CN113813876B - 一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 - Google Patents
一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113813876B CN113813876B CN202111191084.8A CN202111191084A CN113813876B CN 113813876 B CN113813876 B CN 113813876B CN 202111191084 A CN202111191084 A CN 202111191084A CN 113813876 B CN113813876 B CN 113813876B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- cavity
- reaction kettle
- wall
- coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 138
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 59
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 58
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 45
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 44
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 2
- 229940034610 toothpaste Drugs 0.000 description 2
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 241000220222 Rosaceae Species 0.000 description 1
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 description 1
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 235000015895 biscuits Nutrition 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000013332 fish product Nutrition 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 239000004597 plastic additive Substances 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000004759 spandex Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 1
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 1
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 1
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 1
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0033—Optimalisation processes, i.e. processes with adaptive control systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/002—Component parts of these vessels not mentioned in B01J3/004, B01J3/006, B01J3/02 - B01J3/08; Measures taken in conjunction with the process to be carried out, e.g. safety measures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，包括反应釜主体与温控系统；反应釜主体包括内壁、中壁与外壁，内壁与中壁之间形成第一空腔、中壁与外壁之间形成第二空腔；第一空腔与第二空腔内均填充耐高温、热传导率高的液体物质；温控系统包括温度传感器、加热器、油液调节器、温度控制模块及自适应更新系统，自适应更新系统包括记忆系统、计算系统及更新学习系统。该系统实现了山梨醇生产过程中的自动化升温、降温与控温，达到了最短时间内升温到指定温度，从而减少能源消耗、极大的降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及山梨醇加工技术领域，具体涉及一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统。
