一种自助餐饮设备及食品加工方法与流程

1.本发明属于自动化餐饮设备技术领域，特别涉及一种自助餐饮设备及食品加工方法。


背景技术：

2.在传统的餐饮行业，大部分仍采用门店经营模式，由厨师手工烹饪的方式加工菜式，不仅需要雇佣大量的服务人员，经营成本高，而且服务效率较低，菜品质量因人而异。烧烤是深受用户喜爱的食品烹饪方式之一，以烧烤(如肉制品、海鲜、蔬菜等)为例，通常由人工操作，在烧烤炉上进行烤制，不仅烧烤时间较长(一般蔬菜类的烤串需要2、3分钟，肉制品则需要10分钟左右)，而且开放式的烧烤炉在燃烧时产生的烟尘容易对周围环境造成污染，对于烧烤师傅的身体也会造成潜在危害(吸入烟尘等)。
3.近年来，随着餐饮设备的自动化趋势，其中，部分食品机械已经能够直接采用机器人取代人工对食品进行烹饪、加工。但是，现有的食品加工设备仅能实现单一的食品烹饪功能，无法实现整个食品的烹饪流程。且现有的食品加工设备所实现的功能较为单一，特别地，对于烧烤设备而言，现有的自助设备在食品的烧烤口味、口感等方面均不甚理想，无法满足食品烧烤的烹饪需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种自助餐饮设备及食品加工方法，以实现整个食品烹饪、加工流程的全自动化，有效提升食品加工的品质和效率。
5.本发明的技术方案为：一种自助餐饮设备，包括冷藏柜、微波烤炉、烧烤装置，以及用于抓取食品的第一机械臂和第二机械臂，所述冷藏柜置于食品冷藏区，所述微波烤炉和烧烤装置置于食品加工区的工作台；在所述食品冷藏区和食品加工区的工作台之间设有滑行轨道，所述第一机械臂置于该滑行轨道之上，用于抓取冷藏柜中的食品并将其输送至食品加工区进行加工；所述第二机械臂置于食品加工区的工作台上，用于抓取工作台上的待加工食品，并根据预设程序将食品转移至输出窗口或输送至烧烤装置进行二次烧烤。
6.进一步地，所述微波烤炉内设有可容纳待加工食品的腔体，以及微波发生器和加热器，所述微波发生器生成的微波分布于腔体内，所述加热器产生的热量通过送风装置通入腔体内。
7.进一步地，所述烧烤装置包括烤炉本体和烤架，所述烤炉本体设有传动机构和夹具，该传动机构与电机连接，并通过传动齿轮与夹具联动；所述烤炉本体内设有用于烧烤的发热装置，所述烤炉本体上还设有用于放置烤架的支架；所述烤架上设有用于放置棍体的夹棍槽，所述夹具与烤架的夹棍槽对应安装，用于夹持和转动烤架上的棍体进行烧烤。
8.进一步地，所述烤炉本体包括向上敞开的壳体，及置于该壳体内的托盘；所述发热装置为可容置燃料的炭火盘，该炭火盘置于托盘之上；所述支架固定于壳体的上方，在支架与炭火盘之间还设有网架。所述托盘的底部设有升降装置，用于控制托盘带动炭火盘的升
降。
9.进一步地，所述夹具包括连接头和两个夹咀，所述夹咀与连接头活动连接，所述夹咀安装在套筒内，且所述套筒内设有推拉弹簧，用于控制夹咀的开启与关闭；所述连接头的一端与从动齿轮连接，用于控制夹具的转动。
10.进一步地，所述烤架为方形框架，在该框架的一对横向边框上对应设有用于放置棍体的夹棍槽和凹槽，另一对纵向边框向下弯折形成可支撑烤架的折边。
11.进一步地，所述烧烤装置还包括喷油撒粉装置，该喷油撒粉装置通过立柱安装在工作台的滑轨上，用于驱动喷油撒粉装置沿滑轨做线性运动。
12.进一步地，所述自助餐饮设备还包括出料柜，所述冷藏柜内设有与出料柜连接的食品传送装置，用于将冷藏柜内的食品输送至出料柜的输出口，供第一机械臂抓取。
13.进一步地，所述输出窗口还设有转盘，该转盘中部设有分隔板，餐盒置于转盘上可旋转输出。
14.基于上述自助餐饮设备，本发明还提供了一种食品加工方法，包括以下步骤：
15.(1)控制第一机械臂从冷藏柜中取出待加工食品，将其放入食品加工区的微波烤炉中；
16.(2)控制所述微波烤炉启动，利用微波和热风对食品进行烤制；
17.(3)待微波烤炉完成烤制后，控制第一机械臂将微波烤炉中的食品取出，放置在工作台的缓存区；
18.(4)控制第二机械臂将缓存区的食品转移至输出窗口。
19.进一步地，上述自助餐饮设备的食品加工方法，也可以包括以下步骤：
20.(1)控制第一机械臂从冷藏柜中取出待加工食品，将其放入食品加工区的微波烤炉中；
21.(2)控制所述微波烤炉启动，利用微波和热风对食品进行烤制；
