CN104957964A - 一种航天员专用中式食物制备智能控制系统及其食品制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天员专用中式食物制备智能控制系统及其食品制备方法，所述系统由食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统、控制系统、压力泵构成，其中：食品基料传输装备包括主食仓、副食仓、调料仓、水储罐、缓冲室，烹饪装置包括烹饪釜、搅拌器、加热器，除烟系统包括极性吸烟罐、非极性吸烟罐、吸烟机、真空泵、蒸汽发电机、蓄电池，水净化系统包括清洁水储罐、油水分离器、残油储罐，分离水储罐、水泵、分渗透膜和污水储罐。本发明具有个性化选择、食品种类多、克服航天微重力环境、智能化等特点，可用于空间站航天员、航空飞行员、野战部队、航海、潜艇等活动，还可用于地面工作繁忙的普通人群。

Description

一种航天员专用中式食物制备智能控制系统及其食品制备方法

技术领域

本发明属于特殊用途食品制备领域，涉及一种航天员专用中式食物制备智能控制系统及其食品制备方法。

背景技术

航天员作为一种特殊的人群、工作在极端的航天环境条件下。在航天飞行过程中，由于受到辐射、微重力、磁场及昼夜节律变化的影响，造成体内代谢及生理状态紊乱，导致航天员消化功能紊乱、免疫功能下降，特别是宇航员携带事先包装好的食品，这种食品不仅口味不佳，种类不多，而且偏重，直接影响航天员的工作与健康。   

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种航天员专用中式食物制备智能控制系统及其食品制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种航天员专用中式食物制备智能控制系统，包括食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统、控制系统、压力泵，其中：

所述食品基料传输装备包括主食仓、副食仓、调料仓、水储罐、缓冲室，主食仓、副食仓和调料仓的个数分别为1~10个，主食仓出口通过电控阀门F_M和电控阀门F₁与缓冲室连接，副食仓出口通过电控阀门F_A和电控阀门F₁与缓冲室连接，调料仓出口通过电控阀门F_C和电控阀门F₁与缓冲室连接，水储罐出口通过电控阀门F₂和电控阀门F₁与缓冲室连接；

压力泵通过电控阀门F₄与缓冲室连接，通过电控阀门F₅与烹饪釜连接；

所述烹饪装置包括烹饪釜、搅拌器、加热器，烹饪釜顶部固定连接搅拌器，搅拌器的传动轴从烹饪釜上端伸入内腔与烹饪釜上表面活动连接，传动轴底部设置一个搅拌桨，烹饪釜底部安装有加热器，缓冲室出口通过电控阀门F₆与烹饪釜连接，水储罐出口通过电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇与烹饪釜连接；

所述除烟系统包括极性吸烟罐、非极性吸烟罐、吸烟机、真空泵、蒸汽发电机、蓄电池，烹饪釜排烟出口通过电控阀门F₈与极性吸烟罐连接，通过电控阀门F₉与真空泵、蒸汽发电机和蓄电池连接，通过电控阀门F₉、电控阀门F₂₁与蒸汽发电机和蓄电池连接，吸烟机出口经电控阀门F₁₀与真空泵、蒸汽发电机和蓄电池连接；

所述水净化系统包括清洁水储罐、油水分离器、残油储罐，分离水储罐、水泵、分渗透膜和污水储罐，烹饪釜清洁水出口通过电控阀门F₁₁与清洁水储罐入口连接，清洁水储罐出口通过电控阀门F₁₂与油水分离器入口连接，油水分离器残油出口通过电控阀门F₁₃与残油储罐连接，油水分离器分离水出口通过电控阀门F₁₄与分离水储罐连接，分离水储罐出口通过电控阀门F₁₅、水泵和电控阀门F₁₈与分渗透膜入口连接，分渗透膜纯净水出口通过电控阀门F₁₇与水储罐入口连接，分渗透膜污水出口通过电控阀门F₁₆与污水储罐连接；

所述控制系统发送指令给食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统和压力泵。

采用上述智能控制系统制备航天员专用中式食物的方法，包括如下步骤：中央控制→指令→烹饪釜减压→启动料仓阀门→食材经缓冲室进入烹饪釜→水注入烹饪釜→烹饪釜增压→食材复水→加热→启动搅拌→启动除烟系统→成品转运→启动水净化系统，具体步骤如下：

