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CN113262669A - 一种智能控制pH的配水装置及其用途 - Google Patents

一种智能控制pH的配水装置及其用途 Download PDF

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CN113262669A CN202110526407.8A CN202110526407A CN113262669A CN 113262669 A CN113262669 A CN 113262669A CN 202110526407 A CN202110526407 A CN 202110526407A CN 113262669 A CN113262669 A CN 113262669A
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杨志坤
李志华
黄晓玮
石吉勇
张迪
郭子昂
李闯
翟晓东
岑绍怡
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Abstract

本发明属于食品加工设备技术领域，涉及一种智能控制pH的配水装置及其在无菌米饭生产中的用途。所述装置包括水箱，安装在机架上，水箱上设有盖体；水箱内设搅拌装置和pH传感器；所述盖体上设有n个支管道，支管道上设有电磁阀；支管道的一端贯通盖体，另一端通过计量泵对应连接酸液供应箱和纯水供应箱；所述n为≥2的正整数；水箱下方连通设有定量取液装置；所述装置还包括伺服电机，其中伺服电机、搅拌装置、计量泵、电磁阀、pH传感器和定量取液装置均与PID控制系统电性连接；本发明可以在线实时监测和调控溶液的pH；保证在米饭配水过程中，加入适宜pH的水溶液；操作简单方便，同时保证了米饭的良好品质与口感。

Description

一种智能控制pH的配水装置及其用途
技术领域
本发明属于食品加工设备技术领域，具体涉及一种智能控制pH的配水装置及其在无菌米饭生产中的用途。
背景技术
随着我国人民的生活水平的提高和工作节奏不断加快，对方便食品需求量及品质要求逐渐提高，方便无菌米饭作为一种可工业化生产的方便主食食品受到了越来越多的关注。为了保证方便无菌米饭在后续的运输储存销售过程中保持较高的感官品质，其在蒸煮之前需要加入具备合适pH的酸性水溶液，这是因为酸性水溶液的加入可以改善米饭蒸煮后的口感，色泽和粘性。因此在方便无菌米饭生产过程中，检测和控制米饭配水溶液的pH在适宜的范围内是保证无菌米饭产品质量一致性的重要生产环节之一。
现有的技术中并没有针对上述问题的解决方案，仍需要人工将调制好的酸水加入水箱，人工作业不仅耗时耗力，而且存在人为误差，同时酸性水溶液在水箱存储的过程中会出现不同液位pH不同的情况。若将不同pH的酸性水溶液加入方便粮食产品中将会导致其口感的严重差异，同时造成方便粮食产品质量的下滑。因此，如何在线检测并控制水溶液的pH维持在合适的阈值内，进一步保证粮食产品品质的一致性，是目前亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种无菌米饭智能控制pH的配水方法及装置，通过设置pH智能调控装置，可以在线实时监测和调控液体的pH；保证在米饭配水过程中，加入的水溶液的pH维持在合理的阈值范围内，保证了米饭的良好品质与口感。同时，本发明还设有搅拌装置，将搅拌装置与定量取液装置组合，加速了酸液和纯水的混合，同时可以在配水过程中保持酸性水溶液的均匀性，使用效果好。
本发明实现了方便粮食产品加工生产过程中配水环节的柔性控制，保证方便米饭口感、粘性和色泽的一致性，同时为生产高品质的方便粮食产品提供了重要保障。
为了实现以上目的，本发明提供以下具体方案：
本发明首先提出一种智能控制pH的配水装置，包括水箱、酸液供应箱、纯水供应箱、支管道、计量泵、伺服电机、pH传感器、搅拌装置、定量取液装置和机架；
所述水箱安装在机架上，水箱的内部形成一个上部开口的容纳空间；水箱的上方还设有盖体，用于打开、关闭所述容纳空间的开口；
所述搅拌装置位于水箱的内部；
所述pH传感器贯穿盖体伸入水箱的内部；
所述计量泵的两端分别为出水端和进水端；
所述盖体上设有n个支管道，支管道上均设有电磁阀；n个支管道的一端均贯通盖体，另一端通过计量泵对应连接n个水箱；所述n个水箱分为酸液供应箱和纯水供应箱；所述n为不小于2的正整数；所述计量泵与伺服电机电性连接；
