专利名称:揉面过程中控制面团质量的方法及采用此种方法的揉面机的制作方法
本发明涉及到一种在揉面过程中控制材料质量的一种方法以及对诸如面包面团等材料进行搅拌的一种机器，特别涉及到在需要进行质量控制的批量生产厂中对面包面团等材料进行搅拌的一种方法和机器。
为了在揉面过程中控制面包面团等材料的质量，当操作人员根据具体情况觉得有必要对面团的具体性质进行测量时，例如它的粘度，温度，或PH值等，测量的方法是非建制和非系统化的。因此，没有充分的质量控制能在产品生产出来之前就检测出质量低劣的产品。传统的方法对搅拌时所需要的参数不能同时进行检查，因此经常出现不合格的产品，同时，低劣产品仅在产品生产出来后才被发现，因而造成了损失。
日本专利公开NO.219333/61公开了一种方法，用电源功率值和电源功率值波形振幅按时间变化的趋势来监视搅拌阻力的变化，在测量值接近到达最高点时停止搅拌。该方法仅考虑了搅拌阻力的变化，而其它参数如温度，产品的PH值没有予以考虑，这样就不能对搅拌操作进行有效的控制。
本发明的目的是提供一种方法和机器用以对有待于搅拌的面包面团等材料进行质量控制。
本发明另一目的是提供一种方法和机器，在揉面操作中，对揉面条件进行控制，例如，往揉面装置中添加的材料量，揉面装置中搅拌阻力，面团的温度或PH值。
本发明的又一个目的是提供一种方法和机器，使揉面条件可以按时序进行显示，这样，操作人员可以采取行动纠正不合要求的揉面条件。
本发明的另一个目的是提供一种方法和机器，把揉面条件的控制值存贮在计算机内，把揉面条件的实际值和控制值进行比较以生产符合质量的产品。
本发明一方面提供了一种方法，在揉面过程中对面包面团等的质量进行控制，该方法包含了若干步骤连续和同时测量下述参数的按时间顺序的变化搅拌阻力值，待搅拌的面团的PH值，温度值和重量值;监视获得的测量值;按需要调整或改变揉面条件;在判断揉面完成后，停止揉面操作。
本发明另一方面又提供一种对面包面团等材料的质量进行控制的一种机器，它包括一个揉面罐，一个搅拌器，测量仪器以及用于显示按时间顺序测量的各数值的装置，测量仪器包含一个安装在搅拌器上的应变器，安装在揉面罐内表面的温度计和PH表，安装在与揉面罐相连处的称重装置。这些测量仪器在揉面一开始就开始进行测量。
本发明还提供一种揉面机，它包含一个揉面罐，一个搅拌器，测量仪器和一个计算机，测量仪器包含一个安装在搅拌器上的应变器，安装在揉面罐内表面上的温度计和PH表，安装在和揉面罐相连处的称重装置，这些测量仪器可以在揉面操作一开始就进行测量，计算机可以存贮测量数据，把各测量值和控制值相比较，求出它们之间的差值，在预先所存数据的基础上作出逻辑判断，然后，控制搅拌器的最佳转速，控制温度校整，指出不当的材料补充量，决定揉面操作的时间和操作的结束。
本发明可以同时监视4个参数即搅拌阻力，面团的温度，PH值和重量。然后调整揉面时间和驱动装置的角速度以获得高质量的面包面团。
此外，本发明的揉面机所配的计算机存贮应变值，面团的温度，PH值和重量的按时间顺序的控制值，把测量值和控制值相比较以决定最佳揉面时间，然后控制面包面团的质量。
下面结合附图对本发明作详细介绍。
图1是本发明第一实施例的局部剖视原理正视图。
图2是本发明第一实施例显示装置上所画一组曲线的例子。
图3是本发明第二实施例的局部剖视原理正视图。
图4是在显示装置上所画应变对时间的曲线，用于确定控制值。
图5是一个把图4应变振幅对称地画在水平线上而形成的曲线图。
图6是沿着图5中应变振幅的上峰值画出的轨迹所形成的曲线。
图7展示了反映应变控制值的曲线。
参看图1和图2，下面将描述本发明的第一实施例。
