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摘要：果蔬变温压差膨化机系统控制采用PLC工业控制机，实现控制水分、膨化温度、抽空温度、抽空时间、停滞时间、压力差及湿度等关键因素，优化了果蔬变温压差膨化干燥基本工艺参数。
关键词：果蔬膨化 系统控制 变温压差 加工技术 技术装备
果蔬膨化生产线属于农业高新技术，作为先进制造设备及装置，被划归为我国现代农业设施及装备关键技术研究与开发和光机电一体化技术应用开发制造领域，也是科学技术研究发展计划推广项目。
针对国内外果蔬膨化技术的发展现状和前景, 我们研究开发了果蔬膨化生产线控制系统。其系统控制在技术上完全国产化，制造成本较低，性价比高,设备和技术处于国内领先地位，具有极高推广和应用价值。
1 果蔬膨化国内现状
膨化果蔬是国际上刚刚兴起的特色食品，它以味道鲜美、口感酥脆、营养丰富、易于保存和携带等特点受到人们的普遍喜爱。由于其生产工艺独特，不但保存了水果、蔬菜原有的营养成分、色泽，而且浓缩了果蔬原有的香味，其独特的膨化工艺，赋予产品独特的品位。目前，国际市场果蔬膨化发展较快，而我国的果蔬膨化市场开拓不足。随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，食品结构也发生着巨大的变化，休闲食品必将成为人们消费的重要内容。中国众多的人口为膨化果蔬产品提供了巨大的市场。丰富的水果、蔬菜资源，又为生产提供了充足的原料来源。因此，我国的膨化果蔬生产线，将有着广阔的市场和巨大的发展潜力。
陕西省蔬菜面积600万余亩，年产量突破1200万吨；水果面积1,517万亩，年产量1,150万吨，是中国水果第二生产大省。其中苹果和猕猴桃的面积及产量均居中国第一；苹果面积850万亩，年产量810万吨，占到中国总产的三分之一和世界总产的八分之一。由于水果蔬菜收获季节性强，集中涌入市场，因此出现了水果蔬菜过剩，滞销价低，多产不多收的现象。水果蔬菜业面临着加工、贮运等脱节而导致水果蔬菜市场竞争激烈，大量水果蔬菜坏损，经济受损的问题。
由于陕西省果蔬深加工起步较晚,国内膨化设备及工艺技术的发展明显滞后，缺少高水平的膨化设备，制约着果蔬深加工事业的发展。企业急切盼望开发出能满足，果蔬变温压差膨化干燥设备及膨化工艺、技术参数的要求的控制系统。因此，研发具有我国自主知识产权的果蔬膨化生产线控制系统很有必要。
2 果蔬膨化干燥技术
果蔬变温压差膨化干燥技术，其基本原理是：将经过预处理并除去部分水分的果蔬原料，放在变温压差膨化罐中升温加压，保温一段时间后瞬间泄压，物料内部水分瞬间汽化蒸发，物料瞬间膨胀，并在真空状态下脱水干燥，进而生产出体积膨胀、口感酥脆的天然果蔬膨化食品。
各界对果蔬的膨化干燥工艺研究的较多，其中对苹果进行了较全面的研究，包括原材料的测验、渗透脱水、预干燥的研究、连续化生产的最佳工艺、能量估算、品种影响等进行了详细研究。在研究中设计压力、温度、含水率几个因素，分析容积密度、复水率、颜色、羟甲基糠醛、糖损失等方面，确定了最佳生产工艺为：苹果在82℃条件下热风干燥到含水率为15%，膨化压力为117kPa，膨化温度为121℃，应用CEPS进行苹果的膨化加工的产量为190kg／h。
我院研制开发的果蔬膨化生产线控制系统，是集苹果、马铃薯等水果、蔬菜原料的变温压差膨化工艺确定了蒸汽压力，膨化温度，干燥时间、切片尺寸、含水率、品种等特性对膨化产品的影響，从而设计计算机控制工艺技术参数。
3 膨化机控制系统
由于我国膨化加工的技术和设备没有跟上果蔬产品的迅速发展，设备效率低，工艺不稳定，自动化程度低、控制参数精度差等问题急需解决，因此，我们依据果蔬变温压差膨化干燥的机理和工艺，研制了果蔬变温压差膨化机系统，实现了控制水分、膨化温度、抽空温度、抽空时间、停滞时间、压力差及湿度等关键因素。实现了相对低温、短时的非油炸节能干燥工艺，达到了果蔬膨化产品标准。
控制系统具有触摸屏液晶显示器，提供了一个强有力的人机接口，有关信息、可调参数都能在液面上显示和设置修改。本系统采用稳压电源，具有电源电压的适用范围大、抗干扰能力强等优点。应用三菱PLC工业控制机为运算控制中枢，数据的运算、处理和控制都由PLC软件完成。压力、温度、湿度等信号的输入转换和输出转换采用工业用标准模块化元件。
