一种烤箱蒸烤系统及其蒸烤和干烤的方法与流程

本发明涉及自动蒸烤技术领域，尤其是涉及一种烤箱蒸烤系统及其蒸烤和干烤的方法。

背景技术：

现有技术中的烤箱及蒸箱通常使用功能单一，仅能单一的满足烤制、或蒸制的使用需求。授权公告号cn209733430u公开了一种蒸烤一体机，利用隔热装置将烹饪空间分隔成蒸箱腔体和烤箱腔体，仅将蒸制和烤制简单的结合在一起，不能满足蒸烤相结合的烹饪需求。公布号cn110799074a所公开的电磁蒸烤箱亦存在同样的使用问题。伴随现有烹饪技术的进一步提升，部分食材在制作过程中若采取单纯烤制会丧失较多的水分，进而失去原有松软柔嫩的口感；进一步的，若放弃烤制改为蒸制，虽能保留松软柔嫩的口感，却缺失烤制所能带来的松脆感。此外，研究表明食材在不同湿度环境下烤制，食材物质变性后产生的馨香感会形成明显的差异，致使，不同烹饪参数下获得的食物会具有不同的味觉体验。若能将上述烹饪方法应用在禽类、鱼类、肉类、蔬菜、米饭、面类食品进行烘烤、煎炸、烤、蒸、焖、水烫、水煮等多种类型自动化加工处理中能够更进一步提升食物的味觉口感。

因此，提供一种烤箱蒸烤系统及蒸烤和干烤的方法，以期基于同一套硬件设施能够同时满足：干烤、蒸、高温蒸、低温蒸及回温五种不同工作模式的使用需求，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种烤箱蒸烤系统及其蒸烤和干烤的方法，用于解决船用烹饪烤箱能够同时兼顾蒸烤及干烤的技术问题。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种烤箱蒸烤系统，包括蒸烤箱体、控制器，还包括：电热风系统和蒸汽发生器系统；所述电热风系统包括：风机、风道和热交换器；所述蒸汽发生器系统包括：喷淋喷嘴及设置有管阀的供水管路；所述供水管路与所述喷淋喷嘴相连接；所述蒸汽发生器系统的喷淋喷嘴面向所述风机的风扇叶片的进风侧和/或出风侧设置；所述风扇叶片的进风侧和/或出风侧设置有热交换器；所述风扇叶片的出风侧通过风道与所述蒸烤箱体的内腔相连通；当所述热交换器位于所述出风侧时，所述热交换器位于所述风道内；所述蒸烤箱体底部设置有蒸汽回收装置，所述蒸汽回收装置致使一个开口部位与所述蒸烤箱体相连通；所述电热风系统和蒸汽发生器系统的控制电路的输入端分别与所述控制器电连接。

优选地，所述热交换器为电加热器；所述电热风系统的结构包括：设置有所述风扇叶片及所述电加热器的风机和第一温度传感器；所述第一温度传感器用于采集所述风机出风口部位的温度；所述风机、电加热器和所述第一温度传感器分别与所述控制器电连接；所述电加热器用于加热的构件在所述风扇叶片的四周均匀设置。

优选地，所述电加热器的设置数量为两个，分别为第一电加热器和第二电加热器；所述第一电加热器用于加热的构件在所述风扇叶片的四周均匀设置；所述第二电加热器用于加热的构件在所述风扇叶片的出风侧设置。

优选地，所述蒸汽发生器系统设置有水雾分配器；所述蒸汽喷嘴为直喷喷头；所述直喷喷头的输出端连接有所述水雾分配器。

优选地，所述蒸汽回收装置的结构包括：蒸汽回收腔和冷凝水回收腔；所述蒸汽回收腔的上端面设置有与用于设置所述电热风系统和蒸汽发生器系统的腔室相连通的第一网格连通口，和用于与所述蒸烤箱体下端面相连通的第二网格连通口；所述蒸汽回收腔设置有喷嘴接口，所述喷嘴接口通过两位三通阀分别与冷凝水泵及抽气泵相连接，所述两位三通阀用于切换所述冷凝水泵或抽气泵与所述喷嘴接口单独连通；所述蒸汽回收腔的下端面通过管道与所述冷凝水回收腔相连通；所述冷凝水回收腔的下端设置有放液口；所述冷凝水回收腔的上端设置有溢流通道；所述冷凝水回收腔内设置有冷凝器喷嘴；所述冷凝器喷嘴通过管路及阀门与冷凝器供水管路相连通；所述冷凝水回收腔设置有与所述蒸汽发生系统的蒸汽出口部位相连通的旁路管，所述旁路管位于所述凝水回收腔内的一端设置有第二温度传感器；所述第二温度传感器与所述控制器电连接。

