CN105935246A - 一种海拔自适应豆浆机的制浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，包括预加热阶段和粉碎熬煮阶段，其特征在于，预加热阶段包括预加热完成判断过程，预加热完成判断过程包括以下过程：每隔时间Δt采集记录制浆物料与水的混合物的温度T，第n次采集记录的对应温度为T（n）；计算连续k个间隔时间Δt对应的温度差ΔT，第m组连续k个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（m），其中，ΔT（m）=T（m+k）-T（m）；当温度差ΔT小于阈值ΔTd的次数满足预设条件，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段。通过监控温度随着时间变化的过程，实现在进入粉碎熬煮阶段前制浆物料与水的混合物保持在该海拔下的沸点或附近的温度，以达到促进制浆物料营养物质释放及静音的效果。

Description

一种海拔自适应豆浆机的制浆方法

技术领域

本发明涉及一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，属于食品加工领域。

背景技术

市场上现有的豆浆机一般都设计成在平原地区使用，针对高原地区有专门的高原豆浆机。两种豆浆机采用不同的制浆工艺，原因在于平原地区和高原地区沸点相差较大。现有豆浆机的一套制浆程序不能很好地兼容平原地区和高原地区。例如，平原地区使用的豆浆机在高原地区使用时，由于高原地区沸点较平原地区低，这就造成豆浆机内设定的打浆温度相对偏高，甚至高于高原地区的沸点温度，这时就会出现只加热不粉碎的现象。当高原地区使用的豆浆机在平原地区使用时，由于平原地区的沸点高于高原地区，这就造成豆浆机内设定的打浆温度相对偏低，容易出现泡沫过多不利于制浆的情形。另外，即使能够完成制浆过程，现有制浆方法也无法达到较好的制浆效果，满足用户在制浆周期、静音等方面的要求。

发明内容

针对现有豆浆机的制浆方法难以适应不同海拔的问题，本发明提供了一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，通过以下技术方案实现：

一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，包括预加热阶段和粉碎熬煮阶段，其特征在于，所述预加热阶段包括预加热完成判断过程，所述预加热完成判断过程包括以下过程：每隔时间Δt采集记录制浆物料与水的混合物的温度T，第n次采集记录的对应温度为T（n）；计算连续k个间隔时间Δt对应的温度差ΔT，第m组连续k个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（m），其中，ΔT（m）=T（m+k）-T（m）；当温度差ΔT小于阈值ΔTd的次数满足预设条件，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段。

进一步的，所述粉碎温度Tf不低于该海拔下对应的水的沸点以下10摄氏度。

进一步的，所述阈值ΔTd=ΔT（1）*α，其中，ΔT（1）为第1组连续k个间隔时间Δt对应的温度差，α为修正系数，0＜α＜1。

进一步的，所述预加热完成判断过程之前将制浆物料与水的混合物加热至预定温度Tc。

进一步的，温度差ΔT小于阈值ΔTd则记录一次，否则减一次，记录三次则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段；或者，连续i次温度差ΔT小于阈值ΔTd，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段，其中，i=2至5。

进一步的，ΔT（1）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取下一组连续k个间隔时间Δt对应的温度差乘以修正系数α，连续j次ΔT（j）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取预设值ΔTd′，其中，所述第一设定温差范围为ΔTd′±M，M为不同工作条件下温度值的偏差。

进一步的，T（n+1）-T（n）不在第二设定温差范围内，则T（n+1）=T（n）+ΔTd′/k，ΔTd′为预设值，其中，所述第二设定温差范围为（ΔTd′±M）/k，M为不同工作条件下温度值的偏差。

进一步的，10秒≤k*Δt≤60秒。

进一步的，k=2至15，Δt=2秒至5秒。

进一步的，所述豆浆机包括防溢装置，所述预加热阶段中制浆物料与水的混合物触碰防溢装置，则进入粉碎熬煮阶段；或者，所述预加热阶段超过预定时长，则进入粉碎熬煮阶段；或者，所述预加热阶段和粉碎熬煮阶段之间还包括将制浆物料与水的混合物保持在粉碎温度Tf以上的高温保持阶段，所述高温保持阶段持续时间为tf；或者，根据所述粉碎温度Tf调整后续粉碎熬煮阶段中的加热功率。

