CN113231336B - 一种在线分析面粉样品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品检测技术领域，提供了一种在线分析面粉样品的装置和方法，包括与面粉的加工线连通的取样腔、位于取样腔下方的装填腔、与装填腔的水平方向连通的样品检测池；取样腔的输入端收集从加工线上落下的面粉，取样腔的输出端连接装填腔；装填腔设置有水平方向运动的样品推板，样品检测池具有朝向装填腔的开口，用以样品推板将装填腔的面粉通过该开口压实于样品检测池内；样品检测池连接有透镜，近红外光谱仪通过透镜对面粉成分进行近红外光谱分析；当面粉质量合格，正压通道将面粉运输至加工线；当面粉质量不合格，负压通道将面粉运输至面粉废品器。通过在线检测面粉质量，避免人工离线检测带来的信息滞后、成本高和粮食浪费等问题。

Description

一种在线分析面粉样品的装置和方法

技术领域

本发明涉及食品检测技术领域，尤其涉及一种在线分析面粉样品的装置和方法。

背景技术

面粉是人们日常生活必不可少的食物来源，面粉加工的主要原材料是小麦,加工面粉的过程中清理小麦麦麸等杂物是面粉质量最关键的环节。若是在加工面粉的时候小麦中具有较多的杂物,将会对面粉质量产生不良影响，甚至不能食用。面粉加工过程中剥刮率、取粉率、面粉粒度等关键工艺指标的检测人工依赖度高、在线品质测控技术匮乏等问题，人工离线面粉质量检测，会带来信息的滞后，影响面粉生产效率，甚至造成不必要的浪费。

发明内容

本发明为了解决人工检测面粉效率低的问题，提出了一种能够在线快速检测的一种在线分析面粉样品的装置和方法。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，包括：与面粉的加工线连通的取样腔、位于所述取样腔下方的装填腔、与所述装填腔的水平方向连通的样品检测池、连接在所述样品检测池外的近红外光谱仪、并列连接在所述样品检测池的输出端的正压通道和负压通道、面粉废品器；

所述取样腔的取样口收集从所述加工线上落下的面粉，所述取样腔的输出端连接所述装填腔；

所述装填腔设置有水平方向运动的样品推板，所述样品检测池具有朝向所述装填腔的开口；所述样品推板将所述装填腔的所述面粉通过所述开口压实于所述样品检测池内；

所述样品检测池中设置有透镜，所述近红外光谱仪通过所述透镜对所述面粉的成分进行近红外光谱分析；

当所述面粉质量合格，所述正压通道将所述面粉运输至所述加工线；

当所述面粉质量不合格，所述负压通道将所述面粉运输至所述面粉废品器。

进一步的，所述取样腔垂直连接于所述加工线的下方，所述取样口设有取样闸板阀，所述取样闸板阀收集从所述加工线上因重力落下的所述面粉。

进一步的，所述透镜设置在样品检测池的第一侧面上，所述第一侧面的法线方向与所述样品推板的运动方向垂直。

进一步的，所述装置还包括与所述样品检测池的输出端连接的转运通道，所述转运通道的输出端并列连接有回样闸板阀和废样闸板阀；

所述回样闸板阀连接所述正压通道并控制所述正压通道的开启；

所述废样闸板阀连接所述负压通道并控制所述负压通道的开启。

进一步的，所述装置还包括样品池通道板，所述样品检测池包括第二侧面，所述第二侧面与所述样品推板相对设置；

所述样品池通道板设置于所述第二侧面上，用以分隔所述样品检测池和转运通道；

所述样品池通道板上设有多个通孔。

进一步的，所述装置还包括与所述样品检测池连接的正压面粉推进器，所述正压面粉推进器用于向所述样品检测池内吹入正压气体。

进一步的，所述正压面粉推进器设置在所述样品推板上。

进一步的，所述正压面粉推进器为压力泵。

进一步的，所述装置还包括负压面粉收集器，用于向所述样品检测池内吹入负压气体。

进一步的，所述负压面粉收集器为抽气泵。

一种在线分析面粉样品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、开启所述取样腔的所述取样口，所述取样口收集从所述加工线上落下的所述面粉；

