一种液态物料自动定量投料装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及烹饪器具技术领域，尤其涉及一种液态物料自动定量投料装置及其使用方法。


背景技术：

2.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，目前的自动烹饪设备尚不能够满足工业、餐饮业、家庭对自动烹饪的需求。
3.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、流休力学、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。中式烹饪屮的火候，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。
4.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，加热操作和投拌操作是自动义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：
5.1)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；
6.2)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。
7.3)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；
8.4)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。
9.以外围操作中的自动投料操作为例，简单来说，经自动投料操作可以显著地提高自动烹饪的工作效率，减轻劳动强度，为自动烹饪所必须。此外，自动投料操作还涉及到自动烹饪原料的商业流通形式、操作的便利性以及投料装置的卫生维护等，因而也是自动烹饪领域中较为关键的研发方向之一。
10.中国专利文献cn201520533160.2公开了一种电动投料装置，在炒菜机机身的两侧设置主投料装置和组合投料装置，将烹饪材料放入相应的料盒，通过支撑杆旋转和料盒翻转实现投料。使用者在操作时需将外购食材逐一放入对应的料盒，且每道菜品都需重复一次，因此操作便利性低，且物料容易被污染。另外，由于液态物料易泼洒，该设计对于液态物料投料适用性很差。该专利未考虑料盒的可拆装性、可运输性，且并未对投料装置设置自动清洗功能。
11.中国专利文献cn201020110914.0公开了一种半自动旋转式给料器，使用者转动手把，装料瓶中佐料经过给料漏斗落入存料仓，经由转至下方的给料口出料，可进行连续定量给料。然而，该设计不适用于液态物料投料，且使用时需人工操作，投料精度较低。该专利未考虑料盒的可拆装性、可运输性，且并未对投料装置设置自动清洗功能。
12.中国专利文献zl03137938.9公开了一种物料包装，该物料包装包括包装体和封装体，其中，包装体是单室或多室的容器，封装体是薄膜、拉板、封盖或其它封装物，烹调物料按投放顺序被分别放置在各物料室中，投料装置依次打开各物料室的封装体，实现分次投料。然而，多种物料要装填到同一包装的多个空间，难度较大，加上该技术方案必须封装，对现场手工应用时，必须有封装设备，对该投料装置的应用造成限制。尤其是对于粘性物料，薄膜表面会粘附物料而影响出料。此外，由于液态物料易泼洒，该设计对于液态物料投料适用性差，且该技术方案也未考虑自动清洗功能。
13.中国专利文献cn201510027034.4公开了一种用于自动或半自动烹调设备投料机构中的组合料盒及其投料方法。组合料盒包括至少一种连接机构和两个或两个以上的物料包装单元，连接机构与物料包装单元相配合，组成可拆卸的一体式组合料盒。投料机构能够将每个物料包装单元彼此独立地从连接机构上取下并进行投料。但是，该自动投料机构较为复杂，料盒必须有一定机械强度，且对其形状有固定要求，灵活性不足。此外，该设计不适用于液态物料投料，且该技术方案也未考料盒的可拆装性、可运输性及自动清洗功能。