背景技术
山梨糖醇别名山梨醇，分子式C6H14O6，是蔷薇科植物的主要光合作用产物,为白色吸湿性粉末或晶状粉末、片状或颗粒，无臭。山梨醇根据生产工艺和品质控制的条件不同，可划分为医药级、食品级、日化级和化学工业品级，其中医药级主要作为生产维生素C的原料，作为糖浆、注射输液、医药压片的原料，作为药物的分散剂、填充剂、冷冻保护剂、防结晶剂、润湿剂、甜味剂等；食品级可用于制备各类糖果(突出口感好、防干裂、抗氧化、保质、保香、无糖概念)，各类糕点、饼干(突出风味好、防干裂、延长贮存期、保持外观、无糖概念)，鱼类制品(可以起到冷冻防护性能好、保湿效果好、甜度低、防褐变的效果)，饮料、冰淇淋、果冻等(具有保湿、低甜度、防龋齿、无糖等性能)；日化级主要用于生产牙膏，可保持牙膏体润滑、色泽、口感好，用于生产化妆品、可增强乳化剂的伸展性和润滑性、适应长期贮存，用于卷烟生产，使卷线柔软，不产生空头；化学工业品级主要用于斯潘、吐温等表面活性剂、聚醚、塑料助剂的生产。一般讲，医药级、食品级的山梨醇产品对山梨醇的品质要求较高，呈结晶状。日化级、化学工业品级山梨醇产品对山梨醇的品质要求较低，呈液态状。
目前，山梨醇的生产主要以口服葡萄糖为原料，经过加氢还原、脱色、离交、浓缩、包装等工艺过程制成。而加氢还原反应需要在高温高压的反应釜中进行，较适宜的温度和压力控制有利于氢化过程，从而提高反应收率；因此，山梨醇生产过程中，能源消耗是其一项重要的成本。如何在保证山梨醇所需的高温情况下的减少能源消耗、降低成本，是现有技术中一个迫切需要解决的问题；特别是反应釜升温过程中，能耗较大，不符合工业化经济的生产准则。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，该系统能够在山梨醇生产过程中实现自动化控温与升温，从而减少能源消耗、降低生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：
包括反应釜主体与温控系统；
所述反应釜主体包括内壁、中壁与外壁，所述内壁与中壁之间形成第一空腔，所述中壁与外壁之间形成第二空腔；所述第一空腔与第二空腔内均填充耐高温、热传导率高的液体物质；
所述温控系统包括温度传感器、加热器、油液调节器、温度控制模块以及自适应更新系统，所述温度传感器均匀分布在所述反应釜主体内壁内与第一空腔内、用于监测反应釜主体内壁的反应温度以及第一空腔内液体物质的温度，所述加热器固定安装在所述第一空腔内，用于对第一空腔内的液体物质进行加热，所述油液调节器由油液储存器与真空泵组成且所述油液调节器与所述第二空腔连通，所述温度控制模块分别与所述温度传感器、所述加热器、所述油液调节器电性连接；
所述自适应更新系统用于提升温控系统的自适应能力、保证加热器最小加热时间的准确性；
所述自适应更新系统包括：记忆系统、计算系统以及更新学习系统；
所述记忆系统用于记录反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的数组，所述数组包括反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的经验值(即过往数值)与系统新增参数值(由更新学习系统提供)；所述数组由参数与时间组成数据对，分别为(k1，j，t1，j)与(k2，j，t2，j)，其中，k1，j与k2，j分别表示不同时间下生成的反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2，t1，j与t2，j分别表示对应的参数生成时间；
所述反应釜升温系数k1表示单位时间内反应釜主体内壁内升高温度值与温度差值的比例系数，所述第一空腔散热系数k2表示单位时间内第一空腔降低温度值与温度差值的比例系数，所述温度差值为第一空腔温度与反应釜主体内壁内温度之间的差值；所述加热器加热效率p表示单位时间内使得第一空腔内液体物质升高的温度值；
所述计算系统根据所述记忆系统中的数组，采用权重均值法计算反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的初始化数值；
所述更新学习系统用于新增参数，依据升温过程中反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的实际测量值、对记忆系统中的反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的数组进行不断更换；
所述温控系统的控温方法包括恒温温控方法、升温温控方法与降温温控方法；
所述升温温控方法具体为：
S001、首先控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质，使得第二空腔保持真空状态(通过真空，阻隔中壁与外壁之间的热交换，从而实现保温作用)；
S002、然后通过计算系统获得反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2以及加热器加热效率p的初始化数值；
