CN105432706B - 一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于面条加工机械技术领域，并公开了一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备。其包括作为整体安装框架的机架，以及沿着水平方向依次安装在该机架上的进料单元、压制单元、撒粉器、蒸制单元和切割单元，同时对整体构造的布置设计，以及关键组件如压制单元、蒸制单元和动力单元的特定组成结构进行了针对性设计。通过本发明，能够实现鱼面加工资源的最大化利用，提高鱼面加工质量，同时具备加工效率高、节能性、自动化和智能化等特点。

Description

一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备

技术领域

本发明属于面条加工机械技术领域，更具体地，涉及一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备。

背景技术

鱼面是指以鲜鱼为原料，加工成肉浆后与面粉、盐、纯碱和清水等搅拌均匀，压成薄面皮，上甑蒸熟，取出摊晾，折叠切丝，便可以贮存携带的传统食品。鱼面在国内已经有着千年的历史，例如在我国湖北云梦和长寿湖等地，成为众多鱼食菜品中最受欢迎的招牌熟食之一。鱼面产业发展空间大，原材料资源丰富，因而具备广阔的产业化发展前景。

现有的鱼面加工装置往往采取手工操作，并存在劳动强度大、加工效率低和人工成本高等问题；即便部分加工环节引入了加工机械，它们往往存在功能单一、不便操控和加工效果不佳的缺陷。例如，检索发现，CN20071016360.8公开了一种鱼面条定形机及其定形方法，其中通过将鱼面浆通过送料泵从喷头直接送入煮面槽中，由此形成条状的面条，但该设备的功能仅只能解决面条的成型问题；章梁在“双螺杆挤压机生产鱼糜面条的研究”一文中提出采用双螺杆挤压机将喂料、输送、加热和混合成型等集成为一体，并重点分析了分区温度对加工过程的影响，但仍然缺乏对鱼面整体生产系统及其它关键工艺参数的一体化研究。

更进一步的研究表明，鱼面生产的几个关键环节主要涉及和面、擀面、蒸制、切片等操作，这些环节的处理方式均会影响到其加工效率、以及最终制得的产品质量。具体而言，首先，鱼面不同于一般的面食，其筋性或柔性远不如水饺或包子皮，不宜在现有压面机中直接进行压制，直接压制 会导致鱼面四分五裂，无法形成完整的片体，因而有必要执行针对性的设计；其次，鱼面具有弹性，为保证其口感质量，需要特别注意蒸制的时间，同样需要对蒸制工艺的蒸汽量予以适当的控制，而不能简单采用现有的面食生产系统。相应地，本领域中亟需研究设计新型的相关加工设备，以便更好地满足鱼面加工操作的需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备，其中通过对其整体构造的布置方式、多个关键组件的结构组成和相互联接、尤其是对蒸制单元的改进来实现蒸汽量和水和合理化利用，相应能够以便于操控、提高加工质量的方式执行对鱼面的智能化自动加工，同时具备结构紧凑、节能高效等优点，因而尤其适用于鱼面大批量生产的产业化运用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备，该集成式鱼面加工设备包括作为整体安装框架的机架，以及沿着水平方向依次安装在该机架上的进料单元、压制单元、撒粉器、蒸制单元和切割单元，其特征在于：

该机架的上表面设置有传动皮带，所述传动皮带安装在皮带轮组上且配备有螺旋拉紧装置，由此在动力单元的驱动下执行对被加工对象的水平输送；

该进料单元包括进料漏斗，它沿着竖直方向固定设置在所述传动皮带的上部，用于将鱼面原料予以导入；

该压制单元包括第一压制组件和第二压制组件，对于第一压制组件而言，它由第一压面辊和水平调节座共同组成，其中第一压面辊相对设置在所述进料漏斗水平两侧，通过所述水平调节座对第一压面辊进行间距调节来获得第一厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着竖直方向按照此第一厚度执行初步压制；对于第二压制组件而言，它由第二压面辊和竖直调节座共 同组成，其中第二压面辊相对设置在所述传动皮带的上下两侧，通过所述所述竖直调节座对第二压面辊进行间距调节来获得第二厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着水平方向按照此第二厚度执行二次压制；

