[发明专利]一种热杀菌自动纠偏智能盒

说明书

本发明公开了一种基于单片机的热杀菌自动纠偏智能盒，包括实现智能盒与杀菌釜、个人电脑通信的方法、通过杀菌釜温度计算食品中心冷点温度，计算杀菌值，并改变杀菌釜温度控制序列的方法及相应电路设计。在保证食品最小杀菌值符合食品安全规定的情况下，缩短热杀菌时间，提升食品品质、节约能源，且适用于多种杀菌设备。

技术领域

本发明涉及食品加工领域，具体涉及一种基于单片机的热杀菌自动纠偏智能盒。

背景技术

热力杀菌简称热杀菌，通常以蒸汽或热水作为介质，因其方便性及可靠性被广泛运用于食品工业中，用以杀灭食品中的微生物，延长食品保质期。通常用在基准温度中杀死一定数量对象菌所需要热处理的时间(min)即该产品的杀菌值F来衡量食品中的微生物致死情况，低酸性食品的基准温度常用121.1℃。工业上用食品内温度变化最缓慢的点即冷点的温度计算累计致死率值作为食品的最小杀菌值来衡量特定杀菌条件下的总体杀菌效果。

由于高温会影响食品的营养价值及风味物质，在实际热杀菌过程中，存在过度杀菌现象。若能在保证杀菌强度达到所需要求的情况下，杀菌时间越短、保温杀菌温度越低，则对食品品质的破坏越小。若能在食品的最小杀菌值达到保证食品安全的要求值后，立刻结束杀菌过程，即能最大程度地节约能源，保留食品品质。

实际热杀菌过程中由于热源短暂失效、设备压力泄露等造成杀菌釜温度意外升高或降低等偏离预设热杀菌工艺参数的情况，为避免此类情况，减少浪费，需采取一定的纠偏手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明基于单片机开发了一种自动纠偏智能盒，在不改变杀菌釜的原有电路及控制系统的情况下，对热杀菌过程进行工艺自动调整并实现自动纠偏，在保证食品最小杀菌值符合食品安全规定的情况下，缩短热杀菌时间，提升食品品质、节约能源。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是基于单片机开发的一种热杀菌自动纠偏智能盒，用于纠正已搭载可编程逻辑控制器PLC的杀菌釜中的杀菌过程；包括：

(1)PLC/单片机通信单元：实时读取PLC采集的杀菌釜温度序列T_Ri和运行状态并传输至信号处理单元；同时将信号处理单元处理的反馈信号传输至PLC。

(2)单片机信号处理单元：根据PLC/单片机通信单元获得的参数计算冷点温度T_i、实时杀菌值F2和预计杀菌值F1，将其与设定杀菌值F0比较，根据结果对杀菌釜杀菌温度进行纠偏；具体步骤如下：

(2.1)获取设置的杀菌参数，包括保温温度、冷却温度、升温时间、保温时间、冷却时间和设定杀菌值F0，生成杀菌釜的预期温度序列T_Ri。在杀菌过程进行中，通过读取PLC得到当前时序的实时温度T′_Ri，对温度序列T_Ri进行更新，并根据更新后的杀菌釜温度序列T′_Ri计算杀菌釜中食品中心的冷点温度T_i，计算公式如下：

其中，下标i为自然数，表示序号，T₀是初始温度，k和j是杀菌釜中食品的温变因子和滞后因子。

(2.2)根据步骤(2.1)，取i为当前时刻，计算得到的冷点温度T_i计算实时杀菌值F2：

其中，T_ref是低酸食品的基准温度，通常为121.1摄氏度。

当冷却时间结束时，得到的温度序列为完整杀菌序列T_RI，进一步计算得到预计杀菌结束后可达到的预计总杀菌值F1：

其中，I为冷却时间结束时得到的完整杀菌序列T_RI的序号。