偏差变化率ec的模糊论域为[-3,3]，设定量化因子均为1，比例因子为1；

所述输出PID的比例系数K_p的模糊论域为[0.1,5]，比例积分系数K_i的模糊论域为[0.6,2]，微分系数K_d的模糊论域为[0,0.3]，设定量化因子均为1，比例因子为1；

所述偏差e和偏差变化率ec分为7个等级；输出PID的比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d分为7个等级；

所述模糊PID控制器的输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。

本发明所述的有益效果：采用烘干锅锅体对木耳进行第一段干燥，设置挡板将木耳从低处带起，将粘连的木耳打散，使木耳分散均匀，不粘连，提高木耳干燥效率以及木耳产品的质量，采用紫外灯对木耳进行杀毒，能够使木耳的品质进一步提高，使人们放心食用。

通烘干箱对木耳进行第二次干燥干燥，能够去除木耳剩余的水分，提高干燥木耳的品质，防止因木耳为完全干燥或者水分过度去除影响木耳的口感和品质。

在木耳第一段烘干过程中采用模糊控制器和模糊PID控制器并联，对热 风风量进行控制，确保木耳的干燥精准，防止过度干燥和湿润的木耳进入下一环节，提高本装置运行的稳定性和木耳烘干产品的质量。本装置还能够应用在其他视频的干燥上，如桂圆、果铺等，应用范围广泛，操作简便，适合大范围的推广和使用。

附图说明

图1为本发明所述的防粘连木耳干燥装置的结构示意图。

图2为本发明所述的第一段烘干装置的结构示意图。

图3为本发明所述的运输装置的结构示意图。

图4为本发明所述的烘干箱的结构示意图。

图5为本发明所述的模糊控制器和模糊PID控制器的控制策略图。

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。

如图1-5所示，本发明提供一种防粘连木耳干燥装置，包括第一段烘干装置100，运输装置200，分拣机构300以及烘干箱400。

第一段烘干装置100设置在双段木耳干燥装置的一端，包括，进料口，其与进料滑道102的一端连通，需要进行干燥的食品从进料口加入，进料口上还设置有与其相配合的进料口盖101，手动进行盖子的开闭，能够在进料后开始干燥时进行保温。进料滑道102的另一端与烘干锅锅体107的一端连通，且进料滑道102与烘干锅锅体107之间有一定的倾斜角度，能够保证用来干燥的食品顺利快速的加入到烘干锅锅体107中。

烘干锅锅体107内部设置有多处挡片111，其为金属片，并且沿烘干锅锅体107的轴向方向设置在烘干锅锅体的内壁，能够在烘干锅锅体107旋转时将木耳从低处带起，防止木耳在重力的作用下从高处滑落，粘连在一起，影响木耳烘干的效率。

第一段支架110，其设置在第一段烘干装100的外部，能够支撑并固定第一段烘干装置100，风道103，其内部设置有风机加热器，设置在第一段支 架110上，烘干锅锅体107的下部，能够向第一段烘干装置100中输送热风。驱动机构，设置在烘干锅锅体107的下端，第一段支架的下部，包括电机105，与减速皮带104连接，减速皮带104与定向导轮106连接，利用减速皮带104来增加扭矩，保证动力传递到烘干锅锅体107的筒体上。出料传送带108设置在传送带支架109的上部，并位于烘干锅锅体107的另一端，能够将烘干锅锅体107中定型的木耳输送到运输装置200的进料端上。

限位墙设置在烘干锅锅体107的两侧，限位墙的顶部设置有保温盖，能够使工作时的烘干锅锅体107保温。限位墙朝向烘干锅锅体107的一侧设置有紫外线灯，能够对烘干锅锅体107内进行干燥的木耳进行杀菌、消毒，保证木耳的质量。

运输装置200的两侧设置有挡板210，能够防止木耳在传递装置的两侧掉落；运输装置200上设置有等间距的橡胶凸起220，能够防止木耳从上方滑落至下方，挡板，其设置在运输装置200的两侧，能够防止木耳从传送带的左右两侧掉下；在运输装置200靠近出料传送带108的一端还设置有后挡板230。

分拣机构300与运输装置200的出料端连接，为双层结构，上层为可以更换的振动筛网，能够根据所筛选的食品和筛选的要求进行食品大小的进行筛选，并且振动筛网的两侧垂直设置有上挡板，下层为分拣传送带，两侧设置有倾斜的下挡板，防止木耳向两侧掉落。

烘干箱400与分拣机构300的出料端连接，烘干箱400的箱体408为两层板面的结构，以保证温度最少流失，且顶部设置有风机401，通过换气保证烘干箱400中有干燥的空气以及正常的温度。

箱体408设置有上层和下层，正面设置有上门和下门两个手动拉门407，手动拉门407上,设置有观察窗406，观察窗406的内侧设置有温度计405，能够测量上层和下层箱体的温度，并能够通过观察窗406观察到箱体408内部的干燥温度。上层和下层箱体均设置有盛放木耳的托盘411。箱体408的背面，即箱体408朝向分拣机构300的出料端的一侧，设置有上、下滑道，能够将接收的来自分拣机构300上下层的木耳分别加入到箱体的上层和下层托盘411中。