14.上述专利文献中的自动投料技术方案均不适用于自动烹饪中的液态物料投料，也未涉及自动清洗功能，因而会给投料装置带来卫生方面的成本和食品安全压力，即使是由人工来实现全面清洗，也会降低自动投料的工作效率。
15.有鉴于此，如何设计出适合多种烹饪原料、结构简明、可灵活地组合、能够自动清洗，并且液态物料可以方便地拆装、运输、配送，确保原料卫生，在自动烹饪设备上易于使用
的液态物料自动定量投料装置及其配用液料瓶，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。


技术实现要素：

16.本发明实施例的目的是提供一种具有可拆装容器的液态物料自动定量投料装置及其使用方法，使用方便。
17.本发明实施例是这样实现的，提供一种液态物料自动定量投料装置，包括：投料组件固定架，用于固定投料组件；压缩空气储存罐，连接有恒压阀，用于给所述投料组件输送压缩空气；至少一根投料管；至少一个所述投料组件，其中，所述投料组件包括：容器，用于容纳物料；第一刺穿管，刺穿连接于所述容器的一端上，并与所述压缩空气储存罐连通；第二刺穿管，刺穿连接于所述容器的一端上，并与所述投料管连通；第一控制阀，通过管道与所述恒压阀连接，用于控制第一刺穿管与所述压缩空气储存罐的通断；容器固定座，用于形成恒定压力的气体源，以驱动所述容器内的液态物料流向所述投料管。
18.优选的，所述容器包括一个具有两个开口的容器体、两个可刺穿密封和两个容器盖；所述容器体为容纳液态物料的主体；所述可刺穿密封，刺穿前形成对容器的密闭，刺穿后容器内液体可通过刺穿向外流动；所述容器盖，用于配合可刺穿密封实现对容器开口的密封并与所述容器固定座的固定端形成配合，具有与容器结合的内密封部以及与容器固定座的固定端结合的外分离/结合部，以及可供刺穿管通过的开口。
19.优选的，所述容器固定座包括两个固定端，分别和所述容器盖的外密封部结合，使所述固定端和容器盖的外分离/结合部之间形成配合，使得所述容器被固定在容器固定座上。
20.优选的，还包括：清洗液储存罐及至少一个第二控制阀，所述第二控制阀开启后用于所述投料管的清洗和排空，该所述第二控制阀出口一端连通所述投料管，并位于投料管的最前端，所述第二控制阀的进口的一端所述清洗液储存罐。
21.优选的，还包括：止回阀，所述止回阀的一端连接所述投料管，另一端连接所述第二刺穿管，用于防止液态物料回流。
22.优选的，所述容器固定座的至少一个固定端连接有弹性机构，可以使所述固定端相对容器形成后退移动，所述固定端和容器盖之间设有密封圈，弹性机构形成压力能够使所述固定端和容器盖的外分离/结合部之间形成密闭。
23.优选的，本发明实施例还公开了上述液态物料自动定量投料装置的使用方法，该方法包括以下步骤：
24.(1)、通过设定第一控制阀的参数，使得压缩空气储存罐输出到所述容器内的压缩空气的压力恒定；
25.(2)、将所述容器的的其中一个开口加装所述容器盖和所述可刺穿密封，以形成该开口的密闭，接着往容器内灌装液态物料，然后对另一开口加装所述容器盖和所述可刺穿密封形成该开口的密闭，并可对多个容器完成这一步骤；
26.(3)、将一个或多个容器固定在容器固定座上，接着将第一刺穿管、第二刺穿管分别刺穿所述容器的可刺穿密封；
27.(4)、初次投料前，按序短时启闭所有第一控制阀，使得一种或多种液态物料充满
容器出口端所述刺穿管至所述止回阀的空间；
28.(5)、根据投料次序需求，按预定的序列、时刻及时长启闭至少一个第一控制阀，完成一定量的一种或多种液态物料的投料。
29.优选的，该方法包括以下步骤：
30.在所述步骤(2)完成或投料结束或投料间隙，按预定的序列、时刻及时长至少一个所述第二控制阀，完成对所述投料管的清洗和排空。
