[发明专利]食品比容测量仪及其检测方法

权利要求书

1.一种食品比容测量仪，其特征是，包括矩形的箱体（1），箱体（1）前侧面设有食品放置口（2），食品放置口（2）设置气密门（3），箱体（1）内设有S容器和L容器， S容器处于L容器上方，S容器的容积为L容器的四分之一， L容器和S容器相连通，并在相连通位置设置电磁蝶阀a（406）和电磁蝶阀b（411），L容器和S容器外部一侧为气瓶（8），气瓶（8）内装有99.999%纯度的八氟环丁烷作为标准气体，且气瓶（8）与S容器相连通，且在相连通管路上设置减压阀（801）、电磁流量阀（802）和恒温汽化器（803），L容器和S容器外部的另一侧设置真空泵（6），真空泵（6）通过金属导管（601）连通S容器，金属导管（601）上设有真空泵阀（602），金属管路及阀门处设置有保温层，L容器设有L容器体积微调装置（7），S容器设有S容器体积微调装置（9），L容器和S容器还分别设有保温结构、状态校准传感器，L容器设置有食品重量传感器、NDIR传感器，S容器设置有温度补偿调节装置；

所述S容器外壁设置有S容器温度补偿调节装置（504），对S容器内部气体温度进行可控调整，S容器温度补偿调节装置（504）被S容器保温层（501）包覆组成S容器保温结构， S容器内状态校准传感器包括S容器温度传感器（502）、S容器气压检测传感器（503）；

所述L容器设置有食品放置口（2），L容器的保温结构由外表面覆盖的L容器保温层（408）构成，L容器内状态校准传感器包括L容器气压检测传感器（401）、L容器温度检测传感器（402），L容器设置的食品重量传感器（405）悬挂食品放置筐（404），食品放置筐（404）带有唯一编号与仪器相对应，食品筐内用于放置被测食品，NDIR传感器为高精度八氟环丁烷NDIR传感器（403），八氟环丁烷NDIR传感器感应端位于L容器内部，通过非分散红外技术测量输出气体体积浓度。

2.根据权利要求1所述的食品比容测量仪，其特征是，L容器和S容器间的两个电磁蝶阀中电磁蝶阀a（406）进出气口位置设有微型对流风扇（409），电磁蝶阀b（411）进出气口位置设有气流偏转板（407），电磁蝶阀b（411）内部阀瓣围绕阀轴旋转开启和关闭，阀轴与外界密封，两组电磁蝶阀外侧还设置有相应的保温结构。

3.根据权利要求1所述的食品比容测量仪，其特征是，L容器体积微调装置（7）与S容器体积微调装置（9）包括柱形调节柱（701）、调节柱后部的螺纹伸缩杆（702），柱形调节柱（701）深入L容器或S容器内，螺纹伸缩杆（702）转动带动柱形调节柱（701）深入或伸出L容器或S容器，调节柱设有阻尼圈（703）和密封圈（704）实现密封。

4.根据权利要求1所述的食品比容测量仪，其特征是，箱体（1）的前侧面还设有气瓶舱门（101）、显示屏（102）、工作状态指示灯（103）和控制按钮（104），箱体（1）的上侧面设置提手（105），斜侧面设置脚垫（106），气密门（3）上设置透明观察窗（107），箱体（1）的内部设置有控制电路。

5.根据权利要求4所述的食品比容测量仪，其特征是，所述气密门（3）的一侧设置合页（108）与箱体（1）相连，气密门（3）的其余边缘设置有多个旋转锁定扣（109）将气密门（3）紧固封闭在箱体（1）的食品放置口（2）上。

6.根据权利要求4所述的食品比容测量仪，其特征是，控制电路包括箱体（1）内部的单片机控制模块，控制按钮（104）、L容器气压检测传感器（401）、L容器温度检测传感器（402）、S容器温度传感器（502）、S容器气压检测传感器、食品重量传感器（405）、八氟环丁烷NDIR传感器（403）通过线路连接于单片机控制模块的输入端，显示屏（102）、真空泵（6）、真空泵阀（602）、电磁蝶阀a（406）、电磁蝶阀b（411）、微型对流风扇、S容器温度补偿调节装置（504）、电磁流量阀（802）、恒温汽化器（803）和工作状态指示灯（103）通过导线连接于单片机控制模块的驱动输出端。

7.一种利用权利要求2中任一食品比容测量仪进行比容测量的方法，其特征是，包括以下步骤，

1）将食品通过气密门放入L容器的食品放置筐内，关闭气密门并检测密闭情况确保密闭效果；

2）所有电磁阀关闭，检测环境温度是否在适合的工作温度范围，检测L容器八氟环丁烷含量，符合要求则进行下一步；

3）首先称量食品质量，食品质量记作M，完成后，打开真空泵阀，启动双级真空泵，进行S容器抽真空作业，当S容器的气压传感器检测到真空度到达2×10^-1Pa时，真空泵关闭，真空泵阀关闭，进行下一步；

4）电磁流量阀开启，恒温汽化器开始工作，保持S容器相连的恒温汽化器出气温度稍低于L容器温度，最大温差不超过10℃；

5）当S容器气压传感器检测S容器的气压值等于90%~98%的L容器气压时，电磁流量阀关闭，延时60s~120s，然后检测S检测容器温度与L容器差别，通过温度补偿调节装置对 S容器温度进行调整，当温差小于±0.05℃后，再次检测S容器检测气压与L容器差值，此时控制恒温汽化器温度出气温度等于L容器温度，并逐步补充气体至S、L容器气压一致，并关闭电磁流量阀；

6）打开双室电磁蝶阀，延迟2秒，然后取S容器、L容器内气压传感器值，分别与双室电磁蝶阀开启前值对比，气压波动小于0.2%时进行下一步；

7）启动微型对流风扇，微型对流风扇采用恒定转速，根据食品品种确定风速和循环风量，之后微型对流扇断电；

8）启动高精度八氟环丁烷 NDIR传感器进行测量八氟环丁烷体积浓度，记作N%；

9）调取系统内储存的蝶阀关闭时S容器及相通S容器管路、阀门的总容积和V_S、L容器及相通L容器阀门的总容积和V_L，总容积在出厂前使用液体标定，数值储存到单片机中，k为补偿系数，对于测量结果精确度要求大于1级的场景可不采用补偿系数；

10）使用单片机进行计算，食品比容公式为P_F=[V_S+V_L-（V_S÷N%）]×k÷M，求出食品比容P_F。