22.(3)待微波烤炉完成烤制后，控制第一机械臂将微波烤炉中的食品取出，放置在工作台的缓存区；
23.(4)控制第二机械臂将缓存区的食品转移至烧烤装置进行二次烧烤；
24.(5)待烧烤装置完成烤制后，控制第二机械臂将经过烤制的食品取出，放入餐盒后转移至输出窗口。
25.进一步地，所述微波烤炉内设有微波发生器和加热器，其烧烤过程可通过设置微波量、微波时间、加热温度、加热时间进行控制。
26.进一步地，所述步骤(4)中的二次烧烤包括给食品喷油、撒粉、烧烤。所述烧烤装置上设有烤架，待加工食品被放置在该烤架上进行转动烧烤。
27.本发明实施例所述自助餐饮设备及食品加工方法实现了从冷藏食品到烧烤成品的整个烹饪过程自动化。首先，通过机械手臂将冷藏的待加工食品取出并放入微波烤炉中，利用微波方式进行快速加热和烤制；进一步地，根据食品类型，还可以选择性地将微波烤炉加工后的食品送至烧烤装置(炭火炉)进行二次烧烤，可以有效提升食品的口味和口感。本发明可实现整个食品烹饪、加工流程的全自动化，不仅提高了烧烤的加工效率，而且降低了明火烧烤对环境和人体造成的潜在伤害，有效提升了食品加工的品质和效率。
附图说明
28.图1是本发明实施例所述自助餐饮设备的整体结构示意图。
29.图2是本发明实施例所述自助餐饮设备的顶部俯视结构示意图。
30.图3是本发明实施例所述自助餐饮设备的分解结构示意图。
31.图4是本发明实施例所述烧烤装置的结构示意图。
32.图5是本发明实施例所述烧烤装置的分解结构示意图。
33.图6是本发明实施例所述烧烤装置的顶部俯视结构示意图。
34.图7是本发明实施例所述食品烧烤装置的侧视结构示意图。
35.图8是本发明实施例所述微波烤炉的结构示意图。
36.图9是本发明实施例所述夹具的结构示意图。
37.图10(a)、图10(b)是图9中所述夹具的夹咀张开、闭合时的结构示意图。
38.图11是本发明实施例所述烧烤装置中烤架的结构示意图。
39.图12是本发明实施例所述烧烤装置中喷油撒粉装置的结构示意图。
40.图13是本发明实施例所述烧烤装置中喷油撒粉装置的分解结构示意图。
41.图14是本发明实施例所述自助餐饮设备的食品加工方法流程图。
42.图15是本发明实施例所述自助餐饮设备的控制原理框图。
43.图16是图15中所述炭炉控制系统的原理框图。
44.图中：100-自助餐饮设备，10-烤炉本体，11-传动机构，12-电机，13-支架，14-托盘，15-壳体，16-网架，17-接油盘，18-隔热层，19-炭火盘；111-传动齿轮，112-安装支架，113-夹具，114-齿轮，115-夹咀，116-连接头，117-推拉弹簧，118-套筒，119-气缸；200-烧烤装置，20-喷油撒粉装置，21-滑轨，22-立柱，23-喷油嘴，24-撒粉盒，25-控制盒，26-撒粉轮，27-电机，28-缝隙，29-固定架；30-烤架，31-夹棍槽，32-凹槽，33-折边；41-升降电机，42-升降杆；50-微波烤炉，51-自动门，52-微波发生器，53-加热器，54-送风装置，55-腔体；60-工作台，61-输出窗口，62-缓存区，63-转盘，64-取出口；71-冷藏柜，72-出料柜，73-输出口；81-第一机械臂，82-第二机械臂，83-滑行轨道。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在无需作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属本发明的保护范围。
46.若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础。
47.如图1至图3所示，本发明实施例所述自助餐饮设备100，包括冷藏柜71、微波烤炉50、烧烤装置200，以及用于抓取食品的第一机械臂81和第二机械臂82，所述冷藏柜71置于食品冷藏区，所述微波烤炉50和烧烤装置200安装于食品加工区的工作台60；在所述食品冷
藏区和食品加工区的工作台之间设有滑行轨道83，所述第一机械臂81置于该滑行轨道83之上，用于抓取冷藏柜71中的食品并将其输送至食品加工区进行加工；所述第二机械臂82置于食品加工区的工作台60上，用于抓取工作台上的待加工食品，并根据预设程序将食品转移至输出窗口或输送至烧烤装置200进行二次烧烤。