在图1中，底座2配有使搅拌器4转动的驱动装置10，带有外壳17的揉面罐16，在其上装有显示装置26的操纵设备27。揉面罐16由支架18支撑，该支架通过螺杆16可作重直运动，螺杆15安装在底座2上并可以转动，用一个手柄(图中未示)转动螺杆即可使支架18上下移动来调节揉面罐16的位置。搅拌器4和转动输入轴8的一端固联，轴8通过皮带12由驱动装置10带动旋转。在揉面罐16的内表面上，装有温度计的传感器22和PH表的传感器24，这些传感器把温度和PH值指示信号通过操纵设备27内的放大器传送到显示装置26上。在转动输入轴8的表面上，安装了应变器20，它把转动输入轴的应变指示信号传送到显示装置26上。称重设备14安装在支架18的一端，感应出揉面罐的重量，把揉面罐16的重量指示信号传送到显示设备26上。
当诸如面粉和水等材料分别从材料罐30和水罐32加进揉面罐16时，驱动装置10启动，操纵装置27通电。操纵装置27使传感器22和24，应变器20，称重装置14对PH值，温度，应变和待变成面包面团的材料重量进行测量，把所测的值按电气信号传送到显示装置26上，图2所示的一例为在显示装置26的屏幕上显示的输出，即所测的值对时间的关系，其中，标有参考符号(a)的曲线表示材料重量按时间顺序的变化，材料的重量通过从毛重减去罐的重量来获得;标有参考符号(b)的曲线表示转动输入轴8的应变按时间顺序的变化;标有参考符号(c)的曲线表示材料温度按时间顺序的变化，标有参考符号(d)的曲线表示材料PH值按时间顺序的变化。
曲线(a)的阶跃爬升表示材料的添入。
曲线(b)表示由于材料经受搅拌而产生的阻力在搅拌器上引起应变随时间的变化。在材料进行搅拌时，经过观察，它们要经历以下各阶段“起始”阶段，材料得以混合;“拌匀”阶段，材料开始结团;“持续”阶段，面粉中面筋增多，形成一整团胶状体，“下降”阶段，搅拌破坏了胶体结构。
面包面团的搅拌最好在“持续”阶段处停止。若在此阶段前或此阶段后才停止搅拌，就不能产生高质量的面包。
由搅拌而在搅拌器上产生的应变在“起始”阶段中是比较低的。在“拌匀”阶段开始前的很短时间内，在显示装置上呈现出应变值有很大的振荡。搅拌到达“持续”阶段时，应变值在相当平稳的阶段上。在“下降”阶段，应变值开始下降。
在搅拌的各阶段中，时间的长度和应变值随所用材料的成份不同而变化。若应变值在早于标准时间处就开始下降，可能说明在选择面粉类型中出现差错，可能导致质量低劣的产品。在本发明中，当数据显示的搅拌器的应变值在控制值的范围以外时，就可以停止搅拌操作。
在本发明中，由于面团中面筋结构或胶状结构的增长而引起的粘度的增加是作为转动时搅拌器从面团处遭受到的应变而被检测出来的。在本实施例中，应变是通过位于转动转入轴8上的应变器20来测量的。然而，应变器也可以放置在驱动搅拌器的驱动系统的任一位置上。
因为搅拌条件，材料量，应变，温度和PH值都在显示装置26上显示出来，所以当显示装置所显示的值在要求范围内时，操作人员可以停止搅拌操作。若在显示装置上出现异常现象时，操作人员也可以采取相应的行动。当材料重量不够时，可以补充所需的数量。
材料混合时，在大多数情况下，温度要上升。但是在有些情况下温度必须根据面粉的种类进行控制，例如冻面包和粘性面团。在对这些产品的材料进行搅拌时，温度随时间的变化对生产高质量的产品是一个很重要的参数。
若温度超过要求值，就要把冷却剂，例如水，油或气，从冷却罐34引进揉面罐外壳17中，直到温度降至要求值。
当温度小于要求值时，揉面罐由加热器(未示出)进行加热，直到温度升至要求值。
图2所示图形包括重量，应变，温度和PH值曲线，其中横坐标表示时间，纵坐标表示对应的值。
在本实施例中，搅拌面团所需条件可以由一个简单的方法和机器来获得，根据此实施例，可以检测面团在搅拌操作中的物理特性的变化，在搅拌操作完成前对面团产品的质量作出评价，在操作结束前也可以改变搅拌条件以改善被搅拌产品的质量。在传统的搅拌操作场合，质量低劣的产品经常在成形或焙烤操作之后才被发现。本实施例的方法和机器可以避免由这些操作所引起的损失。本实施例的方法和机器有可能对产品的质量进行控制以生产均匀的和高质量的产品。
参考图3，图4，图5，图6和图7，将介绍本发明第二个实施例。
在图3中，表示了和第一实施例相类似的揉面机。对计算机控制装置28和阀系装置31、33和35将作进一步的描述。
