本發(fā)明屬于膨化罐，具體為一種用于膨化罐的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備及其稱重方法和稱重策略。

背景技術(shù)：

1、壓差膨化干燥是一種將原料經(jīng)預(yù)處理后，干燥至一定水分含量，然后將物料置于物料罐內(nèi)，通過加熱和加壓，然后突然減壓，使物料內(nèi)部水分突然汽化，使物料內(nèi)部膨脹實(shí)現(xiàn)物料膨化的加工方法，廣泛應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，尤其在果蔬脆片、谷物膨化等產(chǎn)品的生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。然而，傳統(tǒng)的壓差膨化過程往往被視為一個(gè)“黑箱”模式，即在加工過程中，無法實(shí)時(shí)獲取物料的狀態(tài)信息，如中心溫度、表觀和重量等，導(dǎo)致無法精確控制加工條件，從而影響了產(chǎn)品的最終品質(zhì)和生產(chǎn)效率。具體來說，傳統(tǒng)的壓差膨化設(shè)備主要依賴于預(yù)設(shè)的工藝參數(shù)進(jìn)行操作，而無法實(shí)時(shí)感知物料在加工過程中的狀態(tài)變化。這些狀態(tài)信息對(duì)于精確調(diào)整加工參數(shù)、優(yōu)化加工流程至關(guān)重要。由于缺乏實(shí)時(shí)反饋，操作人員往往難以對(duì)加工過程進(jìn)行精細(xì)化的控制，使得產(chǎn)品品質(zhì)難以保持穩(wěn)定，生產(chǎn)效率也難以得到提升。

2、在壓差膨化干燥過程中，整個(gè)干燥過程可分為升溫升壓、膨化和真空干燥三個(gè)階段。每個(gè)階段的終點(diǎn)判斷通常依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)預(yù)設(shè)溫度及干燥時(shí)間的預(yù)估。有時(shí)，甚至需要將物料取出進(jìn)行稱重以計(jì)算含水率，這不僅增加了操作的復(fù)雜性，還可能對(duì)物料造成不必要的損傷，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的最終質(zhì)量。更為重要的是，傳統(tǒng)的壓差膨化設(shè)備在加工過程中無法對(duì)物料的表觀以及物料內(nèi)部中心溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，這進(jìn)一步限制了加工條件的精確控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于膨化罐的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備及其稱重方法和稱重策略，解決了在實(shí)驗(yàn)過程中無法實(shí)時(shí)顯示并記錄物料在壓差膨化干燥過程中含水率變化的問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種用于膨化罐的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括安裝在膨化罐底部的稱重機(jī)構(gòu)和安裝在膨化罐的殼體上的監(jiān)控機(jī)構(gòu)；

4、稱重機(jī)構(gòu)包括物料支撐結(jié)構(gòu)和測(cè)重結(jié)構(gòu)，測(cè)重結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置于物料支撐結(jié)構(gòu)兩側(cè)；

5、物料支撐結(jié)構(gòu)包括物料托盤、伸縮軸和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)連接在膨化罐的底部，伸縮軸下端與步進(jìn)電機(jī)的上端連接，伸縮軸設(shè)置在物料托盤的下方；

6、在物料托盤的下方設(shè)有隔熱箱；

7、測(cè)重結(jié)構(gòu)包括稱重傳感器、支撐柱和稱重變送器，稱重傳感器和稱重變送器設(shè)置在隔熱箱中，稱重傳感器與稱重變送器電性連接；支撐柱一端與稱重傳感器連接，另一端與物料托盤底面連接；

8、監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括觀察窗、溫度傳感器和視覺傳感器，觀察窗安裝在膨化罐的殼體上，溫度傳感器安裝在膨化罐內(nèi)，視覺傳感器固定安裝在觀察窗的內(nèi)部。

9、進(jìn)一步，在稱重傳感器下方還設(shè)有限位塊，限位塊固定在膨化罐的底部。

10、進(jìn)一步，在觀察窗中安裝有雙層防爆玻璃。

11、進(jìn)一步，在觀察窗上安裝有補(bǔ)光燈。

12、進(jìn)一步，支撐柱下端位于隔熱箱中。

13、進(jìn)一步，支撐柱為工字形結(jié)構(gòu)。

14、進(jìn)一步，稱重變送器電性連接顯示面板，顯示面板設(shè)置在膨化罐的殼體外部。

15、本發(fā)明還公開了所述的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的稱重方法，包括以下過程：

16、當(dāng)需要使用該用于膨化罐的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行稱重測(cè)量時(shí)，將物料放置在物料托盤上，伸縮軸向步進(jìn)電機(jī)內(nèi)收縮，物料托盤向下擠壓支撐柱，固定在限位塊上的稱重傳感器開始感應(yīng)支撐柱傳遞的物料的重力數(shù)字，通過稱重變送器將稱重傳感器上的測(cè)量值輸出；

17、同時(shí)，在稱重的過程中，隔熱箱罩住稱重傳感器和稱重變送器；

18、溫度傳感器和視覺傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物料的中心溫度和表觀信息，通過觀察窗直觀地觀察膨化罐內(nèi)的物料狀態(tài)，從而判斷其干燥狀態(tài)。

19、本發(fā)明還公開了所述的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的稱重策略，包括以下過程：

