蛋白凝膠類食品歐姆加熱凝固裝置開發(fā)及性能檢測(cè).pdf

1、隨著人們生活水平的提高，由大豆、雞蛋、牛奶等漿狀材料加熱凝固成凝膠狀蛋白凝膠類食品因其極高的營養(yǎng)價(jià)值和多樣的風(fēng)味口感深受人們喜愛。而蛋白凝膠類食品加熱和保溫凝固階段中的加熱速率、保溫溫度、保溫時(shí)間等直接影響蛋白凝膠類食品的凝膠形成速率、凝固程度及質(zhì)構(gòu)品質(zhì)，且目前沒有獨(dú)立制作多種蛋白凝膠類食品的裝置。因此，為了降低蛋白凝膠類食品的制作難度，提高制作效率及品質(zhì)，本文設(shè)計(jì)了一種基于歐姆加熱的蛋白凝膠類食品加熱凝固裝置，通過精確控制加熱速率、保

2、溫溫度、保溫時(shí)間等可實(shí)現(xiàn)一鍵式制作多種蛋白凝膠類食品和液態(tài)食品熱處理。
　　(1)確定歐姆加熱凝固裝置總體設(shè)計(jì)方案:根據(jù)裝置的功能需求，確定蛋白凝膠類食品歐姆加熱凝固裝置的總體設(shè)計(jì)方案。該裝置主要由裝置外殼、加熱內(nèi)膽、控制面板、控制主板、開關(guān)及電源插座等組成。設(shè)計(jì)歐姆加熱凝固裝置結(jié)構(gòu)，并試制樣機(jī)。加熱內(nèi)膽采用食品級(jí)玻纖增強(qiáng)型PP板材料熱焊接成型;試制樣機(jī)外殼采用ABS材料3D打印成型。
　　(2)設(shè)計(jì)歐姆加熱凝固裝置控制系統(tǒng)

3、硬件電路:進(jìn)行控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。PWM交流過零調(diào)功模塊包括PWM控制電路、驅(qū)動(dòng)電路;信號(hào)采集模塊包括電壓采集電路、電流采集電路、溫濕度采集電路;輔助功能模塊由串口通信電路、功能按鍵電路、LCD液晶顯示電路、LED狀態(tài)指示電路、蜂鳴器報(bào)警發(fā)聲電路組成;DC5V開關(guān)電源模塊由EMI濾波電路、整流電路、TL431三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)控制電路組成。最終實(shí)現(xiàn)各硬件模塊集成，完成主控板PCB印制。
　　(3)設(shè)計(jì)歐姆加熱凝固裝置控制系統(tǒng)軟件程序:

4、在硬件電路基礎(chǔ)上，進(jìn)行模塊化C語言程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各模塊功能。主程序協(xié)調(diào)調(diào)用各個(gè)子程序，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)整體控制;PWM調(diào)功子程序分別采用基于前饋-反饋加熱速率控制算法和基于PID保溫控制算法來調(diào)節(jié)加熱功率進(jìn)行加熱速率、保溫控制;串口發(fā)送子程序通過單片機(jī)串口向上位機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù);LCD1602顯示子程序?qū)⑾到y(tǒng)運(yùn)行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示給用戶;功能按鍵子程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)、結(jié)束、顯示界面轉(zhuǎn)換和參數(shù)設(shè)置。蜂鳴器子程序驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出開機(jī)、啟動(dòng)、按鍵

5、操作、錯(cuò)誤故障及工作結(jié)束提示音;信息采集子程序通過AD轉(zhuǎn)換子程序和溫濕度采集子程序分別轉(zhuǎn)換并讀取電壓、電流、溫度值。
　　(4)檢測(cè)歐姆加熱凝固裝置控制性能:進(jìn)行整機(jī)裝配及裝置調(diào)試，通過加熱速率及保溫控制實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)歐姆加熱凝固裝置控制精度和加熱效率。結(jié)果表明:當(dāng)設(shè)定加熱速率為6℃/min、8℃/min、10℃/min、12℃/min、14℃/min、16℃/min、20℃/min時(shí)，牛奶溫度和時(shí)間的決定系數(shù)R2為0.998～0.9

6、99，呈高度顯著線性相關(guān);相對(duì)誤差為-1.38％～2.56％;當(dāng)設(shè)定保溫溫度為60℃、70℃、80℃、90℃時(shí)，溫度波動(dòng)小，最大相對(duì)溫差≤1℃。裝置控制系統(tǒng)對(duì)歐姆加熱速率具有較好的控制效果，且能有效減小超調(diào)量，較精確的控制溫度恒定，裝置加熱效率最高可達(dá)96.8％。
　　(5)完善歐姆加熱凝固裝置一鍵式制作功能:通過設(shè)計(jì)不同正交試驗(yàn)，進(jìn)行多種典型蛋白凝膠類食品制作實(shí)驗(yàn)（豆腐、雞蛋牛奶布丁、豆?jié){、酸奶等），確定多種蛋白凝膠類食品最佳制