优选地，所述冷凝水回收腔内设置有液位传感器；所述液位传感器与所述控制器电连接。

优选地，所述冷凝水回收腔内设置有第三温度传感器；所述第三温度传感器与所述控制器电连接。

另一方面，为更好的应用上述烤箱蒸烤系统，本发明还提供一种烤箱蒸烤系统的蒸烤方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通过第一温度传感器采集蒸烤箱体内的温度，判断是否需要开启电加热器；当所述蒸烤箱体内的温度低于设定温度时，控制器控制所述电加热器启动工作；

步骤2；通过所述电加热器为所述电热风系统实施加热，直至所述电加热器的外表面温度满足被纯净水喷淋时能够将表面水份在1秒内完全蒸发；

步骤3：将纯净水通过喷淋喷嘴面向电热风系统的风扇叶片喷射，所述纯净水在所述风扇叶片的作用下被均匀淋撒至所述电加热器的外表面；

步骤4：通过第二温度传感器连续采集蒸汽发生器系统蒸汽输出口部位的温度，判断蒸汽输出是否饱和；当采集温度低于设定温度时，控制器控制电热风系统和蒸汽发生器系统相配合继续输出高温蒸汽，直至第二温度传感器达到设定温度时停止工作；

步骤5：蒸汽回收装置同步回收位于蒸烤箱体内的水蒸气。

优选地，当需要实施高温蒸作业时，所述第二温度传感器的设定温度为100摄氏度；当需要实施回温作业时，所述电热风系统和蒸汽发生器系统交替运行工作。

此外，本发明还进一步提供一种烤箱蒸烤系统的干烤方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通过第一温度传感器采集蒸烤箱体内的温度，判断是否需要开启电加热器；当所述蒸烤箱体内的温度低于设定温度时，控制器控制所述电加热器启动工作；

步骤2：通过电加热器为所述电热风系统实施加热，直至所述电加热器的外表面温度满足干烤所需的加热设定温度；所述加热设定温度为第一温度传感器采集的风机出风口部位的温度；

步骤3：通过调节设定风机的间歇运转时间，调节干烤的作业模式；

步骤4：若旁路管位于凝水回收腔内的一端设置的第二温度传感器反馈的温度信息高于设定温度，控制器通过两位三通阀控制蒸汽回收腔内设置的喷嘴接口与抽气泵连通，执行抽气作业，调节蒸烤箱体内的温度。

本发明通过提供一种烤箱蒸烤系统，可对禽类、鱼类、肉类、蔬菜、米饭、面类食品进行烘烤、煎炸、烤、蒸、焖、水烫、水煮等多种类型自动化加工处理；其中，通过分别调节电热风系统和蒸汽发生器系统的工作节拍以及输出功率，能够至少实现干烤、蒸、高温蒸、低温蒸、回温五种工作模式；热能采用电热风系统和蒸汽发生器系统产生热风对流和蒸汽对流而形成热能传递。

附图说明

图1为本发明实施例1中烤箱蒸烤系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中热交换器的结构示意图；

图3为本发明实施例2中蒸汽回收装置的结构示意图；

图4为图3中喷嘴接口管路连接结构示意图；

图5为本发明实施例4中控制原理示意图。

具体实施例

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。由于本发明下述控制方法所针对的助老机器人为现有技术中具有控制芯片及机械臂的家庭护理机器人，故与助老机器人相关的具体结构信息在此不再进一步图示与赘述。

