一种基于物联网的植物油低温萃取处理自动控制系统

技术领域

本发明属于植物油萃取控制技术领域，具体为一种基于物联网的植物油低温萃取处理自动控制系统。

背景技术

植物油由于含有不饱和脂肪酸，具有健康、可持续性、可替代性等多种优势，使其在食品加工、工业制造、化妆品、个人护理产品等各种领域具有广泛的用途，进而使得植物油的生产需求越来越旺盛。

众所周知，植物油的生产通常采用萃取工艺，但植物油在萃取过程中温度会对萃取效果产生较大影响，主要体现在温度越高，对萃取效果的影响越大，而目前常用的萃取方式在萃取过程中不可避免地会产生一些热量，因而为了保障植物油的萃取效果，需要在萃取过程中进行低温控制。

进而低温控制的前提条件就是选取适宜萃取温度，但现有技术中在选取适宜萃取温度时大多是以油脂质量作为选取依据，这是由于温度越高会加快油脂的氧化速度，从而导致植物油的质量下降，进而降低植物油的营养成分，忽略了萃取效果不仅表现在油脂质量上，还表现在油脂产量上，过度追求油脂质量选取的适宜萃取温度可能不适宜油脂的高产，容易导致油脂产量难以满足需求，这样也会降低萃取效果，由此可见现有技术中植物油的适宜萃取温度选取依据过于片面，无法实现油脂质量与油脂产量的兼顾，容易造成萃取效果的偏向追求，不利于萃取效果的全面保障。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于物联网的植物油低温萃取处理自动控制系统，通过在选取植物油的适宜萃取温度时综合考虑温度对油脂质量的影响和温度对油脂产量的影响，来解决上述存在的技术问题。

本发明具体采用以下技术方案来实现：一种基于物联网的植物油低温萃取处理自动控制系统，包括：监控设备设置模块，用于在植物油萃取装置上设置温度传感器和报警器，其中植物油萃取装置外周为中空结构，且中空体内固定放置水管，水管与外部的水箱相连。

监测时刻划分模块，用于获取目标植物原料种类、目标植物原料重量和目标萃取方式，由此分析参考萃取时长，并基于参考萃取时长进行监测时刻划分。

萃取温度采集模块，用于利用温度传感器在各监测时刻采集萃取温度。

萃取物氧化监测解析模块，用于在各监测时刻进行萃取物取样，进而利用氧化采集终端对萃取物样本进行氧化指征监测，并据此解析各监测时刻的萃取物氧化指数。

萃取物产量测量模块，用于利用产量监测终端在各监测时刻测量萃取物产量。

温度关联氧化分析模块，用于将各监测时刻的萃取温度和萃取物氧化指数进行对比，分析萃取温度与萃取物氧化的关联度。

温度关联产量分析模块，用于将各监测时刻的萃取温度和萃取物产量进行对比，分析萃取温度与萃取物产量的关联度。

适宜萃取温度识别模块，用于依据萃取温度与萃取物氧化的关联度和萃取温度与萃取物产量的关联度识别出适宜萃取温度。

萃取报警处理模块，用于在萃取过程中实时将温度传感器采集到的萃取温度与适宜萃取温度进行对比，当萃取温度高于适宜萃取温度时启动报警器进行报警，同时启动水箱借助水管向植物油萃取装置中空体内填充水进行降温处理。

作为本发明的进一步创新，所述参考萃取时长具体分析过程如下：从历史萃取记录中提取各条萃取记录对应的植物原料种类和萃取方式，并与目标植物原料种类和目标萃取方式进行对比，从中筛选出对比一致的萃取记录作为参考萃取记录。

从各参考萃取记录中提取以萃取时长为横坐标，以植物原料剩余重量为纵坐标构建的植物原料消耗与萃取时长的散点图，并对所述散点图进行线性回归分析，生成回归线，同时获取回归线的斜率，作为各参考萃取记录对应的单位植物原料消耗萃取时长，同时进行均值计算得到参考单位植物原料消耗萃取时长。

