即飲式可拆洗破壁機研究設計

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，其功能強大，一臺機器具備榨豆漿、榨果蔬汁、攪拌粉碎、熬粥、制湯、研磨等多種功能。破壁機一機多用，化繁為簡，既符合當下都市人群快節奏的生活以及解決城市消費者居住空間受限的弊端，又滿足了養生、健康等需求。

目前破壁機已連續3年全渠道零售額超過百億元，成為廚房小家電市場除去電飯煲以外的第二個百億市場。隨著破壁機的普及，使用頻率提高，用戶對破壁機的使用體驗提高了更多要求，比如高效快速、方便清洗。

1 全新蒸汽滅酶工藝

用戶普遍反饋傳統破壁機豆漿熬煮時間長，制漿完成后溫度高需要冷卻較長時間。本課題結合營養研究機理，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 工作機理

通過快速沸騰產生高溫蒸汽加快滅酶，高溫蒸汽主要作用：①使脲酶、胰蛋白酶等營養抑制劑快速失活；②易起泡物質蛋白質充分受熱變性，暴露疏水基團，降低親水起泡能力；③促進糖苷鍵斷裂，激發甜味物質的釋放；④快速滅活脂肪氧化酶，降低豆腥味。機理簡易如圖1所示。

圖1 蒸汽滅酶機理

1.2 工藝過程

以做1 L豆漿為例，傳統破壁機要先加1 L水，然后把整個1 L水煮沸，才能開始滅酶，導致熬煮時間長，并且制作完成后需繼續冷卻到50℃左右才能喝，整個周期比較長。過程如圖2。

圖2 傳統破壁機工藝過程

以做1 L豆漿為例，此課題即飲式破壁機第一次只加100 ml水，可以快速沸騰產生高溫蒸汽，然后進行滅酶，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，整個過程縮短到10 min左右，風味更好，制作完成即可直接飲用。過程如圖3。

圖3 即飲式破壁機工藝過程

2 結構總體方案設計

即飲式破壁機利用蒸汽滅酶工藝，蒸汽滅酶工藝對結構的創新要求是，機器能自動加水，整體方案最大創新是在原有平臺上增加自動加水方案。同時為了解決用戶反饋比較強烈的不方便清洗、清洗不到底的問題，本案創新設計了可拆刀盤方案。總體結構方案如圖4。

2.1 自動加水方案

如圖4，在機身周圍設置透明圓形水箱，有效減小產品體積，水箱下面的底座上設置帶霍爾的水泵，水泵通過水管與機身上的密封圈連通，杯組件通過單向閥與密封圈配合可拆離于機身，然后水沿著水管從進水口進入攪拌杯中。單向閥的設置可確保杯組件拿開時，杯中水管殘留的水不會滴漏出來。帶霍爾的水泵可以通過控制板的控制測量進水量，以實現自動進水。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 總體結構方案圖

2.2 刀盤可拆洗方案

普通破壁機在使用完后，用戶普遍反饋杯底和攪拌刀不方便清洗，且容易傷手。本案創新設計了可拆刀盤方案，將刀盤和發熱盤分為兩個部件，方便拆洗的同時減輕了杯組件重量。

如圖5，為刀盤裝好狀態，刀盤上的把手兩端有兩個凹臺，凹臺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。杯罩上相應位置有兩個凸臺，把手的凹臺和杯罩的凸臺組合成扣合機構，再通過綠色密封圈形成密封和反彈力壓緊。按裝時，把手凹臺的缺口插入杯罩凸臺，再旋轉90 °成圖5形態，滑鈕上的扣鉤扣住杯罩上的扣鉤，鎖住把手防止外翻。

圖5 刀盤裝好狀態圖

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

圖6 刀盤拆離狀態圖

3 控制方案設計

3.1 硬件電路設計

硬件電路由主控電路、EMC電路、市電電壓檢測電路、過零檢測電路、總線電流檢測電路、WIFI通信電路、傳感器電路、繼電器電路、電機驅動電路、開關電源電路、水泵驅動電路、加熱驅動電路等構成，硬件電路如圖7所示。主控電路芯片應具有高性能、低成本、低功耗、儲速度快等特點。本電路以ARM 內核的32位CPU，SH32F9062作為控制核心，其工作溫度范圍廣，具有4個16位定時器，支持9個通用異步串行通信UART，2組獨立串行通信SPI，2組獨立兩線串行通信TWI，4路16位可調互補PWM，集成16通道觸摸按鍵功能，1個DMA控制器，16個外部中斷輸入通道，并內置24個12位的A /D模數轉換器。

圖7 硬件電路結構圖

3.2 程序控制設計

控制模塊接收到用戶輸入即飲式功能、容量、開始信號后，啟動程序工作，控制水泵、發熱盤、電機等工作，通過NTC溫度傳感器和時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 結語

即飲式可拆洗破壁機，機上設置水泵自動進水，通過使用蒸汽滅酶工藝，縮短了整個制漿流程及省去了冷卻時間，能提升快節奏生活下的用戶體驗。同時因為可以自動加水，用戶在使用預約功能時，也不用提前加水泡著豆子，能保證豆漿的新鮮度。結構上創新設計了可拆洗刀盤，便于清洗，干凈衛生。