一种木耳双段干燥装置及其第干燥控制方法与流程

本发明涉及一种木耳干燥装置，特别是一种木耳双段干燥装置及其干燥控制方法。

背景技术：

木耳，又称：黑木耳、光木耳，其色泽黑褐，味道鲜美，营养丰富，是天然滋补强身的食品，而且还有很高的药用价值。可调节人体新陈代谢，降低血压，减少胆固醇含量，有预防和治疗多种疾病，延年益寿的功效。能够防止缺铁性贫血及其他药用功效。

木耳味道鲜美，可素可荤，不但为中国菜肴大添风采，而且能养血驻颜，令人肌肤红润，容光焕发，并可预防缺铁性贫血。木耳中的胶质能够把残留在人体消化系统内的灰尘、杂质等吸附集中起来排出体外，从而起到清胃涤肠的作用。同时，它还有帮助消化纤维类物质功能，对无意中吃下的难以消化的头发、谷壳、木渣、沙子、金属屑等异物有溶解与烊化作用，因此，木耳是矿山、化工和纺织工人不可缺少的保健食品。木耳对胆结石、肾结石等内源性异物也有比较显著的化解功能。黑木耳能减少血液凝块，预防血栓等病的发生，有防止动脉粥样硬化和冠心病的作用。它含有抗肿瘤活性物质，能增强机体免疫力，经常食用可防癌抗癌。

市面上出售的黑木耳多为干燥产品，是新鲜黑木耳经过干燥得到的半成品产品，近年来，随着人们对木耳的营养价值的深入认识和加工技术的发展，我国木耳的产量和出口量迅速增加。产品加工形式也由一套完整的木耳加工技术应运而生，干燥后的黑木耳保持了木耳的营养成分。因此，木耳的烘干过程、烘干装置对木耳的干燥起到了至关重要的作用。

现有的木耳或食品干燥装置和的烘干过程多采用一次烘干，由于木耳干燥过程复杂，干燥时间不易控制，如若干燥时间过长，将会导致水分流失过多，使木耳在挤压时容易破碎，如若水分保留过多，时间长了，容易导致木耳发霉，影响产品的质量。同时，现有的木耳干燥装置在使用时需要提前进行木耳大小分拣，不能分拣和干燥同时进行，这样增加了木耳的干燥程序和劳动者的负担。