将目标植物原料重量与参考单位植物原料消耗萃取时长相乘得到参考萃取时长。

作为本发明的进一步创新，所述基于参考萃取时长进行监测时刻划分具体实施方式为：从正常萃取时长中设置监测时长，进而将监测时长结合起始萃取时刻按照设定的时间间隔进行划分，得到若干监测时刻。

作为本发明的进一步创新，所述氧化指征包括过氧化值和酸值。

作为本发明的进一步创新，所述各监测时刻的萃取物氧化指数解析公式为

作为本发明的进一步创新，所述萃取温度与萃取物氧化的关联度具体分析过程如下：（1）以监测时刻为横坐标，以萃取温度为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取温度在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取温度变化曲线。

（2）以监测时刻为横坐标，以萃取物氧化指数为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取物氧化指数在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取物氧化变化曲线。

（3）分别获取萃取温度变化曲线、萃取物氧化变化曲线在各点的切线斜率。

（4）分别获取萃取温度变化曲线与萃取物氧化变化曲线中各点对应的监测时刻，进而将同一监测时刻在两条变化曲线中的点进行分组，得到各监测时刻对应的斜率组，并将斜率组中两个斜率值进行作差，得到各监测时刻对应的斜率差。

（5）将各监测时刻对应的斜率差导入模型

作为本发明的进一步创新，所述萃取温度与萃取物产量的关联度具体分析过程如下：以监测时刻为横坐标，以萃取物产量为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取物产量在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取物产量变化曲线。

将萃取温度变化曲线和萃取物产量变化曲线同理按照（3）—（5）计算出萃取温度与萃取物氧化的关联度。

作为本发明的进一步创新，所述识别出适宜萃取温度执行过程如下：第一步、将各监测时刻的萃取温度按照由小到大的顺序进行排列，得到萃取温度的排列顺序，并据此构建萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线和萃取物产量随萃取温度的变化曲线。

第二步、在萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线中获取各点的切线斜率，进而选取最小切线斜率对应点的萃取温度，作为第一指定温度，同时在萃取物产量随萃取温度的变化曲线中获取各点的切线斜率，进而选取最大切线斜率对应点的萃取温度，作为第二指定温度。

第三步、将第一指定温度与第二指定温度进行对比，若第一指定温度与第二指定温度相同，则将第一指定温度作为适宜萃取温度，反之则通过计算公式

作为本发明的进一步创新，所述构建萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线和萃取物产量随萃取温度的变化曲线具体操作如下：依据萃取温度的排列顺序以萃取温度为横坐标，以萃取物氧化指数为纵坐标构建二维坐标系，进而针对各萃取温度对应监测时刻的萃取物氧化指数在所构建的二维坐标系内形成萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线，同理以萃取温度为横坐标，以萃取物产量为纵坐标构建二维坐标系形成萃取物产量随萃取温度的变化曲线。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：1、本发明通过在植物油萃取装置上设置监控设备，由其进行萃取温度、萃取物氧化、萃取物产量监测，进而将监测结果进行对比分析，从中识别出适宜萃取温度，大大规避了现有技术中只依据油脂质量选取适宜萃取温度造成的片面性，使得在该适宜萃取温度下既能保证较高的油脂产量，又能尽可能减少油脂氧化，实现了油脂质量与油脂产量的兼顾，从而避免发生萃取效果的偏向追求，有利于萃取效果的全面保障。

2、本发明在进行萃取温度、萃取物氧化、萃取物产量监测时不是以固定设置的监测时长进行监测时刻划分，而是基于目标植物原料种类、目标植物原料重量和目标萃取方式进行参考萃取时长，由此从参考萃取时长中选取监测时长进行监测时刻划分，这样选取的监测时长更加具有针对性，更合理，能够最大限度避免监测时长选取过长或过短的问题，从而能够保障监测数据的数量适宜。

