阅读说明：本技术 一种自动控制的食品裹冰装置及其控制方法 (Automatic-control food ice wrapping device and control method thereof ) 是由 徐呈华 刘清德 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自动控制的食品裹冰装置及其控制方法,裹冰装置,包括裹冰室,与裹冰室配合工作的食品输入机构、食品输出机构,监测及控制系统,裹冰室内通过二流体雾化喷嘴分别向丝网输送带的上表面及下表面处喷气雾裹冰；监测及控制系统设有控制器,与控制器相连接的测温计、计时器、输入称重计、输出称重计、流量计及流量控制阀；控制方法通过控制器计算速冻食品的实际增生率,利用实际增重率对喷水流量或裹冰速度进行调整。该装置及其方法便于对需要裹冰的食品定量控制裹冰,使速冻食品裹冰速度快,裹冰厚度均匀,自动调节裹冰参数,提高裹冰输送速度,提高裹冰生产效率,使速冻产品裹冰后冰层厚度可控,提高食品的品质。(The invention discloses an automatic control food ice wrapping device and a control method thereof, wherein the ice wrapping device comprises an ice wrapping chamber, a food input mechanism, a food output mechanism and a monitoring and control system, wherein the food input mechanism, the food output mechanism and the monitoring and control system are matched with the ice wrapping chamber to work; the monitoring and control system is provided with a controller, a temperature meter, a timer, an input weighing meter, an output weighing meter, a flowmeter and a flow control valve which are connected with the controller; the control method calculates the actual proliferation rate of the quick-frozen food through the controller, and adjusts the water spraying flow or the ice wrapping speed by utilizing the actual proliferation rate. The device and the method are convenient for quantitatively controlling ice wrapping on the food needing ice wrapping, so that the ice wrapping speed of the quick-frozen food is high, the ice wrapping thickness is uniform, ice wrapping parameters are automatically adjusted, the ice wrapping conveying speed is increased, the ice wrapping production efficiency is improved, the thickness of an ice layer of the quick-frozen product after ice wrapping is controllable, and the quality of the food is improved.)

一种自动控制的食品裹冰装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及食品加工装置，确切地说是一种自动控制的食品裹冰装置及其控制方法。

背景技术

速冻食品省时省事成为人们生活中不可缺少的食品，且随着中国经济的迅猛发展、生活节奏加快，速冻食品的需求量也大大增加。

为使速冻食品的保鲜，在生产加工过程中，速冻后通常需要给速冻食品“裹冰”，即在速冻食品的表面包裹一层冰衣，更好地防止食品营养成份的流失，使食品保持较好的色泽、与其原有味道。

为给速冻食品“裹冰”，现有技术采用两种不同的方式，浸水或喷水，如：

第一种方式：授权公告号为CN104856189B的中国发明专利，公开了“速冻食品高效裹冰装置”，其连接在速冻装置与冷冻保温装置之间，其包括工作槽、振动装置，工作槽的横截面为半工字型的槽体，槽体包括底面、左侧面和右侧面；并平行于槽体底面的上方还设置有传输网带，传输网带与工作槽的左侧面和右侧面围成裹冰槽，裹冰槽内盛放冰水混合物；振动装置包括设在传输网带与工作槽的底面之间的振动部，振动部在垂直于传输网带的网面方向来回往复运动，从而翻动在裹冰槽内传动的速冻食品，进而对在其内传输的食品进行裹冰。

第一种方式的优点是，可以连接入生产线，提高裹冰的效率。

但，第一种方式存在以下缺点：

（1）裹冰的冰层厚度不易控制，由于输送到裹冰槽中的食品为低混冷冻后的食品，食品的温度一般在-18℃以下，食品通过裹冰槽时，其裹冰厚度只能通过输送带的输送速度来调节，厚度不易控制，往往形成的冰层很厚，使裹冰后的速冻食品表成形成一个冰壳，影响产品的品质。

（2）速冻食品通过裹冰槽时，槽内盛放冰水混合物会在食品表面冰层，由于食品形状不规则，导致表面的冰层厚度不一。

（3）其为使速冻食品与冰水接触充分，食品通过裹冰槽时，需要通过振动部在垂直于传输网带的网面方向来回往复运动，从而翻动在裹冰槽内传动的速冻食品，食品与传输网带之间、食品与与食品之间不可避免地发生碰撞、摩擦，会使速冻食品表面受损，影响食品的表面的色泽与调制的味道。且，振动部的工作过程中，需要耗能，增加了设备的能耗，另外，振动部的设置，对传输网带形成冲击，降低了传输网带的使用寿命。

