一种用于膳食纤维酶解的智能升降温方法及系统与流程

本发明涉及膳食纤维酶解，具体而言，涉及一种用于膳食纤维酶解的智能升降温方法及系统。

背景技术：

1、在传统实验室膳食纤维酶解实验中，样品需要在37℃、60℃、95℃三个温度之间升温和降温。该过程实验员一般用三个不同温度的水浴盆，人工搬运样品容器在三个水浴盆中来回切换。该操作方式存在如下不足：

2、第一，分析检测实验室每天的检测样品数量和种类多，有些样品需要过夜酶解反应，人工搬运需要实验员不能离开水浴盆，且需要精准记录时间和温度。此时，人工实验操作无法完全满足实验通量和过夜处理样品的要求。

3、第二，酶解反应对于温度和时间非常敏感，特别是具有生物活性的酶，标准要求明确规定温度差异不能超过±1℃，否则会严重影响样品酶解的效果。而人工在三个水浴盆之间搬运的方式，温度和时间控制精度无法达到标准方法要求。此时，人工传统方法无法精确和准确的控制实验条件参数，无法完全满足实验可靠性和数据准确性的要求。

4、因此，有必要设计一种用于膳食纤维酶解的智能升降温方法及系统用以解决当前技术中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种用于膳食纤维酶解的智能升降温方法及系统，旨在解决无法完全满足实验通量和过夜处理样品的要求，温度和时间控制精度无法达到标准方法要求的问题。

2、一个方面，本发明提出了一种用于膳食纤维酶解的智能升降温方法，包括：

3、获取历史热响应参数；采集膳食纤维酶解过程的运行状态数据，所述运行状态数据包括实时温度值和阶段计时数据；

4、根据所述实时温度值进行温稳态识别；当所述实时温度值未达到酶解设定值时，确定所述实时温度值与所述酶解设定值的偏差温度值；根据所述历史热响应参数和偏差温度值，调整加热单元的功率输出；当所述实时温度值达到所述酶解设定值后且温度波动值超出波动阈值时，根据所述温度波动值和历史热响应参数，调整加热单元或制冷单元的功率输出；当所述实时温度值达到所述酶解设定值且所述温度波动值在所述波动阈值内时，获得稳态锁定结果，启动阶段计时，并获得所述阶段计时数据；

5、当所述阶段计时数据达到阶段设定时长时，生成阶段切换指令，根据所述阶段切换指令执行升降温模式切换处理。

6、进一步的，所述历史热响应参数包括历史升温速率、历史降温速率和历史过冲量。

7、进一步的，采集膳食纤维酶解过程的运行状态数据，还包括：采集加热单元的加热功率、制冷单元的制冷功率和磁力搅拌单元的搅拌状态。

8、进一步的，根据所述历史热响应参数和偏差温度值，调整加热单元的功率输出时，包括：

9、根据所述加热功率和所述历史升温速率，确定预期温度值；将所述预期温度值与所述历史过冲量相加，得到极限预测温度；当所述极限预测温度大于或等于所述酶解设定值时，降低所述加热单元的功率输出；当所述极限预测温度小于所述酶解设定值时，增加所述加热单元的功率输出。

10、进一步的，根据所述温度波动值和所述历史热响应参数，调整加热单元或制冷单元的功率输出时，包括：

11、获取所述实时温度值的偏离趋势；当所述偏离趋势为升温趋势时，根据所述制冷功率和所述历史热响应参数中的所述历史降温速率，评估制冷惯性；当所述制冷惯性大于惯性阈值时，维持所述制冷功率；否则，增加所述制冷单元的功率输出；当所述偏离趋势为降温趋势时，降低所述制冷单元的功率输出，并根据所述加热功率增加所述加热单元的功率输出。

12、进一步的，获得稳态锁定结果时，包括：

13、在稳态时段内连续采集所述实时温度值和所述磁力搅拌单元的所述搅拌状态；当所述稳态时段内采集的所有所述实时温度值与所述酶解设定值的偏差绝对值均小于或等于所述波动阈值，且所述搅拌状态均为正常运行状态时，生成所述稳态锁定结果；当任一所述偏差绝对值大于所述波动阈值，或所述搅拌状态为异常状态时，返回执行根据所述实时温度值进行温稳态识别。

14、进一步的，生成阶段切换指令时，包括：

15、当所述阶段计时数据大于或等于所述阶段设定时长时，生成初始切换指令；基于所述初始切换指令，读取下一酶解阶段的目标温度值；当所述目标温度值大于或等于当前的所述酶解设定值时，生成升温模式切换指令作为所述阶段切换指令；当所述目标温度值小于当前的所述酶解设定值时，生成降温模式切换指令作为所述阶段切换指令。

16、进一步的，根据所述阶段切换指令执行升降温模式切换处理时，包括：

17、当所述阶段切换指令为所述升温模式切换指令时，关闭所述制冷单元，并在所述制冷功率降至零且延迟安全间隔时长后，启动所述加热单元；当所述阶段切换指令为所述降温模式切换指令时，关闭所述加热单元，并在所述加热功率降至零且延迟所述安全间隔时长后，启动所述制冷单元；在延迟所述安全间隔时长期间，控制所述磁力搅拌单元保持运行状态。

18、进一步的，还包括：

19、在获得所述稳态锁定结果或完成所述升降温模式切换处理后，根据本次酶解反应阶段的所述运行状态数据，确定本次的实际升温速率、实际降温速率和实际过冲量；并更新至所述历史热响应参数中。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过引入历史热响应参数，并结合酶解过程中的实时温度值进行动态功率调节，能够根据温度偏差自动调整加热单元或制冷单元的输出功率，从而提高了酶解过程中的温度控制精度，降低了温度过冲和温度波动现象，提高了酶解环境稳定性。通过对实时温度值进行温稳态识别，在温度达到酶解设定值且温度波动处于波动阈值范围内时，启动阶段计时，能够避免因温度尚未稳定即开始计时而导致的酶解反应不充分或反应过度的问题，从而提高了膳食纤维酶解反应的一致性和产物品质稳定性。在阶段切换过程中，根据阶段切换指令执行对应的升温模式或降温模式切换处理，能够实现不同酶解阶段之间的自动温度衔接控制，减少人工干预，提高了酶解过程的自动化程度和运行效率。

21、另一方面，本技术还提供了一种用于膳食纤维酶解的智能升降温系统，用于应用上述用于膳食纤维酶解的智能升降温方法，包括：

22、采集模块，被配置为获取历史热响应参数；采集膳食纤维酶解过程的运行状态数据，所述运行状态数据包括实时温度值和阶段计时数据；

23、调整模块，被配置为根据所述实时温度值进行温稳态识别；当所述实时温度值未达到酶解设定值时，确定所述实时温度值与所述酶解设定值的偏差温度值；根据所述历史热响应参数和偏差温度值，调整加热单元的功率输出；当所述实时温度值达到所述酶解设定值后且温度波动值超出波动阈值时，根据所述温度波动值和历史热响应参数，调整加热单元或制冷单元的功率输出；当所述实时温度值达到所述酶解设定值且所述温度波动值在所述波动阈值内时，获得稳态锁定结果，启动阶段计时，并获得所述阶段计时数据；

24、切换模块，被配置为当所述阶段计时数据达到阶段设定时长时，生成阶段切换指令，根据所述阶段切换指令执行升降温模式切换处理。

25、可以理解的是，上述用于膳食纤维酶解的智能升降温方法及系统具备相同的有益效果，在此不再赘述。