1、 豆腐皮機械化生產工藝設計摘要：豆腐皮的生產歷史悠久，已有1300多年的歷史。隨著人們生活水平的提高消費觀念的改進和改變，傳統的手工生產加工方式已經不符合我們對豆腐皮質量和衛生的期望。對健康指標的要求越來越高。因此，迫切需要研制成套豆腐皮加工設備，并研究其相應的設備。加工技術，從而實現生產加工的機械化、自動化，提高勞動生產率，提高成品質量，使豆腐皮生產滿足國外市場需求。本文首先闡述了傳統手工制作豆腐皮的工藝流程和機械化生產的研究現狀，探討了豆腐皮的成膜機理及成膜過程中的關鍵影響因素。然后，根據豆腐皮的加工工藝，考慮到加工過程中關鍵參數的控制，首先制定了豆腐皮機械化生產線總體設計方案，包括機械部

2、分和控制部分。生產線。對控制部分的軟硬件各具體模塊進行了詳細設計。關鍵詞:豆腐皮, 機械化, 工藝設計, 經濟效益前言豆腐皮的生產歷史悠久，源遠流長。它已有1300多年的歷史，也是我國的傳統特產之一。據說東吳山的豆腐皮，阜陽是豆腐皮的發源地。東烏山豆腐皮薄如蟬翼，輕如絲紗，能看穿對面的物件。 500g里面有130多張豆腐皮，厚度20-25um，在國內絕無僅有。它的顏色是白色的，油膩干凈，落水不粘。它是豆漿中的蛋白質與空氣中的氧氣自然結合形成的膠體膜。它含有豐富的植物蛋白和人體所需的多種維生素。它是豆制品的精華。其中蛋白質含量約占42%-50%，脂肪約占28%，其中大部分為不飽和脂肪酸，碳水化合

3、物約占13%，以及人體所需的各種微量元素，不含膽固醇。經常食用豆腐皮不僅能提供豐富的營養，還能改善心血管功能，增強免疫力。在烹調方法上，可炒、炒、煮、炸、沙拉，還可用作食品包裝。中醫理論認為，豆腐皮平而味甘，具有清熱潤肺、止咳化痰、養胃、解毒、止汗等功效。豆腐皮的做法在明代藥理學家、博物學家石珍的本草綱目中有記載。書上說黃豆泡水、壓碎、過濾、油炸，表面凝結。取出晾干，制成豆腐皮。這種制作方法與現在的制作工藝驚人的相似，只是沒有使用后處理。由此可見，古人早就知道豆腐皮的制作方法。豆腐皮的生產和加工長期以來都是手工完成的。傳統手工豆腐皮厚薄不均，破損嚴重，成品合格率總則在65%左右。質量特別是衛生

4、指標難以保證，制約了該行業的發展。隨著人們生活水平的提高和消費觀念的轉變，對豆腐皮質量和衛生指標的要求相對較高。手工作坊的豆腐皮制作方式已不能滿足現代食品生產的要求。因此，發展豆腐皮的機械化是當務之急。同時研究相應的加工工藝，實現關鍵加工工藝參數的自動化控制，確保豆腐皮產品的質量。豆腐皮生產加工過程實現機械化、自動化，提高勞動生產率，滿足國外市場需求。需要。本文在詳細分析豆腐皮加工過程的基礎上，推進豆腐皮機械化生產線的設計與開發，從提高效率和質量的角度，采用嵌入式系統實現了關鍵參數的自動化控制。生產過程。豆腐皮機械化生產線研究一、豆腐皮機械化生產研究現狀首先來說說傳統手工豆腐皮的加工工藝。從生

5、產工藝來看，主要有選料、浸泡、精煉、過濾、煮沸、提取竹材、烘干、軟化等工序。1 。選料：黃豆是做豆腐皮的主要原料，選用表皮淺黃的黃豆，將劣質豆子、雜質、沙子用篩子除去，使之純凈，再放入電磨機中除去豆大衣。 .2 .浸泡：將脫衣后的黃豆放入圓筒或桶中，用清水浸泡，使豆子膨脹。浸泡時間因溫度而異。3 。研磨：用砂輪磨研磨大豆，此過程需要加水，加水量的多少會直接影響蛋白質的提取率和豆漿液的濃度，進而影響產品質量。4 。過濾：將豆漿用熱水沖洗干凈，攪拌均勻。將豆漿倒入吊袋中，搖動吊袋過濾果肉。過濾三遍后，豆漿即可瀝干。5 。水煮漿：水煮漿是豆腐皮生產過程中最關鍵的環節。煮漿的目的是通過高溫去除大豆的豆