该撒粉器设置在所述传动皮带的上部且处于所述第二压制组件的下游侧，用于对压好的鱼面进行重新撒粉，使淀粉充分填入空隙中同时以降低黏度；

该蒸制单元包括蒸汽炉、蒸汽控制器和蒸汽阀，其中蒸汽炉通过多个蒸汽入口与外部的蒸汽源可控地相连；蒸汽控制器针对待进入到蒸汽炉内的鱼面原料，分别采集其实际厚度和传送速度相关的数据，然后基于采集到的数据计算得出对应的蒸汽量大小；蒸汽阀则按照所述蒸汽控制器所计算得出的蒸汽量大小，相应控制所述蒸汽炉的蒸汽入口个数及其进气量大小，进而实现蒸汽炉的智能化自动调节；

该切割单元包括切面辊，它设置在所述蒸制单元的出口端附近，并用于将完成蒸制后的鱼面原料切割为所需的形状，由此获得鱼面成品。

作为进一步优选地，所述动力单元安装在所述机架的下端内部，并包括用于使得整体设备运作的驱动电机、由第一传动轴、主动轴、第二传动轴和齿轮组组成的减速机构，以及联接链条。

作为进一步优选地，所述蒸制单元优选还包括水循环单元，该水循环单元设置在所述蒸汽炉的下方，用于对蒸汽炉内部的冷凝水和多余的蒸汽予以收集，然后通过过滤装置和抽水泵输送至外部的蒸汽源进行循环利用。

作为进一步优选地，所述水平调节座和竖直调节座优选分别具备12mm的最大调节间距，其最小调节精度设定为0.5mm，由此在水平方向或竖直方向上实现对鱼面厚度的调节，同时防止鱼面厚薄不均以及堆积。

作为进一步优选地，对于所述蒸汽控制器而言，其优选基于以下的数学模型来计算得出对应的蒸汽量大小：

目标函数：MinG＝μ_iX₀(h)+μ_jY₀(v)

x₀(h)＝a₀+a₁h+a₂h²+…+a_nhⁿ

y₀(v)＝b₀+b₁v+b₂v²+…+b_nvⁿ

其中，x₀(h)表示当待进入到蒸汽炉内的鱼面原料的厚度为h时所需蒸汽量大小的多项式方程，a₀，a₁，a₂…a_n分别是采用最小二乘法对所述多项式方程x₀(h)执行拟合所获得的多项式系数；y₀(v)表示当鱼面原料的传送速度为v时所需蒸汽量大小的多项式方程，b₀，b₁，b₂…b_n分别是采用最小二乘法对所述多项式方程y₀(v)执行拟合所获得的多项式系数，μ_i，μ_j分别表示当采用鱼面厚度与加工速度来协同作用时，对这两个参数所预设的协同效用比值。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过充分考虑结合鱼面及其加工过程的特点，对设备整体构造进行研究和设计，相应能够在鱼面输送-多次压制-蒸制-切割等一体化设计下实现高度集成和便于操控的流水线作业，测试表明，与现有加工设备相比，通用化程度提高35％以上，整体效率提高了57％，由此不仅高效率、高质量自动化执行鱼面制作过程，而且能有效减少中间过程的资源浪费，无需人工干扰，提高了通用化程度；

2、特别是，本发明通过针对鱼面的蒸制工序进行了针对性设计，并将所需的蒸汽量大小与鱼面的厚度及输送速度等关键参数之间的相互影响关系进行研究，并构造及选择了特定的电控单元和算法来执行智能化处理，相应地，这种蒸汽量智能控制处理过程能够在鱼面厚度、输送速度与蒸汽量之间建立更为精确的数学模型，并显著提高蒸汽的利用率，实现蒸汽量的最大化利用降低能源消耗，而且还有利于最终产品的质量及口感；