S003、预设反应釜主体内壁内原材料的预期温度值Tr；根据预设的预期温度值Tr以及反应釜主体内壁内原材料初始温度Tf0、第一空腔中液体物质的初始温度Tk0，获得加热器工作的最短时间tp，然后控制加热器工作、实现对第一空腔内液体物质的升温，从而实现对反应釜主体内壁内的升温；
获得加热器工作的最短时间tp具体步骤为：
从而获得：
式中，Tf表示加热器加热过程中反应釜主体内壁内原材料的温度；Tk表示加热器加热过程中第一空腔内液体物质的温度；
当第一空腔内液体物质的温度达到预期温度值时(即Tk＝Tr时)，达到热平衡状态，即获得加热器工作的最短时间tp；
S004、达到预期温度值后，加热器停止工作；然后按照更新学习系统中的参数新增方法获得反应釜升温过程中反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2的实测值，并添加到记忆系统的数组中进行记录。
通过反应釜升温系数与降温系数的设置，同时配合第一空腔与第二空腔的结构设置，有效避免加热过程中外界环境因素以及反应釜主体本身的影响，从而获得精确的热传导过程以及传递数值，保证获得的加热器工作时间最短，降低升温过程中的能耗，进而节省生产成本。
作进一步优化，所述反应釜主体内分别设置高压进料孔、出料孔以及泄压孔，所述高压进料孔与所述出料孔位于所述反应釜主体底部，所述泄压孔位于所述反应釜主体顶部；且所述高压进料孔、所述出料孔、所述泄压孔上均设置单向通过阀门。
作进一步优化，所述反应釜主体采用抗压能力强、热传导效率高的材料制成。
作进一步优化，所述恒温温控方法具体为：首先控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质，使得第二空腔保持真空状态(通过真空，阻断中壁与外壁的热交换，起到保温的作用)；然后通过温度传感器监测反应釜主体内壁内的温度，当温度低于目标值时，温度控制模块控制加热器工作，对第一空腔中的液体物质进行升温；温度传感器实时监测反应釜主体内的温度，当反应釜主体中温度达到要求指定温度时，温度控制模块停止加热器；循环重复上述过程，使得反应釜主体内壁内温度保持恒定。
作进一步优化，所述降温温控方法具体为：首先温度控制模块控制加热器停止工作，然后再控制油液调节器使得第二空腔内填充液体物质(通过填充液体物质，使得中壁与外壁能快速进行热交换，从而使得反应釜内部的热量快速交换掉，降低反应釜内部温度)；待反应釜主体中温度降低到指定温度时，控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质。
作进一步优化，所述按照更新学习系统中的参数新增方法获得反应釜升温过程中反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2的实测值的具体步骤为：
S201、当加热器停止工作时，温度传感器以极小的时间间隔Δt为周期，分别记录反应釜主体内壁内的温度Tfi(i＝1，2，3，4，……)以及第一空腔内液体物质的温度Tki(i＝1，2，3，4，……)；
S202、首先计算得到反应釜主体内壁内的温度变化值dTfi以及第一空腔内液体物质的温度变化值dTki：
dTfi＝Tf(i+1)-Tfi；
dTki＝Tki-Tk(i+1)；
然后计算得到反应釜主体内壁内温度与第一空腔内液体物质温度的差值dTi：
dTi＝Tki-Tfi；
S203、采用最小二乘法分别求取所有点(dTfi，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为反应釜升温系数k1以及所有点(dTki，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为第一空腔散热系数k2的实测值。
作进一步优化，所述计算系统采用权重均值法获得反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2的初始化数值，具体为：
式中，i＝1或2，表示计算系统得到的反应釜升温系数k1的初始化数值，/>表示计算系统得到的第一空腔散热系数k2的初始化数值，t0为当前时间。
作进一步优化，所述记忆系统中设置反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的容量上限N，从而限制数组的最大个数为N，确保学习系统更加稳定(避免内存、计算量等出现爆炸)。
作进一步优化，所述更新学习系统中采用离群参数对记忆系统中的反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2进行过滤，以避免记忆系统超过容量上限；
所述离群参数具体为：
式中，t0为当前时间；t为系数的生成时间；TΔ为时间因子调节系数；k为数组中的参数值，μk为记忆系统中数组的均值，σk为标准差；λ为权重分配因子；
上述时间因子调节系数TΔ和权重分配因子λ均为经验参数(超参数)，由系统实验与经验获得；其中，时间调节系数TΔ用于对时间的衰减；权重分配因子λ用于控制时间系数和系数本身权重的分布；