（1）烹饪釜减压：通过控制系统设置指令，开启真空泵，开启电控阀门F₉，真空度为0.035~0.1MPa；

（2）食材传输：分别开启主食仓和/或副食仓、电控阀门F_M和/或电控阀门F_A、电控阀门F₁、电控阀门F₆，食材经过缓冲室进入烹饪釜，当食材量输出为设定的量时，关闭电控阀门F_M和/或电控阀门F_A；启动压力泵，开启电控阀门F₄，控制压力为0.035~0.1MPa，10~30秒后关闭；

（3）食材复水：开启电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇，水注入烹饪釜，当水流量为1000~2000 ml时，关闭电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇；开启电控阀门F₅、压力泵，压力0.035~0.1 MPa，水温25~50℃，20 ~ 40 min；启动水净化系统，去除多余水分，剩余80~500 ml水；

（4）加入调味料：启动电控阀门F_C，达到设定流入量时，关闭电控阀门F_C，其他过程同（2）（启动压力泵，开启电控阀门F₄，控制压力为0.035~0.1MPa，10~30秒后关闭 ），搅拌2~4 min；

（5） 加热温度100 ~ 200℃启动搅拌机，启动排烟系统；2~4 min后，将温度调至100~120℃，开启电控阀门F5、压力泵，压力0.1~0.8 MPa，20~60 min，关闭加热器；

（6）能量收集：烹饪完成后，启动电控阀门F₉、电控阀门F₂₁将余热收集，转至电能储存；

（7）成品转运；

（8）清洗：将内胆重新放入烹饪釜，启动水净化系统。

本发明具有如下优点：

1、本发明通过电控阀门和真空泵来克服航天微重力环境；

2、本发明可以保证航天员长时间的失重状态下的饮食营养需求，可以针对每名宇航员的营养需要、健康状况和口味而选择食谱，适合在航天环境下使用；

3、本发明具有个性化选择、食品种类多、克服航天微重力环境、智能化等特点，可用于空间站航天员、航空飞行员、野战部队、航海、潜艇等活动，还可用于地面工作繁忙的普通人群。

附图说明

图1为航天员专用中式食物制备智能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

如图1所示，本发明提供的航天员专用中式食物制备智能控制系统由食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统、控制系统45、压力泵15构成，其中：

所述食品基料传输装备包括主食仓1、副食仓2、调料仓3、水储罐4、缓冲室5，主食仓1分为M₁1-1、M₂1-2、M₃1-3……M_n1-n，出口分别通过电控阀门F_M1、F_M2……F_Mn与缓冲室连接；副食仓2分为A₁2-1、A₂2-2……A_n2-n，出口分别通过电控阀门F_A1、F_A2……F_An与缓冲室5连接，调料仓3分为C₁3-1、C₂3-2……C_n3-n，出口分别通过电控阀门F_C1、F_C2……F_Cn与缓冲室连接，水储罐4出口通过电控阀门F₂ 6和电控阀门F₁ 7与缓冲室5连接；

所述烹饪装置包括烹饪釜8、搅拌器9、加热器，烹饪釜8设置有排气孔43，烹饪釜8顶部固定连接搅拌器9，搅拌器9的传动轴从烹饪釜8上端伸入内腔与烹饪釜8上表面活动连接，传动轴底部设置一个搅拌桨，烹饪釜8底部安装有加热器，缓冲室出口通过电控阀门F₆ 44与烹饪釜8连接，水储罐4出口通过电控阀门F₂ 6、电控阀门F₃ 10、电控阀门F₁₉ 11、水泵12、电控阀门F₂₀ 13、电控阀门F₇ 14与烹饪釜8连接；

所述压力泵15通过电控阀门F₄ 16与缓冲室5连接，通过电控阀门F₅ 17与烹饪釜8连接；

所述除烟系统包括极性吸烟罐18、非极性吸烟罐19、吸烟机20、真空泵21、蒸汽发电机22、蓄电池23，烹饪釜排烟出口通过电控阀门F₈ 24与极性吸烟罐连接，通过电控阀门F₉ 25与真空泵21、蒸汽发电机22和蓄电池23连接，通过电控阀门F₉ 25、电控阀门F₂₁ 26与蒸汽发电机22和蓄电池23连接，吸烟机出口经电控阀门F₁₀ 27与真空泵21、蒸汽发电机22和蓄电池23连接；

