本发明涉及食品杀菌技术领域，特别是涉及一种带包装食品杀菌过程中热胀冷缩变化的压力伺服控制装置及其方法。
背景技术：
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食品杀菌是在杀菌锅中加热、保温、降温的一个过程。包装食品在加热过程时，食品因受热而膨胀，或导致包装变形或者胀破。为防止包装损坏，需要加一定量的压缩空气，使其与包装内部的压力一致，抵消包装内部的膨胀，从而达到食品包装的完好。如果包装外部的压力大于包装内部的压力很多，也会造成包装的损坏，例如压破、压坏等。包装食品随温度的慢慢升高，其内部的压力也会慢慢升高，就需要外部的压力随着包装内部的压力升高而慢慢变化，以抑制其膨胀。
包装食品冷却时与加热相反，包装外部的温度慢慢下降，如果包装外部的压力不减小就会造成包装压坏，所以温度下降的同时，包装外部的压力也要慢慢下降，达到包装内外压力相平衡。
传统的食品杀菌压力伺服控制方法是靠经验或者在杀菌锅中反复的试验才能得出。有时为了找一组合理的压力工艺需要几十次甚至上百次的试验，浪费了时间和资源。
技术实现要素：
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本发明的目的就是针对传统杀菌锅中食品杀菌在压力伺服控制方法上存在的问题，而提供一种带包装食品杀菌的压力伺服控制装置及其方法。是在杀菌锅内安装位移传感器，在杀菌锅外安装与位移传感器导线连接的设有PLC和显示屏的控制柜，通过对杀菌锅内杀菌食品信息变化的检测数据计算和储存，及时控制杀菌锅内的进排气，控制食品在杀菌过程中包装易变形或胀破问题的发生，防止包装损坏造成资源浪费或损失。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案是：一种带包装食品杀菌的压力伺服控制装置及其方法，其杀菌压力伺服控制装置包括杀菌锅、位移传感器、排气阀、补气阀、密封装置和控制柜，其技术特征为：
所述杀菌锅内设有杀菌盘，其外部设有与其通过后管道连通的排气阀、补气阀；
所述杀菌锅内的一侧设有与其固定连接的位移传感器固定架；
所述杀菌盘和位移传感器固定架之间设有位移传感器，其位移传感器固定安装在位移传感器固定架的下方并与包装食品接触；
所述杀菌锅的外部一侧设有控制柜和与其连接的密封装置，其控制柜上设有PLC与电子显示屏；
所述位移传感器通过导线和密封装置与PLC连接，其PLC与显示屏相连；
其工作原理：
带包装食品在杀菌的过程中，受热时会膨胀，降温时会收缩。在每个阶段，用位移传感器直接检测产品的变化，将检测的数据通过导线接入PLC，再通过PLC的计算，去控制补气阀与排气阀的进排气。数据可以通触摸屏可以很直观的看到数值的变化，也就是包装食品外观的实际的变化。
一种带包装食品杀菌的压力伺服控制装置及其方法，其食品杀菌压力伺服控制方法为：1、包装的食品在杀菌锅内进行加热、保温、降温的过程中，根据杀菌锅内食品上部安装的位移传感器检测到食品包装上的凹凸变化；
2、将检测到的食品包装的凹凸变化信号接入控制柜内设有的PLC，再由PLC根据食品包装承受压力的变化信息及时控制与杀菌锅连通的补气阀、排气阀的进排气，从而控制食品包装外部的压力，在杀菌锅内形成闭环控制；
3、包装食品在杀菌过程中，通过安装在控制柜上的电子显示屏的电子数据，可以直观发现包装物的变化，及时控制进排气实现压力伺服控制，同时得到并储存压力伺服控制工艺数据；
4、将压力伺服控制工艺数据保存于控制柜，待下次等同食品杀菌时，直接使用这组杀菌工艺数据即可。
其工作原理：
带包装食品杀菌前期，把食品与位移传感器放好，调至0位的状态。当食品包装膨胀时显示为负值，如-1.0mm。当食品包装收缩时显示正值，如0.5mm。在食品杀菌时，触摸屏上可以看到，当显示负值时，说明食品包装是在膨胀的状态，开补气阀加入压缩空气，至显示数位为0。当显示正值时，说明食品包装被压缩的状态，外部的压缩空气过大，开排气阀排除多余的空气，至显示数值为0。在整个杀菌过程一直保持这个状态，至到杀菌结束。
通过试验后根据记录的数据生成一套压力控制公式，自动存储。例如温度对应相等的压力。下次进行相同包装食品杀菌时，直接使用该工艺，就能完成杀菌的过程。
由于采取上述技术方案，本发明在杀菌锅内安装位移传感器，在杀菌锅外安装与位移传感器导线连接的设有PLC和显示屏的控制柜，通过对杀菌锅内杀菌食品变化信息的检测数据计算和储存，及时控制杀菌锅内的进排气，有效控制食品在杀菌过程中包装变形或者胀破问题的发生，防止包装损坏造成资源浪费或损失。本发明结构简单，制造容易，安全实用。可有效解决传统带包装食品杀菌压力控制伺服数据难以掌握、浪费工时和资源问题。可广泛应用于食品杀菌技术领域。
附图说明：
图1是本发明整体结构示意图：
图中：1杀菌锅 2杀菌盘 3食品 4位移传感器固定架 5位移传感器 6导线 7密封装置 8补气阀 9排气阀 10PLC 11显示屏 12控制柜