6、腥味和苦味，增加大豆的香氣，提高蛋白質的消化率。此外，通過高溫的作用，可使蛋白質充分變性，為后續工藝創造必要條件。6 .提珠：將豆漿倒入鍋中，大約5分鐘后，豆漿表面會自然形成一層薄膜，即碩士論文第一章的介紹是豆腐皮。用竹竿沿鍋沿提起，將豆腐皮做成竹條。7 .干燥：干燥是除去豆腐皮中多余的水分，保持溫度在60 左右使豆腐皮干燥。如果溫度過高，會影響產品的顏色。8 。軟化：采用自然冷卻軟化。對于太干的豆腐皮，也可以適當噴水軟化。后來，為了進一步提高豆腐皮制品的質量和加工效率，人們對其機械化生產進行了一定程度的研究。豆腐皮的機械化生產加工基本上是在傳統的手工豆腐皮生產工藝的基礎上，通過機械化加工設備

7、的設計開發和相應工藝參數的自動控制，實現豆腐皮的機械化生產。目前，國內已有一些關于豆腐皮連續剝皮工藝和機械化生產設備的相關報道。豆腐皮加工設備從單一的剝皮鍋到具有一定自動化程度的生產機器。總結起來主要分為三類：1.連續地殼鍋：豆腐皮連續剝皮鍋是傳統間歇剝皮鍋的改進產品。結皮鍋的主要組成部分是盛裝豆漿的容器。容器是一個長槽。將豆漿倒入凹槽中，使豆漿表面拉長，有利于豆腐皮的連續生產，可以保證豆腐皮。形狀要求。在長槽容器中，容器被隔板分成兩個蒙皮區，隔板端部有間隙。此外，隔板上還安裝了一個泵，可以加快豆漿的流動速度。容器外有加熱裝置，由蒸汽管、夾套、保溫層和罩蓋組成。該結皮鍋結構簡單，豆漿流動性好，

8、與空氣接觸效果好，可實現連續結皮，一定程度上降低了工人的勞動強度，提高了勞動生產效率。配備烘干設備，可自動烘干豆腐皮。2、改進工藝采用連續生產設備；這種連續生產設備主要采用改進工藝生產豆腐皮，方法主要有懸浮法、噴霧法、滾筒法和澆注法。這些方法生產的最終產品主要是類似豆腐皮的薄膜狀豆制品，而不是傳統意義上的蛋白質與空氣中的氧氣自然結合形成的膠體膜。3、傳統工藝采用連續生產設備這種連續生產設備采用傳統技術，但由于缺乏能夠實現該設備和技術的工具因此，大部分設備已停產在現實中，工業化生產是不可能實現的。同時，整體機械化研究水平不高，缺乏對整個成膜的研究。有效控制過程。從上述專利申請中可以看出，豆腐皮生

9、產加工行業的機械化、產業化還有很多問題需要解決。比如，如何進一步實現生產加工的機械化、自動化，提高生產效率，豆腐皮生產加工過程中如何控制豆漿的溫度、濃度等關鍵工藝參數，保證產品質量。豆腐皮質量等2、豆腐皮機械化生產技術研究2.1 豆腐皮成膜機理豆漿是一種復雜的分散體系，包含三種分散體系：乳液、膠體和真溶液。在這個分散體系中，蛋白質是整個豆腐皮結痂過程能否成功的關鍵。豆漿在正常情況下不凝結，處于相對穩定的狀態。豆漿加熱后，豆漿中的蛋白質發生變性，分子結構發生變化。假設豆漿長期處于高溫狀態，一方面豆漿表面的水分不斷蒸發，表面蛋白的濃度相對增加；接觸碰撞時間增加，蛋白質分子相互碰撞產生聚合反應而聚結

10、，同時疏水鍵與脂肪結合形成大豆蛋白-脂肪膜，即豆腐皮。隨著時間的推移，薄膜越來越厚，達到一定的機械強度后才可以提起，然后人工干燥，形成產品。豆腐皮的形成過程、產品的質量和豆腐皮的產量受大豆品質、使用的水質、蛋白質濃度的波動、溫度變化等諸多因素的影響。2.2 成膜工藝的關鍵因素豆腐皮的成膜過程受豆漿溫度、濃度、深度等多種因素的影響。影響豆腐皮成膜過程的主要工藝參數如下：1. 大豆成分大豆成分對豆腐皮的凝膠強度影響很大，主要影響豆腐皮的抗拉強度、伸長率和水蒸氣透過率。當脂肪比例增加時，豆腐皮的抗拉強度、伸長率和透水性降低；當蔗糖比例增加時，豆腐皮的抗拉強度降低，伸長率增加，透水性先增大后減小；豆腐

11、含有較多的11S蛋白亞基，皮革的抗拉強度和耐水性顯著提高。耐水性的提高使防腐效果更好，保質期更長。 11S蛋白亞基含量的影響遠大于脂肪和蔗糖。2.豆漿溫度在豆腐皮成膜過程中，豆漿液的溫度是影響豆腐皮品質和產量的重要因素之一。一。保持在適宜溫度的豆漿可以為大豆蛋白變性提供足夠的熱量，即大豆蛋白聚合所需的聚合能量影響蛋白質的凝膠結構以及豆腐皮的質量和產量。豆漿液的適宜溫度應控制在85。3、豆漿濃縮豆漿是一個復雜的分散體系，含有大量的蛋白質和脂肪以及少量的無機鹽和糖類，其中蛋白質膠體分散體系是決定豆漿性能的決定性因素。濃度低時，豆漿濃度增加，蛋白質含量增加，產量也增加；但當濃度增加到一定值時，隨著豆

