Решение для высокоточного управления вакуумом в процессе вакуумного размораживания

С развитием экономики и повышением уровня жизни населения все больше внимания уделяется технологическому развитию в области производства, хранения, транспортировки и переработки пищевых продуктов. Вакуумное размораживание и производные от него технологии вакуумной сублимации-регидратации являются одной из таких новых технологий переработки пищевых продуктов.

Технология вакуумного размораживания использует преимущества различного давления в вакууме и различных температур кипения воды. Водяной пар, образующийся при кипении воды в вакуумной камере, конденсируется в капли воды на поверхности замороженных продуктов при более низкой температуре. Скрытая теплота, выделяющаяся при конденсации пара, поглощается замороженными продуктами, и в конечном итоге температура замороженного продукта повышается для размораживания.

По сравнению с другими методами размораживания, вакуумное размораживание обладает преимуществами высокой скорости размораживания, равномерного эффекта размораживания и низкой температуры размораживания. Кроме того, замороженные продукты во время размораживания находятся в вакуумной среде с низким содержанием кислорода, что эффективно подавляет окисление пищевых продуктов и размножение некоторых аэробных микроорганизмов, а также снижает потерю качества.

С развитием технологий появился новый метод, основанный на вакуумной технологии размораживания: метод вакуумной сублимации-регидратации. Главное преимущество этого метода заключается в том, что его можно расширить и применять для размораживания других замороженных продуктов, таких как фрукты, овощи, готовые блюда и морепродукты.

В заключение, одним из важных преимуществ методов вакуумного размораживания и вакуумной сублимации-регидратации является возможность оптимизации параметров размораживания (температуры и вакуума) в соответствии с характеристиками замороженных продуктов и энергопотреблением для достижения оптимального состояния размораживания.

Для решения проблемы, заключающейся в невозможности программирования, автоматического и точного контроля степени вакуума в процессе вакуумной заморозки, в данной статье предлагается специальное решение.

Основной принцип решения заключается в использованиипропорционального регулятора давления Kao Lu для регулирования потока воздуха на входе в соответствии с различными настройками вакуумного давления методом динамического баланса, что в конечном итоге позволяет достичь необходимой степени вакуума для размораживания различных замороженных продуктов при любых настройках. Точное программное управление осуществляется в фиксированных точках, что делает технологию вакуумного размораживания более широко применимой и обеспечивает гарантию качества.

2. Принцип метода динамического равновесия для регулирования вакуумного давления

В процессе регулирования вакуумного давления наиболее распространенным методом точного управления является метод динамического баланса, как показано на рисунке 3. Его основной принцип основан на динамическом балансе между впускным и выпускным потоками, что позволяет точно регулировать различные параметры вакуумного давления.



(Схематическая диаграмма принципа метода динамического равновесия для регулирования вакуумного давления)

3. Решение

Принцип работы системы управления вакуумом заключается в том, что двухканальный регулятор вакуумного давления сравнивает сигнал, полученный от вакуумметра, с заданным значением степени вакуума или заданной программой. Регулятор использует алгоритм ПИД-регулирования для расчета и выдачи управляющего сигнала на основе разницы после сравнения. Управляющий сигнал приводит в действиепропорциональный регулятор давления Kao Lu, который динамически регулирует поток воздуха на входе или выходе, тем самым изменяя степень вакуума в вакуумной камере и обеспечивая немедленное приближение измеренного значения вакуумметра к заданному значению для автоматического управления. Описание каждого компонента системы управления степенью вакуума в данном решении приведено ниже:

(1) Хотя можно использовать существующий вакуумметр, для обеспечения точности контроля степени вакуума рекомендуется использовать высокоточный тонкопленочный емкостной вакуумметр, точность измерения которого при любой степени вакуума должна быть лучше 0,3%.

Кроме того, для обеспечения вакуумного размораживания различных замороженных продуктов необходимо контролировать степень вакуума в более широком диапазоне, поэтому рекомендуется использовать два емкостных вакуумметра с разными диапазонами измерения. Рекомендуемые диапазоны измерения для двух вакуумметров составляют 1 Торр и 10 Торр.

(2) Система регулирования степени вакуума используетпропорциональный регулятор давления Kao Lu для регулирования входящего и исходящего потока соответственно.Пропорциональный регулятор давления Kao Lu в сочетании с двумя вакуумметрами с высоким и низким диапазонами обеспечивает точность регулирования лучше 1% в полном диапазоне вакуума. Кроме того, для обеспечения точности регулирования и стабильности вакуумапропорциональный регулятор давления Kao Lu должен соответствовать определенным требованиям к скорости утечки и скорости отклика.

(3) Еще одним ключевым элементом системы управления вакуумом является высокоточный двухканальный регулятор вакуумного давления. Его независимый двухканальный ПИД-регулятор формирует канал управления высоким вакуумом с помощью вакуумметра на 1 Торр и электрического игольчатого клапана, а также вакуумметра на 10 Торр. Он формирует канал управления низким вакуумом с помощью электрического шарового клапана. Важно отметить, что каждый независимый канал имеет 24-битный АЦП, 16-битный ЦАП и минимальный выходной процент 0,01%, что обеспечивает точное управление вакуумным давлением.

Кроме того, данный контроллер имеет функцию самонастройки параметров ПИД-регулятора, что позволяет быстро подобрать оптимальные параметры ПИД-регулятора. Он оснащен стандартным интерфейсом связи RS485 и программным обеспечением, что удобно для связи с главным компьютером и использования главного компьютера для настройки параметров управления, работы и сбора, отображения, хранения и вызова технологических переменных.

Вкратце, предложенное в данной статье решение для контроля степени вакуума полностью отвечает всем требованиям к автоматическому и точному контролю степени вакуума в процессе вакуумного размораживания и очень хорошо подходит для лабораторных исследований процесса вакуумного размораживания и для оборудования вакуумного размораживания, используемого для обработки большого количества замороженных продуктов.

Хотите узнать больше о пропорциональном регуляторе давления Kao Lu? Приглашаем вас посетить веб-сайт Kao Lu !