食用菌多糖超声浸提工艺及控制系统的研究

论文摘要

食用菌多糖具有抗肿瘤、抗病毒、延缓衰老、降血脂等作用。我国是一个食用菌生产大国,而食用菌多糖等精深加工产品却在国际上缺乏竞争力。落后的生产工艺和半机械、半人工的生产方式严重制约了食用菌多糖产品的质量和产量。因此,将高效率、低能耗的超声提取工艺引入食用菌多糖的生产,提高多糖提取生产装备的自动化水平,对促进我国食用菌产业进一步向工业化、现代化方向发展具有重大的现实意义。本文首先详细介绍了食用菌多糖超声提取原理及其工艺流程。并以香菇为对象进行中试正交试验,运用极差和方差分析法对试验结果进行分析,最终确定了香菇多糖超声浸提的生产工艺参数,并为其他品种的食用菌多糖超声提取的生产工艺研究提供了依据。其次,根据食用菌超声浸提工业化生产的自动控制要求,对控制系统进行总体设计,提出了IPC-PLC DCS控制方案:以PC和组态软件MCGS组成上位机监控系统;PLC、文本显示器和各种传感器、执行机构组成下位机控制系统。根据控制方案和现场设备的控制要求,进行下位机的IO配置、PLC选型等硬件设计,并采用顺序控制方法设计了PLC软件程序。最后,采用组态软件MCGS设计了上位机监控系统。通过与下位机PLC的通讯,上位机实现超声提取生产流程显示、设备运行监控、实时报警处理、信息查询等功能,并分别详细阐述了各功能的具体实现方法。上位机监控系统画面操作方便,简单直观,具有良好的人机交互性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 我国食用菌产业现状
• 1.1.2 食用菌多糖市场前景
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 食用菌多糖研究概况
• 1.2.2 食用菌多糖提取方法概述
• 1.2.3 食用菌多糖提取设备的研究
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 课题研究的内容
• 第2章 食用菌多糖超声提取工艺研究
• 2.1 食用菌多糖超声提取原理
• 2.1.1 超声循环提取原理
• 2.1.2 超声提取的特点
• 2.2 食用菌多糖提取工艺研究
• 2.2.1 提取设备简介
• 2.2.2 食用菌多糖提取流程
• 2.3 食用菌多糖超声提取中试研究
• 2.3.1 试验材料
• 2.3.2 试验设备
• 2.3.3 食用菌多糖超声提取正交试验设计
• 2.3.4 食用菌多糖超声提取正交实验结果分析
• 2.3.5 超声因素正交试验
• 2.3.6 超声提取工艺小结
• 第3章 系统体系结构设计
• 3.1 集散控制系统发展概述
• 3.1.1 DCS 集散控制系统
• 3.1.2 DCS 系统结构
• 3.1.3 DCS 发展趋势
• 3.1.4 IPC-PLC DCS 控制系统
• 3.2 控制系统方案设计
• 3.2.1 控制要求
• 3.2.2 控制系统总体结构
• 3.2.3 控制系统的基本内容和功能
• 3.2.4 控制系统的控制方式
• 3.3 提取工艺及控制要求
• 3.3.1 投料加溶媒工段
• 3.3.2 超声浸提工段
• 3.3.3 过滤去杂工段
• 第4章 下位机控制系统设计及实现
• 4.1 下位机的硬件基础
• 4.1.1 可编程控制器（PLC）概述
• 4.1.2 TD 200C 文本显示器
• 4.2 下位机控制系统的硬件构成
• 4.2.1 下位控制系统硬件配置
• 4.2.2 I/O 端口设计及PLC 选型
• 4.2.3 PLC 外部接线
• 4.2.4 传感器与执行器
• 4.3 PLC 软件设计
• 4.3.1 西门子PLC 编程软件
• 4.3.2 西门子S7-200 PLC 的程序结构
• 4.3.3 超声提取控制程序设计的基本要求
• 4.3.4 投料加溶媒工段程序设计
• 4.3.5 超声浸提工段程序设计
• 4.3.6 过滤去杂工段控制系统设计
• 4.4 PLC 与上位机的通讯
• 4.4.1 SIMATICS7-200 系列PLC 的通讯类型
• 4.4.2 控制系统PLC 串行通讯的实现
• 第5章 上位机监控系统设计及实现
• 5.1 上位机控制系统体系结构
• 5.2 上位机监控系统
• 5.2.1 MCGS 组态软件
• 5.2.2 上位机监控软件需求分析
• 5.2.3 监控软件系统界面设计
• 5.2.4 实时数据库建立
• 5.2.5 控制脚本程序
• 5.3 MCGS 与PLC 的通讯
• 5.3.1 MCGS 系统通讯
• 5.3.2 MCGS 与西门子SMATIC S7-200 系列PLC 的通讯实现
• 第6章 总结
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者攻读硕士期间所发表的论文
• 详细摘要