（4）食品通过裹冰槽时，食品沉浸在冰水混合物中进行裹冰，由于不同的食品色泽与调味不同，同一生产线输送不同的产品进行裹冰时，裹冰装置需要清洗重置，否则会导致串色、串味。其清洗重置耗时耗力，且浪费大量的水、电能（致冷）。

（5）由于食品裹冰后的速冻食品表成形成一个冰壳，其后期食用前，解冻时间长，冰层厚度不同，使解冻时较薄处的部分冰层先解冻，先解冻处的水有一部分会渗透到食品内，使食品色泽、调味进一步发生改变，影响产品口感及营养。

（6）速冻食品由传输网带运送通过裹冰槽，其为使速冻食品与冰水接触充分，需要对速冻形成翻转，为较好地完成翻转，工作槽内的传输网带运送方向的为波浪形，波浪形的传输网带，使速冻的食品完成翻转时，食品与传输网带之间、食品与与食品之间不可避免地发生碰撞、摩擦，会使速冻食品表面受损，影响食品的表面的色泽与调制的味道。且波浪形的传输网带的设置，在一定程度上降低了输送带的输送速度与效率，提高了设备的成本。

第二种方式：授权公告号为CN208891642U的中国实用新型专利，提供了速冻食品裹冰装置，其包括机架、网状的输送带，输送带设于机架上，由电机带动传动，一端为进料部，另一端为出料部，还包括接水箱、喷淋机构、翻面机构；所述输送带的输送部沿输送方向为波浪形；所述接水箱设于机架上输送带下方；所述喷淋机构包括喷淋罩、喷淋孔、进水管、喷淋泵、喷淋控制阀和喷淋流量调节阀；所述喷淋罩固定在机架上并且位于输送带的输送部的正上方，与输送带形成一个两端开口四周密闭的喷淋空间；所述喷淋罩罩体内壁和外壁之间设有内腔，内壁上均匀设有连通内腔的喷淋孔，喷淋罩内腔下端通过进水管连接接水箱，所述进水管上设有喷淋泵、喷淋控制阀和喷淋流量调节阀；所述翻面机构包括出风管、出风孔和鼓风机；所述出风管至少为一个，沿垂直于输送带输送方向设于输送带上下面之间，出风管上设有多个出风孔，出风管连接鼓风机。

第二种方式的优点是：通过设置出风管、出风孔和鼓风机，利用吹风的方式，使速冻的食品在气流和波浪形的输送带的共同作用下，自动翻面，从而可以提高输送带的使用寿命；另外，其可以对喷水的总水量进行控制，从而在一定程度上调节裹冰的厚度。

但，第二种方式存在以下缺点：

（1）输送部沿输送方向为波浪形，波浪形的输送带的输送部，使速冻的食品完成翻转时，食品与输送带的输送部之间、食品与与食品之间不可避免地发生碰撞、摩擦，会使速冻食品表面受损，影响食品的表面的色泽与调制的味道。且波浪形的传输网带的设置，在一定程度上降低了输送带的输送速度与效率，提高了设备的成本。

（2）由于速冻食品的形状不一，对于块状且越接近圆形的速冻食品，越容易形成翻转；但对于厚片状的食品不易翻转，且在其翻转的过程中，容易在波浪形的输送带的输送部的波谷处易形成堆叠，堆叠处的速冻食品，其裹冰不充分、不均匀。

（3）由于其裹冰不充分、不均匀，食品裹冰后的速冻食品表成形成一个冰壳，其后期食用前，解冻时间长，冰层厚度不同，使解冻时较薄处的部分冰层先解冻，先解冻处的水有一部分会渗透到食品内，使食品色泽、调味进一步发生改变，影响产品口感及营养。

（4）通过吹风辅助输送带的输送部上的食品完成翻转，风力小，辅助作用不起效果，风力大时，由于风管沿垂直于输送带输送方向设于输送带上下面之间，风向自输送带的下方向上吹，气流会使喷淋罩内壁上喷淋孔喷出的水难以落向输送带上的速冻食品，影响裹冰。