12、漿表面水分的蒸發，特別是后期豆漿的進一步濃縮，第二部分如果硫鍵不能相互結合，蛋白質就不能聚合后，豆漿表面不能形成蛋白質網絡結構，從而不能成膜，導致收率下降。豆漿的濃度應控制在5.5%。4.豆漿深度豆腐皮的產量隨著豆漿深度的增加而增加，這主要是由于最終不能成膜的豆漿比例降低。但是，當豆漿液的深度超過5厘米時，雖然產量仍在增加，但幅度大大降低，成膜速度也在降低。為同時保證豆腐皮的產量和質量，成型槽中豆漿液的深度應控制在5cm。5.豆漿PH值豆漿pH值的升高有利于豆腐皮的形成，豆腐皮的出品率明顯提高；但豆漿溶液的pH值不宜過高，否則豆腐皮在結痂后期顏色會加深，影響品質。在實際生產中，豆漿的pH值應為

13、7.0。綜上所述，皮膜形成過程的關鍵因素如圖1-1所示。豆腐皮機械化生產線總體設計豆腐皮機械化生產線設計通用要求豆腐皮的機械化生產加工工藝與傳統的手工豆腐皮生產加工工藝大致相同。在此工藝的基礎上，通過生產線的開發和控制系統的設計，實現了豆腐皮的機器化。機械化、自動化生產。本文針對從豆漿液到結痂器開始的各個環節的生物合成。生產線已研究。1.1 主要技術經濟指標加工后的豆腐皮產品應達到以下指標：感官指數a) 外光：具有一定的幾何形狀，半透明，厚薄均勻，質地細膩；b) 顏色：淡黃色或金黃色，顏色均勻，無暗點；c) 氣味和味道：具有豆制品特有的香氣，無異味。2、物理指標a) 厚度：超薄0.2-0.5m

14、m；b) 抗拉強度：2-2.5 Mpa/cm2；e) 伸長率：20-30%。3 化學指標水分？ 20%，蛋白質 40-50%，脂肪 20-25%。4、衛生指標砷（以 As 計）？ 0.5mg/kg?，鉛（以Pb計）？ 1.0mg/kg?，食品添加劑附著力GB2760 要求。整條生產線應達到以下指標：a) 采用熱回收，比傳統方法節能30-40%；b) 加熱采用封閉式設計，提高產品衛生質量，同時改善車間工作環境和衛生環境；c) 采用人工通風降溫，適合全天候生產；d) 實現機械化、自動化，降低工人勞動強度；1.2 豆腐皮生產加工參數要求在該系統中，豆漿溫度控制在85oC，控制精度為1C，豆漿濃度控制

15、在5.5%，控制精度0.2%。2、豆腐皮機械化生產線設計總體方案機械化生產線可實現產品的機械化、自動化生產，其生產加工工藝與傳統手工豆腐皮的生產加工工藝大致相同，如圖2-1所示。根據上述豆腐皮機械化生產加工工藝，豆腐皮機械化生產線分為功能型和工藝分配分為五個系統，即進料系統、去皮系統、返回系統、干燥系統和切割系統。切割系統。五個系統之間的關系如圖 2-2 所示。1.進料系統在進漿系統中，豆漿液儲存在儲漿槽中，新鮮豆漿液和系統的回漿連續注入儲漿槽中。紙漿桶，在其中徹底混合，然后進入結殼罐。在豆腐皮結痂過程中，雖然豆漿表面不斷結痂，豆漿的濃度略有降低，但在85的溫度下，豆漿中的水分蒸發得更快，所以

16、豆漿不高。減少而不是增加。高濃度豆漿通過回漿系統進入貯漿槽與新鮮豆漿混合，使貯漿槽中的豆漿濃度變高。為了保證進入結皮罐的豆漿濃度控制在最正確的結皮濃度，在儲漿罐上方安裝了一個進水裝置，包括進水管和電磁閥。給漿系統中安裝濃度檢測裝置，采集豆漿液的濃度信號，通過單片機控制電磁閥的通斷，實現給漿濃度的自動控制。進料系統的設計主要包括電磁閥的選型、濃度檢測與控制裝置的設計與設計。完成。2.剝皮系統結皮是豆腐皮生產加工中的一個重要工序。傳統的圓壺形手工制作方法無法實現連續生產，豆腐皮厚薄不均，存在一定的破損現象，無法保證。豆腐皮的質量。剝皮系統主要包括剝皮槽和加熱裝置兩部分。地殼凹槽為長方形凹槽，豆漿液

