咸蛋快速腌制系统的设计与试验

作     者：李赛飞 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王树才

授予年度：2019年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：咸蛋 钢混结构 快速腌制 温控 PLC 

摘      要：咸蛋具有营养丰富、风味独特和便于贮藏等优点,是我国的传统蛋制品。目前几乎没有高效的咸蛋腌制设备,工厂中多采用传统缸或桶腌制咸蛋,成熟周期长,一般需要20天以上,且劳动强度大、破损率高、质量难以控制。为改善咸蛋的腌制质量,缩短咸蛋的腌制周期,降低工人劳动强度和提高生产效率,本文在充分吸收咸蛋腌制理论的基础上,改进前期咸蛋腌制装置中存在的不足,设计了咸蛋快速腌制中试系统,该系统由腌制装置、管道系统、加热系统和PLC控制系统组成。结构设计部分主要包括腌制装置、管道系统和加热系统。利用ProE对咸蛋快速腌制中试系统进行三维建模,其中腌制装置的主体部分包括腌制房与配液池;管道系统主要由不锈钢管道、水泵与电磁阀组成;加热系统主要包括不锈钢热交换器、电动调节阀、蒸汽管道与锅炉。根据三维建模确定了腌制装置的尺寸、管道的连接方式和加热系统的安装方式。控制系统整体设计部分,结合咸蛋腌制的工艺要求,确定控制方案,完成了控制器和电控元件的选型。基于STEP 7 Micro/WIN软件编写了信号采集、手动控制和自动控制程序;利用WinCC flexible SMART V3软件组态了触摸屏操作界面;采用WinCC 7.3设计了上位机的人机交互界面,各部分有机结合实现了咸蛋腌制工作的远程控制和自动化。温度控制策略设计部分,针对温度控制非线性、滞后性大的问题,通过分析传统PID控制方式与模糊控制方式的特点,制定了模糊PID控制方案。利用MATLAB/SIMULINK软件对传统PID控制和模糊PID控制方案进行建模与仿真分析,基于STEP 7 Micro/WIN设计了模糊PID控制程序,并进行温度控制试验,最终确定模糊PID控制方式作为腌制系统的温度控制策略。为了验证咸蛋快速腌制中试系统的实用性和可靠性,系统调试完成后,进行咸蛋腌制试验。对比试验显示,利用咸蛋快速腌制中试系统腌制的咸蛋咸度适中,煮熟后蛋黄出油明显,咸蛋破损率低,并将腌制周期缩短至8天,腌制周期缩短了76.5%,食盐用量降低了26.9%。