S2、开启所述装填腔，让所述面粉进入所述装填腔；

S3、通过所述样品推板将所述面粉压实于所述样品检测池上；

S4、通过所述透镜采集所述面粉的光谱信息，对所述面粉的加工质量进行检测分析；

S5、当所述面粉质量合格时，打开所述正压通道将所述面粉运输至所述加工线；

S6、当所述面粉质量不合格，打开所述负压通道将所述面粉运输至所述面粉废品器。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明利用近红外光谱技术对面粉加工过程中质量进行在线检测，摆脱现有技术的离线人工检测的束缚，有效提高面粉的加工生产效率以及面粉加工质量。本发明可应用到面粉在线加工智能检测研究领域中，该方法效率高，节约空间，可靠性强。

附图说明

图1为本发明公开的在线分析面粉样品装置的主视图结构示意图；

图2为本发明公开的安装有近红外光谱仪的样板检测池的侧视结构示意图。

附图标记：

1、加工线；2、取样闸板阀；3、取样腔；4、装填闸板阀；5、装填腔；6、样品推板；7、正压面粉推进器；8、样品推板驱动装置；9、样品检测池；10、透镜；11、近红外光谱仪；12、回样闸板阀；13、废样闸板阀；15、负压面粉收集器；16、样品池通道板；17、转运通道；120、正压通道；130、负压通道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供能够在线快速检测的一种在线分析面粉样品的装置。下面将对本发明提供的在线分析面粉样品装置，通过具体实施例来进行详细说明。

图1示出了本发明的在线分析面粉样品装置的主结构，如图1所示，一种在线分析面粉样品的装置主要包括与面粉的加工线连通的取样腔3、位于取样腔3下方的装填腔5、与装填腔5水平方向连通的样品检测池9；取样腔3的输入端收集从加工线1上落下的面粉，取样腔3的输出端连接装填腔5；装填腔5安装有能够水平方向反复运动的样品推板6，样品检测池9具有朝向装填腔5的开口，用以样品推板6将装填腔5的面粉通过该开口压实于样品检测池9内；样品检测池9安装有透镜10，近红外光谱仪11通过该透镜10对面粉成分进行近红外光谱分析；当面粉质量合格，样品检测池9通过正压通道120将面粉运输至面粉的加工线1；当面粉质量不合格，样品检测池9通过负压通道130将面粉运输至面粉废品器。

将取样腔3重力方向通过在取样口安装取样闸板阀2连接面粉的加工线1，形成了旁路测试线，随后关闭取样闸板阀2。装填腔5的输入端的装填闸板阀4开启装填腔5，让样品面粉全部进入装填腔5，再关闭装填闸板阀4。样品检验池9与填装腔5直接相连通。在装填腔5的腔体侧壁上安装样品推板6，通过样品推板6将面粉粉末均匀的压实于样品检测池9上，通过透镜10对面粉成分进行近红外光谱分析，可以检测面粉样品光谱信息，根据分析检测的结果，如果面粉质量合格，通过正压通道120将面粉送回加工线1上，节约粮食，如果不合格，停止加工线1，修改工艺参数，并通过负压通道130传输回收不合格的废样品，用于其他废料再生产。样品检测池9的输出端并列连接负压通道130和正压通道120，但负压通道130和正压通道120根据面粉质量情况，择一选择打开。

其中，样品推板6安装在一维运动的样品推板驱动装置8上，例如安装在能水平运动的液压杠上，更多的一维运动的样品推板驱动装置8可以参见机械运动领域的现有技术，这里不再赘述。

本发明一个优选实施例中，负压面粉收集器15为负压通道130和样品检验池9提供负压气流，将面粉吸至面粉废品器，进行不合格面粉的转运；正压面粉推进器7为正压通道120和样品检验池9提供正压气流，将面粉吹至加工线1，进行合格面粉的转运。本领域人员也能够想到可以为正压通道提供负压气流，将面粉吸至加工线1。利用气压变化对面粉进行转运是面粉运输领域的现有技术，这里不再赘述。另外负压通道130也可利用重力将不合格面粉直接落入位于负压通道130下方的面粉废品器；正压通道120也可是传输带对合格面粉进行运输。面粉的运输和转运是面粉领域的现有技术，这里不再赘述。

本发明一个优选实施例中，取样腔3垂直安装于加工线11下面，取样口设有取样闸板阀2。当需要采样时直接开启取样闸板阀2，通过重力作用收集样品，节约效能。优选的，该取样闸板阀2上的阀门为双刀模式，可采用如衡工仪器的电动双开启狭缝。

本发明一个优选实施例中，如图2所示，透镜10安装在样品检测池9的第一侧面上，第一侧面的法线方向与样品推板6的运动方向垂直。近红外光谱仪11和透镜10之间的观察方向与样品推板6运动方向垂直，这样设计能够避免近红外光谱仪11对样品推板6的干涉。

