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一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)的制作方法

文檔序號(hào):42235閱讀:407來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī),包括機(jī)身外殼、控制面板、加熱裝置、電源開(kāi)關(guān)、凹槽電源插口、熱電偶探頭;控制面板由LCD液晶顯示屏、LED指示燈、功能按鍵組成,各個(gè)功能元件的控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板相應(yīng)接口連接;加熱裝置由加熱槽、電極板組成,通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的交流電壓輸出端連接;凹槽電源插口的內(nèi)端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)的串聯(lián)與控制電路板的電源輸入端連接;熱電偶探頭從機(jī)蓋中部伸出,其控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的相應(yīng)端口連接;本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了豆腐加熱過(guò)程加熱速率和保溫凝固過(guò)程保溫溫度、時(shí)間的精確控制,具有加熱更均勻、電能轉(zhuǎn)換率更高和環(huán)境友好,不易產(chǎn)生結(jié)垢、殺菌更徹底等優(yōu)點(diǎn),提高了豆腐品質(zhì)。
【專利說(shuō)明】
一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種食品加熱裝置,特別涉及一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]豆腐品種不同,其加工工藝也不同,但無(wú)論哪一種加工工藝,都有煮漿和凝固過(guò)程,這是豆腐制作的核心工藝,對(duì)豆腐的品質(zhì)和出品率影響最大。
[0003]現(xiàn)如今,豆腐制作生產(chǎn)加熱方式主要包括傳導(dǎo)(底盤(pán)電阻絲加熱、鍋爐加熱)、對(duì)流(加熱管蒸汽加熱)、輻射(高頻電磁感應(yīng)加熱)三種。在豆腐的加熱煮漿過(guò)程中,無(wú)論是底盤(pán)電阻絲加熱、鍋爐加熱還是加熱管蒸汽加熱,豆?jié){內(nèi)部都存在溫度梯度,致使豆?jié){內(nèi)部溫度分布不均,S卩加熱不均勻,影響煮漿質(zhì)量,易使凝膠狀豆腐凝固失敗。且由于加熱過(guò)程存在溫度梯度,很難控制豆?jié){的加熱溫度,當(dāng)豆?jié){中心溫度加熱到需要溫度時(shí),周圍溫度早已經(jīng)超過(guò)需要溫度,這個(gè)溫度差也使中心位置豆?jié){和外圍豆?jié){加熱時(shí)間不同。溫度低于變性溫度,蛋白質(zhì)多肽鏈難以充分打開(kāi),豆腐硬度下降;溫度高于變性溫度太多,一方面使豆腐色澤加深,影響豆腐的強(qiáng)度和質(zhì)構(gòu)均勻性造成能耗高、熱量浪費(fèi)嚴(yán)重,增加豆腐的生產(chǎn)成本。而以高頻電磁感應(yīng)作為加熱方式的豆腐制作設(shè)備,規(guī)模大、成本高,不適合小規(guī)模豆腐制作,無(wú)法滿足家庭需求。
[0004]歐姆加熱技術(shù)區(qū)別于熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射加熱,具有加熱快速、加熱均勻、可以精確控制加熱溫度、電能轉(zhuǎn)換率高和環(huán)境友好,不存在加熱面產(chǎn)生結(jié)垢、焦糊等特點(diǎn),特別適合于蛋白質(zhì)含量高的豆?jié){的加熱。同時(shí)由于電場(chǎng)的存在,使殺菌更徹底。而歐姆加熱的加熱速率對(duì)于豆腐煮漿質(zhì)量影響較大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),固定加熱溫度和熱處理時(shí)間不變,加熱速率越小,熟豆?jié){的粘度越大,從而影響豆腐的硬度;而保溫溫度和保溫時(shí)間對(duì)熟豆?jié){凝固成凝膠狀豆腐的品質(zhì)也有較大的影響。因此,精確控制歐姆加熱過(guò)程中煮漿加熱速率及保溫溫度和時(shí)間可以有效地提高豆腐品質(zhì)。而至今還沒(méi)有出現(xiàn)一種可精確控制加熱速率及保溫溫度的歐姆加熱豆腐機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服目前豆腐煮漿過(guò)程中加熱不均勻,加熱速率、保溫凝固溫度、保溫凝固時(shí)間不易控制等弊端,本實(shí)用新型提供一種全新加熱方式的家用豆腐機(jī),其目的是開(kāi)發(fā)出一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī),其能夠精確控制生豆?jié){加熱煮漿過(guò)程中的加熱速率,保溫凝固過(guò)程中的保溫凝固溫度、保溫凝固時(shí)間。