[发明专利]微波干燥食品自适应控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波干燥食品的自适应控制系统，属于轻工业控制领域。

背景技术

传统热空气干燥通常涉及化学预处理和干燥温度保持,热空气干燥由于干燥时间长和表面过热,出现颜色暗淡,味道损失和复水能力下降的问题。冷冻干燥生产的产品质量高,但是成本高,干燥生产能力有限。真空干燥是另一个可行的方法,尤其适合食品容易热损害，如水果和蔬菜。然而,在真空过程需要加热,因为低压状态,使得热能的转移到工作负载变得很困难。大多数传统真空烘干机依靠传导传热的热板,缓慢且难以控制,需要一个大的表面积,因此,传统的真空干燥具有较高的操作和安装成本。为了防止大量的质量损失,实现快速、有效的脱水,从而促进了微波加热食品干燥的使用。

微波干燥迅速,比传统热空气干燥具有均匀和能效高特点,近年来，新型的微波干燥热处理技术快速发展，包括热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等，它具有较高的干燥率、较低的能耗以及干燥食品较好的质量等特点。微波真空干燥作为一个潜在的方法来获得高质量的干燥的食品,包括水果,蔬菜和谷物。微波真空干燥结合微波加热和真空干燥的优点,真空赋予的低温、快速传质结合微波加热，快速能量转移的产生非常迅速,因此它有可能提高能源效率和产品质量。微波真空干燥技术已经成功应用于一些水果和谷物的干燥。

食品物料的干燥取决于被干燥物料中热量和质量的传递特性，因此对食品物料干燥过程中水分和温度的了解对于干燥过程的设计以及产品的质量控制是十分重要的。而干燥生产过程中在线检测水分含量及物料内部温度比较困难，为了达到辅助干燥器的设计、优化干燥过程、控制产品质量的目的，通常需要建立干燥过程的数学模型，并借助模型对干燥过程进行分析、预测、判断。由于实际的微波干燥过程系统各种不确定性因素的影响，使得设计者难以获得干燥系统对象在较大工作范围内的精确模型描述；许多过程特性参数难以测量，具有多种操作约束条件，存在较多干扰，过程不可逆转和难以采取补救措施等特点，使微波干燥过程的控制存在很大的难度，因此在微波干燥过程中研究和推广应用各种有效的先进检测控制策略十分必要和迫切。

在这个过程，电磁场的强度、食品的体积、质量、湿度、成分和性能都是决定干燥过程的重要因素。微波干燥可引起离子颗粒和水分子运动，从而提高食品温度，引起水分蒸发从而干燥食品，可改善食品质量。运用这类技术，微波功率和干燥温度是影响食品干燥最终质量的重要因素。为了优化微波干燥，研究各种微波功率配置，包括间歇法和连续法。在普通的微波炉干燥时，不仅输出功率只有有限个档位可以选择，而且加热时间也需要手动来调节，如果需要干燥大量的食材时很不方便，特别是在工业生产中。因此需要设计出一个程序控制的微波干燥自适应控制系统，来自动控制加热功率及调节微波干燥的时间。实现对干燥室内的温度，以及物料的含水量实现精确的控制。

发明内容

针对现有技术中检测食品加工过程系统及其控制方法中存在的上述问题，本发明提供一种微波干燥食品过程自适应控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案是：

微波干燥食品过程自适应控制系统，包括数据采集通道、微波干燥对象、神经网络辨识模块、自适应功率控制模块和模型库。所述微波干燥对象的输出端通过数据采集通道与神经网络辨识模块的输入端连接，神经网络辨识模块的输出端分别与自适应控制模块的输入端连接，自适应控制模块的输出端通过数据采集通道与微波干燥对象的输入端连接。温度反馈和微波功率相位控制可获得有效的干燥过程控制，通过在线检测由食品挥发出来的成分，由挥发物信号和自适应控制器来确定干燥温度,可获得较精确的有效的微波干燥过程控制。对被干燥对象的温度进行测量，实时控制微波能量。当温度低于设定值时，接通电源，通过加热使被测对象升温，当温度高于设定值时，关闭电源，使被测对象降温。对于温度接近设定值时，通过调节功率，减小温度变化的速率。

本发明的有益效果是：

本发明充分利用先进的控制理论、神经网络智能算法等，对食品加工微波干燥过程实现检测、控制、建模、管理和决策，设计一种针对微波干燥过程的关键工艺参数的建模与控制，针对干燥系统特有的控制方法，即智能自适应控制设计方案，采用此自适应控制方法，可根据环境条件改变而相应地改变功率控制器的参数，以适应其特性的变化及抵抗外部干扰，保证整个系统的稳定运行及性能指标达到要求，与传统的空气干燥相比,微波真空干燥可避免食品干燥过程中变焦,且具有良好的含水特性。从而减少能耗，降低成本，提高经济效益等目的的综合性技术。

附图说明

图1是本发明微波干燥系统结构框图。