箱体408的上层和箱体408的下层之间设置有保温隔板410，能够对大木耳箱和小木耳箱进行隔热，在箱体408内部的侧面和底面设置有多处加热器402，对箱体内部进行加热。箱体408的外部侧面设置有风道403，其与箱体内部连通。

在箱体408正面的四周设置有密封垫409，能够与手动拉门407紧密配合，防止箱内散发出多余的热量。在箱体408靠近风内侧面的上层和下层均设置有防漏网404，防止在风机风量较大时，木耳等被烘干的食物顺着风道进入风机401中，造成安全隐患。风道403的底部设置有储水盒，能够容纳由风道排出的湿润的空气在冰冷的风道403在结成的水珠。

防粘连木耳干燥装置的工作过程为：一段定型，中间分拣，二段去除剩余水分。首先将需要干燥的木耳或者其他食品通过进料口加入到烘干锅锅体107中，盖上出料口盖101，开启启动按钮，开始工作，动力经通过减速皮带104传输到烘干锅锅体107上，开启风机加热器，木耳等被烘干的食品在烘干锅锅体107内翻腾，通过热风加热木耳等食品，控制温度，当筒体负载增加量降低到刚加入木耳量的60％-100％左右时，开启紫外灯，当筒内的食品达到所设定的脱水量时，第一段旋转热风烘干完成。

启动出料传送带108，进料漏斗后移，将木耳倾倒在进料传送带108上，启动200，将木耳上升传输到分拣机构300中，木耳通过振动筛网3进行分拣，上层为大木耳，下层为小木耳，筛检完毕后木耳通过上、下滑到412进入到第二段干燥装置的托盘中进行干燥，关闭手动拉门407，使上、下两层烘干箱分别进行加热，设置烘干温度，并能够通过手动拉门407上的观察窗406观察箱体408内部的温度和干燥情况。

本发明还提供一种木耳干燥控制方法，采用模糊控制器和模糊PID控制器并联，对热风风量进行控制，具体包括如下步骤：

步骤1、将湿木耳的湿重M_s、湿木耳的水分含量N_s与烘干木耳的水分含量N_g的水分含量差值ΔN以及热风风量Q_c输入到模糊控制器中进行模糊处理，在无控制时，湿木耳的湿重M_s的论域为[-10,10]，所述水分含量差值ΔN的论域为[0,1]，输出热风风量Q_c的论域为[-8,8]，设定量化因子均为1，比例因子均为1，为了保证控制的精度，使其在不同的环境条件下都能进行很好的 控制，根据反复试验，最终将湿木耳的湿重M_s、湿木耳的水分含量N_s与烘干木耳的水分含量N_g的水分含量差值ΔN以及热风风量Q_c均分为7个等级，输入和输出的模糊集均为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，输入和输出的隶属度函数均采用三角形隶属函。其中所述模糊控制器的模糊控制规则为：

(1)湿木耳的湿重M_s一定，水分含量差值ΔN增大，需要增加风机加热器的热风风量Q_c；

(2)水分含量差值ΔN一定，湿木耳的湿重M_s增大，需要增加风机加热器的热风风量Q_c。

模糊控制的具体控制规则详见表1。

表1模糊控制规则表

步骤2、将湿木耳的湿重M_s、湿木耳的水分含量N_s与烘干木耳的水分含量N_g的水分含量差值ΔN以及热风风量Q_c采用模糊控制规则表1得出模糊控制器的输出量为风机加热器的热风风量Q_c，输入和输出的隶属度函数均采用三角形隶属函数，采用最大隶属度函数法进行解模糊。

步骤3、模糊PID控制，在模糊控制模型中输入第i个烘干过程的理想木耳水分值和木耳实际水分值N_gi的偏差e、偏差变化率ec，比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d，将比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d输入PID控制器中，进行热风风量Q_c的误差补偿控制。在无控制时，理想木耳水分值和木耳实际水分值N_gi的偏差e的模糊论域为[-1,1]，所述偏差变化率ec的模糊论域为[-3,3]，定量化因子均为1，比例因子为1；输出PID的比例系数K_p的模糊论域为[0.1,5]，比例积分系数K_i的模糊论域为[0.6,2]，微分系数K_d的模糊论域为[0,0.3]，设定量化因子均为1，比例因子为1。

步骤4、为了保证控制的精度，实现更好的控制，反复进行实验，确定了最佳的输入和输出等级，将第i个烘干过程的理想木耳水分值和木耳实际水分值N_gi的偏差e、偏差变化率ec分为7个等级，输出PID的比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d均分为7个等级；输入和输出的模糊集均为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，输入和输出的隶属度函数均采用三角形隶属函；