31.本发明的有益效果在于，采用本发明的液态物料的自动定量投料装置及其使用方法，所述容器通过第一刺穿管与压缩空气储存罐安装连通后，通过所述第一控制阀控制压缩空气储存罐内给容器内输送压缩空气的压力和流量来实现所述容器内液态物料定量投放。该液态投料装置结构简单，操作可靠性高、方便快捷，成本低廉。
32.由于中式烹饪调味丰富多样，且直接食用菜品对卫生安全有较高要求，因此本发明容器是独立的，拆装灵活方便，手工灌装、机器灌装均可实现，贮运方便，并且可同时投放多个所述容器内的液态物料，对提高自动烹饪菜肴品质及菜肴质量安全提供了保障。第一控制阀位电磁阀，其在正常使用中只通过空气，不易堵塞，可靠性很高。烹饪中所需的液态调味料均对金属具有较强腐蚀性，长时间接触会污染液态调味料，本液态投料装置中的金属结构均不直接接触物料，避免金属污染情况发生，保证物料品质安全。该液态投料装置还在所述投料管处设置所述第二控制阀，以便在投料结束或投料间隙时对所述投料管的内部进行自动清洗和排空，杜绝串味情况发生，确保液态投料装置的卫生安全。
附图说明
33.图1是本发明实施例适用的液体物料自动定量投料装置的连接结构示意图；
34.图2是本发明实施例适用的另一种液体物料自动定量投料装置的连接结构示意图；
35.图3是本发明实施例适用的液态物料自动定量投料装置中容器与容器固定座拆装半剖图。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.结合图1至图3所示，本发明实施例适用的一种液态物料自动定量投料装置，包括：投料组件固定架501，其用于固定投料组件(未标号)；压缩空气储存罐515，连接有恒压阀517，用于给所述投料组件输送压力恒定压缩空气；至少一根投料管502；至少一个所述投料组件，其中，所述投料组件包括：容器(未标号)，其用于容纳液体物料；第一刺穿管506，刺穿连接于所述容器的一端上，并通过管道与所述压缩空气储存罐515连通；第二刺穿管507，刺穿连接于所述容器的另一端上，并与所述投料管502连通；第一控制阀508，通过管道与恒压阀517连接，第一控制阀508用于控制第一刺穿管506与所述压缩空气储存罐515的通断；容器固定座510，用于形成恒定压力的气体源，以驱动所述容器内的液态物料流向所述投料管502。
38.根据伯努利定理，不可压、理想流体沿流管作定常流动时，流动速度增加，流体的静压将减小；反之，流动速度减小，流体的静压将增加。因此当恒压阀517保证了压缩空气储存管内输出的压缩空气压力恒定、管道阻力恒定时，液态物料的流速是恒定的，因此对特定管道系统，其流量是恒定。因此，可以通过控制第一控制阀508的开启时间，来控制投料管502内液态物料的流动时间，以得到这段时间内液态物料的流量，反之，可以由需要的投料量计算流动时间，从而通过控制投料管502内液态物料的流动时间，实现定量投料。
39.优选的，所述容器包括一个具有两个开口的容器体503、两个可刺穿密封504和两个容器盖505；所述容器体503为容纳液态物料的主体；所述可刺穿密封504，刺穿前形成对容器的密闭，刺穿后容器内液体可通过刺穿向外流动；所述容器盖505，用于配合可刺穿密封504实现对容器开口的密封并与所述容器固定座510的固定端形成配合，所述容器盖505具有与容器结合的内密封部以及与容器固定座510的固定端结合的外分离/结合部，以及可供第一、二刺穿管通过的开口。
40.优选的，所述容器固定座510包括两个固定端，分别和所述容器盖505的外密封部结合，使所述固定端和容器盖505的外分离/结合部之间形成配合，使得所述容器被固定在容器固定座510上。
41.优选的，本发明实施例的液态物料自动定量投料装置还包括：清洗液储存罐516及至少一个第二控制阀509，所述第二控制阀509开启后用于所述投料管502的清洗和排空，该所述第二控制阀509出口一端连通所述投料管502，并位于投料管502的最前端，所述第二控制阀509的进口的一端连通所述清洗液储存罐506。