本发明中，由于在预加热阶段中制浆物料没有经过粉碎而难以通过碰防判断沸点或者沸点附近的高温，采用通过监控制浆物料与水的混合物的温度随着时间变化的过程，准确判断预加热阶段退出时点，实现在进入粉碎熬煮阶段前制浆物料与水的混合物保持在该海拔下的沸点或者沸点附近的温度，以达到促进制浆物料营养物质的释放及静音的技术效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明的制浆方法流程；

图2是本发明恒定功率下温度随着时间变化的示意图；

图3是本发明各个间隔时间的采样记录温度的示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，包括预加热阶段和粉碎熬煮阶段。豆浆机包括制浆容器，制浆容器内放置有制浆物料与水的混合物。在粉碎熬煮阶段中，对制浆物料进行粉碎和熬煮，粉碎过程和熬煮过程交替或者同步进行。在进入粉碎熬煮阶段前，需对制浆物料与水的混合物进行预加热，一方面，促使制浆物料，尤其是大豆的细胞壁吸水膨胀，同时纤维及果胶组织在热作用下变性软化，失去致密性和支撑功能，实现细胞壁组织的破裂，变性后细胞壁中的可溶性纤维如果胶组织从细胞壁结构中分离溶解于水，增强了膳食纤维的分散稳定，此外细胞壁形成较大的缝隙，使得细胞内营养素得以溶出，另一方面，使得制浆物料从制浆过程的刚开始阶段就处在高温泡豆的过程，制浆物料会被充分软化，在后续粉碎过程中，不仅电机的负载会变小，电机噪声随之降低，电机寿命也得到提升，同时制浆物料冲击制浆容器侧壁的过程也将得到缓冲，进一步降低制浆噪音，改善用户体验。

如图2所示，在恒定功率加热的条件下，制浆物料与水的混合物的温度逐步上升，随着温度上升，而与环境温度的温差逐步变大，热散失效果趋于明显，温度T/时间t的斜率逐步变小，在到达该海拔下对应的沸点温度后将趋于平缓并保持在沸点温度。

上述预加热阶段包括预加热完成判断过程，要求预加热阶段达到一定温度后退出，进入下一制浆阶段，为了达到上述技术效果，需尽可能提高预加热阶段的退出温度，那么，该海拔下的沸点温度将是上述退出温度的极限，因此退出温度为该海拔下的沸点或者沸点附近的温度。

具体的，预加热完成判断过程包括以下过程：

如图3所示，每隔时间Δt采集记录制浆物料与水的混合物的温度T，第n次采集记录的对应温度为T（n）；计算连续k个间隔时间Δt对应的温度差ΔT，第m组连续k个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（m），其中，ΔT（m）=T（m+k）-T（m）；当温度差ΔT小于阈值ΔTd的次数满足预设条件，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段，此处粉碎温度即上述预加热阶段的退出温度。基于图2揭示的特性，越接近沸点温度，温度T/时间t的斜率变得越小，取相应的阈值ΔTd和相应的预设条件将能准确控制合适的粉碎温度Tf。

为了便于理解，下面以k=9，Δt=3秒的情况为实施例，T1为首次采集记录的温度，后续依次为T2、T3、T4……，相应的，第1组连续9个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（1），ΔT（1）=T（10）-T（1），第2组连续9个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（2），ΔT（2）=T（11）-T（2），依次类推。可见，相邻ΔT之间将有8（即k-1）个间隔时间Δt的温升是重合的，值得一提的是，温度差ΔT体现了27秒（即k*Δt）时间内的温升，适当的延长了时长，避免温度传感器对较短时长内温升不敏感，提高测量的准确性，另外，在退出预加热阶段前，温度差ΔT与阈值ΔTd的比较过程中，将以3秒（即Δt）为单位时间延长，进而避免了单位时间较长造成了制浆周期延长。基于上述分析，为了解决温度传感器对温升的敏感性的问题，选择10秒≤k*Δt≤60秒，进一步的兼顾到制浆周期问题，选择k=2至15，Δt=2秒至5秒。