优选的，透镜10采用薄透镜，也就是厚度相对于焦距忽略不计的透镜，或者透镜10采用双凸透镜。更利于得到清晰的光谱信息。

本发明一个优选实施例中，样品检测池9的输出端连接转运通道17，转运通道17的输出端并列连接有分别控制负压通道130和正压通道120的回样闸板阀12和废样闸板阀13。样品检测池9通过转运通道17选择性的连通负压通道130或正压通道120。转运通道17的输出端连接正压通道120的输入端的回样闸板阀12，正压通道120的输出端连通面粉的加工线11。转运通道17的输出端连接负压通道130的输入端的废样闸板阀13，负压通道130的输出端连通面粉废品器。回样闸板阀12控制正压通道120的开启，正压通道120的输出端连接面粉的加工线11，用于回收合格样品。废样闸板阀13控制通过负压通道130的开启，负压通道130连接面粉废品器，用于不合格面粉样品收集处理。

本发明一个优选实施例中，取样闸板阀2、装填闸板阀4、回样闸板阀12和废样闸板阀13均采用双刀收缩闸板，材质选用316L，表面粗糙度0.8um，在收缩过程可以清除刀面残留面粉。

本发明一个优选实施例中，转运通道17的输出端有两个出口，每个出口对应安装有一个闸板阀，一为回样闸板阀12，一为废样闸板阀13。回样闸板阀12用来打开或关闭正压通道120；废样闸板阀13用来打开或关闭负压通道130。

本发明一个优选实施例中，样品检测池9的与样品推板6相对的侧面为第二侧面，即水平方向上靠近转运通道17的侧面为第二侧面。该第二侧面为样品池通道板16，用以分隔样品检测池9和转运通道17。该样品池通道板16设有多个通孔。通孔的主要作用是在压实样品过程中，释放样品检测池9中的空气；以及检测完成后将样品排出；关闭时保证样品不会掺杂其他杂质。样品推板6将面粉从装填腔5压进样品检测池9中，开启样品池通道板16上的通孔，配合优选安装在面粉废品器内的负压面粉收集器15提供的负压气流，将样品检测池9空气排走，样品检测池9与转运通道17形成压缩腔，使样品压实于样品检测池9。

更为具体的，装填腔5整体上是一个顶部中间位置带有装填闸板阀4、且朝向样品检测池9方向没有侧壁的一端开口的空腔，优选易加工的长方体空腔。装填腔5的开口是为了和样品检测池9进行连通。装填腔5远离样品检测池9的水平方向上的侧壁安装有样品推板驱动装置8。样品推板6的形状和空腔的形状相匹配，便于把面粉高效率推入样品检测池9。

样品检测池9直接安装在装填腔5上，整体为一端具有开口的腔体。靠近装填腔5的一端的腔体尺寸大于远离装填腔5的一端的腔体尺寸。优选样品检测池9是一个梯形体的空腔，沿样品推板6运动方向上的截面形状是一个直角梯形。靠近装填腔5的一端的腔体尺寸大于远离装填腔5的一端的腔体尺寸，且远离装填腔5的一端的腔体尺寸小于样品推板6尺寸与装填腔5的两端尺寸相同相比，能够在处理体积较多的面粉时，减少样品推板6的运动距离，或样品推板6运动相同距离时，样品检测池9内的面粉压的更紧密。

在压实面粉样品过程中，开启样品池通道板16上的通孔，排出空气。保证样品均匀的压实于样品检测池9后，关闭通孔，透过透镜10，利用反射式近红外光谱仪11进行样品成分分析检测。检测完成后，开启通孔，利用正压面粉推进器7将面粉吹入转运通道17。

本发明一个优选实施例中，在样品推板6上安装正压面粉推进器7，正压面粉推进器7可根据样品检验阶段随时关闭或开启。并且跟随样品推板6上运动，会保证更靠近面粉，从而更能有效的吹动面粉。回样闸板阀12打开，通过优选为压力泵的正压面粉推进器7不断吹入正压气体，将面粉样品通过样品池通道板16上通孔和转运通道17，进入正压通道120后回收至加工加工线11。本领域人员能够想到也可以只用正压面粉推进器7实现样品检测池9内面粉通过转运通道17，后续使用其他能为正压通道120提供正压气流的设备继续将转运通道17的面粉通过正压通道120。