3、本发明还对流水生产线中的压制单元进行了针对性设计，相应获得 的坯料配合撒粉操作，测试表明能够更好地适用于蒸制工序及提高蒸制质量；此外，通过对蒸汽炉中的冷凝装置进行结构研究，以实现对水的循环利用，冷凝装置收集多余的水蒸气和冷凝水，进一步提高节能效果；

4、按照本发明的集成式鱼面加工设备整体结构紧凑、便于操控，节能性号，能够在对鱼面的智能化自动加工的同时获得满意的鱼面加工质量，因而尤其适用于鱼面大批量生产的产业化运用场合。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例所构建的集成式鱼面加工设备的整体结构示意图；

图2是按照发明优选实施例的动力单元俯视图

图3是按照本发明优选实施例的蒸制单元的结构示意图；

图4是图3中所示蒸制单元的工作原理控制图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-进料漏斗 2-压面辊 3-水平调节座 4-机架 5-传动皮带 6-皮带轮组 7-改向滚筒 8-改向滚筒调节器 9-压面支撑辊 10-竖直调节座 11-支撑辊 12-撒粉器 13-控制面板 14-蒸汽阀 15-蒸汽炉 16-电风扇 17-切面辊 18-轴承座 19-螺旋拉紧装置 20-联接链条 21-水循环单元 22-第一传动轴 23-主动轴 24-驱动电机 25-第二传动轴 26-齿轮组 27-管道 28-冷凝装置 29-蒸汽锅炉

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例所构建的集成式鱼面加工设备的整体结 构示意图。如图1中所示，该集成式鱼面加工设备包括作为整体安装框架的机架，以及沿着水平方向依次安装在该机架上的进料单元、压制单元、撒粉器、蒸制单元和切割单元，相应通过对其整体构造的布置、以及关键组件的特定结构和工作原理的设计来达到智能化、自动化地执行对鱼面的加工操作，并实现蒸汽量和水的合理利用。

下面将对各个主要组成部件分别更为具体地进行解释说明。

机架4譬如成卧式框架结构，它的上表面设置有传动皮带5，所述传动皮带5安装在皮带轮组6上且配备有螺旋拉紧装置19，由此在动力单元的驱动下执行对被加工对象的水平输送。

动力单元被设置在机架4的下端，并包括用于使整个装置运作的电机24，与该电机24相连并有第一传动轴22、主动轴23、第二传动轴25和齿轮组26组成的减速机构，以及与加工单元联接的链条20。由于动力单元采用减速电机24，可以通过电机24设定低、中、高三档，针对不同鱼面实现装置速度控制；减速机构进行减速，以精确达到装置所需速度；在使用时，整个装置有电机24作为动力输出，减速机构进行减速，链轮20连接压面辊，传动辊和加工单元使其工作。

该进料单元包括进料漏斗1，它沿着竖直方向固定设置在所述传动皮带的上部，用于将鱼面原料予以导入；该压制单元包括第一压制组件和第二压制组件，对于第一压制组件而言，它由第一压面辊2和水平调节座3共同组成，其中第一压面辊2相对设置在所述进料漏斗1水平两侧，通过水平调节座3对第一压面辊2进行间距调节来获得第一厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着竖直方向按照此第一厚度执行初步压制；对于第二压制组件而言，它由第二压面辊和竖直调节座10共同组成，其中第二压面辊相对设置在述传动皮带5的上下两侧，通过竖直调节座10对第二压面辊进行间距调节确保鱼面获得第二厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着水平方向按照此第二厚度执行二次压制。