需要指出的是，通过调整阈值ΔTd的大小，将直接控制粉碎温度Tf的高低，可以理解，阈值ΔTd越大，温度差ΔT小于阈值ΔTd的条件将越宽泛，阈值ΔTd越接近于零，温度差ΔT小于阈值ΔTd的条件将越严苛。为了达到上述促进制浆物料营养物质的释放及静音的技术效果，粉碎温度Tf不低于该海拔下对应的水的沸点以下10摄氏度。

对于阈值ΔTd的选择，可以选用预设的数值，进一步的，考虑到制浆量不同、制浆物料与水的配比不同以及工作环境中气压、气温等不同带来的热散失速率的不同等一系列因素，即使加热功率一定，单位时间Δt的温升也会不同，较优的，取阈值ΔTd=ΔT（1）*α，其中，ΔT（1）为第1组连续k个间隔时间Δt对应的温度差，α为修正系数，0＜α＜1。通过阈值ΔTd与本次制浆过程中第1组温度差ΔT（1）的联动，进而形成了闭环的控制过程，适应于不同工作环境，尤其是不同的海拔条件，另一方面，通过预设修正系数α，调整阈值ΔTd的大小，进而控制粉碎温度Tf与该海拔下对应的水的沸点的接近程度，达到高温粉碎的要求。在本实施方式中，10秒≤k*Δt≤60秒的选择也影响了温度差ΔT（1），进而影响阈值ΔTd，如果k*Δt＞60秒，则会带来温度差ΔT（1）过大，造成阈值ΔTd过大，进而造成温度差ΔT小于阈值ΔTd的条件过于宽泛。

进一步的，考虑到温度传感器失效或者瞬时温度波动带来的测温不准确，设置自我修正过程是必要的。上述自我修正过程包括：如果ΔT（1）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取ΔT（2）*α，即下一组连续k个间隔时间Δt对应的温度差乘以修正系数α，再判断ΔT（2）*α是否在第一设定温差范围内，如果连续j次ΔT（j）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取预设值ΔTd′。一般情况下，j取3，即连续3次不在第一设定温差范围内，则ΔTd取预设值ΔTd′。其中，上述第一设定温差范围为ΔTd′±M，M为不同工作条件下温度值的偏差。

不限于阈值ΔTd的确定过程设置自我修正过程，还可以在每个T（n）的采集记录过程中设置自我修正过程。该自我修正过程包括：T（n+1）-T（n）不在第二设定温差范围内，则T（n+1）=T（n）+ΔTd′/k，ΔTd′为预设值，其中，上述第二设定温差范围为（ΔTd′±M）/k，M为不同工作条件下温度值的偏差。

可以理解，上述两种自我修正过程可以同时设置，也可以不同时设置。在同时设置上述两种自我修正过程的情况下，两种自我修正过程中的预设参数ΔTd′、M应当是相同的。

需要补充的是，上述温度差ΔT小于阈值ΔTd的次数满足预设条件中的预设条件可以是多样的，预设条件的严苛程度同样将影响粉碎温度Tf的高低，也会影响制浆周期。作为上述预设条件较优的实施方式，包括：温度差ΔT小于阈值ΔTd则记录一次，否则减一次，记录三次则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段；或者，连续i次温度差ΔT小于阈值ΔTd，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段，其中，i=2至5，较优的，取i=3。

预加热完成判断过程之前将制浆物料与水的混合物加热至预定温度Tc，即在加热到预定温度Tc之前，无需记录温度，避免过多占用单片机的运算能力。一般情况下，海拔6000米以上为无人区，海拔6000米对应的沸点温度为80摄氏度，考虑到温度传感器测量误差或者其它特殊原因，预定温度Tc可取78-85摄氏度，较优的，预定温度Tc取80摄氏度。当然，采集并记录温度的过程也可以贯穿整个预加热过程，此情况下，预加热完成判断过程即预加热过程。