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn):一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī),包括機(jī)身外殼1、控制面板2、加熱裝置3、電源開(kāi)關(guān)4、凹槽電源插口 5、熱電偶探頭6 ;控制面板2由IXD液晶顯示屏202、LED指示燈201、功能按鍵203組成,各個(gè)功能元件的控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的相應(yīng)接口連接;加熱裝置3由加熱槽301、電極板302組成,兩個(gè)電極板302平行相對(duì)置于加熱槽301兩端中,并通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的交流電壓輸出端連接,實(shí)現(xiàn)歐姆加熱;凹槽電源插口 5的外端可與電源插頭連接,內(nèi)端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)4的串聯(lián)與控制電路板的電源輸入端連接;熱電偶探頭6從機(jī)蓋中部伸出,在豆腐機(jī)蓋緊機(jī)蓋工作時(shí),實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè),其控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的相應(yīng)端口連接。本豆腐機(jī)采用歐姆加熱(通電加熱)方式以自行設(shè)定的加熱速率加熱含有凝固劑的生豆?jié){至自行設(shè)定的保溫凝固溫度,并在自行設(shè)定的保溫凝固時(shí)間結(jié)束前使豆?jié){保溫凝固成凝膠狀豆腐。通過(guò)加熱煮漿及保溫凝固過(guò)程中測(cè)量采集模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)加熱裝置內(nèi)豆?jié){溫度、加熱裝置兩端的電壓、電流,反饋給單片機(jī)控制交流調(diào)壓模塊實(shí)時(shí)調(diào)壓,保持恒定加熱速率加熱煮漿以及恒定保溫溫度凝固;保溫凝固時(shí)間到達(dá)后,系統(tǒng)電源自動(dòng)關(guān)閉,工作結(jié)束,凝膠狀豆腐制作完成。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0008]為滿足人們對(duì)家用豆腐機(jī)的需求,降低家庭豆腐制作的難度,提高豆腐制作中煮漿、凝固質(zhì)量,本實(shí)用新型以歐姆加熱作為新的加熱方式,設(shè)計(jì)一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)。其成本低廉,加熱均勻,電能轉(zhuǎn)換效率高,環(huán)境友好,裝置簡(jiǎn)單緊湊,易于操作,能夠精確實(shí)現(xiàn)加熱速率及保溫可控。
【附圖說(shuō)明】
一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī)的制作方法附圖
[0009]圖1為本實(shí)用新型的家用歐姆加熱豆腐機(jī)產(chǎn)品外觀結(jié)構(gòu)示意圖[00?0]圖2為本實(shí)用新型的控制面板不意圖
[0011]圖3為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖4為本實(shí)用新型的交流調(diào)壓主電路原理圖
[0013]圖5為本實(shí)用新型的交流調(diào)壓控制電路原理圖
[0014]圖6為本實(shí)用新型的測(cè)量采集模塊及輔助功能模塊電路原理圖
[0015]圖7為本實(shí)用新型的加熱速率及保溫控制示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0016]參閱圖1和圖2,本實(shí)用新型的一種加熱速率及保溫可控家用歐姆加熱豆腐機(jī),包括機(jī)身外殼1、控制面板2(IXD液晶顯示屏202、LED指示燈201、功能按鍵203)、加熱裝置3(加熱槽301、電極板302)、電源開(kāi)關(guān)4、凹槽電源插口 5、熱電偶探頭6。機(jī)身外殼I尺寸為40*20*20cm3、加熱槽301尺寸為20*15*10cm3、加熱容量為1.5L;加熱最大功率為1000W;機(jī)身外殼I和加熱槽301材質(zhì)均為食品級(jí)PP板(聚丙烯),具有無(wú)毒、耐高溫、絕緣性好、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn);電極板為不銹鋼材質(zhì),具有耐腐蝕、價(jià)格低、導(dǎo)電性優(yōu)良等特點(diǎn),熱電偶為K型絕緣表面熱電偶探頭。