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种带包装食品杀菌的压力伺服控制装置及其方法，其装置包括：杀菌锅1、杀菌盘2、位移传感器固定架4、位移传感器5、导线6、密封装置7、补气阀8、排气阀9、PLC10、显示屏11、控制柜12。食品3装在杀菌盘2内，杀菌盘2装在杀菌锅1内，位移传感器5固定安装在位移传感器固定架4上，并与食品3相接触，能够检测到食品3的细微变化，位移传感器固定架4固定放置于杀菌锅1内，位移传感器5通过导线6，穿过焊接在杀菌锅1上的密封装置7与PLC10连接，PLC10与显示屏11相连，PLC10和显示屏11安装于控制柜12上，补气阀8和排气阀9通过后管道连接杀菌锅1，用于给杀菌锅1排气和补气。
其包装食品杀菌的压力伺服控制方法是：将包装食品3放进杀菌盘2内，装进杀菌锅1中进行杀菌时，包装食品3受热时会膨胀，降温时会收缩。在整个杀菌过程中，用通过位移传感器固定架4固定的位移传感器5直接检测包装食品3的形状变化，将检测的数据通过导线6接入PLC10，再通过PLC10的计算，去控制补气阀8与排气阀9。当位移传感器5检测到包装食品3膨胀时，通过开启补气阀8，给杀菌锅1内加入空气，直至位移传感器5恢复原值。当位移传感器5检测到包装食品3收缩时，通过开启排气阀9，给杀菌锅1内排出空气，直至位移传感器5恢复原值。可以通过显示屏12看到数值的变化，也就是包装食品外观的实际的变化。
包装食品杀菌前期，把包装食品与位移传感器放好，调至0位的状态。当产品膨胀时显示为负值，如-1.0mm。当包装食品收缩时显示正值，如0.5mm。在食品杀菌时，触摸屏上可以看到，当显示负值时，说明包装食品是在膨胀的状态，开补气阀加入压缩空气，至显示数位为0。当显示正值时，说明包装食品被压缩的状态，外部的压缩空气过大，开排气阀排除多余的空气，至显示数值为0。在整个杀菌过程一直保持这个状态，至到杀菌结束。通过试验后根据记录的数据生成一套压力控制公式，自动存储至PLC。例如温度对应相等的压力。下次进行相同包装食品杀菌时，直接使用该工艺，就能完成杀菌的过程。
实施例1：
产品：马口肉铁罐头 杀菌温度121.0℃ 升温时间20分钟、保温时间30分钟、降温时间25分钟产品初温30℃
将包装食品垂直放入杀菌锅内，位移传感器固定在铁罐上方，调整至0位状态。开始杀菌，从30℃升温到121℃需要20分钟，这个时间内杀菌锅内的温度会慢慢升温到121℃，包装食品是在吸热的过程，中心温度也会慢慢升高，产品中心温度到达一定温度后，两端的盖子会凸出，位移传感器检测出为负值(如-0.5mm)，此时加压阀门打开，加入压缩空气，直到传感器为0位的状态，关闭加压阀。在升温、保温的过程中，由于是加热过程，包装食品外部气体也会膨胀产生压力，当产品的中心温度升温缓慢时，包装食品外部的压力会高于产品的中心压力，产品为凹的状态，此时位移传感器会检测为正值(如0.8mm)，泄压阀门打开，排出多余的气体，直到传感器为0位的状态。
降温时，需要从121℃降温至30℃需要25分钟，降温是放热的过程，当包装食品的外部温度下降时，包装食品的外部的空气也会收缩，包装食品会为凸出的状态，位移传感器检测为负值，打开压缩空气，补充压缩空气，直到传感器为0的状态。包装食品内部的温度也会下降，此时包装食品会被外部的压力压住，位移传感器会检测到包装食品凹进去，位移传感器为正值(如0.5mm)，泄压阀打开，排出多余的气体，直到传感器为0位的状态。
完成整个杀菌过程，根据温度与时间，可以的出相对应的压力参数，配合设定的温度、时间和得出的压力，完成一组合理的杀菌工艺，自动保存生成一个工艺号，下次直接调取工艺号，可以直接完成整个杀菌过程。
实施例2：
产品：软包装豆奶杀菌温度121.0℃升温时间15分钟、保温时间30分钟、降温时间20分钟产品初温20℃
将包装食品平整放入杀菌锅，位移传感器垂直安装与包装食品的上部，调至0位状态。开始杀菌，包装食品从20℃升温到121℃需要15分钟，这个时间内杀菌锅内的温度会慢慢升温到121℃，包装食品是在吸热的过程，中心温度也会慢慢升高，包装食品中心温度到达一定温度后，包装袋膨胀会慢慢凸出，位移传感器检测出为负值(如-0.5mm)，此时加压阀门打开，加入压缩空气，直到传感器为0位的状态，关闭加压阀。在升温、保温的过程中，由于是加热过程，包装食品外部气体也会膨胀产生压力，当包装食品的中心温度升温缓慢时，包装食品外部的压力会高于包装食品的中心压力，包装食品为凹的状态，此时位移传感器会检测为正值(如0.8mm)，泄压阀门打开，排出多余的气体，直到传感器为0位的状态。
降温时，需要从121℃降温至30℃需要20分钟，降温是放热的过程，当包装食品的外部温度下降时，包装食品的外部的空气也会收缩，包装食品会为凸出的状态，位移传感器检测为负值，打开压缩空气，补充压缩空气，直到传感器为0的状态。包装食品内部的温度也会下降，此时包装食品会被外部的压力压住，位移传感器会检测到产品凹进去，位移传感器为正值(如0.3mm)，泄压阀打开，排出多余的气体，直到传感器为0位的状态。
完成整个杀菌过程，根据温度与时间，可以的出相对应的压力参数，配合设定的温度、时间和得出的压力，完成一组合理的杀菌工艺，自动保存生成一个工艺号，下次直接调取工艺号，可以直接完成整个杀菌过程。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。