畜禽肉超快速冷却智能控温系统与方法

本发明涉及畜禽肉冷却系统智能控制领域。更具体地说，本发明涉及一种畜禽肉超快速冷却智能控温系统与方法。

背景技术：

1、我国畜禽肉年产量和消费量世界第一，其中生鲜畜禽肉约占我国肉类消费的80%。我国以生产消费僵直前阶段（即宰即销）的生鲜畜禽肉为主，研究表明僵直前的生鲜肉更适合中式烹饪加工。畜禽宰后经历僵直前、僵直、成熟、腐败四个阶段，但目前畜禽屠宰加工环节抑僵直技术缺乏，造成畜禽肉品质保持难、损耗高的问题突出，亟待突破僵直前品质保持技术。

2、宰后畜禽肉冷却过程是影响畜禽肉品质的重要环节，但目前畜禽肉冷却存在速度慢、能耗高、制冷剂污染环境等问题。亟待研发可实现抑僵直保质的冷却技术，采用二氧化碳制冷剂等对环境无污染且传热效果好的天然制冷剂，通过制冷系统与畜禽肉冷却速度之间的精准控制，实现畜禽肉抑僵直保质、提高冷却效率、降低能耗的目的。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明还有一个目的是提供一种畜禽肉超快速冷却智能控温系统与方法，可根据冷却需求动态调整制冷量，既满足畜禽肉超快速冷却需求，又避免能效无效消耗。

3、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种畜禽肉超快速冷却智能控温方法，采用二氧化碳制冷方式，所述方法包括：

4、获取畜禽肉在冷却环境中当前数据采集周期的温度和时间；

5、根据畜禽肉在冷却环境中当前数据采集周期的温度和时间，利用预先训练好的bp神经网络模型预测制冷系统在下一数据采集周期的制冷剂供液量调节量和制冷剂阀门开度。

6、优选的是，所述bp神经网络模型的训练方法包括：

7、获取畜禽肉进入冷却环境时的初始温度和初始时间，记为温时序列（t0i，t0i），i为不同畜禽肉的编号，总共有n个畜禽肉个体；

8、获取畜禽肉在冷却环境中第m个数据采集周期时的温度和时间，记为温时序列（tmi，tmi）；

9、计算畜禽肉在第m个数据采集周期内的冷却速度vmi=（tmi-t0i）/（tmi-t0i）；

10、获取预设的畜禽肉的降温速度阈值vg和冷却目标终温tg；

11、对于每一畜禽肉个体，比较tmi和tg及vmi和vg：若所有畜禽肉个体均满足tmi>tg且vmi≥vg，则满足超快速冷却要求，不做出调节命令；若至少有一个畜禽肉个体的tmi>tg且vmi≤vg，则不满足超快速冷却要求，计算第m+1个数据采集周期的制冷剂供液量调节量δq和制冷剂阀门开度k；若所有畜禽肉个体均满足tmi≤tg，则冷却结束；

12、收集不同数据采集周期的温时序列、制冷剂供液量和制冷剂阀门开度，创建bp神经网络模型的训练样本集，利用训练样本集对预先构建的bp神经网络模型进行训练，采用反向传播算法调整bp神经网络模型的参数，直至模型收敛或达到最大训练次数。

13、优选的是，计算第m+1个数据采集周期的供液量调节量δq的方法包括：

14、获取不满足超快速冷却要求的各个畜禽肉的重量mi、比热容ci；

15、计算第m+1个数据采集周期内，不满足超快速冷却要求的所有畜禽肉的热负荷差值δq差总=∑δq差i，其中δq差i为不满足超快速冷却要求的单个畜禽肉的热负荷差值，δq差i=ci·mi·（vg·δt - vmi·δt），δt为数据采集周期的时间间隔；

16、获取预置的二氧化碳制冷剂的相变潜热δh，计算第m+1个数据采集周期内制冷剂供液量调节量δq的相变热q相变=δq·δh·δt；

17、基于q相变≥δq差总，得出δq≥∑[ci·mi·（vg- vmi）]/δh。

18、优选的是，计算制冷剂阀门开度k的方法包括：

19、基于制冷剂供液量q与阀门开度之间k的映射关系q=f（k），计算得出第m+1个数据采集周期内的制冷剂阀门开度km+1=f-1[qm+δq]，其中qm为第m个数据采集周期时的制冷剂供液量。