20、第一階段：加壓與穩(wěn)定階段

21、在此階段物料被放入膨化罐后，進(jìn)行稱重操作，以獲取物料在膨化前保溫保壓過程中的重量變化；

22、第二階段：瞬時(shí)膨化過程

23、在瞬間膨化啟動(dòng)前，先打開步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)控制伸縮軸向上伸出，頂住物料托盤，然后關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)，將物料托盤進(jìn)行鎖死，不進(jìn)行稱重；

24、第三階段：真空干燥階段

25、在膨化結(jié)束后，再次打開步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)控制伸縮軸向下伸縮，測(cè)重結(jié)構(gòu)恢復(fù)測(cè)重，對(duì)物料進(jìn)行實(shí)時(shí)重量監(jiān)控。

26、進(jìn)一步，在第一階段放入物料前對(duì)物料托盤進(jìn)行空載測(cè)定。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

28、本發(fā)明公開了一種用于膨化罐的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括稱重機(jī)構(gòu)和監(jiān)控機(jī)構(gòu)；稱重機(jī)構(gòu)包括物料支撐結(jié)構(gòu)和測(cè)重結(jié)構(gòu)，物料支撐結(jié)構(gòu)包括物料托盤、伸縮軸、步進(jìn)電機(jī)，伸縮軸活動(dòng)安裝在物料托盤的下端，步進(jìn)電機(jī)固定安裝在伸縮軸的下端；測(cè)重結(jié)構(gòu)包括稱重傳感器、支撐柱、稱重變送器，支撐柱一端與稱重傳感器連接，另一端與物料托盤底面連接；通過步進(jìn)電機(jī)控制伸縮軸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料托盤的鎖死或固定，進(jìn)而保證了每個(gè)階段稱重需求是否啟用。

29、設(shè)計(jì)隔熱箱將稱重傳感器和稱重變送器與膨化罐腔體分隔，防止溫度和壓力的突然改變對(duì)稱重傳感器的影響，提高稱重的準(zhǔn)確性；

30、監(jiān)控結(jié)構(gòu)包括觀察窗、溫度傳感器和視覺傳感器，溫度傳感器位于膨化罐的內(nèi)部，用于實(shí)時(shí)獲取物料的中心溫度信息，溫度傳感器能夠精確測(cè)量物料內(nèi)部的溫度變化，為調(diào)整加工溫度和壓力提供依據(jù)；視覺傳感器固定安裝在膨化罐物料觀察窗的內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)了對(duì)膨化罐內(nèi)部物料表觀狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，視覺傳感器能夠捕捉物料的表觀變化，如顏色、形狀等，為判斷物料膨化程度和品質(zhì)提供依據(jù)。操作人員再結(jié)合觀察窗可以直觀地觀察膨化罐內(nèi)的物料狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)了解干燥過程中物料的表面狀況和整體狀態(tài)，并且可通過干燥過程中水霧的變化來輔助判斷干燥狀況。

31、通過稱重機(jī)構(gòu)和監(jiān)控機(jī)構(gòu)的協(xié)同作用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)物料在壓差膨化過程中的中心溫度、表觀和重量等關(guān)鍵信息，打破了傳統(tǒng)壓差膨化的“黑箱”模式。根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，工作人員就能夠自動(dòng)調(diào)整加工條件，實(shí)現(xiàn)精確控制壓差膨化過程，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)。

32、進(jìn)一步，物料倉在整個(gè)過程中要經(jīng)過不同壓差的變化，尤其是瞬時(shí)膨化，而稱重都是要求在等壓力穩(wěn)定條件下進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)的采集，所以在稱重傳感器下方設(shè)計(jì)了限位塊。

33、進(jìn)一步，在觀察窗中固定安裝雙層防爆玻璃，提高了安全性，有效隔離了內(nèi)外環(huán)境，防止因操作過程中可能發(fā)生的意外情況對(duì)操作人員造成傷害。

34、進(jìn)一步，在觀察窗上安裝有補(bǔ)光燈，確保即使在昏暗環(huán)境下，視覺傳感器仍能提供清晰的圖像，使得操作人員能夠全面、準(zhǔn)確地了解產(chǎn)品狀態(tài)，提高了監(jiān)控的精度和實(shí)用性。

35、本發(fā)明還公開了所述的物料動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的稱重策略，考慮到正壓和負(fù)壓階段對(duì)稱重裝置的影響，本發(fā)明在瞬時(shí)膨化過程通過步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)伸縮軸向上移動(dòng)，頂住托盤，使得托盤不向下傳遞壓力，避免其受到不必要的干擾。待條件恒定后，當(dāng)需要測(cè)重時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)將伸縮軸縮回，利用兩側(cè)稱重部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。消除了膨化罐條件改變對(duì)稱重的影響，還能避免對(duì)測(cè)重結(jié)構(gòu)造成損壞，提高稱重傳感器的精度，延長其使用壽命。

36、進(jìn)一步，為消除膨化罐條件改變對(duì)稱重的影響，本發(fā)明在放入物料前對(duì)稱量裝置進(jìn)行空載測(cè)定。通過對(duì)比空載和負(fù)載時(shí)的重量數(shù)據(jù)，本發(fā)明可以校準(zhǔn)物料的實(shí)際重量，從而提高稱重的準(zhǔn)確性。