所述定量取液装置用于从水箱内取液，设于水箱的下方，并连通水箱；
所述电磁阀、计量泵、伺服电机、抽水泵、pH传感器和定量取液装置均与PID控制系统电性连接；所述伺服电机包括伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三和伺服电机四。
优选的，所述盖体上设有两个支管道，分别为支管道一和支管道二；
所述支管道一的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵一的出水端；所述计量泵一的进水端贯通连接纯水供应箱，并连接伺服电机一，且伺服电机一伸出纯水供应箱的外部；所述计量泵一与伺服电机一电性连接；
所述支管道二的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵二的出水端；所述进水端贯通连接酸液供应箱，并连接伺服电机二，且伺服电机二伸出酸液供应箱的外部；所述计量泵二与伺服电机二电性连接。
优选的，所述搅拌装置包括伺服电机三、搅拌轴和搅拌叶；所述搅拌轴外壁上设置有若干搅拌叶；所述伺服电机三设置在盖体上部，并与搅拌轴连接。
优选的，所述的定量取液装置包括抽水泵、主管道、喷头和伺服电机四；所述抽水泵一端连通水箱，另一端通过主管道连接喷头；所述抽水泵与伺服电机四电性连接。
一种智能控制pH的配水装置用于无菌米饭生产的用途，主要包括如下过程：
S1.在无菌米饭生产过程中，当分装完毕的包装盒进入注水装置后，针对不同的大米品种，设定所需的水溶液pH阈值；
S2.设定水溶液pH阈值后，首先通过PID控制系统控制pH传感器检测水箱内溶液的pH，当水箱内溶液的pH不在阈值范围内时，pH传感器反馈信息给PID控制系统，控制系统启动进行pH智能调控；
具体调控步骤为：pH传感器反馈信息给PID控制系统，PID控制系统控制启动伺服电机三带动搅拌装置转动，同时控制相应的电磁阀打开，并启动伺服电机二或伺服电机一驱动酸液供应箱或纯水供应箱的计量泵向水箱内自动补水或酸液，调整至设定阈值；
S3.待水箱内溶液的pH调整至设定阈值时，pH传感器反馈信号给PID控制系统，PID控制系统接收到反馈信号后，进而发出电信号控制关闭相应的电磁阀、酸液供应箱或纯水供应箱的计量泵；同时PID控制系统发出电信号启动定量取液装置，根据设定的配水量同时对多组分装完毕的包装盒进行注水，实现无菌米饭生产过程中配水溶液pH的智能控制。
优选的，步骤S1中所述水溶液pH阈值范围为5.5-6.0。
优选的，步骤S2中所述酸液供应箱中装的为柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液的pH为2.1。优选的，步骤S2中所述纯水供应箱中装的为蒸馏水，所述蒸馏水的pH为7.0。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明通过设置pH智能调控装置，可以在线实时监测和调控液体的pH；保证在米饭配水过程中，加入的水溶液的pH维持在合理的阈值范围内，保证了米饭的良好品质与口感。
(2)本发明还设有搅拌装置，将搅拌装置与定量取液装置组合，加速了酸液和纯水的混合，同时可以在配水过程中保持酸性水溶液的均匀性，使用效果好。本发明实现了方便粮食产品加工生产过程中配水环节的柔性控制，保证方便米饭口感、粘性和色泽的一致性，同时为生产高品质的方便粮食产品提供了重要保障。
附图说明
图1是本发明一种智能调配液体pH的方法及装置的结构示意图；
附图标记：1-伺服电机一、2-纯水供应箱、3-计量泵一、4-支管道一、5-电磁阀一、6-伺服电机二、7-酸液供应箱、8-计量泵二、9-支管道二、10-电磁阀二、11-水箱、12-pH传感器、13-抽水泵、14-主管道、15-喷头、16-机架、17-伺服电机三、18-搅拌轴、19-搅拌叶、20-伺服电机四。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述，但本发明不局限于这些实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1所示，本发明一种无菌米饭智能调配液体pH的装置，包括水箱11、酸液供应箱7、纯水供应箱2、支管道、计量泵、伺服电机、pH传感器12、搅拌装置、定量取液装置和机架16；所述伺服电机包括伺服电机一、伺服电机二、伺服电机三和伺服电机四；
