浅析自动化仪器仪表在食品生产中的应用

尹绪鑫

（山东力明科技职业学院，山东 济南 250016）

浅析自动化仪器仪表在食品生产中的应用

尹绪鑫

（山东力明科技职业学院，山东 济南 250016）

随着经济及科学技术的不断进步，自动化仪器仪表行业也得到了迅速发展，自动化仪器仪表广泛应用于各行各业，其中也包括食品生产领域，并发挥着非常重要的作用。文章简单阐述了自动化仪器仪表的基本概念和原理，分析了自动化仪器仪表的技术类型及发展概况，并以几个实例探讨了自动化仪器仪表在食品生产中的应用，以期能为同行相关技术人员的共同研究讨论提供参考。

自动化；仪器仪表；食品生产

现食品生产愈发受到人们的重视。据报道，日本的食品生产总值达农业总产值的2倍，欧美国家达3～4倍，食品生产不仅涉及方便食品、营养保健、强化食品等，而且还在年龄、性别、生理条件等不同方面为消费者提供了各类婴幼食品、运动员食品、老人食品等［1］。为了满足不同层次、不同人群的食品消费需求，自动化仪器仪表的引进就非常有必要。

1　自动化仪器仪表

1.1自动化仪器仪表的基本概念和原理

自动化仪器仪表是指用于存储、分析并加工相关信息，以及获得之前的数据，并将所获数据进行传递、互换等过程，经处理得到所需结果，同时利用这种技术工具以对整个过程进行高度控制。随着计算机技术及数字技术的不断发展，现自动化仪器仪表的发展也愈发成熟，并在各领域当中发挥着非常重要的作用。

自动化仪器仪表是一种自动化工具，其主要由多种自动化元件而组成，不同自动化元件拥有不同的自动化功能，包括控制、记录、测量、显示、报警等，其所拥有的功能相对完善。就自动化仪器仪表而言，其是一个系统工程，其是自动化系统的组成部分之一，主要功能为信息及数据的交换，其可将所接收到的信号进行输出，并以频率域或是时间域的方式进行表达，并以数字量或是模拟量的方式将信号进行输出［2］。

1.2自动化仪器仪表的技术类型

随着计算机技术、数字化技术和信息技术的不断发展，自动化仪器仪表技术也不断更新，现自动化仪器仪表的技术水平主要包括以下4种：

第一，持续发展中的技术产品，包括常规使用的测温仪、压力仪、显示仪、流量仪等，这些产品只是进行了简单调整，并无明显技术变化，国内公司已掌握核心技术，对这些产品的开发和提高多数只是为满足国内需求，技术含量相对较低。

第二，20世纪90年代初引进及自主研发产品，我国的技术水平相当于国际90年代初的水平。如美国的ROSOUNT电容式压力变送器，法国的伯纳德电动执行器，国内自主研发的流量计、电动执行器和阀门定位器等。这个时期的科技产品，国内企业也已掌握核心技术，同时还可根据市场需求进行独立改进和改善研究。这些产品投入使用的经济效益经多年发展已得到认证并具一定优势，现多用于中小企业及主流产品的生产。

第三，国内自主研发的高中档科技产品。最典型的高中档科技产品有分布式控制系统、电磁流量计、无纸记录仪、智能型电动执行机构等。甚至有部分产品的性能及水平可媲美国际产品，在市场当中所占份额也不断加大，核心技术几近等同于国际水平。但是受设计质量及信誉等因素的影响，国内自主研发的高中档科技产品的应用对象还存在很大的局限性，多用于中小工程项目或是非主系统和非主要工位。国内自主研发的高中档科技产品已具备生产能源，但其技术难度还是比较大，仍需进行深入研究。

第四，三资企业产品和进口产品。三资企业产品和进口产品属高中档产品，多用于基础用量较大的中型项目，如大型分布式控制系统、核电系统、高于0.075级的智能高精度压力变送器、高湿高压、耐冲击性调节阀、质量流量计、过程分析仪等，这些自动化仪器仪表的使用量虽然比较小，但其技术难度相对较大，且具强专用性，如轧制机械动态测试设备、纸张厚度检测仪等。这些高中档产品基本都是外商独资或是合资企业所研发和生产出来的，同时根据本地需求进行了较大的改变，国内并未掌握核心技术，比如传感器变送器。此外，用于工业生产的自动化仪器仪表，其不但要求产品的高工艺和高技术，而且还牵涉到工程应用水平。现国内有些设备生产企业、工程公司的其他部门、各类火电、石化、冶金等的企业应用正不断优化软件，并深入研究系统集成技术，旨在利用外资系统工程，通过应用技术以对多数大项目和设施进行控制和掌握。

1.3自动化仪器仪表技术的发展

我国的自动化仪器仪表自主创新已取得一定成就，并自主研发了多种高水平产品，如光谱仪、色谱仪、扫描电子显微镜等产品。部分产品已达或接近国际类似水平，如原子荧光光谱仪、便携式光离子化气相色谱仪、全自动远程诊断光学显微镜等产品［3］。

自动化技术的快速发展更是让我国自动化仪器仪表行业走向了一个新高度，高新自动化仪器仪表产品的研究和发展是我国自动化仪器仪表行业的发展方向。计算机技术、集成技术、网络技术、纳米技术等高新技术的发展使得自动化仪器仪表的附加要求也不断提高，如要求灵敏度更高、要求稳定性更好、要求检测微损等，这些在很大程度上都推动着自动化仪器仪表的发展，同时也为自动化仪器仪表的进步提供了物质和技术基础。

