CN204741923U - 基于串级pid算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，包括上位机、CAN总线、下位机、电连接发酵罐和温度控制系统，所述的上位机通过CAN总线与下位机相连，所述的温度控制系统包括夹套、恒温水箱、循环泵、加热器和冷却系统，所述的夹套包裹在发酵罐的外侧，所述夹套的底部通过第一水管连接在恒温水箱的下部，所述的第一水管上依次设置有第一阀门、循环泵和第二阀门，所述夹套的上部通过第二水管连接在恒温水箱的上部，所述的第二水管上设置有第三阀门，所述的加热器设置在恒温水箱内，所述的冷却系统与恒温水箱相连。本设计通过控制好食用菌液态深层发酵的温度来控制好发酵产品的质量和数量。

Description

基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及发酵温度控制，特指一种基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统。

背景技术

八十年代初期以来，食用菌栽培做为一项投资小、周期短、见效快的致富好项目在中国得以迅猛发展，食用菌产品曾一度供不应求，卖价不菲。食用菌产业是一项集经济效益、生态效益和社会效益于一体的短平快农村经济发展项目，食用菌又是一类有机、营养、保健的绿色食品。发展食用菌产业符合人们消费增长和农业可持续发展的需要，是农民快速致富的有效途径。有些国家还建成了年产鲜菇千吨以上的菇厂，还发展了既供观赏又供食品的家庭种菇和用菌丝体液态发酵生产食品添加剂的技术，21世纪食用菌将发展成为人类主要的蛋白质食品之一。2005年中国食用菌的总产量达1200万吨，居世界第一，2010年中国食用菌总产量又上了一个新台阶，达到2000万吨，占世界70％。开发食用菌液态菌种生产和工厂化栽培技术，提升中国食用菌生产水平，是当今发酵的趋势。食用菌产业已成为中国种植业中的一项重要产业，国内市场潜力巨大。

食用菌中含有生物活性物质如：高分子多糖、β－葡萄糖和RNA复合体、天然有机锗、核酸降解物、cAMP和三萜类化合物等对维护人体健康有重要的利用价值。食用菌的药用保健价值有：①抗癌作用：食用菌的多糖体，能刺激抗体的形成，提高并调整机体内部的防御能力。能降低某些物质诱发肿瘤的发生率，并对多种化疗药物有增效作用。此外栗蘑中富含的有机硒，可作补硒食品，若长期食用，几乎可以防止一切癌变。②抗菌、抗病毒作用。③降血压、降血脂、抗血栓、抗心律失常、强心等。④健胃、助消化作用。⑤止咳平喘、祛痰作用。⑥利胆、保肝、解毒。⑦降血糖。⑧通便利尿。⑨免疫调节施工前人们会把不同口径的管材摆放在一起，在施工过程中再逐一对其进行区分，由于有时候管材的孔径相差不大，人们的肉眼很难直接区分，此时就需要借用一些量具来对其进行测量，当需要区分的管材数量过大时采用测量的方法来区分就会十分麻烦，并且区分效率也会很低下，尤其是在区分小口径的管材过程中采用测量的方法还很容易出错，所以设计一种管材自动筛分机构就显得尤为重要。

食用菌液态深层发酵有发酵时间长、发酵温度的滞后性、非线性和扰动性。扰动一方面是来自外界对发酵温度的干扰，另一方面由于发酵的前期、中期和后期发酵本身产热的不同，对发酵液的温度控制带来很大的不确定性，所以，控制好食用菌液态深层发酵的温度就能控制好发酵产品的质量和数量。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是通过控制好食用菌液态深层发酵的温度来控制好发酵产品的质量和数量；提供一种基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统。