明内容

本发明设计开发了一种木耳双段干燥装置，能够克服现有木耳烘干装置采用一次烘干，影响木耳等产品质量的问题。

本发明的另一个发明目的：设置分拣机构对木耳进行分拣，提高烘干效率。

本发明的另一个目的是提供一种木耳第二段干燥控制方法，BP神经网络对第二段干燥的温度和风量进行控制，保证第二段烘干过程的水分去除的精准。

本发明提供的技术方案为：

一种木耳双段干燥装置，包括：

传送装置，用于输送木耳；

第一段烘干装置，其设置在所述传送装置的一端，且为旋转烘干，能够将粘连在一起的木耳打散并进行初步定型；

分拣机构，其设置在所述传送装置的另一端，能够接收传送装置传递的木耳，并根据需要进行分拣；

第二段烘干装置，其设置在所述分拣机构的另一端，能够将来自所述分拣机构的木耳，并去除木耳中剩余的水分；

其中，所述第二段烘干装置的箱体为两层板面的结构，且顶部设置有风机，通过换气保证第二段烘干箱中有干燥的空气以及正常的温度。

优选的是，所述第一段烘干装置包括：

进料口，其设置在所述第一段烘干装置的一端，并与进料滑道的一端连接，所述进料口上还配置有进料口盖；

旋转干燥筒，所述进料滑道的另一端与所述旋转烘干锅一端倾斜连接，能够保证木耳快速进入到所述旋转烘干筒中；

风机加热器，其设置在所述旋转干燥筒下部的风道内，能够将热风送入所述旋转干燥筒内，对筒内的食品进行干燥；

限位墙，其设置在所述旋转烘干锅的两侧，在锅体被气缸推起时起到限位作用，并能够使烘干锅更好的落入限位轮中；

出料传送带，其一端与所述旋转干燥筒的出料口连接，另一端与所述传送装置连接，能够将所述旋转烘干锅中的木耳送到所述传送装置上；

紫外线灯，其设置在所述限位墙朝向所述旋转烘干锅的一侧，能够对木耳杀菌消毒。

优选的是，所述传送装置包括：

挡板，其设置在传送装置的两侧；

后挡板，其设置在所述传送装置靠近所述出料传送带的一端；

其中，所述传送装置上设置有橡胶凸起，防止木耳从上方滑落至下方。

优选的是，所述分拣机构为双层结构，包括：

震动筛网，其设置在所述分拣机构的上层，且两侧垂直设置有上挡板，能够防止木耳掉落在左右两侧；

分拣传送带，其设置在所述分拣机构的下层，且两侧设置有下挡板，所述下挡板与所述分拣传送带之间具有一定的倾斜角度；

多个弹簧，其设置在所述震动筛网的下端，能够在所述分拣机构震动时起到缓冲作用；

其中，所述震动筛网为可调筛网，能够选择不同大小的网格。

优选的是，所述第二段烘干装置还包括：

保温隔板，其将所述箱体分为上下两侧，能够隔绝上下两层之间的温度；其中上下两层分别设置有木耳托盘，能够对分拣来的不同大小的木耳分别进行烘干；

上滑道，其设置在箱体背面的上部，并与箱体上层连通，能够将所述震动筛网传递的木耳导入到上层木耳托盘中；

下滑道，其设置在箱体背面的下部，与箱体下层连通，能够将所述分拣传送带传递过来的木耳导入到下层木耳托盘中，进行木耳烘干；

风门，其设置在所述箱体的侧面，与风道连通，通过调节风门的大小能够调节箱体内部的烘干温度。

优选的是，所述箱体正面还设置有具有观察窗的拉门，且所述观察窗上均设置有温度计，能够通过观察窗看到上下烘干室的温度。

优选的是，所述风道下端连接有储水盒，能够收集风道中结成的水珠。

一种木耳双段干燥控制方法，使用一种木耳双段干燥装置，包括以下步骤：

步骤一、按照采样周期，通过传感器测量第二段烘干装置的参数，包括：内部温度T、风机风量Q、木耳重量M、风门开量S、内部湿度L；

步骤二、依次将上述参数进行归一化，建立三层BP神经网络的输入层向量x＝{x₁,x₂,x₃,x₄,x₅}，其中，x₁为内部温度系数，x₂为风机风量系数，x₃为木耳重量系数，x₄为风门开量系数，x₅为内部湿度系数；

步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y₁,y₂,…,y_b}；b为中间层节点个数，满足其中a为输入层节点个数，c为输出层节点个数；

步骤四、得到输出层向量o＝{o₁,o₂}，其中o₁为第二段烘干装置的内部温度调节系数，o₂为风机风量调节系数；

步骤五、控制第二段烘干装置的内部温度、风机风量，使

$T_{(i+1)}=o_1^i{T}_{max}$

$Q_{(i+1)}=o_2^i{Q}_{\max }$

其中，风别为第i此采样周期输出层的参数，T_max第二段烘干装置内部最高温度，Q_max为风机的最大风量，T_(i+1)为第i+1个采样周期时的第二段烘干装置的内部温度，Q_(i+1)为第i+1个采样周期时的风机风量；

步骤六、根据第i次周期中的采样信号，判定第i+1次周期时的运行状态，当输出o₁＝0，o₂＝1时，表示烘干箱运行正常；当o₁＝1，o₂＝0时，表示烘干箱内温度过高，当o₁＝1，o₂＝1时，表示烘干箱内风机风量过大。

优选的是，所述步骤二中进行归一化的公式为其中，为规格化处理的输入参数，x_j为测量参数T、Q、M、S、L，j＝1,2,3,4，5；x_{j max}、x_{j min}分别为相应测量参数中的最大测量值和最小测量值，采用S型函数。

采用双段烘干装置对木耳进行二次烘干，能够防止木耳由于一次烘干没有完全将水分完全除去，产生木耳发霉、捂烂等现象，提高木耳烘干的质量，设置分拣机构，能够在木耳烘干的同时根据用户对木耳等食品的需求对木耳进行大小分拣，省去了提前进行木耳分拣的过程，节省时间，提高木耳烘干效率。实现一段干燥定型，中间分拣，二段干燥除去剩余水分的木耳干燥过程，通过对温度和风量的分别控制，极大的提高了干燥效率，以及节省了日后分拣带来的人力物力的麻烦。在提高干燥后木耳品质研究上及降低人力物力的基础上，提高干燥后木耳的品质，极大地缩短干燥时间提高生产效率。