计算机控制装置28包括操纵装置27，存贮装置29和比较器25。
在本实施例中，在比较器25和阀装置35之间以及在比较器25和用于加热面团的加热器(图上未示出)之间配有温度调节器(图上未示出)以控制面团的温度。
这些调节器根据从比较器25传送来的信号来控制面团的温度。
存贮装置29用来存贮面团的重量，应变，温度及PH值，标准搅拌时间，还有存贮在所测应变值高于或低于控制值的范围时用以计算延长或缩短搅拌面团所需时间的程序。
控制值的范围一般是在对面包面团所进行的一系列试验所测量的基础上确定的，此测量值加上许可值制定出控制值的范围。
比较器25把从测量装置传送来的值与存于装置29的控制值范围进行比较。
当面团的重量值小于控制值的下限时，比较器向阀装置31或33传送信号打开一个阀或多个阀把材料从材料罐30或把水从水罐32送入，揉面罐16直到所测的量达到控制值范围内为止。
当面团的温度高于控制值范围时，比较器向温度调节器输送信号，启动阀装置35打开阀从冷却剂罐34中放出冷却剂通入罐16的外壳17中直到面团的温度达到控制值的范围。
当面团的温度低于控制值下限时，比较器向温度调节器传送信号，启动加热器对揉面罐加热直到面团的温度上升超过控制值的下限为止。
当测量值在控制值范围外超过了存于存贮装置内的预定的时间时，比较器发出信号使传动装置停止从搅拌器排出材料。
当测量的PH值偏离了控制值时，操作人员可以采取行动改变揉面罐内的化学条件。
图4表示了样例面团在显示装置中显示应变随时间变化的曲线，提供了应变控制值的范围。
如上所述，面团的搅拌过程可以分成4个阶段起始阶段，拌匀阶段，持续阶段和下降阶段。起始阶段进而可分成第一起始阶段和第二起始阶段。
在起始阶段中，加到揉面罐内的材料由搅拌器进行混合，搅拌器内的应变逐渐增加，在第一起始阶段中所测应变的振幅是不明显的，而在第二起始阶段中是很清楚的。
应变值的增加是由于面团中的胶状形成，此胶状形成表示了面筋结构的形成。
在拌匀阶段中，应变振幅值大为增加，在持续阶段中，应变保持平稳，而应变振幅的数值却显而易见的下降了。
在下降阶段中，应变减小，并且应变振幅没有进行观测，这是因为在面团内形成的胶状开始受到破坏。
最好在持续阶段，在下降阶段前，停止搅拌，例如如图7所示在持续阶段中E点停止。
下面将介绍确定应变控制值的范围的一种方式。
对图4的应变振幅的格式进行修改，在图5上，在水平线上对称地描绘出应变的振幅。把合适的许可值加到振幅的每一峰值上，指出修改后的上峰值的轨迹，这样得到如图6所示的曲线UP-T，参考符号UP-T指的是张力振幅许可上峰值的上限，测量的应变振幅的上峰值不得超过UP-T。
在存贮装置29中，每个阶段的UP-T值以一定的间隔存贮，间隔可以是秒也可以是比秒更小的时间单位。
H1-a，H2-a，H3-a和H4-a指的是在各阶段任一时刻的应变振幅控制值，将该值和对应时刻所测应变值进行比较，参考符号UP-B指的是在拌匀阶段应变振幅上峰值的下限。
在此阶段中，应变振幅肯定会剧烈变化，因此，应变振幅的上峰值必须在UP-T和UP-B之间。
从图5中表示面团样例的应力振幅的曲线图中，计算在每个测量点处应变的平均值得到应变的趋向曲线，把此平均值加上适当的许可值，因而获得应变控制值的范围。此范围在图7中用BA-T和BA-B来表示，参考符号BA-T指的是许可应变值范围的上限，BA-B表示许可应变值范围的下限。
图7的曲线UP-T和UP-B是画出图6的曲线，并叠在曲线BA-T上。
同样，曲线LP-T指的是许可下峰值的上限，LP-B指的是许可下峰值的下限，这些曲线画在曲线BA-T的下面。
参考符号H1-b，H2-b，H3-b和H4-b表示分别和H1-a，H2-a，H3-a和H4-a表示的相同点上应变振幅的控制值。
应变的测量值必需在BA-T和BA-B之间，在起始阶段和持续阶段中，振幅的上峰值必需在UP-T和BA-T之间，在拌匀阶段中振幅的上峰值必需在UP-T和UP-B之间，而振幅的下峰值必需在LP-T和LP-B之间。