42.优选的，本发明实施例的液态物料自动定量投料装置还包括：止回阀511，所述止回阀511的一端连接所述投料管502，另一端连接所述第二刺穿管507，用于防止液态物料回流。
43.优选的，所述容器固定座510的至少一个固定端连接有弹性机构512，可以使所述固定端相对容器形成后退移动，所述固定端和容器盖505之间设有密封圈513，弹性机构512形成压力能够使所述固定端和容器盖505的外分离/结合部之间形成密闭。
44.本发明实施例还公开了上述液态物料自动定量投料装置的使用方法，该方法包括以下步骤：
45.(1)、通过设定第一控制阀508的参数，使得压缩空气储存罐515输出到所述容器内的压缩空气的压力恒定；
46.(2)、将所述容器的的其中一个开口加装所述容器盖505和所述可刺穿密封504，以形成该开口的密闭，接着往容器内灌装液态物料，然后对另一开口加装所述容器盖505和所述可刺穿密封504形成该开口的密闭，并可对多个容器完成这一步骤；
47.(3)、将一个或多个容器固定在容器固定座510上，接着将第一刺穿管506、第二刺穿管507分别刺穿所述容器的可刺穿密封504；
48.(4)、初次投料前，按序短时启闭所有第一控制阀508，使得一种或多种液态物料充满容器出口端所述第二刺穿管507至所述止回阀511的空间；
49.(5)、根据投料次序需求，按预定的序列、时刻及时长启闭至少一个第一控制阀508，完成一定量的一种或多种液态物料的投料。
50.优选的，该方法包括以下步骤：
51.在所述步骤(2)完成或投料结束或投料间隙，按预定的序列、时刻及时长至少一个所述第二控制阀509，完成对所述投料管的清洗和排空。
52.以下将通过具体实施例来进一步说明上述公开的方案：
53.参照图1所示，使用上述液态物料自动定量投料装置进行液态物料投料时，首先，将一个或多个所述容器安装在所述液态物料自动定量投料装置的容器固定座510上；接着，启动所述第一控制阀508对液态物料输送管道进行短时排气操作，使液态物料充满输送管道，并开启所述第二控制阀509对所述投料管502进行清洗和排空操作；然后，按预定的序列、时刻及时长启闭所述第一控制阀508进行投料，其中，单次菜肴烹饪中的每次投料结束后，开启所述第二控制阀509对所述投料管502进行排空操作；最后，单次菜肴烹饪结束后，再对所述投料管502进行一次清洗和排空操作。
54.更具体地，如图1所示，先将装有不同液体物料的所述容器安装在所述容器固定座510上，例如投料装置上安装了4个容器i、ii、iii、iv，分别灌装料酒、酱油、醋、蚝油；
55.首先，同时或次第短时开启所有的所述第一控制阀508，压缩空气储存罐515具有恒定压力的气体推动所述容器中的液体物料，以排空液态物料输送管道中的空气，使液体物料充满输送管道，避免新装容器首次投料出现计量误差情况，随后开启所述第二控制阀509，分别连通压缩空气储存罐515和清洗液储存罐516，排空和清洗溢入所述投料管502的液体物料，最终连通压缩空气储存罐515排出洗液；
56.随后，按预定的序列、时刻及时长启闭所述第一控制阀508分次投料，并开启所述第二控制阀509排空所述投料管502内的残留物料，减少因挂壁造成的料液损失，防止串味。例如，某菜肴的液态物料投料过程为如下。初次投料：容器i相应的第一控制阀508开启投料，随后投料管502处连通压缩空气储存罐515的第二控制阀短时开启排空投料管502内的液体物料，完成投料；二次投料：容器ii的酱油、容器iv的蚝油相应的第一控制阀508同时开启，随后投料管502处连通压缩空气储存罐515的第二控制阀509短时开启排空投料管502内的液体物料，完成投料；三次投料：容器iii的酱油、容器iv的蚝油相应的第一控制阀508同时开启，随后投料管502处连通压缩空气储存罐515的第二控制阀509短时开启排空投料管502内的液体物料，完成投料；