由于使用的元件集成度较高，整机结构简单，可靠性高，操作和维修方便。各种信号经各自的处理模块转换成0～10V信号，输入给PLC，PLC根据工艺计算发出控制指令。系统设有PID温度调节功能，并通过固态继电器控制加热装置。可以依据果蔬工艺条件设置不同的加热参数，十分便利。（果蔬膨化机控制电路部分图）
高可靠性的三菱PLC主机及PLC控制软件，强有力的人机接口触摸屏控制设计和各种标准的工业控制模块运用。该技术在果蔬变温压差膨化机理、干燥工艺等研究方面具有原创性，整体研究达到国内先进水平。在一定程度上填补了国内果蔬脆片工艺系统控制的空白。
4 应用前景
我国膨化果蔬脆片的原料来源非常广泛，采取深加工提高附加值，进一步提高经济效益而投资建设果蔬膨化生产线需求量较大。目前，我国的果蔬变温压差膨化干燥设备均是间歇式，其阀门均是人工控制，气流量和水流量都无法准确判断，这样不仅耗费大量人力和能源、还无法保持稳定的工艺和品质。因此，膨化设备要尽量设计得自动化、连续化，使其向着应用范围广、价格便宜、便于操作、节能、环保等方向发展。
实现果蔬膨化生产线用的高性能计算机自动控制软件，可对产品质量影响巨大的温度、湿度、真空度实现精确控制；新型膨化机的研制解决了目前国内外存在的内部温度不均匀的难题，结构简单、设计独特新颖；果蔬膨化生产线控制系统的研发,打破了国外技术垄断。
果蔬膨化生产线可实现一键式操作，高度自动化，果品膨化加工质量和效率大幅度提高，低设备投资和低电能消耗,低人工费用。对提升我国果蔬膨化生产线制造业整体水平将起到极大的促进作用，将进一步丰富果蔬加工产品种类，增加产品附加值，提高行业出口创汇能力，进一步促进果蔬干燥行业又好又快发展，相当于果蔬膨化生产线制造业届的一次技术革命,所产生的经济效益、社会效益和生态效益将是非常可观的。
参考文献：
[1]高春兰.膨化果蔬生产线.果蔬增值的新装备.《农产品加工》.2004第9期.
[2]毕金峰.果蔬变温压差膨化干燥技术研究进展.《农业工程学报》.2008第6期.
[3]耿瑶华.膨化果蔬生产线引领果蔬深加工新时代.《农产品加工》2005年.第4期.
作者简介：
赵明，男，1956年，浙江钱塘，主任科员，工程师，研究方向：企业管理。
王晓淳，男，1962年，陕西咸阳，主任，高级工程师，研究方向：电子。
关键词：果蔬膨化 系统控制 变温压差 加工技术 技术装备
果蔬膨化生产线属于农业高新技术，作为先进制造设备及装置，被划归为我国现代农业设施及装备关键技术研究与开发和光机电一体化技术应用开发制造领域，也是科学技术研究发展计划推广项目。
针对国内外果蔬膨化技术的发展现状和前景, 我们研究开发了果蔬膨化生产线控制系统。其系统控制在技术上完全国产化，制造成本较低，性价比高,设备和技术处于国内领先地位，具有极高推广和应用价值。
1 果蔬膨化国内现状
膨化果蔬是国际上刚刚兴起的特色食品，它以味道鲜美、口感酥脆、营养丰富、易于保存和携带等特点受到人们的普遍喜爱。由于其生产工艺独特，不但保存了水果、蔬菜原有的营养成分、色泽，而且浓缩了果蔬原有的香味，其独特的膨化工艺，赋予产品独特的品位。目前，国际市场果蔬膨化发展较快，而我国的果蔬膨化市场开拓不足。随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，食品结构也发生着巨大的变化，休闲食品必将成为人们消费的重要内容。中国众多的人口为膨化果蔬产品提供了巨大的市场。丰富的水果、蔬菜资源，又为生产提供了充足的原料来源。因此，我国的膨化果蔬生产线，将有着广阔的市场和巨大的发展潜力。
陕西省蔬菜面积600万余亩，年产量突破1200万吨；水果面积1,517万亩，年产量1,150万吨，是中国水果第二生产大省。其中苹果和猕猴桃的面积及产量均居中国第一；苹果面积850万亩，年产量810万吨，占到中国总产的三分之一和世界总产的八分之一。由于水果蔬菜收获季节性强，集中涌入市场，因此出现了水果蔬菜过剩，滞销价低，多产不多收的现象。水果蔬菜业面临着加工、贮运等脱节而导致水果蔬菜市场竞争激烈，大量水果蔬菜坏损，经济受损的问题。
由于陕西省果蔬深加工起步较晚,国内膨化设备及工艺技术的发展明显滞后，缺少高水平的膨化设备，制约着果蔬深加工事业的发展。企业急切盼望开发出能满足，果蔬变温压差膨化干燥设备及膨化工艺、技术参数的要求的控制系统。因此，研发具有我国自主知识产权的果蔬膨化生产线控制系统很有必要。