离群参数q距离当前时间越长越小，距离记忆系统中数组的均值μk越远越小；
所述过滤步骤具体为：
S301、分别计算记忆系统数组中的各个反应釜升温系数k1的离群参数，并根据离群参数的大小对记忆系统中的反应釜升温系数k1由大到小进行排序；
S302、保留步骤S201中的前N个参数；
S303、分别计算记忆系统数组中的各个第一空腔散热系数k2的离群参数，并根据离群参数的大小对记忆系统中的第一空腔散热系数k2由大到小进行排序；
S304、保留步骤S202中的前N个参数。
本发明具有如下技术效果：
本系统通过将反应釜设置为双空腔结构，同时配合反复通入液体以及抽真空的方法，从而实现了对山梨醇生产过程中的高效升温、降温以及控温；通过记忆系统、计算系统以及更新学习系统的配合，实现了最短时间内达到指定温度，从而减少了高温情况下山梨醇的能源消耗、极大的降低了生产成本，同时，该系统在实际生产过程中有效实现不断的学习、更新，从而适应不同条件下的山梨醇生产，进一步确保每次山梨醇生产都能以最优能耗以及最高效率进行，符合现代工业化生产的经济性、自动化原则。
附图说明
图1为本发明实施例中山梨醇生产系统的结构示意图。
其中，10、反应釜主体；11、第一空腔；12、第二空腔；101、高压进料孔；102、出料孔；103、泄压孔；20、温度传感器；30、加热器；40、油液调节器；50、温度控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：
包括反应釜主体10与温控系统；
反应釜主体10包括内壁、中壁与外壁，内壁与中壁之间形成第一空腔11，中壁与外壁之间形成第二空腔12；第一空腔11与第二空腔12内均填充耐高温、热传导率高的液体物质(例如油类物质)；反应釜主体10内分别设置高压进料孔101、出料孔102以及泄压孔103，高压进料孔101与出料孔102位于反应釜主体10底部，泄压孔103位于反应釜主体10顶部；且101、出料孔102、泄压孔103上均设置单向通过阀门。反应釜主体10采用抗压能力强、热传导效率高的材料制成。
温控系统包括温度传感器20、加热器30、油液调节器40、温度控制模块50以及自适应更新系统，温度传感器20均匀分布在反应釜主体10内壁内与第一空腔11内、用于监测反应釜主体10内壁的反应温度以及第一空腔11内液体物质的温度，加热器30固定安装在第一空腔11内，用于对第一空腔11内11的液体物质进行加热，油液调节器40由油液储存器与真空泵组成且油液调节器40与第二空腔12连通，温度控制模块50分别与温度传感器20、加热器30、油液调节器40电性连接；
自适应更新系统用于提升温控系统的自适应能力、保证加热器30最小加热时间的准确性；
自适应更新系统包括：记忆系统、计算系统以及更新学习系统；
记忆系统用于记录反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的数组，数组包括反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的经验值(即过往数值)与系统新增参数值(由更新学习系统提供)；数组由参数与时间组成数据对，分别为(k1，j，t1，j)与(k2，j，t2，j)，其中，k1，j与k2，j分别表示不同时间下生成的反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2，t1，j与t2，j分别表示对应的参数生成时间；
反应釜升温系数k1表示单位时间内反应釜主体10内壁内升高温度值与温度差值的比例系数，第一空腔11散热系数k2表示单位时间内第一空腔11降低温度值与温度差值的比例系数，温度差值为第一空腔11温度与反应釜主体10内壁内温度之间的差值；加热器30加热效率p表示单位时间内使得第一空腔11内液体物质升高的温度值(由加热器30本身性质决定)；
计算系统根据记忆系统中的数组，采用权重均值法计算反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的初始化数值，具体为：
式中，i＝1或2，表示计算系统得到的反应釜升温系数k1的初始化数值，/>表示计算系统得到的第一空腔11散热系数k2的初始化数值，t0为当前时间。
更新学习系统用于新增参数值，依据升温过程中反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的实际测量值、对记忆系统中的反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的数组进行不断更换；
参数新增方法获得实测值的具体步骤为：
S201、当加热器30停止工作时，温度传感器20以极小的时间间隔Δt为周期，分别记录反应釜主体10内壁内的温度Tfi(i＝1，2，3，4，……)以及第一空腔11内液体物质的温度Tki(i＝1，2，3，4，……)；
S202、首先计算得到反应釜主体10内壁内的温度变化值dTfi以及第一空腔11内液体物质的温度变化值dTki：
dTfi＝Tf(i+1)-Tfi；
dTki＝Tki-Tk(i+1).
然后计算得到反应釜主体10内壁内温度与第一空腔11内液体物质温度的差值dTi：
dTi＝Tki-Tfi.