所述水箱11的内部形成一个上部开口的容纳空间；水箱11的上方还设有盖体，用于打开、关闭所述容纳空间的开口；所述计量泵的两端分别为出水端和进水端；所述盖体上设有两个支管道，分别为支管道4和支管道9；支管道4和支管道9上分别设有电磁阀一5和电磁阀二10；
所述支管道4的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵一3的出水端；所述进水端贯通连接纯水供应箱2，并连接伺服电机一1，且伺服电机一1伸出纯水供应箱2的外部；所述计量泵一3与伺服电机一1电性连接；所述支管道9的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵二8的出水端；所述进水端贯通连接酸液供应箱7，并连接伺服电机二6，且伺服电机二6伸出酸液供应箱7的外部；所述计量泵二8与伺服电机二6电性连接；
所述搅拌装置位于水箱11的内部，搅拌装置包括伺服电机三17，搅拌轴18、搅拌叶19；所述搅拌轴18外壁上设置有若干搅拌叶19；所述伺服电机三17设置在盖体上部，并与搅拌轴18连接；所述伺服电机三17驱动搅拌轴旋转工作，根据设定的额定转速旋转；通过将搅拌装置与定量取液装置组合，可以加速酸液和纯水的混合，同时可以在配水过程中保持溶液的均匀性，使用效果好。
所述pH传感器12贯穿设置在盖体中部偏右端；所述伺服电机一1、伺服电机二6、纯水供应箱2、酸液供应箱7和水箱11都固定在机架16上。所述伺服电机一1、伺服电机二6分别驱动计量泵一3、计量泵二8旋转工作，根据设定的额定水量进行配水；所述电磁阀、计量泵、伺服电机一1、伺服电机二6、伺服电机三17和pH传感器12均与PID控制系统电性连接，通过智能控制液体pH系统的构建，可以在线实时监测和调控液体的pH；保证在米饭配水过程中，配送的水溶液的pH维持在合理的阈值范围内。
所述的定量取液装置包括抽水泵13、主管道14、喷头15和伺服电机四20；所述抽水泵13一端连通水箱11，另一端通过主管道14连接喷头15；所述抽水泵13与伺服电机四20电性连接，伺服电机四20驱动抽水泵13旋转工作，根据设定额定水量进行定量配水；所述伺服电机四20与PID控制系统电性连接。
本发明还提供一种无菌米饭智能控制pH的配水方法，主要包括如下过程：
S1.当分装完毕的装有无菌米饭的包装盒(米饭质量为50克)进入注水装置后，设定所需的水溶液pH阈值为5.5；
S2.首先通过PID控制系统控制所述pH传感器12开启检测水箱11内溶液的pH，当水箱11内溶液的pH值小于5.5时，pH传感器反馈一个电信号给PID控制系统，控制系统启动进行pH智能调控；首先PID控制系统发出电信号启动伺服电机三17驱动搅拌轴18带动搅拌叶19转动，同时控制电磁阀一5打开，并启动伺服电机一1驱动计量泵一3采用负压抽吸的方式向水箱11内自动补充pH为7的蒸馏水，直至水箱11内溶液的pH值为5.5；
当水箱11内溶液的pH值大于5.5时，pH传感器反馈一个电信号给PID控制系统，控制系统启动进行pH智能调控；首先PID控制系统发出电信号启动伺服电机三17带动搅拌叶19转动，同时控制电磁阀二10打开，并启动伺服电机二6驱动计量泵二8采用负压抽吸的方式向水箱11内自动补充pH为2.1的柠檬酸溶液，直至水箱11内溶液的pH值为5.5；
S3.待水箱内溶液的pH在阈值范围之内时，pH传感器12反馈信号给PID控制系统，PID控制系统接收到反馈信号后，进而发出电信号控制关闭电磁阀、酸液供应箱或纯水供应箱的计量泵；同时PID控制系统发出电信号启动定量取液装置，根据设定的配水量同时对多组分装完毕的包装盒进行精准注水，实现无菌米饭智能控制pH的配水。
通过设置pH智能调控装置，可以在线实时监测和调控液体的pH，保证在米饭配水过程中，配送的水溶液的pH维持在合理的阈值范围内。将搅拌装置与定量取液装置组合，加速了酸液和纯水的混合，同时可以在配水过程中保持溶液的均匀性，使用效果好。
本发明实现了粮食加工生产过程中配水环节的柔性控制，有效的保证方便米饭口感、粘度和色泽的一致性，同时为生产高品质的方便粮食产品提供了重要保障。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种智能控制pH的配水装置，其特征在于，包括水箱(11)、酸液供应箱、纯水供应箱、支管道、计量泵、伺服电机、pH传感器(12)、搅拌装置、定量取液装置和机架(16)；
所述水箱(11)安装在机架(16)上，水箱(11)的内部形成一个上部开口的容纳空间；水箱(11)的上方还设有盖体，用于打开、关闭所述容纳空间的开口；