所述水净化系统包括清洁水储罐28、油水分离器29、残油储罐30、分离水储罐31、水泵12、分渗透膜32和污水储罐33，烹饪釜清洁水出口通过电控阀门F₁₁ 34与清洁水储罐入口连接，清洁水储罐出口通过电控阀门F₁₂ 35与油水分离器入口连接，油水分离器残油出口通过电控阀门F₁₃ 36与残油储罐30连接，油水分离器分离水出口通过电控阀门F₁₄ 37与分离水储罐31连接，分离水储罐出口通过电控阀门F₁₅ 38、水泵12和电控阀门F₁₈ 39与分渗透膜入口连接，分渗透膜纯净水出口通过电控阀门F₁₇ 40与水储罐入口连接，分渗透膜污水出口通过电控阀门F₁₆ 41与污水储罐33连接；

所述控制系统45发送指令给食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统和压力泵15。

食材菜单及个性化选择操作步骤：

1、主副食选择：1.1主食M和1.2副食S。

2、主食食材选择：

2.1单一主食：大米M₁；小米M₂；玉米M₃；红豆M₄；绿豆M₅。

2.2复合主食：M₁M₂，M₁M₃，M₁M₄，M₁M₅，M₂M₃，M₂M₄，M₂M₅，M₃M₄，M₃M₅，M₄M₅。

2.3主食类型：2.3.1米饭和2.3.2粥。

2.4用餐人数：1-5人。

3、副食食材选择：

3.1肉类：A：猪肉A₁；牛肉A₂；鸡肉A₃；鱼肉A₄；虾A₅。

3.2蔬菜：B：胡萝卜B₁；山药B₂；竹笋B₃；西红柿B₄；黄瓜B₅；豆角B₆；木耳B₇；蘑菇B₈；菠菜B₉；茄子B₁₀。

3.3荤素搭配：AB：A₁B₁；A₁B₂；A₁B₃；........A₅B₁；..........A₅B₁₀。

3.4荤荤搭配：A₁A₂，.....A₁A₅；A₂A₃.........A₅；A₃A₄；A₄A₅。

3.5素素搭配：B₁B₂.........B₁B₁₀；B₂B₃........B₁₀。

4、副食类型选择：4.1炖菜、4.2炒菜、4.3汤。

4.4口味选择：

4.4.1咸味：重；中；轻；无。

4.4.2甜味：重；中；轻；无。

4.4.3辣味：重；中；轻；无。

4.4.4酸味：重；中；轻；无。

4.4.5鲜味：重；中；轻；无。

4.5用餐人数选择：1—5人。

以一人份牛肉炖胡萝卜为例：A₁—牛肉，A₂—胡萝卜。

1、烹饪釜减压：通过控制系统42设置指令，开启真空泵21，开启电控阀门F₉ 25，真空度为0.075MPa；

2、食材传输：分别开启副食仓A₁2-1、A₂2-2、电控阀门F_A1、F_A2、电控阀门F₁、电控阀门F₆ 44，当副食仓A₁2-1输出量30 g、A₂2-2输出量为10 g时，关闭电控阀门F_A1、F_A2；启动压力泵15，开启电控阀门F₄ 16，控制压力为0.1MPa，30秒后关闭；

3、食材复水：开启电控阀门F₂ 6、电控阀门F₃ 10、电控阀门F₁₉ 11、水泵12、电控阀门F₂₀ 13、电控阀门F₇ 14，水注入烹饪釜8，当水流量为1000 ml时，关闭电控阀门F₂ 6、电控阀门F₃ 10、电控阀门F₁₉ 11、水泵12、电控阀门F₂₀ 13、电控阀门F₇ 14；开启电控阀门F₅ 17、压力泵15，压力0.1 MPa，水温25℃，20 min；启动水净化系统，去除多余水分，剩余80~100 ml水；

4、加入调味料：启动胡椒粉阀门F_C1，固态酱油阀门F_C2，固态食盐阀门F_C3，液态食用油阀门F_C4，流入量分别为0.5、0.5、1.2、10 g，其他过程同2，搅拌2 min；

5、加热温度200℃，启动搅拌机9，启动排烟系统。3min后，将温度调至100℃，开启电控阀门F5、压力泵，压力0.1~0.8 MPa，25 min，关闭加热器；

6、能量收集：10 min后启动电控阀门F₉ 25、电控阀门F₂₁ 26将余热收集，转至电能储存；

7、成品转运；

8、清洗：将内胆重新放入烹饪釜8，启动水净化系统。

Claims (3)

