即飲式可拆洗破壁機(jī)研究設(shè)計(jì)

付正庭

（廣東美的生活電器制造有限公司 佛山 528311）

引言

集多種功能為一身的破壁機(jī)，其功能強(qiáng)大，一臺(tái)機(jī)器具備榨豆?jié){、榨果蔬汁、攪拌粉碎、熬粥、制湯、研磨等多種功能。破壁機(jī)一機(jī)多用，化繁為簡(jiǎn)，既符合當(dāng)下都市人群快節(jié)奏的生活以及解決城市消費(fèi)者居住空間受限的弊端，又滿足了養(yǎng)生、健康等需求。

目前破壁機(jī)已連續(xù)3年全渠道零售額超過百億元，成為廚房小家電市場(chǎng)除去電飯煲以外的第二個(gè)百億市場(chǎng)。隨著破壁機(jī)的普及，使用頻率提高，用戶對(duì)破壁機(jī)的使用體驗(yàn)提高了更多要求，比如高效快速、方便清洗。

1 全新蒸汽滅酶工藝

用戶普遍反饋傳統(tǒng)破壁機(jī)豆?jié){熬煮時(shí)間長(zhǎng)，制漿完成后溫度高需要冷卻較長(zhǎng)時(shí)間。本課題結(jié)合營(yíng)養(yǎng)研究機(jī)理，研究全新蒸汽滅酶工藝，制作完成即可直接飲用，無需冷卻后再喝，名為即飲式。

1.1 工作機(jī)理

通過快速沸騰產(chǎn)生高溫蒸汽加快滅酶，高溫蒸汽主要作用：①使脲酶、胰蛋白酶等營(yíng)養(yǎng)抑制劑快速失活；②易起泡物質(zhì)蛋白質(zhì)充分受熱變性，暴露疏水基團(tuán)，降低親水起泡能力；③促進(jìn)糖苷鍵斷裂，激發(fā)甜味物質(zhì)的釋放；④快速滅活脂肪氧化酶，降低豆腥味。機(jī)理簡(jiǎn)易如圖1所示。

圖1 蒸汽滅酶機(jī)理

1.2 工藝過程

以做1 L豆?jié){為例，傳統(tǒng)破壁機(jī)要先加1 L水，然后把整個(gè)1 L水煮沸，才能開始滅酶，導(dǎo)致熬煮時(shí)間長(zhǎng)，并且制作完成后需繼續(xù)冷卻到50℃左右才能喝，整個(gè)周期比較長(zhǎng)。過程如圖2。

圖2 傳統(tǒng)破壁機(jī)工藝過程

以做1 L豆?jié){為例，此課題即飲式破壁機(jī)第一次只加100 ml水，可以快速沸騰產(chǎn)生高溫蒸汽，然后進(jìn)行滅酶，可以使豆子更快熟透。然后加500 ml純凈水加熱到70 ℃，再加500 ml純凈水混合均勻，整個(gè)過程縮短到10 min左右，風(fēng)味更好，制作完成即可直接飲用。過程如圖3。

圖3 即飲式破壁機(jī)工藝過程

2 結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)

即飲式破壁機(jī)利用蒸汽滅酶工藝，蒸汽滅酶工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新要求是，機(jī)器能自動(dòng)加水，整體方案最大創(chuàng)新是在原有平臺(tái)上增加自動(dòng)加水方案。同時(shí)為了解決用戶反饋比較強(qiáng)烈的不方便清洗、清洗不到底的問題，本案創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可拆刀盤方案?？傮w結(jié)構(gòu)方案如圖4。

2.1 自動(dòng)加水方案

如圖4，在機(jī)身周圍設(shè)置透明圓形水箱，有效減小產(chǎn)品體積，水箱下面的底座上設(shè)置帶霍爾的水泵，水泵通過水管與機(jī)身上的密封圈連通，杯組件通過單向閥與密封圈配合可拆離于機(jī)身，然后水沿著水管從進(jìn)水口進(jìn)入攪拌杯中。單向閥的設(shè)置可確保杯組件拿開時(shí)，杯中水管殘留的水不會(huì)滴漏出來。帶霍爾的水泵可以通過控制板的控制測(cè)量進(jìn)水量，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)水。選用水泵電壓DC12 V、水壓為2～4 Bar、流量為0.7～0.8 L/min。

