[发明专利]一种回转加热装置及其自动烹饪方法

说明书

技术领域

本发明涉及物料加热技术领域和机器人领域，尤其涉及用于包含固体的物料加热的回转加热装置以及使用该回转加热装置进行自动烹饪的烹饪方法。

背景技术

烹饪是中国传统食品技术的核心内容之一，对中国的国民生活方式、食品工业以及国民经济有重要影响。烹饪自动化是中国社会经济发展到目前阶段的必然需求，是我国食品工业发展的主要方向之一。尽管许多科技工作者在这一领域做了大量的工作，目前还没有自动烹饪设备投入商业应用，不能够满足工业、餐饮业、家庭对自动烹饪的需求。

要实现手工烹饪工艺的自动化，首先必须掌握手工烹饪的科学原理和技术规律。根据传热学、食品品质变化动力学、传质学、流体力学、颗粒技术、运动学知识，详细考察烹饪过程，可以将中式烹饪过程定义为开放容器中被加热流体-颗粒食品的热质传递和品质变化过程。食品颗粒可以是片、丝、条、丁、末、块；流体可以是食用油、水、汤汁、糖液、蒸汽、空气等；食品的品质包括风味、色泽、毒理、质构(口感)、微生物、营养等食用品质。中式烹饪中的火候，实际上就是烹饪过程中温度时间的积累导致的品质变化的积累。理论分析证明，可以将大多数手工烹饪工艺转变为一定烹饪设备的自动烹饪程序。该程序包含了投料、搅拌、火候等控制内容，保证最终菜品具有相同的品质。

通过对手工烹饪的详细考察和分析，可以将手工烹饪操作分解为以下不同操作，加热操作和搅拌操作是自动烹饪的最核心和最关键的操作，可以称之为核心技术，其余操作可称为外围操作，具体如下：

1)加热操作，即热源向锅具的传热及其控制，手工烹饪中通过调节火力大小和锅体与热源的距离来实现对传热热量的控制，在自动烹饪中，通过电气和机械控制手段，比较容易实现这一操作；

2)搅拌操作，在手工烹饪中通过两种完全不同的操作来实现对所烹饪食品物料的搅拌。一种方法是通过对锅的操作，即手工烹饪中的抖锅、晃锅来完成的，对食品物料进行不同程度的搅拌，即烹饪术语中的“大翻”、“小翻”。抖锅、晃锅对烹饪物料的流体力学性质有一定要求，很多状态下是无法实现抖锅操作的，如糊状物料；另一种方法是用炒勺，也称为锅铲来搅拌食品物料，该法在绝大多数情况下都能够使用，但效率较前者低。在一般的抖锅、晃锅过程中，炒勺通常要作配合性的动作，以保证搅拌的均匀和效率，提高传热效率，并防止锅底结焦。当原料中有粘性物料时，抖锅、晃锅难以完成搅拌动作，这时炒勺刮铲翻动即成为主要的搅拌手段，可见在手工烹饪中的晃锅、抖锅和采用炒勺翻铲是相辅相成的不可缺少的手段。实现食品物料的搅拌操作，是自动烹饪设计的核心技术内容。

3)外围操作：包括投料、出锅、打散、碾压、切割等操作。在手工烹饪中的投料、出锅是非常容易实现的操作，在自动烹饪中却较为困难，同时还要考虑到手工烹饪中的分次加热操作带来的投料、出料的复杂性。在手工烹饪中通过炒勺手工操作可以完成很多菜品烹饪中必不可少的打散、碾压、切割等动作，而这些动作通常是与加热和搅拌过程同时完成的，通过机电设备实现以上动作组合是对自动烹饪设备设计的一个挑战。其他一些操作，如出锅、加盖(焖煮)、漂烫(汆、焯水)、滑油牵涉到物料周转、加盖去盖等动作，也不容易实现自动操作；

4)辅助操作：洗锅、清洁等辅助操作虽然简单，但却是必不可少的，而且也是菜品品质和食品安全的必然要求。在手工烹饪中极易完成，而在自动烹饪设备中实现却有一定难度。如果自动烹饪设备不能够自动清洗，手工清洗复杂费时，会严重影响设备的商业价值。

此外，将上述加热操作、搅拌操作、外围操作和辅助操作在同一自动烹饪设备中实现，在完成各操作之间的全面协调的同时，兼顾设备控制的复杂性、体积重量、运行成本、稳定性(如运动稳定性、操作可靠性、使用寿命)，也将是设计和制造自动烹饪设备时的一项艰巨挑战。

当前已有数以百计的自动烹饪领域的专利文献，但均存在各种不足，主要体现在：1.部分技术方案过于简单，实现的功能有限；2.一些专利虽然能够让较多的烹饪操作自动化，但机构复杂，存在运动机构振动大、实现外围功能有限等缺点；3.没有系统地考虑自动烹饪设备的自动清洗问题，使其自动化程度和卫生保证受到限制。