20、优选的是，数据采集周期的时间间隔δt由用户预设。

21、优选的是，所述畜禽肉包括所有种类的畜禽肉，所述畜禽肉部位包括胴体、二分体、四分体以及分割肉。

22、本发明还提供一种畜禽肉超快速冷却智能控温系统，包括：

23、实时数据采集模块，其用于获取畜禽肉在冷却环境中当前数据采集周期的温度和时间；

24、控制模块，其根据畜禽肉在冷却环境中的当前温度和时间，利用预先训练好的bp神经网络模型预测制冷系统在下一数据采集周期的制冷剂供液量调节量和制冷剂阀门开度。

25、优选的是，所述畜禽肉超快速冷却智能控温系统还包括：

26、设置模块，其用于用户预先设置畜禽肉的比热容、数据采集周期的时间间隔、降温速度阈值和冷却目标终温；

27、网络连接模块，其通过有线或无线通信的方式在线获取时间。

28、本发明还提供一种畜禽肉超快速冷却装备，包括：

29、二氧化碳制冷系统；

30、用于采集畜禽肉温度的温度传感器、用于采集畜禽肉重量的重量传感器、设置于二氧化碳制冷系统中用于采集二氧化碳制冷剂供液量的供液量传感器、以及设置于二氧化碳制冷系统中用于采集二氧化碳制冷剂阀门开度的开度传感器；

31、上述的畜禽肉超快速冷却智能控温系统，其与温度传感器、重量传感器、供液量传感器、开度传感器分别连接；

32、执行单元，其与畜禽肉超快速冷却智能控温系统、二氧化碳制冷系统中的制冷剂阀门分别连接，用以接收畜禽肉超快速冷却智能控温系统发出的调节指令，并根据调节指令控制二氧化碳制冷系统中的制冷剂阀门动作。

33、本发明还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法。

34、本发明至少包括以下有益效果：

35、1、建立畜禽肉降温速度与制冷系统供液量的直接关系，实现对冷量需求的精准判断，根据畜禽肉降温速度需求实时动态调节制冷量，实现畜禽肉的精准降温，可使畜肉降温速度>15℃/h、禽肉降温速度>22℃/h，满足畜禽肉超快速冷却需求，有效抑制僵直过程的发生，保持僵直前肉品质；

36、2、采用二氧化碳制冷系统，符合绿色环保要求。根据畜禽肉冷却需求动态调整制冷量，实现制冷系统的精准控制。

37、3、本发明适用于-35℃~10℃的制冷温度范围。

38、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，采用二氧化碳制冷方式，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，所述bp神经网络模型的训练方法包括：

3.如权利要求2所述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，计算第m+1个数据采集周期的供液量调节量δq的方法包括：

4.如权利要求3所述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，计算制冷剂阀门开度k的方法包括：

5.如权利要求4所述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，数据采集周期的时间间隔δt由用户预设。

6.如权利要求1所述的畜禽肉超快速冷却智能控温方法，其特征在于，所述畜禽肉包括所有种类的畜禽肉，所述畜禽肉部位包括胴体、二分体、四分体以及分割肉。

7.一种畜禽肉超快速冷却智能控温系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的畜禽肉超快速冷却智能控温系统，其特征在于，还包括：

9.一种畜禽肉超快速冷却装备，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1~6中任一项所述的方法。

技术总结本发明公开了一种畜禽肉超快速冷却智能控温方法，采用二氧化碳制冷方式，通过监测畜禽肉实时温度变化，根据设定的降温速度阈值，判断是否满足超快速冷却要求，若不满足则对比与降温速度阈值的差距，确定供液量调节量，改变阀开度。收集畜禽肉降温速度、供液量、阀开度的数据，采用神经网络对数据集进行分析学习，训练控制模型，精准预测供液量，调控制冷系统阀开度。本发明还公开了一种畜禽肉超快速冷却智能控温系统。根据本发明的方案，解决现有技术畜禽肉超快速冷却过程中制冷系统无法根据畜禽肉温度自动精准调控，导致降温速度慢、能耗高的问题，通过本发明实现在保证畜禽肉降温速度的同时降低系统能耗。技术研发人员：张德权,冷冬梅,李欣,侯成立,陈丽,王振宇受保护的技术使用者：中国农业科学院农产品加工研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/27