圖4 總體結(jié)構(gòu)方案圖

2.2 刀盤可拆洗方案

普通破壁機(jī)在使用完后，用戶普遍反饋杯底和攪拌刀不方便清洗，且容易傷手。本案創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可拆刀盤方案，將刀盤和發(fā)熱盤分為兩個(gè)部件，方便拆洗的同時(shí)減輕了杯組件重量。

如圖5，為刀盤裝好狀態(tài)，刀盤上的把手兩端有兩個(gè)凹臺(tái)，凹臺(tái)形狀為一端封閉一端開口的圓柱形狀，其中圓柱形在把手方向開有缺口。杯罩上相應(yīng)位置有兩個(gè)凸臺(tái)，把手的凹臺(tái)和杯罩的凸臺(tái)組合成扣合機(jī)構(gòu)，再通過綠色密封圈形成密封和反彈力壓緊。按裝時(shí)，把手凹臺(tái)的缺口插入杯罩凸臺(tái)，再旋轉(zhuǎn)90 °成圖5形態(tài)，滑鈕上的扣鉤扣住杯罩上的扣鉤，鎖住把手防止外翻。

圖5 刀盤裝好狀態(tài)圖

如圖6，為刀盤拆出狀態(tài)，按圖5滑鈕處的箭頭方向，滑動(dòng)滑鈕，則滑鈕的扣鉤脫離杯罩的扣鉤，再翻轉(zhuǎn)把手90 °，再向上拉出把手，則為圖6狀態(tài)，此時(shí)攪拌杯和刀盤可以單獨(dú)清洗，清洗方便。

圖6 刀盤拆離狀態(tài)圖

3 控制方案設(shè)計(jì)

3.1 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路由主控電路、EMC電路、市電電壓檢測(cè)電路、過零檢測(cè)電路、總線電流檢測(cè)電路、WIFI通信電路、傳感器電路、繼電器電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電源電路、水泵驅(qū)動(dòng)電路、加熱驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成，硬件電路如圖7所示。主控電路芯片應(yīng)具有高性能、低成本、低功耗、儲(chǔ)速度快等特點(diǎn)。本電路以ARM 內(nèi)核的32位CPU，SH32F9062作為控制核心，其工作溫度范圍廣，具有4個(gè)16位定時(shí)器，支持9個(gè)通用異步串行通信UART，2組獨(dú)立串行通信SPI，2組獨(dú)立兩線串行通信TWI，4路16位可調(diào)互補(bǔ)PWM，集成16通道觸摸按鍵功能，1個(gè)DMA控制器，16個(gè)外部中斷輸入通道，并內(nèi)置24個(gè)12位的A /D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

圖7 硬件電路結(jié)構(gòu)圖

3.2 程序控制設(shè)計(jì)

控制模塊接收到用戶輸入即飲式功能、容量、開始信號(hào)后，啟動(dòng)程序工作，控制水泵、發(fā)熱盤、電機(jī)等工作，通過NTC溫度傳感器和時(shí)間控制各階段工作啟停。即飲式流程如圖8所示。

圖8 即飲式流程圖

4 結(jié)語

即飲式可拆洗破壁機(jī)，機(jī)上設(shè)置水泵自動(dòng)進(jìn)水，通過使用蒸汽滅酶工藝，縮短了整個(gè)制漿流程及省去了冷卻時(shí)間，能提升快節(jié)奏生活下的用戶體驗(yàn)。同時(shí)因?yàn)榭梢宰詣?dòng)加水，用戶在使用預(yù)約功能時(shí)，也不用提前加水泡著豆子，能保證豆?jié){的新鮮度。結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)了可拆洗刀盤，便于清洗，干凈衛(wèi)生。