[发明专利]一种粘稠固液混合调味剂的精准下料系统及方法

权利要求书

1.一种粘稠固液混合调味剂的精准下料系统及方法，其特征在于，首先基于搅拌推进及蠕动下料，搭建粘稠固液混合调味剂的精准下料系统；然后考虑因调味剂自重、粘稠、搅拌、阀内部压强等因素，求解调料桶出料口压强平衡关系；最终，基于调料桶出料口压强随需求下料量、调味剂余量的自调节，实现粘稠固液混合调味剂的精准下料过程，步骤如下：

第一步、粘稠固液混合调味剂精准下料系统搭建

粘稠固液混合调味剂精准下料系统主要包括：进料口、调料桶、搅拌器、重力传感器、蠕动阀、止流电机等构成。所述的调料桶上方连接进料口以及盖板，所述的盖板上方设有传动齿轮并通过电机带动所述的搅拌器进行搅拌，所述的调料桶下方布置重力传感器对调味剂重力进行实时监控，为精准下料提供数据参数，通过调料桶出料口(以下简述为出料口)与所述的蠕动阀连接，通过所述的蠕动阀内部压强将调味剂挤压至最终的下料口，同时在下料口处设置所述的止流电机，防止粘稠固液混合调味剂在下料口处残留溢出。

进一步地，所述的搅拌器的搅拌叶片为随形结构，根据所述的调料桶的内壁曲率进行加工制造，可在出料口处为调味剂的出料过程提供离心挤压力，便于快速出料。

进一步地，所述的出料口设计为硬质波纹管结构，防止折弯。

进一步地，所述的蠕动阀的内部压强由蠕动电机控制，通过调味剂自重、粘稠、搅拌等因素综合计算得到所需的阀内部压强，并通过蠕动电机控制滚子，产生相应的内部压强，以便于快速、稳定、精准出料。

进一步地，所述的下料口由软管构成，便于折弯，当下料完成后，由止流电机控制止流弯头，对下料口进行折弯，防止调味剂残留溢出。

进一步地，所述的进料口、盖板、调料桶的底板、搅拌器、出料口、下料口等均为可拆卸设计，便于清洗、方便卫生。

第二步、出料口平衡关系求解

出料口处压强主要由四部分组成：调味剂自重压强P_G，搅拌动能引起的离心压强P_J，出料口阻力压强P_Z，阀内部压强P_F。首先计算调味剂自重压强P_G，由于搅拌器的不断搅动，使得固液混合调味剂时刻处于近似均匀状态，因此自重压强P_G可表示为：

其中，G为调料中剩余调味剂重量，由重力传感器测得；为调料桶截面积，D为调料桶直径。调味剂余量G为变量，则自重压强P_G可表示为G的函数：

P_G＝f(G) (2)

对于搅拌动能引起的离心压强P_J，由于大部分离心力由调料桶筒壁承担，对出料口的压强可考虑为由一定体积的调味剂离心所产生，所述的一定体积，是指底面积为出料口截面积，高为调料桶半径，即：

其中，为所述一定体积的调味剂质量，ρ为调味剂密度，d为出料口直径；ω＝πn/30，n为搅拌器转速；为出料口截面积，则(3)可整理为：

对于出料口阻力压强P_Z，可考虑为出料口堆积的调味剂在下料过程中所产生的阻力，则有

P_Z＝μm′g/s (5)

其中，μ为阻力系数；为出料口中调味剂质量，g为重力加速度，l为出料口长度，则(5)可整理为：

P_Z＝μρlg (6)

对于阀内部压强P_F，为实时自动可调，以满足精准下料需求。则在出料口处平衡关系，即合压强可表示为：

Δp＝P_G+P_J-P_Z-P_F＝f(G)-P_F+C (7)

其中，G、P_F为可调节变量；对于同一种混合调味剂，C＝P_J-P_Z为常量。

第三步、基于压强与流速匹配的粘稠固液混合调味剂精准下料

由哈根-泊肃叶定律，出料口流量Q可表述为：

其中，α为调味剂粘度。

则在t时间内，下料量为：

A＝Qt (9)

结合公式(8)、(9)，有：

根据需求下料量A、调料桶中调味剂余量G，实时调节P_F，即可最终实现对粘稠固液混合调味剂的精准下料过程。