17、體不斷流入結殼罐并在其中緩慢流動。在這個過程中，蛋白質液體中的氧氣結合在一起，液面逐漸形成一層膠體膜，這就是豆腐皮。由于剝皮過程中的溫度要求因此，有必要在去皮系統中設計豆漿加熱裝置，使豆漿溫度保持在最正確的去皮溫度。以確保地殼的質量。豆漿的加熱采用蒸汽加熱的形式，在結皮罐下鋪設蒸汽管。在管道上均勻地打孔，蒸汽通過這些孔注入蒸汽加熱室，將結皮罐中的豆漿液注入蒸汽加熱室。加熱。蒸汽加熱室下方增加了一層石棉板，以減少熱量損失。實現自動控溫將溫度傳感器置于豆漿液中，采集溫度信號，單片機自動調節蒸汽閥。開、關，從而實現自動控溫。剝皮系統的設計包括剝皮罐尺寸的設計、蒸汽閥的選擇、溫度的檢測與控制設備設計和

18、實現。3、漿料系統回漿系統的主要部件是泵。根據系統的特點，選用離心泵。泵安裝在遠離進漿口而靠近干燥系統，即在剝皮系統和干燥系統之間。系統回傳泵的作用返回到果肉儲存罐，果肉與新鮮豆漿充分混合。回漿系統的設計包括泵的選擇和回漿管道的布置。4.干燥系統烘干是去除豆腐皮中多余的水分，是豆腐皮結痂過程的重要環節。節日。傳統的干燥方式耗時長，衛生條件差，需要采用自動、連續、封閉式干燥。采用這種干燥方式，既可以減少能量的損失，又可以保證豆腐皮產品的質量。干燥系統的設計主要包括傳動裝置設計和加熱裝置設計兩部分。其中以傳動裝置的設計為主體，包括傳動方案的制定、電機的選型、傳動軸的設計、鍵和軸承的強度校核、鏈條的

19、設計傳動和鏈輪等。5.切割系統將曬干的豆腐皮按產品要求切開。切割系統的主體是一個帶凹槽的滾筒，切刀以一定的頻率壓入滾筒的凹槽中，使豆腐皮的長度滿足相應產品規格的要求。在這個設計中，切割過程仍然是手工完成的。三、整體結構示意圖根據豆腐皮加工工藝流程及工藝中各項關鍵參數的要求，設計了豆腐皮機械化生產線整體結構如圖2-3所示。4、豆漿溫度濃度控制系統總體設計4.1 控制系統方案控制系統的原理結構如圖2-4所示，主要包括主機模塊、數據采集模塊、鍵盤輸入顯示模塊和控制執行模塊。控制系統的工作過程如下：1、數據采集模塊實現豆漿液溫度值和濃度值的測量，通過傳感器測量各種參數。數值由非電轉化為電，通過放大電路

20、放大成0-5V的標準信號，再經過A/D。轉換后，它被傳遞給主機模塊。2、主機模塊對信號的進程進行分析處理，通過控制執行模塊實現豆漿的溫度和濃度。度數控制，當檢測到的參數值超出設定的合適參數范圍時，會自動開啟或關閉相應的控制設備，確保溫度和濃度的穩定。3、豆漿的溫度值和濃度值分別采用2位共陰極LED動態顯示方式顯示。容量是溫度值的十位和一位和濃度值的一位和小數位。定義 7 有效鍵，功能如表 2-1 所示。4.2 控制系統硬件設計4.2.1 溫度傳感器的選擇目前，溫度傳感器主要分為四大類：熱電阻、熱敏電阻、熱電偶和集成溫度傳感器傳感器。1、熱電阻傳感器是利用金屬的電阻率隨溫度變化的效應制成的傳感器

21、。它的缺點是：反應慢；工作時需要提供穩定的電流源；自身阻力小，阻力變化。容易形成錯誤；它需要校準溫度；存在自熱效應，影響測量結果。2、熱敏電阻是利用半導體材料的電阻率隨溫度變化的效應制成的傳感器。那缺點是：工作時需要提供穩定的電流源；需要校準溫度；線性度差，測量結果需要開發線性補償，使后級電路復雜；存在自熱效應，影響測量結果。3. 熱電偶是將兩根金屬線一端連接在一起，另一端打開的裝置。缺點是：線性度差，輸出電壓低，需要參考，穩定性和靈敏度最差。4、集成溫度傳感器是集成了傳感器和相關處理電路的溫度傳感器。根據輸出信號的不同，可分為電壓、電流和數字三類。其中，數字集成溫度傳感器可直接讀取溫度值，可