采用BP神经网络对第二段烘干装置温度和风量进行控制，能够及时反映第二段烘干装置内部的干燥情况，及时进行预警，保证第二段烘干过程中木耳的烘干质量，防止木耳出现水分去除过多或保留过多的现象。

附图说明

图1为本发明所述的木耳双段干燥装置的结构示意图。

图2为本发明所述的第一段烘干装置的结构示意图。

图3为本发明所述的传送装置的结构示意图。

图4为本发明所述的分拣机构的结构示意图。

图5为本发明所述的第二段烘干装置的结构示意图。

图6为本发明所述的第二段烘干装置的外部结构示意图。

图7为本发明所述的第二段烘干装置基于BP神经网络的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-6所示，本发明提供一种双段木耳干燥装置，包括第一段烘干装置100，传送装置200，分拣机构300以及第二段烘干装置400。

第一段烘干装置100设置在双段木耳干燥装置的一端，包括，进料口，其与进料滑道102的一端连通，需要进行干燥的食品从进料口加入，进料口上还设置有与其相配合的进料口盖101，手动进行盖子的开闭，能够在进料后开始干燥时进行保温。进料滑道102的另一端与旋转干燥筒107的一端连通，且进料滑道102与旋转干燥筒107之间有一定的倾斜角度，能够保证用来干燥的食品顺利快速的加入到旋转干燥筒107中。

第一段支架110，其设置在第一段烘干装100的外部，能够支撑并固定第一段烘干装置100，风机加热器103，其设置在第一段支架110上，旋转干燥筒107的下部，能够向第一段烘干装置100中输送热风。驱动机构，设置在旋转干燥筒107的下端，第一段支架的下部，包括电机105，与减速皮带104连接，减速皮带104与定向导轮106连接，利用减速皮带104来增加扭矩，保证动力传递到旋转干燥筒107的筒体上。出料传送带108设置在出料传送带支架109的上部，并设置在旋转干燥筒107的另一端，能够将旋转干燥筒107中定型的木耳输送到传送装置200的进料端上。

限位墙设置在旋转干燥筒107的两侧，限位墙的顶部设置有保温盖，能够使工作时的旋转干燥筒107保温。限位墙朝向旋转干燥筒107的一侧设置有紫外线灯，能够对旋转干燥筒107内进行干燥的木耳进行杀菌、消毒，保证木耳的质量。

传递装置200的两侧设置有挡板210，能够防止木耳在传递装置的两侧掉落；传递装置200上设置有等间距的橡胶凸起220，能够防止木耳从上方滑落至下方，挡板，其设置在传送装置的两侧，能够防止木耳从传送带的左右两侧掉下；在传递装置200靠近出料传送带108的一端还设置有后挡板230。

分拣机构300与传递装置200的出料端连接，为双层结构，上层为可以更换的振动筛网330，能够根据所筛选的食品和筛选的要求进行食品大小的进行筛选，并且振动筛网330的两侧垂直设置有上挡板310，下层为分拣传送带370，两侧设置有倾斜的下挡板340，防止木耳向两侧掉落。

分拣电机350为分拣传送带370提供动力，震动电机320设置在震动筛网330的底部，为震动筛网330提供动力，弹簧360设置振动筛网330的下端，能够，在分拣机构300震动时起到缓冲的作用，防止震动对分拣机构300的机械结构的产生的破坏。

第二段烘干装置400与分拣机构300的出料端连接，第二段烘干装置的箱体为两层板面的结构，以保证温度最少流失，且顶部设置有风机401，通过换气保证第二段烘干装置400中有干燥的空气以及正常的温度。

第二段烘干装置400设置有上层和下层，正面设置有上门和下门两个手动拉门407，手动拉门407上,设置有观察窗406，观察窗406的内侧设置有温度计405，能够测量上层和下层箱体的温度，并能够通过观察窗406观察到箱体408内部的干燥温度。上层和下层箱体均设置有盛放木耳的托盘411。箱体的背面，即箱体408朝向分拣机构300的出料端的一侧，设置有上、下滑道412，能够将接收的来自分拣机构300上下层的木耳分别加入到箱体的上层和下层托盘411中。