3、本发明在选取适宜萃取温度后通过将植物油萃取装置设计为可降温的结构，并在萃取装置上设置温度传感器和报警器，当温度传感器采集的萃取温度高于适宜萃取温度时进行报警，便于相关人员及时知晓，与此同时利用可降温结构进行降温，实现了植物油萃取的低温自动实时控制，不需要由管理人员实时在场看管，大大降低了人力成本，同时也弥补了由人进行控温控制存在的控制不及时的弊端，具有较强的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统各模块连接示意图。

图2为本发明中植物原料消耗与萃取时长的散点图。

图3为本发明中萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线与萃取物产量随萃取温度的变化曲线对比示意图。

附图标记：A——萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线，B——萃取物产量随萃取温度的变化曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种基于物联网的植物油低温萃取处理自动控制系统，包括监控设备设置模块、监测时刻划分模块、萃取温度采集模块、萃取物氧化监测解析模块、萃取物产量测量模块、温度关联氧化分析模块、温度关联产量分析模块、适宜萃取温度识别模块和萃取报警处理模块，其中各模块之间的连接关系为监控设备设置模块和监测时刻划分模块均与萃取温度采集模块连接，监测时刻划分模块分别与萃取物氧化监测解析模块和萃取物产量测量模块连接，萃取温度采集模块、萃取物氧化监测解析模块和萃取物产量测量模块均与温度关联氧化分析模块和温度关联产量分析模块连接，温度关联氧化分析模块和温度关联产量分析模块均与适宜萃取温度识别模块连接，适宜萃取温度识别模块和监控设备设置模块均与萃取报警处理模块连接。

上述中模块之间的连接关系参阅图1所示。

所述监控设备设置模块用于在植物油萃取装置上设置温度传感器和报警器，其中植物油萃取装置外周为中空结构，且中空体内固定放置水管，水管与外部的水箱相连。

所述监测时刻划分模块用于获取目标植物原料种类、目标植物原料重量和目标萃取方式，由此分析参考萃取时长，并基于参考萃取时长进行监测时刻划分。

作为上述方案的一个示例，萃取方式包括但不限于冷榨法、溶剂萃取法、热榨法。

需要知道的是植物油的萃取时长与植物原料种类、萃取方式、植物原料重量有关。其中萃取方式对萃取时长的影响最大，在冷压法中植物材料通常不受热处理，以保持油脂的天然风味和化学成分，使得萃取时长通常比较短，可能在几分钟到几小时之间，热压法涉及将植物材料加热，并使用机械力来压榨油脂，这使得热压法的萃取时间可能在几小时到一天之间，溶剂萃取法使用有机溶剂来提取油脂。这个过程通常需要较长的时间，通常在几小时到几天之间，以充分提取油脂。

应用于上述实施例，参考萃取时长具体分析过程如下：从历史萃取记录中提取各条萃取记录对应的植物原料种类和萃取方式，并与目标植物原料种类和目标萃取方式进行对比，从中筛选出对比一致的萃取记录作为参考萃取记录。

特别的，上述提到的对比一致是指植物原料种类和萃取方式均与目标植物原料种类和目标萃取方式相同。

从各参考萃取记录中提取以萃取时长为横坐标，以植物原料剩余重量为纵坐标构建的植物原料消耗与萃取时长的散点图，参见图2所示，并对所述散点图进行线性回归分析，生成回归线，同时获取回归线的斜率，作为各参考萃取记录对应的单位植物原料消耗萃取时长，同时进行均值计算得到参考单位植物原料消耗萃取时长。

需要理解的是，植物原料消耗与萃取时长散点图对应回归线的斜率

将目标植物原料重量与参考单位植物原料消耗萃取时长相乘得到参考萃取时长。

进一步地，基于参考萃取时长进行监测时刻划分具体实施方式为：从参考萃取时长中选取监测时长，进而将监测时长结合起始萃取时刻按照设定的时间间隔进行划分，得到若干监测时刻。

优选地，从参考萃取时长中选取监测时长可以按照预设的比例进行选取，假设参考萃取时长为

在具体地示例中，假设设定的时间间隔为10min，且起始萃取时刻为8:20，那么划分得到的监测时刻可以为8:30、8:40、8:50、9:00、9:10、9:20等。

本发明在进行萃取温度、萃取物氧化、萃取物产量监测时不是以固定设置的监测时长进行监测时刻划分，而是基于目标植物原料种类、目标植物原料重量和目标萃取方式进行参考萃取时长，由此从参考萃取时长中选取监测时长进行监测时刻划分，这样选取的监测时长更加具有针对性，更合理，能够最大限度避免监测时长选取过长或过短的问题，当选取的监测时长过长时会减少后续能够用来低温控制的时长，容易发生还在进行低温控制时萃取工作就已完成的现象，难以实现植物油萃取的有效低温控制，当选取的监测时长过短时容易造成监测不到位，影响监测结果的可用性。

所述萃取温度采集模块用于利用温度传感器在各监测时刻采集萃取温度。

所述萃取物氧化监测解析模块用于在各监测时刻进行萃取物取样，进而利用氧化采集终端对萃取物样本进行氧化指征监测，其中氧化指征包括过氧化值和酸值，并据此解析各监测时刻的萃取物氧化指数。

在上述方案的示例中氧化采集终端可以为自动滴定仪，且为了保障萃取物样本氧化指征监测的准确性，各监测时刻采样的萃取物样本重量保持相同。

需要补充的是，本发明提到的萃取物为油脂。

可选地，各监测时刻的萃取物氧化指数解析公式为

需要说明的是，预配的安全过氧化值和安全酸值是指萃取物未氧化状态下的过氧化值阈值和酸值阈值。

需要知道的是，本发明选取过氧化值和酸值作为萃取物氧化指征的原因在于过氧化值和酸值在植物油萃取过程中是最能反映氧化程度的重要指标。

所述萃取物产量测量模块用于利用产量监测终端在各监测时刻测量萃取物产量，其中产量监测终端可为超声波传感器、密度计等。

当采用超声波传感器进行萃取物产量测量时，通过利用声波在萃取物中的传播速度和反射特性来测量液体中的萃取物含量，由于超声波测量技术是现有已知的，本发明不作赘述。

当采用密度计进行萃取物产量测量时通过取萃取物样品利用密度计进行测量，并将测量结果通过表达式计算萃取物产量，表达式为

由于超声波传感器能够无破坏地进行萃取物含量测量，因而本发明优选超声波传感器作为产量监测终端。

所述温度关联氧化分析模块用于将各监测时刻的萃取温度和萃取物氧化指数进行对比，分析萃取温度与萃取物氧化的关联度，具体分析过程如下：（1）以监测时刻为横坐标，以萃取温度为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取温度在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取温度变化曲线。

（2）以监测时刻为横坐标，以萃取物氧化指数为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取物氧化指数在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取物氧化变化曲线。

（3）分别获取萃取温度变化曲线、萃取物氧化变化曲线在各点的切线斜率。

（4）分别获取萃取温度变化曲线与萃取物氧化变化曲线中各点对应的监测时刻，进而将同一监测时刻在两条变化曲线中的点进行分组，得到各监测时刻对应的斜率组，并将斜率组中两个斜率值进行作差，得到各监测时刻对应的斜率差。

（5）将各监测时刻对应的斜率差导入模型

所述温度关联产量分析模块用于将各监测时刻的萃取温度和萃取物产量进行对比，分析萃取温度与萃取物产量的关联度，具体分析过程如下：以监测时刻为横坐标，以萃取物产量为纵坐标，构建二维坐标系，进而针对各监测时刻对应的萃取物产量在所构建的二维坐标系中标注若干点，形成萃取物产量变化曲线。