22、靠性高，硬件連接簡單。它的缺點是：測溫范圍小，總則在250oC以下；是有源設備，需要提供電源；數字集成溫度傳感器編程復雜。本系統要求豆漿液溫度控制在85，控制精度為1；液體溫度具有以下特點：a) 變化緩慢，響應速度不高；b) 傳感器浸入豆漿液中，自熱效應影響不大；c) 穩定性好。因此，根據系統的設計要求，綜合考慮成本、精度、線性度和數字化誤差等多方面因素，采用集成溫度傳感器。同時，為了進一步簡化電路，提高測量精度和可靠性，降低綜合成本，選用DS18B20數字溫度傳感器。DS18B20數字溫度傳感器芯片集成了溫度敏感元件、數據轉換芯片、存儲控制器芯片、計算機接口芯片等多功能模塊，可直接輸出二進制

23、溫敏信號，并通過串行輸出方式與單片機通信，具體特點如下：a) 單線接口，只需一根總線連接CPU；b) 無需外接元件，無需后備電源，可用數據線供電；c) 支持多點組網功能，多臺Dsl8B20只需三線即可并聯；d) 溫度測量范圍為-50至+125；e) 在-10+85范圍內，測量精度為0.5；f) 具有負壓特性，當電源極性接反時，不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。4.2.2 濃度傳感器的選擇濃度傳感器為科豐電子生產的KF-102濃度計。該濃度計可實現非接觸在線測量，適用于本系統中高溫豆漿液濃度的測量，符合食品衛生要求。 KF-102型濃度計的具體特點如下：a) 濃度測量精度為0.2%；b) 可輸出

24、0-5V標準電壓；c) 長期穩定運行，保證運行精度。4.2.3 MCU型號選擇單片機是將微機的主要部件集成在一個芯片上的單片機。因為它的結構和命令功能都是按照工業控制要求設計的，所以也被稱為單片機控制器。單片機的特點主要有以下幾點： a) 可靠性好。 b) 易于擴展。 c) 強大的控制功能。單片機種類繁多，功能各異。單片機的選用遵循以下原則：熟悉的模型；功能和性能滿足需求的機型；優先使用編程方便的模型；優先使用具有良好開發環境的模型；參考資料豐富的機型優先。本系統選用ATMEL公司生產的8位AT89C51單片機。 AT89C51 是一款低功耗、低電壓、高性能的 8 位微控制器，帶有 4K 字節

25、可編程和可擦除只讀存儲器，每個輸出引腳和命令系統都與 MCS-51 兼容。 AT89C51是一款功能強大、靈活且價格實惠的單片機，可輕松應用于各種控制領域。 AT89C51 具有以下特點：a) AT89csl MCU FO口數量多、種類多且齊全，共32個FO口。特別是它具有全雙工串口，四種工作模式，可通過編程選擇。b) Af89C51 有比較完善的中斷系統。通用系統在正常的情況下，需要具備突發事件處理能力和實時控制能力。系統運行時，應對輸入輸出異常或突發事件進行報警處理。中斷控制通常用于處理這些問題。c) AT89C51 MCU有2個16位定時器/計數器，可通過編程實現四種工作工作模式。該單片

26、機在RAM中設置了4個通用工作存儲區，共有32個通用存儲區，以滿足多中斷或子程序嵌套的要求。d) AT89C51單片機具有強大的命令系統功能，其命令系統包括各種操作操作和多種位操作命令。e) 足夠的存儲容量。如果單片機有限的存儲容量不夠用，可以采用擴展存儲容量的方法，保證采集的數據在分析處理完成前有足夠的存儲空間。4.2.4 A/D 轉換器的選擇有多種類型的 A/D 轉換器具有不同的性能。設計時應選擇性能合適、性價比高的A/D轉換芯片。 A/D轉換器的主要性能指標有：分辨率、轉換時間、轉換精度、輸入電壓范圍、輸入電阻、電源、數字輸出特性、工作環境等。影響A/D轉換器性能指標的主要因素D 轉換器

27、是：外部時鐘頻率和電源電壓的穩定性，是否有外部干擾。目前常用的A/D轉換器有雙積分A/D轉換器和逐次逼近A/D轉換器。雙積分A/D轉換器的優點是轉換精度高、抗干擾能力強、價格便宜，但轉換速度比較慢。逐次積分A/D轉換器的優點是轉換速度快、精度高，是目前應用廣泛的一種A/D轉換器結構。本系統選用ADC0809逐次逼近型A/D轉換器。 ADC0809是常用的8位A/D轉換芯片。芯片內部結構包括8路模擬選通開關、通道地址鎖存器、8位逐次比較型A/D轉換器和三態輸出鎖存器。通過芯片上設置的8路模擬頻閃開關和相應的通道地址鎖存解碼電路，可以實現8路模擬信號的分時采集和轉換。選擇ADC08O9的原因主要基