[0017]具體工作過(guò)程:
[0018]將1.5L含有凝固劑的生豆?jié){緩緩倒入加熱槽301中,蓋緊機(jī)蓋,凹槽電源插口 5通過(guò)電源插頭與220V市電連接,打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)4,LCD液晶顯示屏202亮,紅色電源指示燈亮;按下設(shè)置按鍵,通過(guò)加、減按鍵、依次設(shè)定加熱速率、保溫溫度及保溫時(shí)間;設(shè)置完成后按下開(kāi)始/結(jié)束按鍵,豆腐機(jī)開(kāi)始加熱煮漿,綠色LED指示燈亮,LCD液晶顯示屏202實(shí)時(shí)顯示加熱溫度;到達(dá)保溫溫度后,綠色LED指示燈滅,黃色LED指示燈亮,IXD液晶顯示屏202顯示剩余保溫凝固時(shí)間,豆腐機(jī)進(jìn)入保溫凝固工作狀態(tài);保溫凝固時(shí)間到達(dá)后,黃色LED指示燈滅,藍(lán)色LED指示燈閃爍,同時(shí)蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警,系統(tǒng)結(jié)束工作,凝膠狀豆腐制作完成。[0019 ]參閱圖3和圖6,本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)包括開(kāi)關(guān)電源模塊701、單片機(jī)702、輔助功能模塊703、測(cè)量采集模塊704、加熱裝置3、交流調(diào)壓模塊705。開(kāi)關(guān)電源模塊701經(jīng)交流調(diào)壓模塊705的電壓輸出端通過(guò)導(dǎo)線連接加熱槽301兩端的電極板302,開(kāi)關(guān)電源模塊701中直流電源電路的+15V、+12V、-12V、+5V、-5V輸出端分別連接各個(gè)模塊電子元件的電源端,交流調(diào)壓模塊705中DA轉(zhuǎn)換器的控制端連接到單片機(jī)相應(yīng)的I/O 口,單片機(jī)702控制交流調(diào)壓模塊705的輸出電壓;測(cè)量采集模塊中熱電偶探頭6的熱端經(jīng)絕緣處理后置于加熱裝置3中部,其冷端連接熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端,熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制端連接單片機(jī)702相應(yīng)的I/O口,電壓變送器的測(cè)量端連接加熱槽301兩端的電極板302、交流調(diào)壓模塊705的輸出端導(dǎo)線穿過(guò)電流變送器中心測(cè)量口,電壓變送器及電流變送器的輸出端分別連接AD轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的輸入端,AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機(jī)702相應(yīng)的I/O 口,單片機(jī)702接收模數(shù)轉(zhuǎn)換后的溫度、電壓、電流檢測(cè)信號(hào)。輔助功能模塊703由上位機(jī)、串口通訊電路、IXD液晶顯示屏202、LED指示燈201、功能按鍵203、蜂鳴器組成。上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與串口通訊電路連接,串口通訊電路接收發(fā)送端連接單片機(jī)702相應(yīng)I/O口,通過(guò)串口調(diào)試助手接收實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù),LCD液晶顯示屏202控制端連接單片機(jī)702相應(yīng)I/O口,顯示相關(guān)信息,3個(gè)LED指示燈201及蜂鳴器控制端分別連接單片機(jī)702相應(yīng)I/O口,由單片機(jī)702控制實(shí)現(xiàn)加熱開(kāi)始后綠燈亮,保溫凝固過(guò)程中黃燈亮,保溫凝固時(shí)間到達(dá)時(shí)藍(lán)燈閃爍,蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警等功能,4個(gè)功能按鍵203的控制端分別連接單片機(jī)702相應(yīng)I/O口,通過(guò)按下相應(yīng)按鍵203分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)始加熱/結(jié)束、參數(shù)轉(zhuǎn)換、參數(shù)+1、參數(shù)-1等功能。