为了进一步提高蒸汽和传输效果，可以在进料单元的下游侧设置有撒粉器。该撒粉器12设置在所述传动皮带5的上部且处于所述第二压制组件的下游侧，用于对压好的鱼面进行重新撒粉，使淀粉充分填入空隙中，避免鱼面表面不光滑、疙瘩多，同时以降低黏度；作为本发明的关键组件之一，蒸制单元包括蒸汽炉15、蒸汽控制器和蒸汽阀14等，其中蒸汽炉15通过多个蒸汽入口与外部的蒸汽源可控地相连；蒸汽控制器针对待进入到蒸汽炉内的鱼面原料，并分别采集其厚度和传送速度相关这两个经过比较测试而选定的特定关键参数的具体数据，然后基于采集到的数据计算得出对应的蒸汽量大小；蒸汽阀14则按照所述蒸汽控制器所计算得出的蒸汽量大小，相应控制所述蒸汽炉的蒸汽入口个数及其进气量大小，进而实现蒸汽炉的智能化自动调节。

更具体地，参见图3，显示了按照本发明优选实施例的蒸制单元的结构组成。如图3中所示，蒸汽炉15譬如在上方设有蒸汽口，并通过管道与蒸汽锅炉联接；蒸汽炉里有控制器，通过数据采集器收集鱼面厚度与传送速度信息实时反馈到控制器，从建立的数学模型找出对应的适当蒸汽量大小，快速调整进气口个数和蒸汽量排放；此外，蒸汽炉里下方有冷凝装置，收集冷凝水和多余的水蒸气，通过过滤装置和抽水泵流到蒸汽锅炉进行循环利用。所述水循环单元则设置在蒸汽炉15的下方，通过冷凝装置收集水蒸气和多余的水进行水循环。以此方式，该蒸制单元采用多功能直热式升温，不仅可迅速提升水蒸气温度，达到满意的蒸制效果，而且还具备良好的节能效果。实际测试表明，上述工作模式与本领域传统的蒸制工艺需要30分钟以上的情况相比，可使总时间缩短至10分钟以内，大大提供了蒸制效率。

此外，所述蒸汽控制器对鱼面的厚度和速度通过传感器实时感应，并反馈至控制器存储，然后根据所获得的速度与鱼面的厚度，按照设定的数学模型进行计算，推出最适合的蒸汽量大小并将信息反映给蒸汽炉元件，以控制进气口个数和进气量大小，实现蒸汽量的自动控制，减少多余的蒸 汽量排放。例如，速度传感器被布置在电机旁边并测量装置的速度；厚度传感器被布置在压面辊上并测得鱼面的厚度；报警器能在蒸汽炉里检测到蒸汽量达到最大值时报警，此时加工系统停止加工鱼面，整个装置急停；控制器接收来自所述速度传感器与厚度传感器的信号，以实现蒸汽量大小和装置速度与鱼面厚度之间成对应函数关系。

考虑到在整个加工过程中，装置速度、鱼面厚度等关键工艺参数直接影响到最终的加工效果以及资源的合理利用程度，因此本发明中除了提出构建电控单元对其执行智能化控制之外，还对蒸汽量大小与装置速度、鱼面厚度之间的特定函数关系进行了更进一步的研究。相应地，按照本发明的一个优选实施方式，该具体智能化控制的相应结构及工作过程为：

装置进入工作状态时，鱼面进行压面后的厚度通过厚度传感器将信号传递给控制器，测得鱼面的厚度为h，由于鱼面的厚度不同，可以预先通过实验测得不同厚度的鱼面所对应蒸汽量大小，然后采用最小二乘法拟合原理对其执行多项式拟合，从而计算出下式所示的多项式系数，由此确定厚度与蒸汽量大小的函数关系式，并且经较多的实际测试结果表明能够很好的反映真是的厚度-蒸汽量大小关系，其多项式方程拟合为：

x₀(h)＝a₀+a₁h+a₂h²+…+a_nhⁿ (1)