S203、采用最小二乘法分别求取所有点(dTfi，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为反应釜升温系数k1以及所有点(dTki，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为第一空腔11散热系数k2的实测值。
温控系统的控温方法包括恒温温控方法、升温温控方法与降温温控方法；
升温温控方法具体为：
S001、首先控制油液调节器40抽空第二空腔12内的液体物质，使得第二空腔12保持真空状态(通过真空，阻隔中壁与外壁之间的热交换，从而实现保温作用)；
S002、然后通过计算系统获得反应釜升温系数k1、第一空腔11散热系数k2以及加热器30加热效率p的初始化数值；
S003、预设反应釜主体10内壁内原材料的预期温度值Tr；根据预设的预期温度值Tr以及反应釜主体10内壁内原材料初始温度Tf0、第一空腔11中液体物质的初始温度Tk0，获得加热器30工作的最短时间tp，然后控制加热器30工作、实现对第一空腔11内液体物质的升温，从而实现对反应釜主体10内壁内的升温；
获得加热器30工作的最短时间tp具体步骤为：
从而获得：
式中，Tf表示加热器30加热过程中反应釜主体10内壁内原材料的温度；Tk表示加热器30加热过程中第一空腔11内液体物质的温度；
当第一空腔11内液体物质的温度达到预期温度值时(即Tk＝Tr时)，达到热平衡状态，即获得加热器30工作的最短时间tp；
S004、达到预期温度值后，加热器30停止工作；然后按照更新学习系统中的参数新增方法获得反应釜升温过程中反应釜升温系数k1、第一空腔11散热系数k2的实测值，并添加到记忆系统的数组中进行记录。
通过反应釜升温系数与降温系数的设置，同时配合第一空腔11与第二空腔12的结构设置，有效避免加热过程中外界环境因素以及反应釜主体10本身的影响，从而获得精确的热传导过程以及传递数值，保证获得的加热器30工作时间最短，降低升温过程中的能耗，进而节省生产成本。
S005、记忆系统中设置反应釜升温系数k1与第一空腔11散热系数k2的容量上限N，从而限制数组的最大个数为N，确保学习系统更加稳定(避免内存、计算量等出现爆炸)。
更新学习系统中采用离群参数对记忆系统中的反应釜升温系数kl与第一空腔11散热系数k2进行过滤，以避免记忆系统超过容量上限；
离群参数具体为：
式中，t0为当前时间；t为系数的生成时间；TΔ为时间因子调节系数；k为数组中的参数值，μk为记忆系统中数组的均值，σk为标准差；λ为权重分配因子；
上述时间因子调节系数TΔ和权重分配因子λ均为经验参数(超参数)，由系统实验与经验获得；其中，时间调节系数TΔ用于对时间的衰减；权重分配因子λ用于控制时间系数和系数本身权重的分布；
离群参数q距离当前时间越长越小，距离记忆系统中数组的均值μk越远越小；
过滤步骤具体为：
S301、分别计算记忆系统数组中的各个反应釜升温系数k1的离群参数，并根据离群参数的大小对记忆系统中的反应釜升温系数k1由大到小进行排序；
S302、保留步骤S201中的前N个参数；
S303、分别计算记忆系统数组中的各个第一空腔11散热系数k2的离群参数，并根据离群参数的大小对记忆系统中的第一空腔11散热系数k2由大到小进行排序；
S304、保留步骤S202中的前N个参数。
第一空腔11内填充液体物质，当采用温度传感器20测试第一空腔11中液体物质的温度时，由于温度在垂直方向上存在一定的差异性(根据加热器30设定的具体位置出现差异，由靠近加热器30到远离依次递减)；因此，为了保证测试第一空腔11内温度的均匀性、消除垂直方向上的温度差异性，从而确保测量第一空腔11温度的精确性、获得最精确的加热器30工作的最短时间，第一空腔11内采用温度传感器20测试温度的具体步骤为：
首先将第一空腔11腔壁在垂直方向上分为M段，然后在第一空腔11腔壁两端以及每段与每段之间的分界点上设置温度传感器20并由下向上依次编号为m1，m2，……，mM-1，mM；每段高度占第一空腔11腔壁总高度的比例为r0，r1，……，rM-1；
则第一空腔11所测得的温度为：
式中，Ti表示第一空腔11垂直方向上第i段的测试值；Tk1可替换上述步骤中Tk0或Tk。
反应釜主体10内壁内的温度传感器20布置采用本领域常规均匀布置方法；
恒温温控方法具体为：首先控制油液调节器40抽空第二空腔12内的液体物质，使得第二空腔12保持真空状态(通过真空，阻断中壁与外壁的热交换，起到保温的作用)；然后通过温度传感器20监测反应釜主体10内壁内的温度，当温度低于目标值时，温度控制模块50控制加热器30工作，对第一空腔11中的液体物质进行升温；温度传感器20实时监测反应釜主体10内的温度，当反应釜主体10中温度达到要求指定温度时，温度控制模块50停止加热器30；循环重复上述过程，使得反应釜主体10内壁内温度保持恒定。
降温温控方法具体为：首先温度控制模块50控制加热器30停止工作，然后再控制油液调节器40使得第二空腔12内填充液体物质(通过填充液体物质，使得中壁与外壁能快速进行热交换，从而使得反应釜内部的热量快速交换掉，降低反应釜内部温度)；待反应釜主体10中温度降低到指定温度时，控制油液调节器40抽空第二空腔12内的液体物质。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：
包括反应釜主体与温控系统；
所述反应釜主体包括内壁、中壁与外壁，所述内壁与中壁之间形成第一空腔，所述中壁与外壁之间形成第二空腔；所述第一空腔与第二空腔内均填充耐高温、热传导率高的液体物质；