48.其中，如图8所示，所述微波烤炉50内设有可容纳待加工食品的腔体55，以及微波发生器52和加热器53，所述微波发生器52生成的微波分布于腔体55内，所述加热器53产生的热量通过送风装置54通入腔体55内。使用时，当第一机械臂81抓取食品送至微波烤炉50，自动门51开启，第一机械臂81将食品放入腔体55内，系统根据待加工食品的类型设置微波量、微波时间、加热温度、加热时间等参数，即可对食品进行烤制。
49.如图3所示，所述自助餐饮设备100还包括出料柜72，该出料柜置于两个冷藏柜71之间，所述冷藏柜71内设有与出料柜72连接的食品传送装置(图中未显示)，用于将冷藏柜71内的食品输送至出料柜72的输出口73，供第一机械臂81抓取。所述食品加工区的工作台60上设有输出窗口61，该输出窗口设有转盘63，转盘的中部设有分隔板，当餐盒置于转盘63上即可旋转输出，同时，分隔板起到隔离内外部环境的作用。工作台60上还设有缓存区62，用于放置第一机械臂81抓取过来的食品，供第二机械臂82抓取。
50.如图4至图7所示，本发明实施例所述烧烤装置200，包括烤炉本体10和烤架30，所述烤炉本体10设有传动机构11和夹具113，该传动机构11与电机12连接，通过安装在安装支架112上传动齿轮111与夹具113联动；在烤炉本体10内设有用于烧烤的发热装置(本实施例中，优选采用可容置木炭等燃料的炭火盘19)，所述烤炉本体10上还设有用于放置烤架30的支架13；所述烤架30上设有用于放置棍体的夹棍槽，所述夹具113与烤架的夹棍槽对应安装，用于夹持和转动烤架30上的棍体进行烧烤。采用炭火烧烤方式，可以形成特有的烟火味，提升烤制食品的口感。根据不同的使用场合，在某些不能使用炭火的场所(如写字楼等)，上述烤炉本体10内用于烧烤的发热装置也可以采用电加热管、红外加热管等电热装置，避免炭火烧烤产生的烟尘等污染。
51.进一步地，如图12、13所示，所述烧烤装置200还包括喷油撒粉装置20，所述喷油撒粉装置20通过立柱22安装在烤炉本体10的一侧。所述喷油撒粉装置20包括至少一个可容纳粉状调料的撒粉盒24和至少一个喷油嘴23，其撒粉盒24和喷油嘴23安装在固定架29上，撒粉口和喷油口置于烤架30上方，通过控制盒25内的电机27可以控制撒粉盒24和喷油嘴23进行撒粉和/或喷油。撒粉盒24内设有撒粉轮26，该撒粉轮表面设有条形缝，在电机27带动下，撒粉轮26转动，每一条形缝中的调料粉末即可通过下方的缝隙28落下。所述喷油撒粉装置20的立柱22安装在滑轨21上，用于驱动该喷油撒粉装置沿滑轨做线性运动，实现对不同烤架上的烤串食品进行喷洒调味料。
52.如图5所示，烤炉本体10包括向上敞开的壳体15，置于该壳体内的托盘14，所述炭火盘19置于托盘14之上；所述支架13固定于壳体15的上方，在支架13与炭火盘19之间还设有网架16。所述托盘14的底部还设有升降电机41和升降杆42组成的升降装置，升降杆42与托盘14固定连接，通过升降电机41可以控制托盘14带动炭火盘19的升降，结合在烤炉本体内设置的温度传感器(图中未显示)，可以起到调解烤架处的火势大小及温度。另外，在壳体15的两侧及炭火盘19的两侧设有通风孔，用于向炭火盘19中通风，以便燃料燃烧；所述壳体15的一侧还设有可供炭火盘19抽拉进出的开孔，方便将炭火盘从开孔出抽出，进而从工作
台上的取出口64抽出，方便清理盘中的灰烬等。图中，炭火盘19被分割为两个部分，其中一部分可以容纳燃料，另一部分设接油盘17(通过隔热层18置于炭火盘的一侧)，用于盛接喷油撒粉装置20喷洒的油滴等。
53.如图9所示，夹具113包括连接头116和两个夹咀115，所述夹咀115与连接头116活动连接，所述夹咀115安装在套筒118内，且所述套筒118内设有推拉弹簧117，用于控制夹咀115的开启(如图10(a)所示)与关闭(如图10(b)所示)；所述连接头116的一端与从动齿轮114连接，用于控制夹具113的转动。另外，所述夹具113还通过联动机构(图中未显示)与气缸119连接，用于通过气缸的气压推动夹具113内的推拉弹簧。