（5）其通过喷淋罩罩体内壁和外壁之间设有内腔，内壁上均匀设有连通内腔的喷淋孔，所有的喷淋孔供水压力相同，不同的喷淋孔不能单独调节喷水量，且其喷水量的大小仅靠喷水压量调节，喷水压力发生变化时，喷水孔的喷水覆盖的范围也会发生变化，进一步影响喷水的均匀性，影响裹冰效果；另外，当喷水孔工作过程中逐渐磨损时，设备不易维护，只能更换新的喷淋罩。

综上，上述现有技术在裹冰时存在以下问题：

（1）需要对输送的速冻食品进行翻转，从而对不同的侧面进行裹冰，但翻转过程，增加了部件的设置，降低了裹冰处理的速度，耗费了能源，降低了裹冰效率，且翻转过程中所造成地碰撞、摩擦及堆叠，会较大程度地影响裹冰的均匀性，影响产品的外观及口味。

（2）裹冰厚度不易精准调节。原因主要是两个方面的影响，一是波浪性输送带上物料分布的不均匀，二是速冻后的食品的表面接触到水的量的大小不能调节或较好地控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动控制的食品裹冰装置及其控制方法，该装置及其方法便于对需要裹冰的食品定量控制裹冰，使速冻食品裹冰速度快，裹冰厚度均匀，裹冰过程中，也无需设置波浪性输送带对速冻食品进行翻转，减少了食品与食品之间的碰撞、摩擦，防止食品外观色泽改变及口味改变，提高裹冰输送速度，提高裹冰生产效率，使速冻产品裹冰后冰层厚度可控，提高食品的品质。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种自动控制的食品裹冰装置，包括裹冰室，与裹冰室配合工作的食品输入机构、食品输出机构，监测及控制系统，所述的裹冰室的一端为进料端，另一端为出料端，裹室内设置有输送机构、喷水机构，输送机构设有转辊及丝网输送带，在丝网输送带的上带体的正上方及正下方均分别设有上喷水机构、下喷水机构，上喷水机构、下喷水机构分别设有上喷水管、下喷水管，上喷水管、下喷水管上分别设有上二流体雾化喷嘴、下二流体雾化喷嘴，上二流体雾化喷嘴、下二流体雾化喷嘴均朝向丝网输送带设置，分别向丝网输送带的上表面及下表面处喷气雾；食品输入机构向裹冰室内输入食品、食品输出机构承接转送裹冰室裹冰完成的食品，监测及控制系统设有控制器，与控制器相连接的测温计、计时器、输入称重计、输出称重计、流量计及流量控制阀，测温计设置在裹冰室内测量裹冰室的工作温度T₁，计时器记录裹冰室工作的持续时间，记录为t，输入称重计测量裹冰室输入的速冻的食品的重量m₁、输出称重计裹冰室输出的速冻的食品的重量m₃, 流量计记录裹冰过程的喷水流量v，测温计、计时器、输入称重计、输出称重计、流量计将测量的数据传输给控制器，控制器计算速冻食品的实际增生率（m₃- m₁）/ m₁×100%。

本发明通过在在丝网输送带的上带体的正上方及正下方均分别设有上喷水机构、下喷水机构，利用上喷水机构、下喷水机构所设置的上二流体雾化喷嘴、下二流体雾化喷嘴同时向向丝网输送带的上表面及下表面处喷气雾，使丝网输送带上表面处的食品处于浓度均匀、稳定的气雾的包围中，机械工作过程中，机械振动会使丝网输送带上的食品发生轻微的颠簸，颠簸过程中，食品的各个侧面均与气雾充分接触，由于速冻食品表面温度相同，冰晶上颗粒凝固的速度相同，从而在速冻食品表面形成包覆速冻的食品的厚度均匀的保护性冰层，裹冰的厚度可以通过调节二流体雾化喷嘴喷出的水量的占比来方便地进行调节；通过设置监测及控制系统利用控制器接收测温计、计时器、输入称重计、输出称重计、流量计的监测数据，并根据数据计算速冻食品的实际增生率，利用计算出的速冻食品的实际增生率控制流量控制阀，从而达到对裹冰的自动控制。

与现有技术相比，其突出的特点是：

（1）无需设置波浪性输送带对速冻食品进行翻转，减少了食品与食品之间的碰撞、摩擦，防止食品外观色泽改变及口味改变，提高裹冰输送速度，提高裹冰生产效率，使速冻产品裹冰后冰层厚度可控，提高食品的品质。