所述温控系统包括温度传感器、加热器、油液调节器、温度控制模块以及自适应更新系统，所述温度传感器均匀分布在所述反应釜主体内壁内与第一空腔内、用于监测反应釜主体内壁的反应温度以及第一空腔内液体物质的温度，所述加热器固定安装在所述第一空腔内，用于对第一空腔内的液体物质进行加热，所述油液调节器由油液储存器与真空泵组成且所述油液调节器与所述第二空腔连通，所述温度控制模块分别与所述温度传感器、所述加热器、所述油液调节器电性连接；
所述自适应更新系统用于提升温控系统的自适应能力、保证加热器最小加热时间的准确性；
所述自适应更新系统包括：记忆系统、计算系统以及更新学习系统；
所述记忆系统用于记录反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的数组，所述数组包括反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的经验值与系统新增参数值；所述数组由参数与时间组成数据对，分别为(k1,j，t1,j)与(k2,j，t2,j)，其中，k1,j与k2,j分别表示不同时间下生成的反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2，t1,j与t2,j分别表示对应的参数生成时间；
所述反应釜升温系数k1表示单位时间内反应釜主体内壁内升高温度值与温度差值的比例系数，所述第一空腔散热系数k2表示单位时间内第一空腔降低温度值与温度差值的比例系数，所述温度差值为第一空腔温度与反应釜主体内壁内温度之间的差值；所述加热器加热效率p表示单位时间内使得第一空腔内液体物质升高的温度值；
所述计算系统根据所述记忆系统中的数组，采用权重均值法计算反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的初始化数值，具体为：
式中，i＝1或2，表示计算系统得到的反应釜升温系数k1的初始化数值，/>表示计算系统得到的第一空腔散热系数k2的初始化数值；t0为当前时间；
所述更新学习系统用于新增参数，依据升温过程中反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的实际测量值、对记忆系统中的反应釜升温系数k1与第一空腔散热系数k2的数组进行不断更换；
按照更新学习系统中的参数新增方法获得反应釜升温过程中反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2的实测值的具体步骤为：
S201、当加热器停止工作时，温度传感器以极小的时间间隔Δt为周期，分别记录反应釜主体内壁内的温度Tfi(i＝1，2，3，4，……)以及第一空腔内液体物质的温度Tki(i＝1，2，3，4，……)；
S202、首先计算得到反应釜主体内壁内的温度变化值dTfi以及第一空腔内液体物质的温度变化值dTki：
dTfi＝Tf(i+1)-Tfi；
dTki＝Tki-Tk(i+1)；
然后计算得到反应釜主体内壁内温度与第一空腔内液体物质温度的差值dTi：
dTi＝Tki-Tfi；
S203、采用最小二乘法分别求取所有点(dTfi，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为反应釜升温系数k1以及所有点(dTki，dTi)(i＝1，2，3，4，……)的误差最小拟合直线的斜率作为第一空腔散热系数k2的实测值；
所述温控系统的控温方法包括恒温温控方法、升温温控方法与降温温控方法；
所述升温温控方法具体为：
S001、首先控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质，使得第二空腔保持真空状态；
S002、然后通过计算系统获得反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2以及加热器加热效率p的初始化数值；
S003、预设反应釜主体内壁内原材料的预期温度值Tr；根据预设的预期温度值Tr以及反应釜主体内壁内原材料初始温度Tf0、第一空腔中液体物质的初始温度Tk0，获得加热器工作的最短时间tp，然后控制加热器工作、实现对第一空腔内液体物质的升温，从而实现对反应釜主体内壁内的升温；
获得加热器工作的最短时间tp具体步骤为：
从而获得：
式中，Tf表示加热器加热过程中反应釜主体内壁内原材料的温度；Tk表示加热器加热过程中第一空腔内液体物质的温度；
当第一空腔内液体物质的温度达到预期温度值时，达到热平衡状态，即获得加热器工作的最短时间tp；
S004、达到预期温度值后，加热器停止工作；然后按照更新学习系统中的参数新增方法获得反应釜升温过程中反应釜升温系数k1、第一空腔散热系数k2的实测值，并添加到记忆系统的数组中进行记录。
2.根据权利要求1所述的一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：
所述反应釜主体内分别设置高压进料孔、出料孔以及泄压孔，所述高压进料孔与所述出料孔位于所述反应釜主体底部，所述泄压孔位于所述反应釜主体顶部；且所述高压进料孔、所述出料孔、所述泄压孔上均设置单向通过阀门。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：所述反应釜主体采用抗压能力强、热传导效率高的材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：所述恒温温控方法具体为：首先控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质，使得第二空腔保持真空状态；然后通过温度传感器监测反应釜主体内壁内的温度，当温度低于目标值时，温度控制模块控制加热器工作，对第一空腔中的液体物质进行升温；温度传感器实时监测反应釜主体内的温度，当反应釜主体中温度达到要求指定温度时，温度控制模块停止加热器；循环重复上述过程，使得反应釜主体内壁内温度保持恒定。