为解决上述的技术问题，本实用新型的结构包括上位机、CAN总线、下位机、电连接发酵罐和温度控制系统，所述的上位机通过CAN总线与下位机相连，所述的温度控制系统包括夹套、恒温水箱、循环泵、加热器和冷却系统，所述的夹套包裹在发酵罐的外侧，所述夹套的底部通过第一水管连接在恒温水箱的下部，所述的第一水管上依次设置有第一阀门、循环泵和第二阀门，所述夹套的上部通过第二水管连接在恒温水箱的上部，所述的第二水管上设置有第三阀门，所述的加热器设置在恒温水箱内，所述的冷却系统与恒温水箱相连，所述的加热器与下位机电连接，所述的夹套和恒温水箱内分别设置第一温度传感器和第二温度传感器，所述的第一温度传感器和第二温度传感器分别通过第一温度变送器和第二温度变送器与下位机相连。

进一步：所述的冷却系统包括第三水管、第四水管和冷却水输送管，所述的冷却水输送管通过第三水管与恒温水箱相连通，所述的第三水和第四水管并联连接，所述的第三水管上依次设置有第四阀门、第一电磁阀和第五阀门，所述的第四水管上设置有第六阀门，所述第四水管的一端连接在第一电磁阀和第五阀门之间的第三水管上，所述第四水管的另一端连接在第四阀门与恒温水箱之间的第三水管上，所述的第一电磁阀与下位机电连接。

又进一步：所述的发酵罐内设置有搅拌器，所述的搅拌器与电机相连接，所述的电机通过调速器与下位机相连。

再进一步：所述发酵罐的顶部连接有排气管，所述的排气管上设置有第二电磁阀，所述的第二电磁阀与下位机电连接。

采用上述结构后，本实用新型不仅能够通过控制好食用菌液态深层发酵的温度来控制好发酵产品的质量和数量；而且还能够缩短发酵时间，减少发酵温度的滞后性、非线性和扰动性对发酵产品的不良影响；并且其还具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，包括上位机1、CAN总线2、下位机3、电连接发酵罐4和温度控制系统，所述的上位机1通过CAN总线2与下位机3相连，所述的温度控制系统包括夹套5、恒温水箱6、循环泵7、加热器8和冷却系统，所述的夹套5包裹在发酵罐4的外侧，所述夹套5的底部通过第一水管9连接在恒温水箱6的下部，所述的第一水管9上依次设置有第一阀门10、循环泵7和第二阀门11，所述夹套5的上部通过第二水管12连接在恒温水箱6的上部，所述的第二水管12上设置有第三阀门13，所述的加热器8设置在恒温水箱6内，所述的冷却系统与恒温水箱相连，所述的加热器8与下位机3电连接，所述的夹套5和恒温水箱6内分别设置第一温度传感器14和第二温度传感器15，所述的第一温度传感器14和第二温度传感器15分别通过第一温度变送器16和第二温度变送器17与下位机3相连；所述发酵罐4的顶部连接有排气管28，所述的排气管28上设置有第二电磁阀29，所述的第二电磁阀29与下位机3电连接。工作时把物料放入发酵罐4内进行发酵，通过设置在夹套5内的第一温度传感器14检测发酵罐4内的发酵温度，当检测到的温度高于发酵温度时，启动冷却系统对恒温水箱6内的水进行降温，利用设置在恒温水箱内的第二温度传感器15对恒温水箱内的水进行检测，当检测到恒温水箱6内的温度满足要求后，依次打开第一阀门10、第二阀门11和三阀门13，并启动循环泵7使夹套5内的水与恒温水箱6内的水进行不断混合，起到降低夹套5内水的温度，从而通过换热的原理对发酵罐4的物料进行降温，直至第一温度传感器14检测到的温度符合要求位置；当利用第一温度传感器14检测到夹套5内的温度低于发酵温度时，启动加热器8对恒温水箱6内水进行加热，利用第二温度传感器15检测恒温水箱6内的温度，当第二温度传感器15检测到的温度符合要求后，依次打开第一阀门10、第二阀门11和三阀门13，并启动循环泵7使夹套5内的水与恒温水箱6内的水进行不断混合，利用换热的原理来提高夹套5内水的温度，利用夹套5内水的温度来提高发酵罐4内的发酵温度；本实用新型不仅能够通过控制好食用菌液态深层发酵的温度来控制好发酵产品的质量和数量；而且还能够缩短发酵时间，减少发酵温度的滞后性、非线性和扰动性对发酵产品的不良影响。