（2）总的喷水量可以调节，每个二流体雾化喷嘴喷水量也可以根据裹冰室工作时的需要进行调节，使调节喷水量的大小方便，调节过程中不会影响速冻食品与气雾的接触的均匀性。

（3）裹冰过程中，气雾颗粒度较小，气雾的雾化颗粒直径在10-60微米之间，可以较好地调节裹冰的增重率，使增重率可以控制在3%-10%；而现有技术的增重率一般是在30%左右，现有技术在快速裹冰的情况下，很难降低增重率。

（4）裹冰后的产品，冰层厚度均匀，形成很较薄的均匀冰层，后期食用前，解冻时间很短，进一步保持食品色泽、调味不会发生改变，保证产品口感及营养。

（5）通过设置监测及控制系统利用控制器接收测温计、计时器、输入称重计、输出称重计、流量计的监测数据，并根据数据计算速冻食品的实际增生率，利用计算出的速冻食品的实际增生率控制流量控制阀，从而达到对裹冰的自动控制，提高设备自动化水平，提高产品质量。

自动控制的食品裹冰装置的控制方法，控制器根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制流量控制阀以改变喷水流量，若比值小于1，则调节增大裹冰过程的喷水流量，调大的增加的数值为v·（1-x）；若比值大于1，则调节调小裹冰过程的喷水流量，调小的减少的数值为v·（x-1），调节后再次测量计算实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x，并进一步微调喷水流量，直到实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x大小为1。

控制器根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制流量控制阀以改变喷水流量，便于通过对喷水流量的单一量的快速调节控制，保障设备的工作的效率（处于较快的生产速度下时能满足裹冰需要）。

所述的控制器根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值大小控制裹冰时间，若比值小于1，则，通过减小裹冰室内转辊的转速，增长裹冰时间；调若比值大于1，通过增加裹冰室内转辊的转速，减少裹冰时间；调节后再次测量计算实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x，并进一步微调喷水流量，直到实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x大小为1。

控制器根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制裹冰室内转辊的转速，通过转速的调整来达到预定的裹冰增重率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中上喷水机构、上带体的俯视图。

图3是本发明的监测及控制系统的框架结构示意图。

附图标说明: 1－裹冰室；2－进料端；3－输入转辊；4－输入下导向辊；5－下喷水机构；6－下喷水管；7－输送托辊；8－下二流体雾化喷嘴；9－下带体；10－输出下导向辊；11－输出转辊；12－出料端；13－上带体；14－上二流体雾化喷嘴；15－上喷水管；16－上喷水机构；17－控制器；18－测温计；19-计时器；20-输入称重计；21-输出称重计；22-流量计；23-流量控制阀；24-显示器；25-变频器。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

结合图1-图3可知，本发明的一种自动控制的食品裹冰装置，包括裹冰室1，与裹冰室1配合工作的食品输入机构、食品输出机构，监测及控制系统，所述的裹冰室1的一端为进料端2，另一端为出料端12，裹室内设置有输送机构、喷水机构，输送机构设有转辊及丝网输送带，在丝网输送带的上带体13的正上方及正下方均分别设有上喷水机构16、下喷水机构5，上喷水机构16、下喷水机构5分别设有上喷水管15、下喷水管6，上喷水管15、下喷水管6上分别设有上二流体雾化喷嘴14、下二流体雾化喷嘴8，上二流体雾化喷嘴14、下二流体雾化喷嘴8均朝向丝网输送带设置，分别向丝网输送带的上表面及下表面处喷气雾；食品输入机构向裹冰室1内输入食品、食品输出机构承接转送裹冰室1裹冰完成的食品，监测及控制系统设有控制器17，与控制器17相连接的测温计18、计时器19、输入称重计20、输出称重计21、流量计22及流量控制阀23，测温计18设置在裹冰室1内测量裹冰室1的工作温度T1，计时器19记录裹冰室1工作的持续时间，记录为t，输入称重计20测量裹冰室1输入的速冻的食品的重量m1、输出称重计21裹冰室1输出的速冻的食品的重量m3, 流量计22记录裹冰过程的喷水流量v，测温计18、计时器19、输入称重计20、输出称重计21、流量计22将测量的数据传输给控制器17，控制器17计算速冻食品的实际增生率（m3- m1）/ m1×100%。