值得一提的是，预加热阶段和粉碎熬煮阶段之间还包括将制浆物料与水的混合物保持在粉碎温度Tf以上的高温保持阶段，高温保持阶段持续时间为tf。合理的高温保持阶段持续时间tf，将进一步上述促进制浆物料营养物质的释放及静音的技术效果。

还有，根据沸点与海拔的对应关系，根据粉碎温度Tf调整后续粉碎熬煮阶段中的加热功率，可达到较优的制浆效果。

另外，考虑到不同制浆物料的影响，如用户放置在加热条件下即产生大量泡沫的制浆物料，在预加热阶段就有溢出的风险，豆浆机包括防溢装置，如果预加热阶段中制浆物料与水的混合物触碰防溢装置，则进入粉碎熬煮阶段。考虑到其它难以预想的特殊情况，如果预加热阶段超过预定时长，则进入粉碎熬煮阶段。

当然，本领域内的技术人员可以理解，以上内容仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。

Claims (10)

1.一种海拔自适应豆浆机的制浆方法，包括预加热阶段和粉碎熬煮阶段，其特征在于，所述预加热阶段包括预加热完成判断过程，所述预加热完成判断过程包括以下过程：

每隔时间Δt采集记录制浆物料与水的混合物的温度T，第n次采集记录的对应温度为T（n）；

计算连续k个间隔时间Δt对应的温度差ΔT，第m组连续k个间隔时间Δt对应的温度差为ΔT（m），其中，ΔT（m）=T（m+k）-T（m）；

当温度差ΔT小于阈值ΔTd的次数满足预设条件，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段。

2.根据权利要求1所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，所述粉碎温度Tf不低于该海拔下对应的水的沸点以下10摄氏度。

3.根据权利要求1所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，所述阈值ΔTd=ΔT（1）*α，其中，ΔT（1）为第1组连续k个间隔时间Δt对应的温度差，α为修正系数，0＜α＜1。

4.根据权利要求1或2或3所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，所述预加热完成判断过程之前将制浆物料与水的混合物加热至预定温度Tc。

5.根据权利要求1或2或3所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，温度差ΔT小于阈值ΔTd则记录一次，否则减一次，记录三次则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段；或者，连续i次温度差ΔT小于阈值ΔTd，则取该时点的温度Tf为粉碎温度并进入粉碎熬煮阶段，其中，i=2至5。

6.根据权利要求3所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，ΔT（1）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取下一组连续k个间隔时间Δt对应的温度差乘以修正系数α，连续j次ΔT（j）*α不在第一设定温差范围内，则ΔTd取预设值ΔTd′，其中，所述第一设定温差范围为ΔTd′±M，M为不同工作条件下温度值的偏差。

7.根据权利要求1所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，T（n+1）-T（n）不在第二设定温差范围内，则T（n+1）=T（n）+ΔTd′/k，ΔTd′为预设值，其中，所述第二设定温差范围为（ΔTd′±M）/k，M为不同工作条件下温度值的偏差。

8.根据权利要求1所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，10秒≤k*Δt≤60秒。

9.根据权利要求8所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，k=2至15，Δt=2秒至5秒。

10.根据权利要求1所述的海拔自适应豆浆机的制浆方法，其特征在于，所述豆浆机包括防溢装置，所述预加热阶段中制浆物料与水的混合物触碰防溢装置，则进入粉碎熬煮阶段；或者，所述预加热阶段超过预定时长，则进入粉碎熬煮阶段；或者，所述预加热阶段和粉碎熬煮阶段之间还包括将制浆物料与水的混合物保持在粉碎温度Tf以上的高温保持阶段，所述高温保持阶段持续时间为tf；或者，根据所述粉碎温度Tf调整后续粉碎熬煮阶段中的加热功率。