如图1所示的冷却系统包括第三水管18、第四水管19和冷却水输送管20，所述的冷却水输送管20通过第三水管18与恒温水箱6相连通，所述的第三水管18和第四水管19并联连接，所述的第三水管18上依次设置有第四阀门21、第一电磁阀23和第五阀门22，所述的第四水管19上设置有第六阀门24，所述第四水管19的一端连接在第一电磁阀23和第五阀门22之间的第三水管18上，所述第四水管19的另一端连接在第四阀门21与恒温水箱6之间的第三水管18上，所述的第一电磁阀23与下位机3电连接。当需要降低恒温水箱6内的温度时，依次打开第四阀门21、第一电磁阀23和第五阀门22，使冷水依次通过冷却水输送管20和第三水管18流进恒温水箱6内，从而起到降低恒温水箱6内的温度，本设计先通过降低恒温水箱6内的温度，然后通过混合换热来降低夹套5内水的温度，从而起到降低发酵罐4内的温度，使物料在最佳的温度下进行发酵；本设计通过控制好食用菌液态深层发酵的温度来控制好发酵产品的质量和数量。

如图1所示的发酵罐4内设置有搅拌器25，所述的搅拌器25与电机26相连接，所述的电机26通过调速器27与下位机3相连。在发酵的过程中通过下位机3利用调速器27来控制电机26的转速，利用搅拌器25对发酵罐4内的物料进行搅拌，利用搅拌发酵的方式来加快发酵速度；本设计还具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。

Claims (4)

1.一种基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，其特征在于：包括上位机（1）、CAN总线（2）、下位机（3）、电连接发酵罐（4）和温度控制系统，所述的上位机（1）通过CAN总线（2）与下位机（3）相连，所述的温度控制系统包括夹套（5）、恒温水箱（6）、循环泵（7）、加热器（8）和冷却系统，所述的夹套（5）包裹在发酵罐（4）的外侧，所述夹套（5）的底部通过第一水管（9）连接在恒温水箱（6）的下部，所述的第一水管（9）上依次设置有第一阀门（10）、循环泵（7）和第二阀门（11），所述夹套（5）的上部通过第二水管（12）连接在恒温水箱（6）的上部，所述的第二水管（12）上设置有第三阀门（13），所述的加热器（8）设置在恒温水箱（6）内，所述的冷却系统与恒温水箱相连，所述的加热器（8）与下位机（3）电连接，所述的夹套（5）和恒温水箱（6）内分别设置第一温度传感器（14）和第二温度传感器（15），所述的第一温度传感器（14）和第二温度传感器（15）分别通过第一温度变送器（16）和第二温度变送器（17）与下位机（3）相连。

2.根据权利要求1所述的基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，其特征在于：所述的冷却系统包括第三水管（18）、第四水管（19）和冷却水输送管（20），所述的冷却水输送管（20）通过第三水管（18）与恒温水箱（6）相连通，所述的第三水管（18）和第四水管（19）并联连接，所述的第三水管（18）上依次设置有第四阀门（21）、第一电磁阀（23）和第五阀门（22），所述的第四水管（19）上设置有第六阀门（24），所述第四水管（19）的一端连接在第一电磁阀（23）和第五阀门（22）之间的第三水管(18)上，所述第四水管(19)的另一端连接在第四阀门(21)与恒温水箱(6)之间的第三水管(18)上，所述的第一电磁阀(23)与下位机(3)电连接。

3.根据权利要求1所述的基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，其特征在于：所述的发酵罐(4)内设置有搅拌器(25)，所述的搅拌器(25)与电机(26)相连接，所述的电机(26)通过调速器(27)与下位机(3)相连。

4.根据权利要求1所述的基于串级PID算法的食用菌液态深层发酵温度控制系统，其特征在于：所述发酵罐(4)的顶部连接有排气管（28），所述的排气管（28）上设置有第二电磁阀（29），所述的第二电磁阀（29）与下位机（3）电连接。