5.根据权利要求3所述的一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统，其特征在于：所述降温温控方法具体为：首先温度控制模块控制加热器停止工作，然后再控制油液调节器使得第二空腔内填充液体物质；待反应釜主体中温度降低到指定温度时，控制油液调节器抽空第二空腔内的液体物质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111191084.8A CN113813876B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111191084.8A CN113813876B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113813876A CN113813876A (zh) | 2021-12-21 |
| CN113813876B true CN113813876B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=78920476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111191084.8A Active CN113813876B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113813876B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1651114A1 (ru) * | 1989-01-24 | 1991-05-23 | Предприятие П/Я Р-6237 | Способ определени температуры |
| JPH03196836A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-28 | Konica Corp | 化学反応系の温度制御方法及び化学反応液処理装置 |
| JP2009274032A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Casio Comput Co Ltd | 反応装置及び電子機器 |
| CN202366680U (zh) * | 2011-12-27 | 2012-08-08 | 四川省申联生物科技有限责任公司 | 一种新型自动温控高压反应釜 |
| CN103116371A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-05-22 | 富通集团有限公司 | 一种用于反应釜的温度控制方法 |
| CN205761026U (zh) * | 2016-06-01 | 2016-12-07 | 南昌金轩科技有限公司 | 多功能压力反应釜 |
| CN108342540A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-07-31 | 武汉科技大学 | 一种炼钢厂rh精炼设备自动控制系统 |
| CN110180463A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-30 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种自动控制高压反应釜加热降温的系统及方法 |
| CN209423605U (zh) * | 2018-11-28 | 2019-09-24 | 四川惠泉生物科技有限公司 | 一种天然胡椒醛生产用的反应釜 |
| CN110376241A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-25 | 中国计量大学 | 一种振荡式量热反应釜传热因子和系统热容测量方法 |
| US10668177B1 (en) * | 2016-12-13 | 2020-06-02 | Maxim Integrated Products, Inc. | Systems and methods for autoclave operating evaluation and verification |
-
2021
- 2021-10-13 CN CN202111191084.8A patent/CN113813876B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1651114A1 (ru) * | 1989-01-24 | 1991-05-23 | Предприятие П/Я Р-6237 | Способ определени температуры |
| JPH03196836A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-28 | Konica Corp | 化学反応系の温度制御方法及び化学反応液処理装置 |