搅拌开始时，比较器开始把应变的测量值和控制值进行比较。
当每个预定测量点上的测量值在控制值范围内时，比较器给出下一个控制值，搅拌继续进行。
若测量值偏离了上述控制值范围时，比较器发出信号停止传动装置，或根据存贮在计算机内的程序得出的逻辑判断计算出顺序搅拌的相应时间。
比较器每次同时把测量值，应变平均值，振幅上峰值，振幅下峰值和控制值进行比较。
当搅拌进行到持续阶段的E点时，比较器根据存于计算机的时间程序发出信号使传动装置停止。
在这种情况下，就可以得到所要求的质量结果。
显示装置26表示搅拌中的测量值，控制值，但如果搅拌是完全自动化的，显示装置26又可以去掉。
尽管搅拌材料所用的控制值在图7的标准图中表示出，但各阶段所需时间根据面粉和材料的种类和成份而变化。
同时，温度，PH值，盐、糖和水的数量都影响搅拌所需时间，也就是说，温度的增加，PH值的减少都缩短了搅拌时间，盐的数量的增加也减少了搅拌时间，在材料吸收了较少量的水时，搅拌时间，特别是到持续阶段所需时间相对的短一些。
相反，材料温度的降低，糖的数量的增加延长了搅拌时间，此外，材料吸收了较多的水时，搅拌时间也须延长。
因此，在持续阶段中由于不合适的配方，在标准时间内所测的应变值还没有达到控制值的范围时，可以用增加材料的温度予以促进搅拌。
相反，所测的应变值在控制值的范围内时，比较器计算有关的搅拌时间，发出信号使搅拌器停止转动。
这样，计算机把测量的各数据与它们的标准值进行比较，求出它们之间的差值，在预先存入的数据基础上作出逻辑判断，然后，控制搅拌杆的最佳转速，控制温度的校正及时使搅拌操作在恰当的温度处结束，指出材料不足，材料，或装入错料，在搅拌操作期间控制加料，决定搅拌操作结束点，控制停止搅拌操作。
根据本实施例，可以获得下述技术效果在搅拌期间，用显示装置很容易地对搅拌情况进行监视，因此可避免了材料重量不足，面包面团等的搅拌可以被自动化地控制。
均匀的，具有良好面筋结构的面包面团可以被自动化地生产出来。
用上述本发明的机器和方法，待生产的面包面团的质量在搅拌期间可以预测。因此，为了得到所需结果，在搅拌过程中，操作人员可以改变或增加一种或几种材料，或采取必要的措施校正环境因素，例如温度，因而防止了次品。此外，在所存数据的基础上，计算机自动地调正揉面机的搅拌器的转速。计算机也决定何时应停止搅拌操作，然后计算机使搅拌操作自动停止。
权利要求
1.一种在揉面过程中控制面包面团等的质量的方法，它包含下列步骤连续和同时测量待揉制的面团的搅拌阻力值，PH值，温度值和重量值；监视所获得的测量值；按需要调正或改变搅拌条件；在判断该结束时，中止搅拌操作。
2.一种在揉面过程中用以控制面包面团等的质量的揉面机，它包含一个揉面罐，一个搅拌器，测量仪器和用于按时间顺序显示各测量值的装置，测量仪器包括一个安装在搅拌器上的应变器，安装在揉面罐内表面的温度计和PH表，安装在和揉面罐相连的称重装置，在搅拌一开始，这些测量装置立即开始测量。
3.一种揉面机，它含有一个揉面罐，一个搅拌器，测量仪器和计算机，测量仪器包括一个安装在搅拌器上的应变器，安装在揉面罐的内表面上的温度计和PH表，安装在揉面罐相连处的称重装置，搅拌操作一开始，上述测量仪器立即开始测量，该计算机用来存贮测量数据，把各测量值和控制值进行比较求出它们之间的差值，在早先存贮的数据的基础上作出逻辑判断，然后控制搅拌器的最佳转速，进行温度校正，指出任何不当的材料量，决定搅拌操作和中止的时间。
专利摘要
一种在揉面过程中控制面包面团等的质量的方法和一种采用此方法的揉面机。
文档编号A21C1/02GK86107130SQ86107130
公开日1987年4月29日 申请日期1986年10月29日
发明者林虎彦 申请人:雷恩自动化机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan