黑蒜加工设备远程监测控制系统的设计与研究

于 革，张治国，朱 浩

（黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163319）

黑蒜加工设备远程监测控制系统的设计与研究

于 革，张治国，朱 浩

（黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆 163319）

近几年来，随着黑蒜功能的临床实验研究结果被不断证实，黑蒜食品逐渐受到众多消费者的青睐。在黑蒜加工生产过程中，稳定的温控系统对提高黑蒜口味及口感至关重要。但是在生产过程中会产生辛辣刺鼻的气味，无法进入生产车间，因此，远程监测控制系统在黑蒜生产中十分必要。

黑蒜；远程监测控制；温度控制

1 黑蒜介绍

黑蒜又名黑大蒜、发酵黑蒜、黑蒜头，是用新鲜的生蒜，带皮放在高温高湿的发酵箱里发酵60～90d，让其发酵而制成的食品，它能够保留生大蒜原有成分。此外，黑蒜中的微量元素含量较高，味道酸甜，无蒜味，具有抗酸化、抗氧化的功效，特别适合三高人群及癌症患者。且味道酸甜，食后无蒜味，不上火，不会对胃产生刺激，是比较温和的健康保健食品。

黑蒜具有超高的营养价值以及“甜、软、糯”的口感，正逐渐被人们认识和认可，正逐步走向人们的餐桌。食用后无蒜臭，是普通大蒜所不具备的。对糖尿病、高血压、高血脂、癌等疾病亦有疗效。

2 黑蒜功效

大蒜具有广谱抗菌效果，不但可以直接灭杀各种有害细菌，还能抗击各种病毒，由大蒜发酵后制成的黑蒜的活性成分能够促使免疫细胞更加活跃，增加和增强免疫细胞的数量和抵抗能力，提高人体的抗病毒能力和免疫力。

黑蒜含有可以有效阻断致癌物质亚硝胺合成的成分，并含有丰富的硒，能够强力抑制和灭杀癌细胞，经验证黑蒜对多种癌症有预防和抑制作用。

黑蒜还有一种别称叫“血管清道夫”，能有效预防血管的内壁沉积，而血管的内壁沉积是心脑血管病的一大诱因，长时间的血管内壁沉积便会产生动脉阻塞；血管弹性变差；使血液黏稠度过高，会引发中风、心肌梗塞或心脏病等病症。

黑蒜还可以修复胰脏细胞，恢复胰脏调节血糖能力，有效预防和控制高血压、高血脂和高血糖；同时，黑蒜中含有的多种氨基酸能够有效抑制脂肪肝和脂质过氧化酶对肝脏细胞结构的损伤，保护现代人因生活节奏快压力大而处于亚健康状态的肝脏。

除此之外，黑蒜还有健脑益智、抗衰老及美容的功效，补肾及提高对病毒的免疫力，治疗严重的冷虚症及失眠症等具有功效。

3 黑蒜的生产工艺简介

3.1 原料选取

原料对黑蒜的优质产出是非常重要的。大蒜的品种类别较多，按颜色分，常见的有白皮蒜、红皮蒜和紫皮蒜。按果瓣类别分为多瓣蒜和独头蒜，上述的大蒜都可当作生产黑蒜的原料。在选取原料时，最好选择圆满充实的大蒜，注意大蒜外观要求完整，不得有磕碰或破损的伤痕，这样就可生产出精致饱满的黑蒜，另外，大蒜在进厂之前，需要进行重金属检测、农残的检测。

3.2 发酵工艺

发酵温度控制对黑蒜的生产尤其重要，黑蒜的口感及色泽都与温度控制紧密相关。黑蒜发酵温度大体可分为高温期、保温期和祛湿烘干期和冷藏期等。高温期对黑蒜的生产比较重要，高温区的加工时间大约在8～10d，保温期加工时间约在5～7d，祛湿烘干期加工时间在2～5d，主要取决于大蒜的水分含量。最后，将黑蒜放入冷库内2～3个月，这样黑蒜的生产就已经完成。黑蒜的发酵温度控制要求在±1℃之内，当然温度控制越精准，生产出的黑蒜口感和色泽越佳。

4 黑蒜生产设备控制系统

4.1 控制单元

采用PLC作为控制单元，具有较高的可靠性和稳定性，并且抗干扰能力强。控制单元选用三菱FX3U系列PLC，处理速度达到了0.065us/基本指令。内置了高达64K步的大容量RAM存储器，大幅增加了内部软元件的数量，强化了指令的功能，提供了多达209条应用指令，包括像与三菱变频器通信的指令、CRC计算指令、产生随机数指令等。

4.2 温度控制方式

温度控制采用比例控制方式，系统采用多路温度传感器对比平均计算，进行5s循环温度加热控制，比例控制以时间为单位，计算出需要加热时间，根据系统自身特性进行比例参数的设定。温度传感器要以变化较为灵敏的作为主控温度，否则系统温度将会过冲和过缓，影响整个系统的温度控制精度，导致某个温箱内的温度过高或过低，发生控制不住的局面。

4.3 风机运行检测及报警

风机运行检测选用欧姆龙高速光电开关作为检测，风机转速为1 440r/min，风机应选用耐高温电机，将PLC控制单元开入点设置为高速计数模式，每当风机转动一圈，有一个开入信号传递到PLC，PLC进行累计计数，当设备运行时，计数不累加产生风机故障报警。黑蒜设备属高温运行设备，必须进行风机运行状态监测，一旦风机故障，温箱内的温度会不均匀，加热系统热量不能及时传递，导致加热管温度过高等造成不必要的损失。

4.4 风门步进电机的控制

黑蒜生产设备分为三个温箱，每个温箱相对是独立的，并设有一个进风风门步进电机，PLC控制单元根据各温箱内的温度变化情况，实时检测判断各个温箱内的温度差，下传电机动作指令，自动调整风门的步进电机，动态调节各温箱的进风量，从而保障温箱的温度达到相对平衡的状态。

5 黑蒜生产设备远程监测系统

5.1 PLC数据上传及组态软件

PLC数据上传到INTERNET，采用中间设备工业物联终端，终端支持多种PLC、变频器及智能仪表通信协议，可远程读写PLC内部数据及远程修改、下载程序，不需要设置固定IP地址，支持以太网或GPRS数据网络。终端与PLC数据通信，将数据上传到INTERNET网，实现数据上传功能。物联终端提供OPC软件接口，组态软件通过自带OPC数据接口进行数据交换，将上传的数据读出来，实现组态软件的数据显示和操作的功能。

5.2 上位机组态软件功能

上位机组态软件具有历史记录查询、历史曲线、实时曲线、报警记录等功能，历史记录可查询每次黑蒜设备运行时任意时段的温度值，以确定生产工艺有无异常；历史曲线可宏观观察温度的变化，方便用户对整个加工周期的查看；报警记录查询可对整个生产周期的历史报警进行查看，方便设备的维修和保养，对下次生产有着重要的作用。

6 结语

近几年来，随着黑蒜功能的临床实验研究结果的不断证实，黑蒜及其加工产品正在以其独特的功能和美妙的口感，风靡韩国、日本等东南亚地区及美国等发达国家。具有成熟生产技术和工艺的黑蒜加工设备对大蒜产业、农产品加工和生物型健康食品行业的跨越式发展具有强大的推动作用。

［1］ 熊新建，卢建新，李丹，等.黑蒜加工工艺及其应用［J］.农产品加工，2014，（06）：74-77.

［2］ 段丽丽，丁捷，戢得蓉，等.黑蒜的营养价值及加工方式的研究进展［J］.新农业，2016，（09）：112-113.

［3］ 黄敏欣，赵文红，白卫东，等.黑蒜保健功能及加工技术的研究进展［J］.中国调味品，2015，（08）：136-140.

［4］ 雷逢超，郝果，朱黎，等.黑蒜的营养价值及保健作用的研究进展［J］.食品工业科技，2012，（13）：114-115.

［5］ 罗仓学，苏东霞，陈树雨.液态黑蒜发酵工艺优化［J］.农业工程学报，2013，（18）：62-63.

［6］ 时威，赵鸭美，刘颖，等.一株广谱抗菌活性菌株的鉴定及生物学特性研究［J］.北京联合大学学报（自然科学版），2011，（04）：54-56.

［7］张庭廷，刘锡云.大蒜制品的开发和应用［J］.安徽师范大学学报（自然科学版），2001，（01）：11-12.

［8］ 刘东梅，安学明.大蒜中有机含硫化合物活性研究概述［J］.长春中医学院学报，2005，（04）：123-124.

［9］崔畅，张永忠，李文滨.蛋白黑素的研究进展［J］.食品科学，2007，（08）75-76.

Design and research on remote monitor and control system of black garlic manufacturing equipment

YU Ge，ZHANG Zhi-guo，ZHU Hao
（Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences，Daqing 163319，China）

In the last few years，black garlic is gradually accepted by numerous customers，owing to clinical trials on patients and scientific proof.Temperature control is critical during black garlic manufacturing process.Steady remote temperature control guarantees the quality of the black garlic，such as the taste and smell.Another reason for the remote control is the gas developed during the manufacturing halts personnel toenter the workshop.

Black garlic；Remote monitor and control；Temperature control

TP274

A

1674-8646（2016）16-0024-02

2016-07-02