28、于以下考慮：a) 能滿足精度要求。 ADC0809轉換器為8位A/D轉換器，其相對精度完全可以滿足本系統的測控要求。b) 單電源。 ADC08O9 轉換器只需要一個+SV 電源。c) 多通道。 ADC0809轉換器是一個帶有多個開關的8通道A/D轉換器，電路簡單。d) 便宜。 ADC0809轉換器的價格在10元左右，成本低。4.3 控制系統軟件設計4.3.1 語言工具的選擇在本系統中，控制核心是單片機，所以選擇匯編語言作為編程工具。匯編語言由助記符、存詞和偽指令等組成。用匯編語言編寫的程序可以翻譯成翻譯成機器語言，即目標代碼。使用匯編語言編程，用戶可以直接操作單片機部門的工作存儲可以非常具體的

29、表達數據的處理過程，可以在空間和時間上進行填充。釋放微型計算機的潛力。本系統選用的是MCS-51匯編語言。4.3.2 控制算法選擇控制算法決定了控制系統的精度，因此控制算法的選擇成為控制系統的設計。系統的關鍵因素。在生產過程自動控制的發展中，PID控制應用最為廣泛，也是最基本的控制方法。 PID控制是比例-積分-微分控制的簡稱，是一種經典控制。理論上最典型的控制方法。 PID控制具有以下優點：a) 原理簡單易用。 PID控制的基本組成原理比較簡單，參數的物理參數比較簡單。意思也比較清楚了。b) 適應性強。可廣泛應用于化工、熱力、冶金、煉油、造紙、建材等行業。各種生產部門。根據PID控制的進展工

30、作的自動調節器早已商業化。在里面在物理實現方面，它們經歷了機械、液壓、氣動和電子的發展階段。但永遠不會超出 PID 控制的范圍。即使使用當前最先進的過程控制計算機，它的基本控制功能仍然是PID控制。c) 強健壯性。它的控制質量對被控對象的特性變化不是很敏感。由于這些優點，在過程控制中，PID控制總是首先想到的。這個控件當控制律用于控制許多工業過程的進程時，可以獲得滿意的結果，但PID控制的參數有限。數字自調還存在一些問題，主要表現在以下兩個方面：首先，如果要基于模型進行自整定，則需要在線搜索并保存PID參數，以便對PID參數進行重新整定。維護一個良好的流程模型更加困難。其次，如果自整定基于控制

31、律，通常很難將負載擾動造成的影響與區分過程動態變化引起的影響，使控制器在擾動的影響下調，導致不必要的自適應過渡。此外，由于基于控制律的系統不具備成熟的穩定性定性分析方法和參數設置是否可靠存在很多問題。隨著傳統控制理論和計算機控制技術在上述復雜工業過程控制中的飛速發展在系統中的廣泛應用，智能控制應運而生。模糊控制是智能控制研究中最活躍、最富有成果的領域。模糊控制不需要精確的數學模型，是解決不確定系統控制的有效途徑。此外，模糊邏輯是靈活的，對于給定的系統易于處理，并且可以直接添加新功能，并且易于與傳統控制技術集成。但簡單的模糊控制也存在控制質量粗糙、精度低、易產生極限環振蕩等問題。從上述模糊控制和

32、PD控制各自的優點和局限性來看，如果將傳統的PID控制和模糊控制相結合，相得益彰，可以提高系統的控制性能，是一種非常實用的控制方法。人們利用模糊數學的基本理論和方法，用模糊集來表達規則的條件和運算，并將這些模糊控制規則和相關信息作為知識存儲在計算機知識庫中，然后計算機根據實際情況作出響應。控制系統。 ，通過模糊推理可以實現PID參數的最正確調整。本文研究的豆漿溫度和濃度控制系統具有時變、非線性、時滯等特點，嚴重影響了傳統PID控制的效果。因此，本系統采用了模糊自適應整定PID控制算法。液體溫度、濃度進度自動控制。關鍵機械設備詳細設計漿料喂料系統設計漿料進料系統的設計主要包括漿料儲罐和管道的設計

33、、電磁閥的選擇和濃度檢測。以及控制裝置的設計與實現。本節給出漿槽及管道的設計方案，如圖3-1所示。漿槽為圓柱形，由不銹鋼板制成，厚度為4mm。系統將漿料返回存儲在漿槽內與新鮮漿液和系統進水充分混合后再次進入結殼槽。 MCU輸出控制信號不，通過控制電磁閥的通斷，即系統中的水量，實現對豆漿進入結皮罐的控制。濃度自動控制。蒙皮系統設計剝皮系統主要包括剝皮槽和加熱裝置兩部分。豆漿的加熱采用蒸汽加熱的形式。在結痂罐下鋪設蒸汽管，管上均勻鉆孔。蒸汽通過這些孔注入蒸汽加熱室，加熱結殼罐中的豆漿。由于豆漿的溫度和濃度在結痂過程中會對制程產生重要影響，因此采用溫度傳感器和濃度傳感器分別采集溫度信號和濃度信號，然