1.一种航天员专用中式食物制备智能控制系统，其特征在于所述系统由食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统、控制系统、压力泵构成，其中：

所述食品基料传输装备包括主食仓、副食仓、调料仓、水储罐、缓冲室，主食仓出口通过电控阀门F_M和电控阀门F₁与缓冲室连接，副食仓出口通过电控阀门F_A和电控阀门F₁与缓冲室连接，调料仓出口通过电控阀门F_C和电控阀门F₁与缓冲室连接，水储罐出口通过电控阀门F₂和电控阀门F₁与缓冲室连接；

压力泵通过电控阀门F₄与缓冲室连接，通过电控阀门F₅与烹饪釜连接；

所述烹饪装置包括烹饪釜、搅拌器、加热器，烹饪釜顶部固定连接搅拌器，搅拌器的传动轴从烹饪釜上端伸入内腔与烹饪釜上表面活动连接，传动轴底部设置一个搅拌桨，烹饪釜底部安装有加热器，缓冲室出口通过电控阀门F₆与烹饪釜连接，水储罐出口通过电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇与烹饪釜连接；

所述除烟系统包括极性吸烟罐、非极性吸烟罐、吸烟机、真空泵、蒸汽发电机、蓄电池，烹饪釜排烟出口通过电控阀门F₈与极性吸烟罐连接，通过电控阀门F₉与真空泵、蒸汽发电机和蓄电池连接，通过电控阀门F₉、电控阀门F₂₁与蒸汽发电机和蓄电池连接，吸烟机出口经电控阀门F₁₀与真空泵、蒸汽发电机和蓄电池连接；

所述水净化系统包括清洁水储罐、油水分离器、残油储罐，分离水储罐、水泵、分渗透膜和污水储罐，烹饪釜清洁水出口通过电控阀门F₁₁与清洁水储罐入口连接，清洁水储罐出口通过电控阀门F₁₂与油水分离器入口连接，油水分离器残油出口通过电控阀门F₁₃与残油储罐连接，油水分离器分离水出口通过电控阀门F₁₄与分离水储罐连接，分离水储罐出口通过电控阀门F₁₅、水泵和电控阀门F₁₈与分渗透膜入口连接，分渗透膜纯净水出口通过电控阀门F₁₇与水储罐入口连接，分渗透膜污水出口通过电控阀门F₁₆与污水储罐连接；

所述控制系统发送指令给食品基料传输装备、烹饪装置、除烟系统、水净化系统和压力泵。

2.根据权利要求1所述的航天员专用中式食物制备智能控制系统，其特征在于所述主食仓、副食仓和调料仓的个数分别为1~10个。

3.一种采用权利要求1所述航天员专用中式食物制备智能控制系统制备航天员专用中式食物的方法，其特征在于所述方法具体步骤如下：

（1）烹饪釜减压：通过控制系统设置指令，开启真空泵，开启电控阀门F₉，真空度为0.035~0.1MPa；

（2）食材传输：分别开启主食仓和/或副食仓、电控阀门F_M和/或电控阀门F_A、电控阀门F₁、电控阀门F₆，食材经过缓冲室进入烹饪釜，当食材量输出为设定的量时，关闭电控阀门F_M和/或电控阀门F_A；启动压力泵，开启电控阀门F₄，控制压力为0.035~0.1MPa，10~30秒后关闭；

（3）食材复水：开启电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇，水注入烹饪釜，当水流量为1000~2000 ml时，关闭电控阀门F₂、电控阀门F₃、电控阀门F₁₉、水泵、电控阀门F₂₀、电控阀门F₇；开启电控阀门F₅、压力泵，压力0.035~0.1 MPa，水温25~50℃，20 ~ 40 min；启动水净化系统，去除多余水分，剩余80~500 ml水；

（4）加入调味料：启动电控阀门F_C，达到设定流入量时，关闭电控阀门F_C，启动压力泵，开启电控阀门F₄，控制压力为0.035~0.1MPa，10~30秒后关闭 ，搅拌2~4 min；

（5） 加热温度100 ~ 200℃启动搅拌机，启动排烟系统；2~4 min后，将温度调至100~120℃，开启电控阀门F5、压力泵，压力0.1~0.8 MPa，20~60 min，关闭加热器；

（6）能量收集：烹饪完成后，启动电控阀门F₉、电控阀门F₂₁将余热收集，转至电能储存；

（7）成品转运；

（8）清洗：将内胆重新放入烹饪釜，启动水净化系统。