实施例1：

如图1所示，本申请提供一种烤箱蒸烤系统，包括蒸烤箱体100、控制器200，还包括：电热风系统300和蒸汽发生器系统400；

所述电热风系统300包括：风机310、风道320和热交换器330；

所述蒸汽发生器系统400包括：喷淋喷嘴410及设置有管阀的供水管路420；所述供水管路420与所述喷淋喷嘴410相连接；

所述蒸汽发生器系统的喷淋喷嘴面向所述风机310的风扇叶片的进风侧和/或出风侧设置；所述风扇叶片的进风侧和/或出风侧设置有热交换器330；所述风扇叶片的出风侧通过风道320与所述蒸烤箱体100的内腔相连通；当所述热交换器330位于所述出风侧时，所述热交换器330位于所述风道内；

所述蒸烤箱100体底部设置有蒸汽回收装置500，所述蒸汽回收装置500致使一个开口部位510与所述蒸烤箱体相连通；

所述电热风系统300和蒸汽发生器系统400的控制电路的输入端分别与所述控制器200电连接。

在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述蒸烤箱体100的腔体内设置有第四温度传感器，所述第四温度传感器与所述控制器电连接，用于检测所述蒸烤箱体内的烹饪温度。需要说明的是，由于现有烤箱的箱体内均设置有该温度传感结构，其相关技术为现有技术，亦为本领域的常规结构设置，因此相关技术细节在此不再进一步赘述。

如图1所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述热交换器330为电加热器；所述电热风系统的结构包括：设置有所述风扇叶片及所述电加热器330的风机310和第一温度传感器340；所述第一温度传感器340用于采集所述风机310出风口部位的温度；所述风机310、电加热器330和所述第一温度传感器340分别与所述控制器200电连接；所述电加热器330用于加热的构件在所述风扇叶片的四周均匀设置。

需要说明的是，由于图1中的结构示意图中在剖视结构下不能完整图示相关风道的详细结构，故图1中第一温度传感器340的设置位置仅为图示其存在，并不是其真实的设置位置；此外，相关风道的结构设计是基于现有技术中的风道结构加以设置，因此相关结构细节本申请未再进一步图示。

如图2所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述电加热器330的设置数量为两个，分别为第一电加热器和第二电加热器；所述第一电加热器用于加热的构件在所述风扇叶片的四周均匀设置；所述第二电加热器用于加热的构件在所述风扇叶片的出风侧设置。采用该结构设置能够提升热交换效率。

如图1所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述蒸汽发生器系统400设置有水雾分配器430；所述蒸汽喷嘴410为直喷喷头；所述直喷喷头的输出端连接有所述水雾分配器430。水雾分配器的设置用于形成可均匀喷射在叶片上的水雾，便于被甩出的水滴均匀的洒落在热交换器上迅速产生高温蒸汽，有助于提高蒸汽的产生效率。需要说明的是，上述水雾分配器的结构基于现有技术设置，并可优选参考现有花洒喷头的结构设计设置，因此其详细结构细节在此不再进一步图示与赘述。

实施例2：

如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进一步提供一种蒸汽回收装置500，所述蒸汽回收装置500的结构包括：蒸汽回收腔510和冷凝水回收腔520；所述蒸汽回收腔510的上端面设置有与用于设置所述电热风系统和蒸汽发生器系统的腔室相连通的第一网格连通口511，和用于与所述蒸烤箱体下端面相连通的第二网格连通口512；所述蒸汽回收腔510设置有喷嘴接口513，所述喷嘴接口513通过两位三通阀f分别与冷凝水泵l及抽气泵c相连接，所述两位三通阀用于切换所述冷凝水泵l或抽气泵c与所述喷嘴接口单独连通(具体管路连接参见图4所示)；所述蒸汽回收腔510的下端面通过管道与所述冷凝水回收腔520相连通；所述冷凝水回收腔520的下端设置有放液口521；所述冷凝水回收腔520的上端设置有溢流通道522；所述冷凝水回收腔520内设置有冷凝器喷嘴523；所述冷凝器喷嘴523通过管路及阀门与冷凝器供水管路y1相连通；所述冷凝水回收腔520设置有与所述蒸汽发生系统的蒸汽出口部位k1相连通的旁路管524，所述旁路管524位于所述凝水回收腔内的一端设置有第二温度传感器530；所述第二温度传感器530与所述控制器电连接。