所述搅拌装置位于水箱(11)的内部；
所述pH传感器(12)贯穿盖体伸入水箱(11)的内部；
所述计量泵的两端分别为出水端和进水端；
所述盖体上设有n个支管道，支管道上均设有电磁阀；n个支管道的一端均贯通盖体，另一端通过计量泵对应连接n个液体供应箱；所述n个液体供应箱分为酸液供应箱和纯水供应箱；所述n为不小于2的正整数；所述计量泵与伺服电机电性连接；
所述定量取液装置用于从水箱(11)内取液，设于水箱(11)的下方，并连通水箱(11)；
所述电磁阀、计量泵、伺服电机、抽水泵、pH传感器(12)和定量取液装置均与PID控制系统电性连接；所述伺服电机包括伺服电机一(1)、伺服电机二(6)、伺服电机三(17)和伺服电机四(20)。
2.根据权利要求1所述的一种智能控制pH的配水装置，其特征在于，所述盖体上设有两个支管道，分别为支管道(4)和支管道(9)；
所述支管道(4)的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵一(3)的出水端；所述计量泵一(3)的进水端贯通连接纯水供应箱(2)，并连接伺服电机一(1)，且伺服电机一(1)伸出纯水供应箱(2)的外部；所述计量泵一(3)与伺服电机一(1)电性连接；
所述支管道(9)的一端贯穿盖体，另一端连接计量泵二(8)的出水端；所述进水端贯通连接酸液供应箱(7)，并连接伺服电机二(6)，且伺服电机二(6)伸出酸液供应箱(7)的外部；所述计量泵二(8)与伺服电机二(6)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能控制pH的配水装置，其特征在于，所述搅拌装置包括伺服电机三(17)、搅拌轴(18)和搅拌叶(19)；所述搅拌轴(18)外壁上设置有若干搅拌叶(19)；所述伺服电机三(17)设置在盖体上部，并与搅拌轴(18)连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能控制pH的配水装置，其特征在于，所述的定量取液装置包括抽水泵(13)、主管道(14)、喷头(15)和伺服电机四(20)；所述抽水泵(13)一端连通水箱(11)，另一端通过主管道(14)连接喷头(15)；所述抽水泵(13)与伺服电机四(20)电性连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种智能控制pH的配水装置用于无菌米饭生产的用途，其特征在于，包括以下步骤:
S1.在无菌米饭生产过程中，当分装完毕的包装盒进入注水装置后，针对不同的大米品种，设定所需的水溶液pH阈值；
S2.设定水溶液pH阈值后，首先通过PID控制系统控制pH传感器检测水箱(11)内溶液的pH，当水箱(11)内溶液的pH不在阈值范围内时，pH传感器反馈信息给PID控制系统，控制系统启动进行pH智能调控；
具体调控步骤为：pH传感器反馈信息给PID控制系统，PID控制系统控制启动伺服电机三(17)带动搅拌装置转动，同时控制相应的电磁阀打开，并启动伺服电机二(6)或伺服电机一(1)驱动酸液供应箱(7)或纯水供应箱(2)的计量泵向水箱(11)内自动补水或酸液，调整至设定阈值；
S3.待水箱(11)内溶液的pH调整至设定阈值时，pH传感器反馈信号给PID控制系统，PID控制系统接收到反馈信号后，进而发出电信号控制关闭相应的电磁阀、酸液供应箱(7)或纯水供应箱(2)的计量泵；同时PID控制系统发出电信号启动定量取液装置，根据设定的配水量同时对多组分装完毕的包装盒进行注水，实现无菌米饭生产过程中配水溶液pH的智能控制。
6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，步骤S1中所述水溶液pH阈值范围为5.5-6.0。
7.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，步骤S2中所述酸液供应箱中装的为柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液的pH为2.1。
8.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，步骤S2中所述纯水供应箱中装的为蒸馏水，所述蒸馏水的pH为7.0。
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