此时可利用控制器对获取的信息进行处理，并根据式(1)可知鱼面厚度为h时对应的蒸汽量大小x，接着，同样可以预先通过实验测得不同鱼面机速度对应的蒸汽量大小，然后优选选用最小二乘法拟合原理对其进行多项式拟合，从而计算出下式所示的多项式系数，进而确定速度与蒸汽量之间的函数表达式，则多项式方程为：

y₀(v)＝b₀+b₁v+b₂v²+…+b_nvⁿ (2)

当鱼面厚度与加工速度共同作用时，以蒸汽量使用最少为目标，其数学描述如下：

目标函数：MinG＝μ_iX₀(h)+μ_jY₀(v)

式中：μ_i，μ_j表示当鱼面厚度与加工速度协同作用时，对这两个参数所预设的协同效用比值。

然后，控制器接收信号，通过先前拟合的厚度与速度信息智能控制蒸汽炉的进气口数量和蒸汽量大小。此外，本发明建立的数学模型中拟合方式以多项式拟合作为优选方式，在实际处理过程中还可以综合其他方程进行拟合处理，并选取最佳的用于获取函数表达式。

最后，经过蒸制工序后，在皮带附近还可以布置电风扇16以及末端的切割单元。该切割单元包括切面辊17，它设置在所述蒸制单元的出口端附近，并用于将完成蒸制后的鱼面原料切割为所需的形状，由此获得鱼面成品。

下面将具体描述按照本发明的半夏清洗脱皮机的工作流程。

工作时，通过电控面板13的按钮启动装置运行，并进行速度选择，速度选择通过传感器反馈至控制器存储，装置运行后，鱼面从进料漏斗1进行初次压制，压制后的鱼面在皮带5上移动至压面辊9进行二次压面，以达到最终厚度，压制的厚度也将通过传感器反馈至PLC控制器存储，控制器根据装置的速度和鱼面的厚度，按照设定的数学模型进行计算，推出最适合的蒸汽量并将信息反映给蒸汽炉15元件。压好的鱼面继续传动至蒸汽炉15进行蒸制，整个蒸汽过程5～10分钟，蒸汽炉15根据反馈信息调节进气炉进气口个数和进气量，实现蒸汽的自动控制。蒸好的鱼面通过皮带5运送到切面辊17，进行切削，以得到所需的大小。传送过程中有撒粉器12对其撒粉，避免鱼面黏度较大粘在皮带上；蒸汽炉15旁边有电风扇16，对蒸好的鱼面迅速降温。

综上，对于按照本发明的蒸汽量自动控制的鱼面集成加工节能装置，在整个加工过程中，控制器能够根据装置速度和鱼面厚度不同控制蒸汽炉 里蒸汽量大小，实现资源的合理利用，并且能够实现多功能加工；此外，本装置采用了自适应蒸汽量控制及一体化设计，实现了蒸汽量的变量控制和压-蒸-切一体化，只需通过控制面板即可实现鱼面加工，操作方便、智能，提高了能源利用率和整体加工效率。总体来说，在节能方面，通过采用蒸汽量智能控制，每吨鱼面生产过程可减少能源消耗0.1-0.25吨；在节水方面，每吨鱼面生产过程可节约用水约0.1吨；此外，在经济效益方面，通过本装置的机械一体化设计，每吨鱼面可减少生产成本约1800元，因而尤其适用于对大批量鱼面加工的工业化处理应用场合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具备蒸汽量自动控制功能的集成式鱼面加工设备，该集成式鱼面加工设备包括作为整体安装框架的机架(4)，以及沿着水平方向依次安装在该机架上的进料单元、压制单元、撒粉器、蒸制单元和切割单元，其特征在于：

该机架(4)的上表面设置有传动皮带(5)，所述传动皮带(5)安装在皮带轮组(6)上且配备有螺旋拉紧装置(19)，由此在动力单元的驱动下执行对被加工对象的水平输送；