箱体408的上层和箱体下层之间设置有保温隔板410，能够对大木耳箱和小木耳箱进行隔热，在箱体408内部的侧面和底面设置有多处加热器402，对箱体内部进行加热。箱体408的外部侧面设置有风道403，其与箱体内部连通，在风道403的一侧设置有风门413，其与风道403连通，通过调节风门的大小，能够控制箱体408内部的温度变化。

在箱体408正面的四周设置有密封垫409，能够与手动拉门407紧密配合，防止箱内散发出多余的热量。在箱体408靠近风内侧面的上层和下层均设置有防漏网404，防止在风机风量较大时，木耳等被烘干的食物顺着风道进入风机401中，造成安全隐患。风道403的底部设置有储水盒，能够容纳由风道排出的湿润的空气在冰冷的风道403在结成的水珠。

木耳双段干燥装置的工作过程为：一段定型，中间分拣，二段去除剩余水分。首先将需要干燥的木耳或者其他食品通过进料口加入到旋转干燥筒107中，盖上出料口盖101，开启启动按钮，开始工作，动力经通过减速皮带104传输到旋转干燥筒107上，开启风机加热器103，木耳等被烘干的食品在旋转干燥筒107内翻腾，通过热风加热木耳等食品，控制温度，当筒体负载增加量降低到刚加入木耳量的60％-100％左右时，开启紫外灯，当筒内的食品达到所设定的脱水量时，第一段旋转热风烘干完成。

启动出料传送带108，进料漏斗后移，将木耳倾倒在进料传送带108上，启动传送装置200，将木耳上升传输到分拣机构300中，木耳通过振动筛网330进行分拣，上层为大木耳，下层为小木耳，筛检完毕后木耳通过上、下滑到412进入到第二段干燥装置的托盘中进行干燥，关闭手动拉门407，使上、下两层烘干箱分别进行加热，设置烘干温度，并能够通过手动拉门407上的观察窗406观察箱体408内部的温度和干燥情况。

本发明还提供一种木耳第二段干燥控制方法，如图7，采用BP神经网络对第二段烘干装置的温度和风机风量进行调控，具体包括如下步骤：

步骤一S510：建立BP神经网络模型。

构建三层BP神经网络，其中第一层为输入层，有a个节点，表示第二段烘干装置在工作时的a个检测信号。第二层为隐层，共b个节点，由神经网络的训练过程以自适应的方式确定。第三层为输出层，共c个节点，根据第二段烘干装置的实际输出的响应确定。

因此，本神经网络的数学模型为：

输入向量：x＝(x₁,x₂,...,x_a)^T

中间层向量：y＝(y₁,y₂,...,y_b)^T

输出向量：O＝(o₁,o₂,...,o_c)^T

本发明中，输入层节点数a＝5，输出层节点数为c＝2，中间层节点b通过估算

输入层的5个参数分别表示为：x₁为内部温度系数，x₂为风机风量系数，x₃为木耳重量系数，x₄为风门开量系数，x₅为内部湿度系数。

由于输入层的个参数的量纲不同，因此，需要对输入层的各参数进行归一化处理，得到0-1之间的参数。

归一化的公式为其中，为规格化处理的输入参数，x_j为测量参数T、Q、M、S、L，j＝1,2,3,4，5；x_{j max}、x_{j min}分别为相应测量参数中的最大测量值和最小测量值，采用S型函数。

采用温度传感器测量第二段烘干装置的内部温度T，进行归一化后得到温度系数T_min和T_max分别为第二段烘干装置的最小内部温度和最大内部温度，并且W_Ti为第i个温度传感器的权值，T_i′表示第i个温度传感器测量的温度值，单位为℃，n_T为温度传感器个数。

采用风量传感器测量第二段烘干装置的内部风量Q，进行归一化得到风量系数Q_min和Q_max分别为第二段烘干装置的最小内部风量和最大内部风量，并且其中，W_Qi为第i个风量传感器的权值，Q_i′表示第i个风量传感器测量的风量值，单位为LM，n_Q为风量传感器个数。

采用重量传感器测量第二段烘干装置的木耳质量M，进行归一化得到质量系数M_min和M_max分别为第二段烘干装置木耳质量的最大值和最小值，并且，其中，W_Mi为第i个木耳传感器的权值，M_i′表示第i个重量传感器测量的质量值，单位为kg，n_M为重量传感器个数。