本发明一个优选实施例中，负压通道130连接负压面粉收集器15，优选为抽气泵。废样闸板阀13打开，负压面粉收集器15将样品检测池9的空气排走；被正压面粉推进器7吹入的不合格面粉从样品检测池9经过转存通道17，进入负压通道130，被负压面粉收集器15吸至面粉废品器。

一种在线分析面粉样品的方法，包括以下步骤：

S1、开启取样腔3的取样口，取样口收集从加工线11上落下的面粉；

S2、开启装填腔5，让面粉进入装填腔5；

S3、通过样品推板6将面粉压实于样品检测池9上；

S4、通过透镜10采集面粉的光谱信息，对面粉的加工质量进行检测分析；

S5、当面粉质量合格时，打开正压通道120将面粉运输至加工线11；

S6、当面粉质量不合格，打开负压通道130将面粉运输至面粉废品器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，包括：与面粉的加工线(1)连通的取样腔(3)、位于所述取样腔(3)下方的装填腔(5)、与所述装填腔(5)的水平方向连通的样品检测池(9)、连接在所述样品检测池(9)外的近红外光谱仪(11)、并列连接在所述样品检测池(9)的输出端的正压通道(120)和负压通道(130)、面粉废品器；

所述取样腔(3)的取样口收集从所述加工线(1)上落下的面粉，所述取样腔(3)的输出端连接所述装填腔(5)；

所述装填腔(5)设置有水平方向运动的样品推板(6)，所述样品检测池(9)具有朝向所述装填腔(5)的开口；所述样品推板(6)将所述装填腔(5)的所述面粉通过所述开口压实于所述样品检测池(9)内；

所述样品检测池(9)中设置有透镜(10)，所述近红外光谱仪(11)通过所述透镜(10)对所述面粉的成分进行近红外光谱分析；

当所述面粉质量合格，所述正压通道(120)将所述面粉运输至所述加工线(1)；

当所述面粉质量不合格，所述负压通道(130)将所述面粉运输至所述面粉废品器；

所述装置还包括与所述样品检测池(9)的输出端连接的转运通道(17)，所述转运通道(17)的输出端并列连接有回样闸板阀(12)和废样闸板阀(13)；

所述回样闸板阀(12)连接所述正压通道(120)并控制所述正压通道(120)的开启；

所述废样闸板阀(13)连接所述负压通道(130)并控制所述负压通道(130)的开启；

所述装置还包括样品池通道板(16)，所述样品检测池(9)包括第二侧面，所述第二侧面与所述样品推板(6)相对设置；

所述样品池通道板(16)设置于所述第二侧面上，用以分隔所述样品检测池(9)和转运通道(17)；

所述样品池通道板(16)上设有多个通孔；

所述装置还包括与所述样品检测池(9)连接的正压面粉推进器(7)，所述正压面粉推进器(7)用于向所述样品检测池(9)内吹入正压气体；

所述正压面粉推进器(7)设置在所述样品推板(6)上。

2.根据权利要求1所述的一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，所述取样腔(3)垂直连接于所述加工线(1)的下方，所述取样口设有取样闸板阀(2)，所述取样闸板阀(2)收集从所述加工线(1)上因重力落下的所述面粉。

3.根据权利要求1所述的一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，所述透镜(10)设置在样品检测池(9)的第一侧面上，所述第一侧面的法线方向与所述样品推板(6)的运动方向垂直。

4.根据权利要求1所述的一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，所述正压面粉推进器(7)为压力泵。

5.根据权利要求1所述的一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，所述装置还包括负压面粉收集器(15)，用于向所述样品检测池(9)内吹入负压气体。

6.根据权利要求5所述的一种在线分析面粉样品的装置，其特征在于，所述负压面粉收集器(15)为抽气泵。

7.一种通过权利要求1～6任一项所述的装置在线分析面粉样品的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、开启所述取样腔(3)的所述取样口，所述取样口收集从所述加工线(1)上落下的所述面粉；

S2、开启所述装填腔(5)，让所述面粉进入所述装填腔(5)；

S3、通过所述样品推板(6)将所述面粉压实于所述样品检测池(9)上；

S4、通过所述透镜(10)采集所述面粉的光谱信息，对所述面粉的加工质量进行检测分析；

S5、当所述面粉质量合格时，打开所述正压通道(120)将所述面粉运输至所述加工线(1)；

S6、当所述面粉质量不合格，打开所述负压通道(130)将所述面粉运输至所述面粉废品器。

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