[0020]參閱圖4,交流調(diào)壓主電路包括整流濾波電路、降壓直流變換電路、逆變電路。220V市電經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)和變壓器的一次線圈相連,變壓器的二次線圈經(jīng)過(guò)熔斷器與整流橋的交流輸入端連接,變壓后的交流電經(jīng)整流橋的直流輸出端整流輸出為直流電,并經(jīng)過(guò)濾波電容濾波,進(jìn)入降壓直流變換電路;IGBT開(kāi)關(guān)Q5的G極與PffM控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相連,通過(guò)自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)Pmi驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比的變化,控制IGBT開(kāi)關(guān)Q5的通與斷,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)直流電壓的大小,并通過(guò)逆變電路的變換,最后在電極板兩端輸出可變的交流方波。逆變電路中的IGBT開(kāi)關(guān)Ql和Q3由一路PffM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制驅(qū)動(dòng),Q2和Q4由另一路PffM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)。
[0021]參閱圖5,交流調(diào)壓控制電路中DAC0832的數(shù)據(jù)端和控制端分別與單片機(jī)702相應(yīng)的I/O 口連接,DAC0832的輸出端與運(yùn)算放大器LM324的輸入端連接,實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)702的數(shù)字量控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量,并經(jīng)運(yùn)算放大器放大輸出0-5V內(nèi)可調(diào)的電壓模擬信號(hào)。LM324的輸出端與PWM控制器SG3525A控制端口 9連接,使電壓模擬信號(hào)與SG3525A的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓比較產(chǎn)生PWM方波;通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R12和撥碼開(kāi)關(guān)SI,可實(shí)現(xiàn)PffM方波的頻率可調(diào);SG3525A的OUTB輸出端通過(guò)限流電阻R9與VLA517驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接,VLA517輸出端通過(guò)限流電阻RlO與IGBT開(kāi)關(guān)的G極連接,實(shí)現(xiàn)將P麗驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大,驅(qū)動(dòng)IGBT的通與斷,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)直流電壓的大小。
[0022]參閱圖6,測(cè)量采集模塊704及輔助功能模塊703中2-4譯碼器74HC139芯片的控制端A、B分別與單片機(jī)7021/0 口 P3.2和P3.3連接,74HC139的輸出端與緩沖器74HC245的輸入端連接,74HC245的四路輸出端通過(guò)限流電阻R4、R5、R7分別連接綠色、黃色、藍(lán)色LED指示燈201和蜂鳴器發(fā)聲電路三極管Q7的G極,由單片機(jī)702控制實(shí)現(xiàn)在不同工作狀態(tài)下LED指示燈201的亮滅和蜂鳴器的發(fā)聲報(bào)警。
[0023]參閱圖7,加熱速率的控制采用復(fù)合控制(前饋-反饋控制)方式,在加熱過(guò)程中每2秒利用前饋控制方式調(diào)節(jié)加熱槽301兩端電壓一次。到達(dá)相應(yīng)計(jì)時(shí)次數(shù)(設(shè)定加熱速率大于等于8°C/min時(shí)計(jì)時(shí)次數(shù)等于5,否則等于10)時(shí),根據(jù)實(shí)際加熱速率反饋調(diào)節(jié)用于豆?jié){加熱的功率,從而改變加熱槽301兩端的輸出電壓,實(shí)現(xiàn)溫度的改變和加熱速率的恒定。保溫控制采用ON-OFF與PID控制相結(jié)合的時(shí)間最優(yōu)控制方法,減小超調(diào)量和提高精度。