54.如图11所示，所述烤架30为方形框架，在该方形框架的一对横向边框上对应设有用于放置棍体的夹棍槽31和凹槽32，使烤串的棍体放入该夹棍槽内时卡紧，不会随意脱落，另一对纵向边框向下弯折形成可支撑烤架的折边33。使用时，将待烤制的食物(如肉类、蔬菜等)串在竹签等棍体上形成烤串，然后将烤串的头部置于凹槽32内，尾端置于夹棍槽31内，再将烤架30连同烤串一起放在烤炉本体10的支架13上，使烤串的棍体尾端插入夹具113的夹咀115中，夹咀115即可闭合将棍体夹紧，然后由传动机构11带动夹具113转动，烤串即可在烤架30上转动烧烤，待烤制完成，在气缸119的作用力下，夹咀张开，即可取出烤架30。在烧烤的过程中，还可以通过喷油撒粉装置20对烤串进行喷油、撒粉(如辣椒粉、孜然粉等)，增加烤串的口味。
55.如图15、16所示，本实施例所述自助餐饮设备采用plc控制系统对设备中的各子系统进行控制，所述plc控制系统进一步分为冰柜(冷藏柜)贮存系统、智能机械臂控制系统、微烤炉(微波烤炉)控制系统、炭炉控制系统等。所述冰柜贮存系统用于控制冷藏柜的存储温度，以及控制冷藏柜的传送装置将食品送出至输出口73，供机械臂抓取。所述智能机械臂控制系统分别控制第一机械臂和第二机械臂的动作，其中第一机械臂81被控制在冷藏柜、微波烤炉和工作台的暂存区(中转区)之间活动，第二机械臂82被控制在工作台区域活动，主要包括将待烧烤的食品放入烧烤装置200进行烤制(具体包括喷油、炭烤、中转、出货等)，以及将暂存区的食品(无需炭烤类食品)直接抓取出货。所述微烤炉控制系统用于控制微波烤炉的自动门开启或关闭，以及根据不同食材，设定微波烤炉的烤制参数(可设置微波量、发热装置温度、风量、时间等)。其他控制系统可以控制订单系统与餐饮设备的联动、出餐转盘控制、空气净化控制等。
56.上述plc控制系统中的炭炉控制系统进一步包括烤架与炭炉联动系统、喷油撒粉控制系统和炭火恒温控制系统，所述烤架与炭炉联动系统用于控制烤架与烤炉的联动及360度自动翻转动作，所述喷油撒粉控制系统用于控制第二机械臂抓取烤架在不同工位间移动，并实现喷油(或蜜糖水)、撒粉(辣椒粉、孜然粉等)等动作，所述炭火恒温控制系统用于控制炭火盘的升降，以及对炭火盘的温度进行监测、报警等。
57.基于上述自助设备及其控制系统，本发明还提供了两种食品加工方法，如图14所示。当待加工食品(如蔬菜类)不需要进行炭火烧烤时，所述食品加工方法包括以下步骤：
58.(1)控制第一机械臂81从冷藏柜71中取出待加工食品，将其放入食品加工区的微波烤炉50中；
59.(2)控制所述微波烤炉50启动，利用微波和热风对食品进行烤制；
60.(3)待微波烤炉50完成烤制后，控制第一机械臂81将微波烤炉中的食品取出，放置
在工作台的缓存区62；
61.(4)控制第二机械臂82将缓存区的食品转移至输出窗口61的转盘63上，供用户取餐。
62.进一步地，当待加工食品(如肉制品类)需要进行二次炭火烧烤时，所述食品加工方法包括以下步骤：
63.(1)控制第一机械臂81从冷藏柜71中取出待加工食品，将其放入食品加工区的微波烤炉50中；
64.(2)控制所述微波烤炉50启动，利用微波和热风对食品进行烤制；
65.(3)待微波烤炉50完成烤制后，控制第一机械臂81将微波烤炉中的食品取出，放置在工作台的缓存区62；
66.(4)控制第二机械臂82将缓存区的食品转移至烧烤装置200进行二次烧烤，具体包括给食品喷油、撒粉、烧烤；所述烧烤装置上设有烤架30，待加工食品被放置在该烤架30上进行转动烧烤；
67.(5)待烧烤装置200完成烤制后，控制第二机械臂82将经过烤制的食品取出，放入餐盒后转移至输出窗口61的转盘63上，供用户取餐。
68.本实施例所述自助餐饮设备可采用plc编程实现全自动化的烹饪操作和控制，通过机械手臂将冷藏的待加工食品取出并放入微波烤炉中，利用微波方式进行快速加热和烤制；进一步地，根据食品类型，还可以选择性地将微波烤炉加工后的食品送至烧烤装置(炭火炉)进行二次烧烤，可以有效提升食品的口味和口感。本发明可实现整个食品烹饪、加工流程的全自动化，过程中无需人工参与，不仅提高了烧烤的加工效率，而且降低了明火烧烤对环境和人体造成的潜在伤害，有效提升了食品加工的品质和效率。
69.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。