34、后通過蒸汽閥和進漿閥由單片機控制。開關機，實現豆漿溫度和濃度的自動控制。2.1 剝皮槽設計剝皮槽為長方體，材質為不銹鋼板，鋼板厚度為4mm。根據第二章描述了豆腐皮最正確的生產工藝條件。當豆漿液溫度控制在85時，控制豆漿液的深度。當c=50mm，豆漿液濃度控制在5.5%時，豆腐皮的品質是最正確的。去皮槽寬度根據豆腐皮產品規格要求設計為Bo=500mm，去皮槽高度略大于豆漿液最正確的去皮深度，即c=70 毫米。主動滾筒直徑D2=200mm，轉速n2=8r/min，豆腐皮剝皮速度計算為v= D2n2=0.084m/s。根據生產經驗，豆腐皮整個去皮過程所需的總時間為t=1min，所以去皮槽的長度大致需

35、要M=vt=0.084m/slmin=5.04m=5040mm ，取 M=6000mm 。2.2 加熱裝置的設計加熱裝置的設計主要是確定豆漿的加熱方案。根據當前企業的實際生產情況在這種情況下，通過蒸汽加熱結殼罐中的豆漿可以完全達到85oC的溫度要求。因此，本文它由蒸汽加熱。蒸汽從蒸爐出來后，通過蒸汽管到達蒸汽加熱室。蒸汽管采用公稱直徑32mm的普通鋼管，管子置于加熱室中間，加熱室鋼管研制打孔，高溫蒸汽從管孔噴出，充滿整個蒸汽加熱室，蒸汽加熱室位于地殼槽內正下方，高溫蒸汽均勻加熱結皮槽，為結皮槽上方的豆漿液提供熱量，使豆漿液變熱。溫度升至 85C 并保持相對穩定。具體打孔方法如圖3-2所示。在6

36、000mm長的管子上，管子每隔100mm鉆孔一次。每個孔的孔數為三個，其中兩個位于管道的左右兩側，為蒸汽孔，另一個位于管道的正下方，為出水口。洞。蒸汽孔的尺寸隨著沖孔位置到蒸汽入口距離的增加而增大，而出水口直徑保持不變。如上圖所示，蒸汽孔1-20的直徑為0.5mm，然后依次增大到1mm和1.5mm，出水口直徑為1mm。漿料系統設計回漿系統的設計主要包括泵的選型和回漿管道鋪設方案的設計。漿管的直徑與泵的選擇同時進行。3.1 泵選型泵的選擇主要考慮以下幾個方面：1.計算流量Q流量Q是泵選型的重要性能數據之一，直接關系到整個裝置的生產能力和產量。交付能力。豆漿液截面積S=Boc=0.5*0.05=0

37、.025 m2 ，不考慮結皮過程中的流量損失，計算最大回流流量Q=1/2Sv=1/2*0.025 m2 *0.084 m/s=3.78 m3/h2.計算頭H設備系統所需的揚程H是泵選型的另一個重要性能數據。總則用放大5%10%余量后的磁頭進行選型。豆腐皮生產設備的高度約為Ao=2m，則H=Ao(l+10%)=2.2m。3.泵的選擇在本設計中，液體介質為豆漿，因此應主要考慮豆漿的溫度和食品衛生條件。豆漿最正確的結皮溫度是85c、根據這個溫度要求，可以排除一些耐溫差的泵，設計的豆腐皮生產設備屬于食品機械，必須要求選用的泵達到食品衛生。要求。綜上所述，選擇氟塑料內襯耐腐蝕泵。氟塑料內襯防腐泵是將聚四

38、氟乙烯樹脂通過模壓（或鑲嵌）的方式，將聚四氟乙烯樹脂涂在鋼或鐵泵承壓件的壁或管件外表面，利用其耐強腐蝕介質的能力。獨特的性能制成各種類型的泵。由于聚四氟乙烯在耐腐蝕方面具有無可比擬的優良性能，用聚四氟乙烯襯里泵壁不僅克服了聚四氟乙烯材料強度低的缺點，而且解決了泵主體材料耐腐蝕性差的問題。 ，缺乏高額資金。此外，聚四氟乙烯具有優良的化學穩定性，良好的防污和防粘性能，極小且相似的動靜摩擦系數，以及良好的減摩和潤滑性能。考慮到上面計算的流量Q和揚程H，選擇型號為FS-32-25-100的泵。具體參數如圖3-3所示。根據上述泵的技術參數，可以確定進漿管直徑為32mm，出漿管直徑為25mm，流量Q2為4

39、m3/h，揚程H=8m。根據流量公式，可以逆推導出：3.2 管線布置泵安裝在遠離進漿口而靠近干燥系統的地方，即在結皮罐和干燥系統之間。管道從剝皮槽末端經過泵返回儲漿槽，即回漿進入儲漿槽，與新鮮漿液混合后再次進入剝皮槽，如如圖 3-1 所示。之所以將果肉設計成返回貯漿槽，是因為豆漿表面不斷結痂的同時，豆漿中的水分在高溫下迅速蒸發，使結痂中的果肉濃縮。坦克繼續增加。如果果漿直接返回結皮槽，則無法通過控制進漿口的豆漿濃度來有效及時地控制結皮槽內的豆漿濃度。因此，選擇將漿料返回儲漿桶，并控制進水閥的通斷，保證儲漿桶內豆漿濃度恒定，從而實現進漿口漿料濃度恒定。結痂罐。因為豆漿會粘在普通鋼管的管壁上，導致