| JP2009274032A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Casio Comput Co Ltd | 反応装置及び電子機器 |
| CN202366680U (zh) * | 2011-12-27 | 2012-08-08 | 四川省申联生物科技有限责任公司 | 一种新型自动温控高压反应釜 |
| CN103116371A (zh) * | 2013-01-15 | 2013-05-22 | 富通集团有限公司 | 一种用于反应釜的温度控制方法 |
| CN205761026U (zh) * | 2016-06-01 | 2016-12-07 | 南昌金轩科技有限公司 | 多功能压力反应釜 |
| US10668177B1 (en) * | 2016-12-13 | 2020-06-02 | Maxim Integrated Products, Inc. | Systems and methods for autoclave operating evaluation and verification |
| CN108342540A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-07-31 | 武汉科技大学 | 一种炼钢厂rh精炼设备自动控制系统 |
| CN209423605U (zh) * | 2018-11-28 | 2019-09-24 | 四川惠泉生物科技有限公司 | 一种天然胡椒醛生产用的反应釜 |
| CN110180463A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-30 | 中触媒新材料股份有限公司 | 一种自动控制高压反应釜加热降温的系统及方法 |
| CN110376241A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-25 | 中国计量大学 | 一种振荡式量热反应釜传热因子和系统热容测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113813876A (zh) | 2021-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2006049947A3 (en) | Production of liquid center filled confections | |
| US9400056B2 (en) | Apparatus for depositing | |
| CN113813876B (zh) | 一种基于全自动温控和压控反应釜的山梨醇生产系统 | |
| CN100450372C (zh) | 脆皮棒糖及其配制方法 | |
| EP2142006B1 (en) | Process and device for producing a chilled dessert item containing a crunchy composition arranged in superimposed layers in its mass | |
| EP2328423B1 (en) | Confectionery and methods of production thereof | |
| JPS62107777A (ja) | 食品原料の加熱調節方法 | |
| RU2009142801A (ru) | Влагостойкие вафли | |
| US3371626A (en) | Confection manufacture | |
| CN105146259A (zh) | 果冻制作方法及果冻 | |
| EP2330919B1 (en) | Confectionery and methods of production thereof | |
| JP6771127B2 (ja) | 植物の自動給液システム及び養液栽培方法 | |
| CN215188448U (zh) | 一种水稻育秧装置 | |
| WO2016031680A1 (ja) | パンの製造方法およびそれから製造されたパン | |
| CN215480956U (zh) | 一种连续转化果糖制备阿洛酮糖的装置 | |
| CN107279678B (zh) | 油炸过程用油中极性组分调控方法及调控系统 | |
| KR101747210B1 (ko) | 1-mcp 발생장치 및 방법 | |
| CN218878185U (zh) | 果蔬贮运保鲜装置 | |
| CN219879878U (zh) | 一种己烯醇加工用的反应釜 | |
| CN213803709U (zh) | 一种用于米酒制造的杀菌装置 | |
| CN118020808A (zh) | 一种面点发酵装置、发酵方法、方形芝麻酥的发酵工艺 | |
| CN216601139U (zh) | 一种莲藕种植水深监测预警和控制设备 | |
| CN213604179U (zh) | 冰糖葫芦智能熬糖机 | |
| CN213587347U (zh) | 一种用于雪糕生产的液氮注模设备 | |
| CN211800703U (zh) | 一种自动滴加装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |