葛安同 曹凱 孔赟 殷毓?fàn)N

摘要：隨著餐飲業(yè)的蓬勃發(fā)展，針對(duì)傳統(tǒng)的中式烹飪火頭旺、油煙濃，存在燃?xì)庑孤?、油鍋爆燃、煙道易著火、污染環(huán)境等痛點(diǎn)，設(shè)計(jì)了智能化全電廚具系統(tǒng)，通過(guò)電磁加熱技術(shù)、電熱管加熱技術(shù)、遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)替代明火加熱。其特點(diǎn)是：具有防灶具干燒等保護(hù)功能、灶具火力可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)、預(yù)留接口可與數(shù)據(jù)分析與管控平臺(tái)鏈接。灶具采用先進(jìn)的電磁加熱技術(shù)，熱效率高達(dá)98%，而傳統(tǒng)的電熱絲加熱和燃?xì)庠罹叩臒嵝识荚?5%左右，大大節(jié)約了能源。比燃?xì)庠罹甙踩?、環(huán)保、低碳，改善廚房面貌，對(duì)廚房形成更加系統(tǒng)、智能化的管理，為廚房使用者提供更大便利與安全。應(yīng)用范圍廣，具有良好的環(huán)境保護(hù)作用，同時(shí)也能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：全電廚具；電磁加熱；智能化；管控平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2022）19-68-04

0引言

隨著生活水平的提高及經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)飲食的追求更加多元化，在此情況下，在外就餐成了更多人的選擇。傳統(tǒng)的中式烹飪往往使用明火，火頭旺、油煙濃，存在燃?xì)庑孤?、油鍋爆燃、煙道著火等安全隱患，導(dǎo)致例如徐州餐飲店液化氣泄露爆炸和沈陽(yáng)餐飲店燃?xì)庑孤┮l(fā)爆炸等人身傷亡事故。據(jù)2019年全國(guó)燃?xì)獗ㄊ鹿蕯?shù)據(jù)分析，2019年燃?xì)馐鹿?22起，共造成約63人死亡、585人受傷。其中，液化石油氣（即一般意義上的煤氣罐）造成事故占比77.07%，管道天然氣造成事故占比22%。2019年，有明確報(bào)道原因的事故共105起，其中由于管道老化、罐體老化及閥門(mén)問(wèn)題造成的事故占比54.3%。因此，以燃?xì)鉃橹饕媚苄问降牟惋嫎I(yè)，亟需開(kāi)拓一條清潔、環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)的用能形式。餐飲電氣化是實(shí)現(xiàn)這一目的的有效手段。

歐美國(guó)家的飲食隨著社會(huì)發(fā)展及生活節(jié)奏的加快，以及西餐的標(biāo)準(zhǔn)化烹飪流程及要求，使得具備精確控制溫度、時(shí)間功能的全電化灶具在廚房中得到了廣泛使用[1]。然而，我國(guó)飲食以中餐為主，中餐用料廣博、烹飪技法多樣，各地菜式具有地域、文化等特色。目前，餐飲及居民廚房的燃料來(lái)源主要為天然氣。隨著全面建成小康社會(huì)任務(wù)的穩(wěn)步推進(jìn)，人們對(duì)于飲食的需求也逐步提升，新型電炊具（如料理機(jī)、豆?jié){機(jī)、面包機(jī)等）在餐飲行業(yè)及居民廚房進(jìn)入快速推廣期。但是，由于對(duì)燃?xì)庠罹叩拈L(zhǎng)期使用慣性，餐飲從業(yè)者及居民對(duì)全電廚房的接受程度仍處于初級(jí)階段，全電廚房在中國(guó)的普及程度仍然較低。

基于這種情況，智能化全電廚具系統(tǒng)[2]就顯得十分必要。因此，本文提出了一種智能化全電廚具的設(shè)計(jì)方案。灶具采用先進(jìn)的電磁加熱技術(shù)，熱效率高達(dá)98%，比傳統(tǒng)的電熱絲加熱和燃?xì)庠罹叩臒嵝矢?0%左右，同時(shí)具有自動(dòng)斷電保護(hù)功能、火力無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)功能、全電廚具數(shù)據(jù)分析與控制平臺(tái)接口預(yù)留功能。該系統(tǒng)能夠做到及時(shí)報(bào)警通知用戶(hù)，避免廚房火災(zāi)的發(fā)生，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。

1相關(guān)技術(shù)與理論分析

1.1電磁加熱

電磁加熱[3]也稱(chēng)電磁感應(yīng)加熱，原理是通過(guò)電子線(xiàn)路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)含鐵質(zhì)容器放置于上面時(shí)，容器表面切割交變磁力線(xiàn)而在容器底部金屬部分產(chǎn)生交變的電流（即渦流），渦流使容器底部的載流子高速無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，載流子與原子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能，從而起到加熱物品的效果。因?yàn)槭氰F制容器自身發(fā)熱，所以熱轉(zhuǎn)化率特別高，最高可達(dá)到95%，是一種直接加熱的方式。電磁原理示意如圖1所示。

1.2電加熱管加熱技術(shù)

電加熱管是管狀電熱元件，由金屬管螺旋狀電阻絲及結(jié)晶氧化鎂粉等組成。電加熱管產(chǎn)品一般用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口不銹鋼管、進(jìn)口高溫氧化鎂粉、高品質(zhì)電熱絲等材料制成發(fā)熱元件，用不銹鋼制成其他結(jié)構(gòu)部分。在不銹鋼無(wú)縫管內(nèi)均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、熱效率高、發(fā)熱均勻，高溫電阻絲中有電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的熱通過(guò)氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱件或空氣中，達(dá)到加熱的目的[4]。

1.3遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)

遠(yuǎn)紅外線(xiàn)[5]是一種傳導(dǎo)能量的電磁波，介于紅色與不可見(jiàn)光譜之間。當(dāng)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)照射到被加熱的物體時(shí)，絕大部分射線(xiàn)滲透到被加熱的物體中；當(dāng)發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)波長(zhǎng)和被加熱物體的吸收波長(zhǎng)一致時(shí)，被加熱的物體內(nèi)分子或原子吸收遠(yuǎn)紅外線(xiàn)能量，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，高速摩擦產(chǎn)生熱量而使物體溫度升高。此種方式，亦可對(duì)非金屬材質(zhì)鍋具進(jìn)行加熱。遠(yuǎn)紅外加熱原理示意如圖2所示。

2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

為了能夠及時(shí)消除廚房中的火災(zāi)隱患，達(dá)到節(jié)能、高效的目的，該智能化全電廚具系統(tǒng)是集信息收集、處理、傳輸和應(yīng)用等操作功能為一體的智能化管理系統(tǒng)，主要包括3部分：廚具信息感知端，及時(shí)自動(dòng)斷電和超溫保護(hù)；全電廚具火力無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，具有分檔調(diào)節(jié)和手動(dòng)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)及設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；廚房網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，獲取廚房信息感知端的信息，并具有數(shù)據(jù)記錄分析，設(shè)備監(jiān)控操作等功能，傳送數(shù)據(jù)至服務(wù)器。智能化全電廚具系統(tǒng)框圖如圖3所示。