57.单次烹饪结束后，根据需要，启动所述第二控制阀509对所述投料管502进行清洗和对清洗液进行排空，减少串味情况的发生，保证菜品质量。优选地，在清洗时，投料管502和被投料容器口可以移开避让，使得清洗液不进入被投料容器。优选地，清洗废液可以通过专门的通道排放。
58.优选地，由于要长时间接触腐蚀性较大的高酸性、高盐烹饪物料，系统中使用的止回阀511可选择高分子及非金属材料，如食品级的聚乙烯、聚丙烯、各种聚酯、玻璃、陶瓷等。优选地，系统中使用的恒定压力气体源，可选用压缩空气、二氧化碳、惰性气体等，并采用恒压阀获得所需压力。优选地，输送管道上的止回阀511尽可能靠近投料管处安装，减少回吸导致投料量不足的情况。优选地，系统中使用的稳压气体可通过压缩空气过滤或无油空气机获得，保证空气管道无味、卫生、不堵塞。优选地，系统中使用的洗液包括表面活性剂溶液、消毒液、酸、碱等用于清洗管道的溶液以及他们的合理配伍，实际操作时还可对洗液进行加热，提高清洗效果。
59.如图2所示，系统清洗时开启所述第二控制阀509，关闭总管道控制阀518，使洗液
通过输送管道依次流经所述第二控制阀509、所述第一控制阀508、所述容器和所述止回阀511，最终汇聚到所述投料管502排出系统。
60.参照图3所示，使用上述装置安装、拆卸液体物料投料装置的所述容器时，将已灌装且带有所述可刺穿密封504的容器的其中一端对准安装有所述第一刺穿管506的所述容器座510，确保第一刺穿管506对准容器盖502的开口处，并用力推动，使第一刺穿管506刺透容器上的可刺穿密封504，继续推动使连接有弹性机构512的固定端相对容器形成后退移动，使容器有空间完成第二次刺穿，后退过程中将容器扶至垂直状态，确保容器盖502的开口处对准第二刺穿管507用力推动，使第二刺穿管507刺透容器另一端的可刺穿密封504，这样容器就安装在容器固定座510上，可进行预排气操作；优选地，所述固定端和容器盖505之间包括一个密封圈513，弹性机构512形成压力能够使所述固定端和容器盖505的外分离/结合部之间形成密闭；容器内液态物料使用完后，按前述安装操作过程逆序操作，即可将容器拆卸下来，使用过的容器可回收循环再利用。
61.需要指出的是，所述容器适用于各种有流动性甚至包含不堵塞止回阀的颗粒的液态物料，如液料、酱料、糊料以及它们的混合物。容器内的液体物料可根据实际用量灌装，即满足同一菜品和不同菜品各自对于烹饪原料多少的需求，又避免过量灌装造成的烹饪原料浪费，增加流通费用。另外，单个容器可以灌装混合物料，也可以只灌装一种液态物料，在投料形成混合，避免了烹饪原料因混合长时间盛装导致的物料变质情况。另外，由于本发明的液态物料自动定量投料装置对所述容器的强度需求较低，但需要耐腐蚀性较强，因此采用结实、耐用、耐清洗、可回收的环保材料制作，容器材料可包括但不限于高分子及非金属材料，如食品级的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、各种聚酯、玻璃、陶瓷及由它们形成的复合体等。此外，可刺穿密封膜具有很大的弹性，取下容器刺穿管拔出时自闭，防止容器中残余液体溢出。此外，本发明对容器固定座的材料要求较宽泛，材料材料可以包括但不限于高分子、金属及非金属材料，如食品级的聚乙烯、聚丙烯、各种聚酯、不锈钢、玻璃、陶瓷等。另外，所述容器体上标有定量刻度，便于观察液体物料容量。
62.优选地，所述容器体与所述容器盖505采用包括但不限于螺纹、卡扣配合，刺穿膜固定在容器开口和瓶盖之间。
63.优选地，所述投料管502、第一、二刺穿管等接触物料的管道，可以采用油、水双憎材料制作，例如聚四氟乙烯。
64.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。