基于PLC控制的馒头醒蒸一体机设计

基于PLC控制的馒头醒蒸一体机设计

馒头作为我国北方餐桌上必不可少的主食之一,需求量巨大。馒头的制作又较为复杂,其中醒发和蒸制步骤往往由专门设备分开进行,馒头坯需要在醒、蒸工序间转移,若醒发和蒸制工艺连续进行,将提高生产率、节省劳力和降低成本。本论文研究了基于PLC控制的馒头醒蒸一体机设计,以实现馒头醒发和蒸制工艺连续进行。对醒蒸一体机的机械部分和控制系统进行了设计;采用COMSOL有限元仿真软件对

定温过程中蒸箱内蒸汽流速、湿度和温度进行模拟计算,确定了水温与醒蒸室内温度变化关系;对醒蒸一体机进行空箱和馒头醒蒸条件下升温试验与定温试验,确定了设备的工作性能与参数;研究了馒头不

同醒发工艺对馒头品质的影响,确定了馒头最佳醒蒸工艺。具体研究内容及结论如下:(1)完成了醒蒸一体机总体方案设计,确定了双蒸箱式结构。并对机械部分进行设计,包括箱体结构、加热与自动补水装置、箱体保温层设计等,使其满足产量和功能要求。(2)完成了控制系统硬件与软件设计。包括信息采集、控制系统、操作界面与物联网功能模块的选型与连接;控制程序与界面的编写。(3)基于COMSOL有限元仿真软件对蒸箱内温湿度进行了仿真。对醒蒸一体机在未放置馒头坯时的层流、湿空气传热和水分输送等多物理场之间进行耦合分析,得出蒸箱内流场的速度为0.2 m/s,加热6 min后,蒸箱内湿度为100%RH;在恒定水温范围在40~55℃,10 min后蒸箱内稳定室温在35℃左右。(4)进行了3 kW、6 kW和9 kW功率下加热速率和温升稳定性试验,得出醒蒸一体机在不同加热功率下功能参数,考虑到加热速率

和内部温升均匀性,醒蒸一体机在工作过程中采用9 kW加热功率。通过进行不同目标水温和恒定水温定温试验,得出40 min后目标水温与室温的线性关系为y=0.78x-8.28,恒定水温对与室温的线性关系为

y=0.77x-2.44。(5)确定了馒头的最佳醒发温、湿度和醒发时间。基于感官评价进行不同醒发温度、时间和湿度的单因素试验,得出在35℃、80%RH醒发50 min时,馒头比容为2.8 ml/g,大小适宜,硬度较低,内部气孔结构均匀,感官评价得分较高。(6)确定了醒蒸一体机馒头醒蒸工艺。以醒蒸内室温35℃为目标,采用快速升温和保温两种醒发方案,得出快速升温水温为75℃,保温水温为60℃。最终醒蒸试验中醒发方案采用快速升温至75℃,再降温至60℃后保温至醒发结束。对醒蒸工艺与馒头整体品质响应面分析,得出最佳工艺为初始升温水温为76℃,保温水温为58℃,醒发时间56 min,蒸制时间为40分钟。