糙米發(fā)芽設備及控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、糙米是稻谷經過礱谷去稻殼后而得到的一種全谷粒大米。由于糙米保留了皮層、糊粉層和胚芽，因而口感差、蒸煮費時，但與精大米相比，其營養(yǎng)更豐富。有關研究表明，將糙米在一定條件下培養(yǎng)和催芽，得到由幼芽和帶糠層的胚乳組成的發(fā)芽糙米，其營養(yǎng)價值更高。而且經過發(fā)芽后，糙米糠層的纖維被軟化，使糙米容易蒸煮，口感改善，更易被消化并被人們所接受。因此，研究和開發(fā)糙米發(fā)芽加工裝備，實現(xiàn)發(fā)芽糙米的工業(yè)化生產，對推動稻谷深加工技術和裝備的發(fā)展、提高稻谷產品的附加值

2、和營養(yǎng)價值，具有重要的研究意義和實際應用價值。
　　本文在已有的糙米發(fā)芽工藝研究基礎上，應用現(xiàn)代裝備設計制造和控制技術，研究開發(fā)一種發(fā)芽糙米加工系統(tǒng)，主要研究內容包括:
　　1.根據糙米發(fā)芽的工藝要求，設計開發(fā)了一種2000kg/批次、帶攪拌裝置的夾套式糙米發(fā)芽系統(tǒng)。系統(tǒng)結構部分主要由立式發(fā)芽罐、熱水循環(huán)裝置、通風裝置、攪拌裝置、噴淋裝置和出料裝置等組成。發(fā)芽罐采用立式夾套結構，糙米置于罐內，夾套中通入熱水，以確保罐內糙米的

3、發(fā)芽溫度保持在一個恒定范圍;攪拌裝置為一立式螺旋攪拌器，由一臺電機驅動，通過對糙米進行定時翻動攪拌，以保證罐內糙米受熱均勻;通風裝置主要由1臺風機和置于發(fā)芽罐內的通風管組成，通過風機的定時工作，向罐內補充糙米發(fā)芽所消耗的氧氣;熱水循環(huán)裝置包括儲水罐、循環(huán)水泵、電加熱器和溫度傳感器，其主要功能是為發(fā)芽罐提供循環(huán)熱水以維持發(fā)芽罐內的發(fā)芽溫度，同時也分別為糙米浸泡加工和滅酶提供40℃和85℃的工藝熱水。
　　2.根據糙米發(fā)芽工藝以及技術

4、參數要求，設計開發(fā)了糙米發(fā)芽系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，控制風機、電機、水泵、開關電磁閥、流量調節(jié)閥和電熱器或水蒸氣閥等共10個執(zhí)行機構?？刂葡到y(tǒng)的硬件部分主要由PLC、觸摸屏、溫度傳感器以及各種電磁閥等組成。PLC采用西門子S7-200系列的繼電器輸出式CPU224XP，觸摸屏采用能提供人機界面標準功能的Smart700IE，發(fā)芽罐和循環(huán)水中的溫度由溫度傳感器進行實時采集并反饋給PLC。根據工藝要求和要實現(xiàn)的功能，編寫開發(fā)了系統(tǒng)控制程序。程序分為

5、主程序和子程序兩部分，主程序主要實現(xiàn)工藝參數賦值，自動運行或手動運行的選擇、暫停、結束以及讀取模擬量輸入信號等功能;子程序主要完成自動控制、手動控制、系統(tǒng)初始化、清洗、浸泡、發(fā)芽和滅酶等具體功能。
　　3.根據現(xiàn)有的糙米發(fā)芽加工工藝，首先在實驗室中用培養(yǎng)箱進行糙米發(fā)芽試驗。通過正交試驗設計和分析，確定了糙米發(fā)芽加工的4個關鍵參數:浸泡溫度、浸泡時間、發(fā)芽溫度以及發(fā)芽時間的最佳工藝參數組合為，浸泡溫度30℃，浸泡時間18h，發(fā)芽溫度

6、35℃和發(fā)芽時間24h。在選擇的4組較好的工藝條件下，糙米平均發(fā)芽率為78％。然后用所開發(fā)的糙米發(fā)芽系統(tǒng)進行糙米發(fā)芽加工的驗證性試驗，結果顯示，在所選的4組工藝參數條件下，糙米平均發(fā)芽率為70％。
　　上述研究表明，所設計開發(fā)的的糙米發(fā)芽加工系統(tǒng)，通過夾套式帶攪拌結構、熱水循環(huán)保溫和噴淋保濕，可以使罐內溫度和濕度分布均勻、滿足糙米發(fā)芽對溫度、濕度和含氧量的工藝要求，系統(tǒng)能夠完成除了進料和出料以外整個糙米發(fā)芽加工過程的自動控制，實現(xiàn)