40、回漿管道堵塞。因此，選擇直徑為25mm的塑料管作為系統的回漿管道。干燥系統設計干燥系統主要包括傳動裝置和加熱裝置兩部分。傳動裝置的作用是將剝皮槽中的豆腐皮傳送到加熱裝置，將豆腐皮烘干，然后送到切割系統，將干燥的豆腐皮切割。傳動裝置的設計包括傳動方案的確定、鏈條傳動的設計、傳動軸的設計、驗證。加熱裝置的作用是完成豆腐皮的烘干，加熱裝置的設計主要是確定加熱方式。4.1 傳輸方案干燥系統的傳動方案如圖3-4所示。4.2 電機的選擇電機選型時，必須滿足機械負載特性、平滑或沖擊程度、運行狀態、調速范圍、啟動和制動頻率等要求。本設計中，傳動速度要求為n1=20r/min。由于減速比大，滿足要求減速比的減速

41、箱需要三級展開圓柱齒輪減速器，其傳動比可達40-200，但體積和重量過大，不符合要求。要求。所以這里直接選用了小型輕量化的齒輪減速電機，型號為YYCJ-250-3。具體技術指標如下：a) 輸出功率（W）：250b) 電壓（V）：380c) 電源頻率（HZ）：50d) 調速范圍（r/min）：20-65HZe) 電流（A）：1.00 效率（%）：63g) 減速機規格：減速比1774. 三軸設計軸疲勞強度的計算方法主要有按許用剪應力計算法和按許用彎曲應力計算法。計算方法和安全系數法。在進行軸的結構設計時，通常根據許用剪應力法對軸的直徑進行初步估算。對于主要傳遞扭矩的傳動軸和不重要的軸，也可以作為最

42、終的計算結果。按許用彎曲應力計算主要適用于已確定主要結構形狀和尺寸、零件在軸上的位置、外載荷和支座反力作用位置已確定的軸。通常重要的是，彎扭復合軸足夠可靠，可以使用這種方法進行強度計算。安全系數法的校核計算應在豎井結構設計完成后進行。目的是在綜合考慮應力集中、尺寸效應、外觀狀態等多種因素后，準確確定各危險段的安全等級。該方法計算精度高，通常用于重要軸Is0的計算。根據上述方法的特點，本設計采用許用剪應力法計算軸的疲勞強度。以主動滾筒的主軸為例，滾筒直徑為D1=200mm，電機輸出功率為p。 =0.25kw,傳輸效率 = 0.95，則當軸上有鍵槽時，應加大軸頸，以考慮鍵槽對軸強度的影響。軸徑d1

43、100mm時，單鍵增加5%-7%，雙鍵增加10%-15%。在這個設計中，軸上有一個雙鍵，如果直徑增加15%，那么d1 = d1 min(l+15%)=34.7x(l+15%)=39.9mm，圓角d1=40mm。4.4 密鑰強度檢查本設計中鍵傳遞的扭矩T=283.5Nm，軸徑d1=40mm，鍵的類型為圓頭平鍵，連接方式為靜連接，載荷性質為靜載荷。對于普通平鍵連接（靜態連接），主要失效模式是鍵較弱的工作面、軸上的鍵槽和輪轂上的鍵槽被壓壞。由于輪轂上鍵槽的深度較淺，因此輪轂的材料強度通常是三者中最弱的。因此，平鍵連接的強度計算通常以輪轂輪轂為計算對象，根據其工作面上的擠壓應力。進度強度檢查計算。假設

44、載荷均勻分布在鍵的工作面上，普通平鍵連接的強度條件為4.5 鏈傳動設計鏈傳動是一種帶有中間柔性部件的嚙合傳動，具有以下優點：a) 與皮帶傳動相比，無彈性滑動，傳動比準確，傳動可靠，張緊力小，裝配容易，軸和軸承負荷小，傳動效率高，可達98%；b) 與齒輪傳動相比，可以有更大的中心距；c) 可在高溫或潤滑油環境中工作，也可在多塵環境中使用。本設計中，傳輸功率PL=0.16kw；傳動軸轉速n1=20r/min；傳輸速度v3m/s；傳動方式：斜傳動；傳動比i=2.5，設計計算過程如下：鏈輪傳動速度v3m/s，推薦齒數Z1min=15-17。由于鏈節通常取偶數，考慮到均勻磨損的問題，鏈輪的齒數最好是質數或不能除以鏈節數的數。鏈輪齒數Z1=170 根據傳動比，則從