输送机构设有输入转辊3、输入下导向辊4、输送托辊7、下带体9、输出下导向辊10、输出转辊11。

通过设置输入转辊3、输出转辊11，输出下导向辊10及输入下导向辊4，利用输入转辊3、输出转辊11支撑驱动上带体13运动，利用输出下导向辊10及输入下导向辊4对下带体9完成导向及支撑，且可以使上带体13与下带体9之间具有较大的空间，可以方便地布置下喷水机构5。

结合图3可知，自动控制的食品裹冰装置的控制方法，控制器17根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制流量控制阀23以改变喷水流量，若比值小于1，则调节增大裹冰过程的喷水流量，调大的增加的数值为v·（1-x）；若比值大于1，则调节调小裹冰过程的喷水流量，调小的减少的数值为v·（x-1），调节后再次测量计算实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x，并进一步微调喷水流量，直到实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x大小为1。

控制器17根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制流量控制阀23以改变喷水流量，便于通过对喷水流量的单一量的快速调节控制，保障设备的工作的效率（处于较快的生产速度下时能满足裹冰需要）。

所述的控制器17根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值大小控制裹冰时间，若比值小于1，则，控制通过变频器25控制电机的转速的方式，减小裹冰室1内转辊的转速，增长裹冰时间；调若比值大于1，通过增加裹冰室1内转辊的转速，减少裹冰时间；调节后再次测量计算实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x，并进一步微调喷水流量，直到实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x大小为1。

控制器17根据实际增重率和裹冰所需要的目标增重率的比值x的大小控制裹冰室1内转辊的转速，通过转速的调整来达到预定的裹冰增重率。

控制器17设有显示器24，用以显示各项参数。

本实施例通过在在丝网输送带的上带体13的正上方及正下方均分别设有上喷水机构16、下喷水机构5，利用上喷水机构16、下喷水机构5所设置的上二流体雾化喷嘴14、下二流体雾化喷嘴8同时向向丝网输送带的上表面及下表面处喷气雾，使丝网输送带上表面处的食品处于浓度均匀、稳定的气雾的包围中，机械工作过程中，机械振动会使丝网输送带上的食品发生轻微的颠簸，颠簸过程中，食品的各个侧面均与气雾充分接触，由于速冻食品表面温度相同，冰晶上颗粒凝固的速度相同，从而在速冻食品表面形成包覆速冻的食品的厚度均匀的保护性冰层，裹冰的厚度可以通过调节二流体雾化喷嘴喷出的水量的占比来方便地进行调节；通过设置监测及控制系统利用控制器17接收测温计18、计时器19、输入称重计20、输出称重计21、流量计22的监测数据，并根据数据计算速冻食品的实际增生率，利用计算出的速冻食品的实际增生率控制流量控制阀23，从而达到对裹冰的自动控制。

与现有技术相比，其突出的特点是：

（1）无需设置波浪性输送带对速冻食品进行翻转，减少了食品与食品之间的碰撞、摩擦，防止食品外观色泽改变及口味改变，提高裹冰输送速度，提高裹冰生产效率，使速冻产品裹冰后冰层厚度可控，提高食品的品质。

（2）总的喷水量可以调节，每个二流体雾化喷嘴喷水量也可以根据裹冰室1工作时的需要进行调节，使调节喷水量的大小方便，调节过程中不会影响速冻食品与气雾的接触的均匀性。

（3）裹冰过程中，气雾颗粒度较小，气雾的雾化颗粒直径在10-60微米之间，可以较好地调节裹冰的增重率，使增重率可以控制在3%-10%；而现有技术的增重率一般是在30%左右，现有技术在快速裹冰的情况下，很难降低增重率。

（4）裹冰后的产品，冰层厚度均匀，形成很较薄的均匀冰层，后期食用前，解冻时间很短，进一步保持食品色泽、调味不会发生改变，保证产品口感及营养。

（5）通过设置监测及控制系统利用控制器17接收测温计18、计时器19、输入称重计20、输出称重计21、流量计22的监测数据，并根据数据计算速冻食品的实际增生率，利用计算出的速冻食品的实际增生率控制流量控制阀23，从而达到对裹冰的自动控制，提高设备自动化水平，提高产品质量。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。