将萃取温度变化曲线和萃取物产量变化曲线同理按照（3）—（5）计算出萃取温度与萃取物氧化的关联度。

所述适宜萃取温度识别模块用于依据萃取温度与萃取物氧化的关联度和萃取温度与萃取物产量的关联度识别出适宜萃取温度，具体识别过程如下：第一步、将各监测时刻的萃取温度按照由小到大的顺序进行排列，得到萃取温度的排列顺序，并据此构建萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线和萃取物产量随萃取温度的变化曲线，具体构建方式为：依据萃取温度的排列顺序以萃取温度为横坐标，以萃取物氧化指数为纵坐标构建二维坐标系，进而针对各萃取温度对应监测时刻的萃取物氧化指数在所构建的二维坐标系内形成萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线，同理以萃取温度为横坐标，以萃取物产量为纵坐标构建二维坐标系，进而针对各萃取温度对应监测时刻的萃取物产量在构建的二维坐标系内形成萃取物产量随萃取温度的变化曲线。

上述中萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线与萃取物产量随萃取温度的变化曲线对比参见图3所示。

第二步、在萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线中获取各点的切线斜率，进而选取最小切线斜率对应点的萃取温度，作为第一指定温度，同时在萃取物产量随萃取温度的变化曲线中获取各点的切线斜率，进而选取最大切线斜率对应点的萃取温度，作为第二指定温度。

需要理解的是，我们需要的适宜萃取温度是萃取物氧化指数小且萃取物产量大对应的萃取温度，但一般来说萃取温度越高，萃取物氧化指数越大同时萃取物产量越大，可见以当前的情况无法得到萃取物氧化指数小且萃取物产量大对应的萃取温度，本发明通过选取萃取物氧化增长速率小且萃取物产量增长速率大的萃取温度以满足要求，应用于变化曲线上即在萃取物氧化指数随萃取温度的变化曲线上选取最小切线斜率对应点的萃取温度，从萃取物产量随萃取温度的变化曲线中选取最大切线斜率对应点的萃取温度。

第三步、将第一指定温度与第二指定温度进行对比，若第一指定温度与第二指定温度相同，则将第一指定温度作为适宜萃取温度，反之则通过计算公式

需要补充的是，当第一指定温度与第二指定温度不相同时通过借助萃取温度与萃取物氧化的关联度、萃取温度与萃取物产量的关联度进行适宜萃取温度选取，能够让选取结果更加合理准确，这是由于在本发明中萃取温度与萃取物氧化的关联度、萃取温度与萃取物产量的关联度代表着萃取温度对萃取物氧化、萃取产量的影响权重力，其中关联度越大，影响权重力越大。

本发明通过在植物油萃取装置上设置监控设备，由其进行萃取温度、萃取物氧化、萃取物产量监测，进而将监测结果进行对比分析，从中识别出适宜萃取温度，大大规避了现有技术中只依据油脂质量选取适宜萃取温度造成的片面性，使得在该适宜萃取温度下既能保证较高的油脂产量，又能尽可能减少油脂氧化，实现了油脂质量与油脂产量的兼顾，从而避免发生萃取效果的偏向追求，有利于萃取效果的全面保障。

所述萃取报警处理模块用于在萃取过程中实时将温度传感器采集到的萃取温度与适宜萃取温度进行对比，当萃取温度高于适宜萃取温度时启动报警器进行报警，同时启动水箱借助水管向植物油萃取装置中空体内填充水进行降温处理。

本发明在选取适宜萃取温度后通过将植物油萃取装置设计为可降温的结构，并在萃取装置上设置温度传感器和报警器，当温度传感器采集的萃取温度高于适宜萃取温度时进行报警，便于相关人员及时知晓，与此同时利用可降温结构进行降温，实现了植物油萃取的低温自动实时控制，不需要由管理人员实时在场看管，大大降低了人力成本，同时也弥补了由人进行控温控制存在的控制不及时的弊端，具有较强的实用价值。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。