2 果蔬膨化干燥技术
果蔬变温压差膨化干燥技术，其基本原理是：将经过预处理并除去部分水分的果蔬原料，放在变温压差膨化罐中升温加压，保温一段时间后瞬间泄压，物料内部水分瞬间汽化蒸发，物料瞬间膨胀，并在真空状态下脱水干燥，进而生产出体积膨胀、口感酥脆的天然果蔬膨化食品。
各界对果蔬的膨化干燥工艺研究的较多，其中对苹果进行了较全面的研究，包括原材料的测验、渗透脱水、预干燥的研究、连续化生产的最佳工艺、能量估算、品种影响等进行了详细研究。在研究中设计压力、温度、含水率几个因素，分析容积密度、复水率、颜色、羟甲基糠醛、糖损失等方面，确定了最佳生产工艺为：苹果在82℃条件下热风干燥到含水率为15%，膨化压力为117kPa，膨化温度为121℃，应用CEPS进行苹果的膨化加工的产量为190kg／h。
我院研制开发的果蔬膨化生产线控制系统，是集苹果、马铃薯等水果、蔬菜原料的变温压差膨化工艺确定了蒸汽压力，膨化温度，干燥时间、切片尺寸、含水率、品种等特性对膨化产品的影響，从而设计计算机控制工艺技术参数。
3 膨化机控制系统
由于我国膨化加工的技术和设备没有跟上果蔬产品的迅速发展，设备效率低，工艺不稳定，自动化程度低、控制参数精度差等问题急需解决，因此，我们依据果蔬变温压差膨化干燥的机理和工艺，研制了果蔬变温压差膨化机系统，实现了控制水分、膨化温度、抽空温度、抽空时间、停滞时间、压力差及湿度等关键因素。实现了相对低温、短时的非油炸节能干燥工艺，达到了果蔬膨化产品标准。
控制系统具有触摸屏液晶显示器，提供了一个强有力的人机接口，有关信息、可调参数都能在液面上显示和设置修改。本系统采用稳压电源，具有电源电压的适用范围大、抗干扰能力强等优点。应用三菱PLC工业控制机为运算控制中枢，数据的运算、处理和控制都由PLC软件完成。压力、温度、湿度等信号的输入转换和输出转换采用工业用标准模块化元件。
由于使用的元件集成度较高，整机结构简单，可靠性高，操作和维修方便。各种信号经各自的处理模块转换成0～10V信号，输入给PLC，PLC根据工艺计算发出控制指令。系统设有PID温度调节功能，并通过固态继电器控制加热装置。可以依据果蔬工艺条件设置不同的加热参数，十分便利。（果蔬膨化机控制电路部分图）
高可靠性的三菱PLC主机及PLC控制软件，强有力的人机接口触摸屏控制设计和各种标准的工业控制模块运用。该技术在果蔬变温压差膨化机理、干燥工艺等研究方面具有原创性，整体研究达到国内先进水平。在一定程度上填补了国内果蔬脆片工艺系统控制的空白。
4 应用前景
我国膨化果蔬脆片的原料来源非常广泛，采取深加工提高附加值，进一步提高经济效益而投资建设果蔬膨化生产线需求量较大。目前，我国的果蔬变温压差膨化干燥设备均是间歇式，其阀门均是人工控制，气流量和水流量都无法准确判断，这样不仅耗费大量人力和能源、还无法保持稳定的工艺和品质。因此，膨化设备要尽量设计得自动化、连续化，使其向着应用范围广、价格便宜、便于操作、节能、环保等方向发展。
实现果蔬膨化生产线用的高性能计算机自动控制软件，可对产品质量影响巨大的温度、湿度、真空度实现精确控制；新型膨化机的研制解决了目前国内外存在的内部温度不均匀的难题，结构简单、设计独特新颖；果蔬膨化生产线控制系统的研发,打破了国外技术垄断。
果蔬膨化生产线可实现一键式操作，高度自动化，果品膨化加工质量和效率大幅度提高，低设备投资和低电能消耗,低人工费用。对提升我国果蔬膨化生产线制造业整体水平将起到极大的促进作用，将进一步丰富果蔬加工产品种类，增加产品附加值，提高行业出口创汇能力，进一步促进果蔬干燥行业又好又快发展，相当于果蔬膨化生产线制造业届的一次技术革命,所产生的经济效益、社会效益和生态效益将是非常可观的。
参考文献：
[1]高春兰.膨化果蔬生产线.果蔬增值的新装备.《农产品加工》.2004第9期.
[2]毕金峰.果蔬变温压差膨化干燥技术研究进展.《农业工程学报》.2008第6期.
[3]耿瑶华.膨化果蔬生产线引领果蔬深加工新时代.《农产品加工》2005年.第4期.
作者简介：
赵明，男，1956年，浙江钱塘，主任科员，工程师，研究方向：企业管理。
王晓淳，男，1962年，陕西咸阳，主任，高级工程师，研究方向：电子。