需要说明的是，上述第一网格连通口511及第二网格连通口512的结构均基于在开口连接部位设置金属网后实现，其结构设置与金属滤网的外形相类似，因此相关结构细节在此不再进一步赘述及图示。

如图3所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述冷凝水回收腔520内设置有液位传感器540；所述液位传感器540与所述控制器电连接。液位传感器的设置能够及时察觉冷凝水回收腔520内是否发生排水堵塞。

如图3所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述冷凝水回收腔520内设置有第三温度传感器550；所述第三温度传感器550与所述控制器电连接。

如图3所示，在本实施例的其中一个优选技术方案中，所述蒸汽回收腔510在第二网格连通口512部位设置有挡水引流板ds；所述冷凝水回收腔520在进水口部位设置有挡水板db。

实施例2：

本发明在实施例1的基础上进一步提供一种烤箱蒸烤系统的蒸烤方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通过第一温度传感器采集蒸烤箱体内的温度，判断是否需要开启电加热器；当所述蒸烤箱体内的温度低于设定温度时，控制器控制所述电加热器启动工作；

步骤2；通过电加热器为所述电热风系统实施加热，直至所述电加热器的外表面温度满足被纯净水喷淋时能够将表面水份在1秒内完全蒸发；

步骤3：将纯净水通过喷淋喷嘴面向电热风系统的风扇叶片喷射，所述纯净水在所述风扇叶片的作用下被均匀淋撒至所述电加热器的外表面；

步骤4：通过第二温度传感器连续采集蒸汽发生器系统蒸汽输出口部位的温度，判断蒸汽输出是否饱和；当采集温度低于设定温度时，控制器控制电热风系统和蒸汽发生器系统相配合继续输出高温蒸汽，直至第二温度传感器达到设定温度时停止工作；

步骤5：蒸汽回收装置同步回收位于蒸烤箱体内的水蒸气。

优选地，在本实施例的其中一个优选技术方案中，当需要实施高温蒸作业时，所述第二温度传感器的设定温度为100摄氏度；当需要实施回温作业时，所述电热风系统和蒸汽发生器系统交替运行工作。

此外，本实施例还进一步提供一种烤箱蒸烤系统的干烤方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：通过第一温度传感器采集蒸烤箱体内的温度，判断是否需要开启电加热器；当所述蒸烤箱体内的温度低于设定温度时，控制器控制所述电加热器启动工作；

步骤2：通过电加热器为所述电热风系统实施加热，直至所述流烤加热器和/或对流烤热交换器的外表面温度满足干烤所需的加热设定温度；所述加热设定温度为第一温度传感器采集的风机出风口部位的温度；

步骤3：通过调节设定风机的间歇运转时间，调节干烤的作业模式；

步骤4：若旁路管位于凝水回收腔内的一端设置的第二温度传感器反馈的温度信息高于设定温度，控制器通过两位三通阀控制蒸汽回收腔内设置的喷嘴接口与抽气泵连通，执行抽气作业，调节蒸烤箱体内的温度。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上进一步提供如下食材烹饪模式：

1.蒸汽熏蒸：温度范围100摄氏度。

当蒸的时候，蒸烤箱体由电加热器进行加热。水通过喷淋喷嘴和水雾分配器直接喷射到鼓风机叶轮上，再通过风机叶轮的离心力甩到热的加热器上被蒸发。电加热器的加热与否是由第一温度传感器控制的，当蒸烤箱体内的温度降低到设定温度以下时，加热器/热交换器会开始加热。蒸汽的产生是由第二温度传感器控制的，通过直喷进水电磁阀将水喷射到鼓风机叶轮上，直到第二温度传感器达到设定温度(蒸汽饱和)为止。在以后的运行中，当旁路管末端(优选采用第二温度传感器感测蒸汽温度)的温度降到设定温度以下时，水的喷射(电磁阀)会再次打开。鼓风机马达通电反转，吹出蒸汽。当设定时间或中心温度(第四温度传感器)达到设定值以后，程序自动停止运行。