步骤5、选取模糊控制规则为：

(1)、当偏差|e|较大时，增大K_p的取值，从而使偏差快速减小，但同时产生了较大的偏差变化率，应取较小的K_d，通常取K_i＝0；

(2)、当|ec|和|e|取值处于中等时，为避免超调，适当减小K_p的取值，使K_i较小，选择适当大小的K_d；

(3)、当偏差|e|较小时，增大K_p K_i的取值，为避免出现在系统稳态值附近震荡的不稳定现象，通常使当|ec|较大时，取较小的K_d；当|ec|较小时，取较大的K_d；具体的模糊控制规则详见表2、表3和表4。

表2 PID的比例系数K_p的模糊控制表

表3 PID的比例积分系数K_i的模糊控制表

表4 PID的微分系数K_d的模糊控制表

用模糊控制表2-4得出模糊控制器的输出，即PID的比例系数K_p、比例积分系数K_i和微分系数K_d，输出量经解模糊化得到精确值，模糊控制器的解模糊后的精确值输入PID控制器进行误差补偿控制，其控制算式为： 离散化后得到：

u(k)＝ΔK_pe(k)+ΔK_i∑e(k)+ΔK_d[e(k)-e(k-1)]

采用烘干锅锅体对木耳进行第一段干燥，设置挡板将木耳从低处带起，将粘连的木耳打散，使木耳分散均匀，不粘连，提高木耳干燥效率以及木耳 产品的质量，采用紫外灯对木耳进行杀毒，能够使木耳的品质进一步提高，使人们放心食用。

通烘干箱对木耳进行第二次干燥干燥，能够去除木耳剩余的水分，提高干燥木耳的品质，防止因木耳为完全干燥或者水分过度去除影响木耳的口感和品质。

在木耳第一段烘干过程中采用模糊控制器和模糊PID控制器并联，对热风风量进行控制，确保木耳的干燥精准，防止过度干燥和湿润的木耳进入下一环节，提高本装置运行的稳定性和木耳烘干产品的质量。本装置还能够应用在其他视频的干燥上，如桂圆、果铺等，应用范围广泛，操作简便，适合大范围的推广和使用。

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 (6)

1.一种防粘连木耳干燥装置，其特征在于，包括：

第一段烘干装置，其内部设置有挡片，能够将木耳从低处带起，防止木耳粘连；

运输装置，其设置在所述第一段烘干装置的一端，能够将初步干燥定型的木耳输送到分拣装置的一端；所述运输装置的两侧设置有挡板；

烘干箱，其设置在所述分拣装置的另一端，能够接收来自所述分拣装置的木耳，并去除木耳中剩余的水分；

所述烘干箱的箱体为两层板面的结构，且顶部设置有风机，通过换气保证烘干箱中有干燥的空气以及正常的温度；

所述箱体内部设置有保温隔板，其将所述箱体分为上下两层，能够隔绝上下两层之间的温度；其中上下两层分别设置有木耳托盘，能够对分拣来的不同大小的木耳分别进行烘干；

其中，所述第一段烘干装置对木耳进行初步烘干定型，再通过烘干箱对木耳进行第二次烘干。

2.根据权利要求1所述的防粘连木耳干燥装置，其特征在于，所述第一段烘干装置包括：

烘干锅锅体，其一侧设置有进料滑道，所述挡片沿轴向设置在所述烘干锅锅体的内壁；

驱动机构，其设置在锅体支架的下部，所述烘干锅锅体的底部；

风道，其设置在所述烘干锅锅体的下部，且内部设置有风机加热器，能够向烘干锅锅体内输送热风；

出料传送带，其设置在所述烘干锅锅体的另一侧，出料口的下方，能够将所述烘干锅锅体中的木耳传送到所述运输装置上。

3.根据权利要求2所述的防粘连木耳干燥装置，其特征在于，所述烘干锅锅体两侧设置有限位墙，能够在锅体被气缸推起时起到限位作用。

4.根据权利要求3所述的防粘连木耳干燥装置，其特征在于，所述限位墙顶端连接有保温盖，能够在所述烘干锅锅体工作时进行保温。

5.根据权利要求1所述的防粘连木耳干燥装置，其特征在于，所述运输装置上设置有两侧挡板和后挡板，且在所述运输装置上设置有橡胶凸起，防止木耳木耳滑落。

6.根据权利要求2-4中任意一项所述的防粘连木耳干燥装置，其特征在于，所述第一段烘干装置还包括：

温度传感器，其设置在所述烘干锅锅体的内部，用于测量所述烘干锅锅体内的温度；

气体流量传感器，其设置在风机加热器的进风口处；

水分检测器，其与所述烘干锅锅体连接，能够检测所述烘干锅锅体内食品的水分含量；

重量传感器，其设置在所述烘干锅锅体的底部，能够检测筒内食品的重量；

模糊控制器，其连接烘干锅锅体、风机加热器、温度传感器、气体流量传感器、水分检测器和重量传感器，用于接收温度传感器、气体流量传感器、水分检测器和重量传感器传递的数据，并控制烘干锅锅体内的风量和温度、木耳的重量。