2　自动化仪器仪表在食品生产中的应用

自动化仪器仪表已普遍应用于食品生产当中，并在食品生产过程当中发挥着越来越重要的作用。下面以几个实例来说明食品生产过程当中自动化仪器仪表的应用。

2.1罐头食品蒸煮锅的温度自控系统

杀菌锅的温度控制及保温时间的维持则是罐头食品生产质量的重要保障。用于罐头食品蒸煮锅的温度自控制系统主要由电动仪表和其他电器件共同组成，且所有配件都安装于同一控制箱内。罐头食品蒸煮锅的温度自控系统所使用的自动化仪器仪表主要包括以下几种：铂电阻、压力送变器、压力指示仪、执行机构、电子温度记录调节仪、电子继电器以及通用继电器。

杀菌锅在装满罐头之后便开始工作，此时主蒸汽管道阀门处打开状态，杀菌锅内温度迅速升高，置于杀菌锅内的铂电阻将锅内温度转化为相应电参数之后传输至温度显示记录调节仪，温度显示记录调节仪将温度显示出来并实施连续调节；杀菌锅内的蒸汽压力经压力变送器传输至压力指示仪进行显示，并实施监控。

若杀菌锅内温度高于给定温度，则大排气阀自动关闭，小排气阀自动打开，杀菌锅内温度仍可继续上升，等其至保温阶段，电动调节阀会依照所接收到的调节器所输出的信号控制加热蒸汽，以使锅内温度得到控制，待其到保温温度时，还可维持恒温状态。

保温时间达到既定时间时，主蒸汽管道和排气阀均会自动关闭，蒸煮锅开始冷却，冷却结束之后蒸煮锅又会自动灌满冷水，同时循环放水阀门打开，使进水得以循环冷却，待冷却结束之后，进水阀会自动关闭，同时排水阀自动打开开始全排。

在整个过程当中，不管是升温、保温，还是降温、冷却等各个环节，每个环节的控制都是有指示灯标识的。进行加温的过程当中，若杀菌锅内压力高于给定压力，系统则会立即发出警报，同时蒸汽阀门自动关闭；系统由手动控制操纵，在进行温度自动调节时，若自控系统失灵，可立即采取手动控制的方式，以使系统能够持续、正常运转。

2.2发酵自控装置

发酵自控装置所用到的自动化仪器仪表主要有以下几种：差压变送器、温度变送器、孔板、气动三针记录仪、气动三针记录调节仪、遥控板、热电阻及气动调节阀。发酵自控装置可有效控制杀菌及发酵工艺流程中的各项指标，如温度、气流量、空缸消毒、灭菌、升温、保温、降温、通风及保压等。

2.3番茄酱浓度自控系统

番茄酱浓度调节系统所使用的自动化仪器仪表主要有以下几种：折光仪、温度变送器、调节器、电气转换器、气动薄膜调节阀和单针记录仪。据分析，番茄酱浓度自控系统可将生产合格率提高至99%以上，生产成本可降低20%左右，同时大大减轻了生产线工人的劳动强度［4］。

番茄酱浓度自控系统的工作流程如图1所示。番茄酱浆体自螺杆泵输出，经折光仪进浓度参数检验之后给调节器一个0～10 mA的信号，同时利用电气转换器来对调节阀A进行控制，若浓度过低可关闭阀A，此时螺杆泵的输出压力加强，从而抑制了调节阀B的弹簧力，阀B打开，番茄酱浆体则会回流至循环管，经循环管输至加热器，进行蒸发浓缩之后，利用对出浆量的调节以实现番茄酱浓度的自动调节。

图1　番茄酱浓度自控系统工作流程

3　结语

总而言之，自动化仪器仪表的应用确实给食品生产带来了很大的便利，同时也使得食品生产的产量及质量大大提高，在食品生产过程当中发挥着无可比拟的优势。随着科学技术及自动化技术的进一步发展，自动化仪器仪表的研发将会更加深入，所研究出来的自动化仪器仪表也会更加成熟，应用范围也会更加广阔。

[1]徐波.自动化仪器仪表行业的现状及发展趋势[J].科技创新与应用，2014（13）：99-99.

[2]陈治斌.浅析食品行业中自动化测量仪表的设计与维护[J].中国仪器仪表，2015（12）：35-37.

[3]隋洪敏.自动化仪器仪表的发展方向探讨[J].硅谷，2013（6）：17.

[4]杨艳瑜.用自动化设备打造休闲食品生产基地[J].农产品加工（创新版），2011（1）：38.

Analysis of the application of automatic instruments and meters in food production

Yin Xuxin
（Shandong Liming Polytechnic Vocational College, Ji'nan 250016, China）

With the development of economy and science and technology, automation instrumentation industry has obtained rapid development and has been widely used in various industries, including food production areas, which plays a very important role. This paper briefly describes the basic concept and principle of automatic instrument, analyzes the types of technology and the development of automation instrumentation, and some examples are put forward to discuss application of automation instrumentation in food production, in order to provide some reference for related peer of technical personnel to discuss and research this topic.

automation; instrument and meter; food production

尹绪鑫（1983— ），男，山东邹平，本科，助教；研究方向：自动化仪器仪表。