采用风门开量传感器测量第二段烘干装置400的风门开量S，进行归一化得到风门开量系数S_min和S_max分别为第二段烘干装置的风门开量的最大值和最小值，并且其中，W_Si为第i个风门传感器的权值，S_i′表示第i个风门开量传感器测量的开量值，单位为cm²，n_S为风门开量传感器个数。

采用湿度传感器测量第二段烘干装置400的内部湿度，进行归一化得到湿度系数L_min和L_max分别为第二段烘干装置400的内部湿度最大值和最小值，并且其中，W_Li为第i个湿度传感器的权值，L_i′表示第i个湿度传感器测量的湿度值，n_L为湿度传感器个数。

输出层向量o＝{o₁,o₂}，其中o₁为第二段烘干装置的内部温度调节系数，o₂为风机风量调节系数；

控制第二段烘干装置的内部温度、风机风量，使

$T_{(i+1)}=o_1^i{T}_{max}$

$Q_{(i+1)}=o_2^i{Q}_{max}$

其中，风别为第i此采样周期输出层的参数，T_max第二段烘干装置内部最高温度，Q_max为风机的最大风量，T_(i+1)为第i+1个采样周期时的第二段烘干装置的内部温度，Q_(i+1)为第i+1个采样周期时的风机风量；

根据第i次周期中的采样信号，判定第i+1次周期时的运行状态，当输出o₁＝0，o₂＝1时，表示烘干箱运行正常；当o₁＝1，o₂＝0时，表示烘干箱内温度过高，当o₁＝1，o₂＝1时，表示烘干箱内风机风量过大。

步骤二S520，进行BP神经网络训练。

根据历史经验数据获取训练的样本，并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值W_ij，隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值W_jk，隐层节点j的阈值θ_j，输出层节点k的阈值θ_k、W_ij、W_jk、θ_j、θ_k均为-1到1之间的随机数。

在训练过程中，不断修正W_ij、W_jk的值，直至系统误差小于等于期望误差时，完成神经网络的训练过程。

如表1所示，给定了一组训练样本以及训练过程中各节点的值。

表1训练过程各节点值

步骤三S530、采集第二段烘干装置运行参数输入神经网络得到的控制系数。

同时使用温度传感器、风量传感器、重量传感器、风门开量传感器以及湿度传感器测量初始参数值，T₀、Q₀、M₀、S₀、L₀，通过将上述参数进行归一化，得到BP神经网络的初始输入向量通过BP神经网络的运算得到初始输出向量

控制第二段烘干装置的内部温度、风机风量，使

通过传感器获得第i个采样周期的温度T_i、风量Q_i、木耳质量M_i、风门开量S_i、湿度L_i，通过进行归一化得到第i个采样周期的输入向量通过BP神经网络的运算得到到第i个采样周期的输出向量控制第二段烘干装置的内部温度、风机风量，使

步骤四S540、监测第二段烘干装置400的运行状态。

根据输出向量判断第二段烘干装置400的运行状态，当输出o₁＝0，o₂＝1时，表示烘干箱运行正常；当o₁＝1，o₂＝0时，表示烘干箱内温度过高，当o₁＝1，o₂＝1时，表示烘干箱内风机风量过大。

采用双段烘干装置对木耳进行二次烘干，能够防止木耳由于一次烘干没有完全将水分完全除去，产生木耳发霉、捂烂等现象，提高木耳烘干的质量，设置分拣机构，能够在木耳烘干的同时根据用户对木耳等食品的需求对木耳进行大小分拣，省去了提前进行木耳分拣的过程，节省时间，提高木耳烘干效率。实现一段干燥定型，中间分拣，二段干燥除去剩余水分的木耳干燥过程，通过对温度和风量的分别控制，极大的提高了干燥效率，以及节省了日后分拣带来的人力物力的麻烦。在提高干燥后木耳品质研究上及降低人力物力的基础上，提高干燥后木耳的品质，极大地缩短干燥时间提高生产效率。

采用BP神经网络对第二段烘干装置温度和风量进行控制，能够及时反映第二段烘干装置内部的干燥情况，及时进行预警，保证第二段烘干过程中木耳的烘干质量，防止木耳出现水分去除过多或保留过多的现象。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。