設(shè)定一溫度差閾值β,當(dāng)實(shí)際溫度Tt與目標(biāo)溫度TO之間的溫度差et的絕對(duì)值大于該閾值β時(shí)采用ON-OFF控制,否則采用PID控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī),包括機(jī)身外殼(I)、控制面板(2)、加熱裝置(3)、電源開(kāi)關(guān)(4)、凹槽電源插口(5)、熱電偶探頭(6);控制面板(2)由LCD液晶顯示屏(202)、LED指示燈(201)、功能按鍵(203)組成,各個(gè)功能元件的控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的相應(yīng)接口連接;加熱裝置(3)由加熱槽(301)、電極板(302)組成,兩個(gè)電極板(302)平行相對(duì)置于加熱槽(301)兩端中,并通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的交流電壓輸出端連接,實(shí)現(xiàn)歐姆加熱;凹槽電源插口( 5)的外端可與電源插頭連接,內(nèi)端通過(guò)電源開(kāi)關(guān)(4)的串聯(lián)與控制電路板的電源輸入端連接;熱電偶探頭(6)從機(jī)蓋中部伸出,在豆腐機(jī)蓋緊機(jī)蓋工作時(shí),實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè),其控制端通過(guò)導(dǎo)線與控制電路板的相應(yīng)端口連接;機(jī)身外殼(I)尺寸為40*20*20cm3、加熱槽(301)尺寸為20*15*10cm3、加熱容量為1.5L;最大加熱功率為1000W;機(jī)身外殼(I)和加熱槽(301)材質(zhì)均為食品級(jí)PP,電極板為不銹鋼材質(zhì),熱電偶探頭為K型絕緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加熱速率及保溫可控的家用歐姆加熱豆腐機(jī),其特征是:本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)包括開(kāi)關(guān)電源模塊(701)、單片機(jī)(702)、輔助功能模塊(703)、測(cè)量采集模塊(704)、加熱裝置(3)、交流調(diào)壓模塊(705);開(kāi)關(guān)電源模塊(701)經(jīng)交流調(diào)壓模塊(705)的電壓輸出端通過(guò)導(dǎo)線連接加熱槽(301)兩端的電極板(302),開(kāi)關(guān)電源模塊(701)中直流電源電路的+15V、+ 12V、-12V、+5V、-5V輸出端分別連接各個(gè)模塊電子元件的電源端,交流調(diào)壓模塊(705)中DA轉(zhuǎn)換器的控制端連接到單片機(jī)相應(yīng)的I/O 口,單片機(jī)(702)控制交流調(diào)壓模塊(705)的輸出電壓;測(cè)量采集模塊中熱電偶探頭(6)的熱端經(jīng)絕緣處理后置于加熱裝置(3)中部,其冷端連接熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端,熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制端連接單片機(jī)(702)相應(yīng)的I/O口,電壓變送器的測(cè)量端連接加熱槽(301)兩端的電極板(302)、交流調(diào)壓模塊(705)的輸出端導(dǎo)線穿過(guò)電流變送器中心測(cè)量口,電壓變送器及電流變送器的輸出端分別連接AD轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的輸入端,AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接單片機(jī)(702)相應(yīng)的I/O 口,單片機(jī)(702)接收模數(shù)轉(zhuǎn)換后的溫度、電壓、電流檢測(cè)信號(hào);輔助功能模塊(703)由上位機(jī)、串口通訊電路、IXD液晶顯示屏(202)、LED指示燈(201)、功能按鍵(203)、蜂鳴器組成;上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與串口通訊電路連接,串口通訊電路接收發(fā)送端連接單片機(jī)(702)相應(yīng)I/O口,通過(guò)串口調(diào)試助手接收實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù),IXD液晶顯示屏(202)控制端連接單片機(jī)(702)相應(yīng)I/O口,顯示相關(guān)信息,3個(gè)LED指示燈(201)及蜂鳴器控制端分別連接單片機(jī)(702)相應(yīng)I/O口,由單片機(jī)(702)控制實(shí)現(xiàn)加熱開(kāi)始后綠燈亮,保溫凝固過(guò)程中黃燈亮,保溫凝固時(shí)間到達(dá)時(shí)藍(lán)燈閃爍,蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警等功能,4個(gè)功能按鍵(203)的控制端分別連接單片機(jī)(702)相應(yīng)I/O 口。
【文檔編號(hào)】A23C20/02GK205727890SQ201521136867
【公開(kāi)日】2016年11月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日
【發(fā)明人】李星恕, 黃磊, 劉文濤, 謝子明
【申請(qǐng)人】西北農(nóng)林科技大學(xué)
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