2.低温蒸：温度范围低于100摄氏度。

在低于100℃蒸的时候，蒸烤箱体由电加热器进行加热。水通过直喷喷头和水雾分配器直接喷射到鼓风机叶轮上，再通过风机叶轮的离心力甩到热的加热器上蒸发。

电加热器的加热与否是由第一温度传感器控制的，当蒸烤箱的温度降低到设定温度以下时，加热器/热交换器会开始加热，在加热的同时，水开始直接喷射。水通过喷头和水雾分配器直接喷射到鼓风机叶轮上，再通过风机叶轮的离心力甩到热的加热器上蒸发。在以后的运行中，通过电磁阀，水的喷射会持续直到第二温度传感器的检测温度达到设定值为止。鼓风机马达通过接触器通电反转，产生100℃以下的蒸汽。当菜单的设定时间或中心温度(第四温度传感器)达到设定值以后，程序自动停止运行。

3.高温蒸：温度范围高于100摄氏度。

高温蒸是一种混合烹饪程序，当蒸烤箱体通过电加热器加热的时候，水也开始喷射产生蒸汽。当蒸汽达到饱和后，蒸汽被电加热器进行过加热。选定了一个高温蒸的烹饪程序后，对流烤加热器通过与控制器电连接的接触器启动；为了控制蒸汽的喷射，第二温度传感器固定在旁路管的上面。直喷进水电磁阀在第二温度传感器获取的温度信息没有达到设定值之前是一直打开的。在该程序中，鼓风机马达通过接触器(反转)运转。

当蒸烤箱程序运行时间或产品中心温度(第四温度传感器检测获得)达到设定值以后，程序会自动停止运行。

4.干烤：温度范围30-250摄氏度。

在干烤的模式中，蒸烤箱体的加热仅通过电加热器来进行。加热器/对流烤热交换器(也可采用燃烧器)的启动和关闭是由第一温度传感器控制的，只要温度下降到设定温度以下，加热器就会启动。在该程序中，鼓风机马达在30—99℃的设定温度范围内通过接触器控制间隙运转。鼓风机的运转时间一般是2秒钟，间隙时间根据蒸烤箱的温度可以从60秒的默认值调整到240秒。当设定时间或中心温度(第四温度传感器)达到设定值以后，程序自动停止运行。在干烤的模式中，喷嘴接口513也可以接通气泵并加以使用。

此外，本发明上述烤箱蒸烤系统的工作原理可采用pwm脉宽调制技术在不同输入工作电压条件下，使制餐设备加热元件的输出功率相对恒定。其次，通过制餐设备的温度传感器检测加热元件附近的温度后由cpu控制igbt大功率开关管的通断，实现对加热元件温度控制功能。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上进一步提供一种烤箱蒸烤系统控制电路的控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：对输入电压进行模数转换取样；

步骤2：根据不同输入电压确定pwm工作占空比；

步骤3：采用直流幅压电源进行供电，直流幅压电源三路输出控制分时导通，给电加热器分时供电；

步骤4：对三路温度传感器输入信号取样；所述三路温度传感器为前述实施例中的：第一温度传感器、第二温度传感器和第四温度传感器。

步骤5：检测外部控制开关信号；

步骤6：开启cpuwatchdog功能。

其相关控制原理如图5所示。

优选的：

(1)为了提高主功率开关器件的设计参数余量，采用gt40t101型igbt管，该管耐压可达到1500v，最大承受电流40a，开关转换时间小于10us(实际工作电压小于650v，工作电流小于15a)。

(2)为了降低直流输入线路电流波动，功率输出分为三组交替工作(相差120°)。

(3)为了提高电器绝缘安全性，采用高隔离电压，光电耦合器件及dc/dc隔离转换器。其中光电耦合器隔离电压7500v，dc/dc隔离电压3750v。

(4)为了提高温度传感器温度耐受性，采用热电偶作为温度传感器，其最高工作温度为800℃(实际工作温度小于400℃)。

(5)为了提高电磁兼容性，在电源输入端采用lc匹配网络滤除宽频干扰。

(6)为了良好的散热，整个设备全铝合金材料外壳作为功率管散热器。

(7)为了适应厨房潮湿环境，对设备外壳及插座进行了水密处理。

需要说明的是，用于满足本申请工作需要的控制模式不限于本实施例所公开的控制方式，基于本申请烤箱蒸烤系统所实施的控制方法均是本申请所要求保护的，均落入本申请的保护范围。

上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。