该进料单元包括进料漏斗(1)，它沿着竖直方向固定设置在所述传动皮带的上部，用于将鱼面原料予以导入；

该压制单元包括第一压制组件和第二压制组件，对于第一压制组件而言，它由第一压面辊(2)和水平调节座(3)共同组成，其中第一压面辊(2)相对设置在所述进料漏斗(1)水平两侧，通过所述水平调节座(3)对第一压面辊(2)进行间距调节来获得第一厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着竖直方向按照此第一厚度执行初步压制；对于第二压制组件而言，它由第二压面辊和竖直调节座(10)共同组成，其中第二压面辊相对设置在所述传动皮带(5)的上下两侧，通过所述竖直调节座(10)对第二压面辊进行间距调节来获得第二厚度，并将输送至此的鱼面原料沿着水平方向按照此第二厚度执行二次压制；

该撒粉器(12)设置在所述传动皮带(5)的上部且处于所述第二压制组件的下游侧，用于对压好的鱼面进行重新撒粉，使淀粉充分填入空隙中同时以降低黏度；

该蒸制单元包括蒸汽炉(15)、蒸汽控制器和蒸汽阀(14)，其中蒸汽炉(15)通过多个蒸汽入口与外部的蒸汽源可控地相连；蒸汽控制器针对待进入到蒸汽炉内的鱼面原料，分别采集其实际厚度和传送速度相关的数据，然后基于采集到的数据计算得出对应的蒸汽量大小；蒸汽阀(14)则按照所述蒸汽控制器所计算得出的蒸汽量大小，相应控制所述蒸汽炉的蒸汽入口个数及其进气量大小，进而实现蒸汽炉的智能化自动调节；此外，对于所述蒸汽控制器而言，其基于以下的数学模型来计算得出对应的蒸汽量大小：

目标函数：MinG＝μ_iX₀(h)+μ_jY₀(v)

x₀(h)＝a₀+a₁h+a₂h²+…+a_nhⁿ

y₀(v)＝b₀+b₁v+b₂v²+…+b_nvⁿ

其中，x₀(h)表示当待进入到蒸汽炉内的鱼面原料的厚度为h时所需蒸汽量大小的多项式方程，a₀，a₁，a₂…a_n分别是采用最小二乘法对所述多项式方程x₀(h)执行拟合所获得的多项式系数；y₀(v)表示当鱼面原料的传送速度为v时所需蒸汽量大小的多项式方程，b₀，b₁，b₂…b_n分别是采用最小二乘法对所述多项式方程y₀(v)执行拟合所获得的多项式系数；μ_i，μ_j分别表示当采用鱼面厚度与加工速度来协同作用时，对这两个参数所预设的协同效用比值；

该切割单元包括切面辊(17)，它设置在所述蒸制单元的出口端附近，并用于将完成蒸制后的鱼面原料切割为所需的形状，由此获得鱼面成品。

2.如权利要求1所述的集成式鱼面加工设备，其特征在于，所述动力单元安装在所述机架(4)的下端内部，并包括用于使得整体设备运作的驱动电机(24)、由第一传动轴(22)、主动轴(23)、第二传动轴(25)和齿轮组(26)组成的减速机构，以及联接链条(20)。

3.如权利要求1或2所述的集成式鱼面加工设备，其特征在于，所述蒸制单元还包括水循环单元(21)，该水循环单元设置在所述蒸汽炉(15)的下方，用于对蒸汽炉内部的冷凝水和多余的蒸汽予以收集，然后通过过滤装置和抽水泵输送至外部的蒸汽源进行循环利用。

4.如权利要求3所述的集成式鱼面加工设备，其特征在于，所述水平调节座(3)和竖直调节座(10)分别具备12mm的最大调节间距，其最小调节精度设定为0.5mm，由此在水平方向或竖直方向上实现对鱼面厚度的调节，同时防止鱼面厚薄不均以及堆积。