付正庭

（廣東美的生活電器制造有限公司 佛山 528311）

引言

集多種功能為一身的破壁機，其功能強大，一臺機器具備榨豆?jié){、榨果蔬汁、攪拌粉碎、熬粥、制湯、研磨等多種功能。破壁機一機多用，化繁為簡，既符合當下都市人群快節(jié)奏的生活以及解決城市消費者居住空間受限的弊端，又滿足了養(yǎng)生、健康等需求。

目前破壁機已連續(xù)3年全渠道零售額超過百億元，成為廚房小家電市場除去電飯煲以外的第二個百億市場。隨著破壁機的普及，使用頻率提高，用戶對破壁機的使用體驗提高了更多要求，比如高效快速、方便清洗。

1 全新蒸汽滅酶工藝

用戶普遍反饋傳統(tǒng)破壁機豆?jié){熬煮時間長，制漿完成后溫度高需要冷卻較長時間。本課題結(jié)合營養(yǎng)研究機理，研究全新蒸汽滅酶工藝，制作完成即可直接飲用，無需冷卻后再喝，名為即飲式。

1.1 工作機理

通過快速沸騰產(chǎn)生高溫蒸汽加快滅酶，高溫蒸汽主要作用：①使脲酶、胰蛋白酶等營養(yǎng)抑制劑快速失活；②易起泡物質(zhì)蛋白質(zhì)充分受熱變性，暴露疏水基團，降低親水起泡能力；③促進糖苷鍵斷裂，激發(fā)甜味物質(zhì)的釋放；④快速滅活脂肪氧化酶，降低豆腥味。機理簡易如圖1所示。

圖1 蒸汽滅酶機理

1.2 工藝過程

以做1 L豆?jié){為例，傳統(tǒng)破壁機要先加1 L水，然后把整個1 L水煮沸，才能開始滅酶，導致熬煮時間長，并且制作完成后需繼續(xù)冷卻到50℃左右才能喝，整個周期比較長。過程如圖2。

圖2 傳統(tǒng)破壁機工藝過程

以做1 L豆?jié){為例，此課題即飲式破壁機第一次只加100 ml水，可以快速沸騰產(chǎn)生高溫蒸汽，然后進行滅酶，可以使豆子更快熟透。然后加500 ml純凈水加熱到70 ℃，再加500 ml純凈水混合均勻，整個過程縮短到10 min左右，風味更好，制作完成即可直接飲用。過程如圖3。

圖3 即飲式破壁機工藝過程

2 結(jié)構(gòu)總體方案設計

即飲式破壁機利用蒸汽滅酶工藝，蒸汽滅酶工藝對結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新要求是，機器能自動加水，整體方案最大創(chuàng)新是在原有平臺上增加自動加水方案。同時為了解決用戶反饋比較強烈的不方便清洗、清洗不到底的問題，本案創(chuàng)新設計了可拆刀盤方案?？傮w結(jié)構(gòu)方案如圖4。

2.1 自動加水方案

如圖4，在機身周圍設置透明圓形水箱，有效減小產(chǎn)品體積，水箱下面的底座上設置帶霍爾的水泵，水泵通過水管與機身上的密封圈連通，杯組件通過單向閥與密封圈配合可拆離于機身，然后水沿著水管從進水口進入攪拌杯中。單向閥的設置可確保杯組件拿開時，杯中水管殘留的水不會滴漏出來。帶霍爾的水泵可以通過控制板的控制測量進水量，以實現(xiàn)自動進水。選用水泵電壓DC12 V、水壓為2～4 Bar、流量為0.7～0.8 L/min。

圖4 總體結(jié)構(gòu)方案圖

2.2 刀盤可拆洗方案

普通破壁機在使用完后，用戶普遍反饋杯底和攪拌刀不方便清洗，且容易傷手。本案創(chuàng)新設計了可拆刀盤方案，將刀盤和發(fā)熱盤分為兩個部件，方便拆洗的同時減輕了杯組件重量。

如圖5，為刀盤裝好狀態(tài)，刀盤上的把手兩端有兩個凹臺，凹臺形狀為一端封閉一端開口的圓柱形狀，其中圓柱形在把手方向開有缺口。杯罩上相應位置有兩個凸臺，把手的凹臺和杯罩的凸臺組合成扣合機構(gòu)，再通過綠色密封圈形成密封和反彈力壓緊。按裝時，把手凹臺的缺口插入杯罩凸臺，再旋轉(zhuǎn)90 °成圖5形態(tài)，滑鈕上的扣鉤扣住杯罩上的扣鉤，鎖住把手防止外翻。

圖5 刀盤裝好狀態(tài)圖

如圖6，為刀盤拆出狀態(tài)，按圖5滑鈕處的箭頭方向，滑動滑鈕，則滑鈕的扣鉤脫離杯罩的扣鉤，再翻轉(zhuǎn)把手90 °，再向上拉出把手，則為圖6狀態(tài)，此時攪拌杯和刀盤可以單獨清洗，清洗方便。

圖6 刀盤拆離狀態(tài)圖

3 控制方案設計

3.1 硬件電路設計

硬件電路由主控電路、EMC電路、市電電壓檢測電路、過零檢測電路、總線電流檢測電路、WIFI通信電路、傳感器電路、繼電器電路、電機驅(qū)動電路、開關電源電路、水泵驅(qū)動電路、加熱驅(qū)動電路等構(gòu)成，硬件電路如圖7所示。主控電路芯片應具有高性能、低成本、低功耗、儲速度快等特點。本電路以ARM 內(nèi)核的32位CPU，SH32F9062作為控制核心，其工作溫度范圍廣，具有4個16位定時器，支持9個通用異步串行通信UART，2組獨立串行通信SPI，2組獨立兩線串行通信TWI，4路16位可調(diào)互補PWM，集成16通道觸摸按鍵功能，1個DMA控制器，16個外部中斷輸入通道，并內(nèi)置24個12位的A /D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

圖7 硬件電路結(jié)構(gòu)圖

3.2 程序控制設計

控制模塊接收到用戶輸入即飲式功能、容量、開始信號后，啟動程序工作，控制水泵、發(fā)熱盤、電機等工作，通過NTC溫度傳感器和時間控制各階段工作啟停。即飲式流程如圖8所示。

圖8 即飲式流程圖

4 結(jié)語

即飲式可拆洗破壁機，機上設置水泵自動進水，通過使用蒸汽滅酶工藝，縮短了整個制漿流程及省去了冷卻時間，能提升快節(jié)奏生活下的用戶體驗。同時因為可以自動加水，用戶在使用預約功能時，也不用提前加水泡著豆子，能保證豆?jié){的新鮮度。結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新設計了可拆洗刀盤，便于清洗，干凈衛(wèi)生。