CN109122746B - 一种智能型食品真空烘烤设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于食品设备领域，具体公开一种智能型食品真空烘烤设备，包括供气装置、烘烤装置、适于烘烤装置维持真空环境的真空装置和控制装置；控制装置内置相应的烘烤工艺；供气装置向烘烤装置的烤室内输送载气；烘烤装置一侧的适于食品输入及输出的出入口处以密封方式设置闸门，将食品与空气隔离；烤室内被设置适于载气均匀分布的洒气头和俘气头、适于承载食品的托烤盘；控制装置操纵烘烤设备产生真空环境，食品被真空沸腾膨化处理，再在具有载气的真空环境中烤制食品。真空环境中烤制食品，食品的酥脆性及酥脆的均匀性得到显著地改善，载气及时排出烘烤挥发物，食品中的油脂氧化变质物、氧残留量更少，有利于食品的保存，保质期可提高0.5‑1倍。

Description

一种智能型食品真空烘烤设备

技术领域

本发明涉及一种食品烘烤设备，尤其涉及一种在具有载气的真空环境中烘烤食品的食品真空烘烤设备，属于食品设备领域。

背景技术

酥脆性焙烤食品，如桃酥、饼干、紫薯干、薯片等食品，品种繁多，风味各异，深受人们的喜爱，为了保持良好的酥脆性，减少防腐剂用量，往往需加入大量油脂及膨化剂，降低食品的板结性，来提高食品的酥脆性，特别酥脆均匀性，改善口感。当前食品烘烤设备，均在空气环境中对食品进行烘烤，食品承受大气压力，易板结，所烤食品的酥脆性较差；烘烤温度高达190℃以上甚至更高，烤室高温挥发出微量的金属离子气，食品中的油脂直接与空气中的氧气作用，油脂经高温氧化及金属催化氢过氧化反应生成油脂氧化变质物，氧化变质物又促进油脂高温氧化，加速油脂的氧化速度，生成更多的有害健康的油脂氧化变质物，增加食品俘获氧的能力，食品在保存中易发生氧化酸败变质，保质期短。因而，亟需开发一种智能型食品真空烘烤设备，以克服现有技术中存在的上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能型食品真空烘烤设备，在真空环境中烤制食品，食品承受气压力小，食品酥脆性提到明显改善，载气及时排出烘烤挥发物，食品中的油脂氧化变质物、氧残留量更少，有利于食品的保存。

本发明的技术方案如下：

一种智能型食品真空烘烤设备，其设计要点在于，包括：

供气装置，适于供给惰性气体构成的载气，供气装置上被设置适于载气输出的输出口；

烘烤装置，适于在具有载气的真空环境中烤制食品，所述烘烤装置的内部被设置适于烘烤食品的烤室，烘烤装置的一侧被设置适于食品输入及输出的出入口，在该出入口处以密封方式设置闸门，适于将烤室与空气隔离；所述烤室内被设置适于承载待烘烤食品的沿水平方向布置的托烤盘、适于将载气分流导引流向托烤盘的洒气头、适于载气被抽吸排出的俘气头；所述洒气头被水平设置，位于托烤盘的上方，俘气头被水平设置，位于托烤盘的下方；供气装置的适于载气输出的输出口经第1电磁阀与洒气头的适于载气输入的输入口密封连通；所述烤室内被设置适于检测被烘烤食品温度的温度传感器，烘烤装置被装配适于检测烤室真空度的真空计；

真空装置，适于提供食品烤制所需的真空环境，所述真空装置包括依次连通的适于滤除油雾及颗粒物的过滤器和适于提供真空环境的真空泵；所述俘气头的适于载气排出的输出口与过滤器的输入口密封连通；

控制装置，适于基于被设置的烘烤工艺操控烘烤设备在具有载气的真空环境中烤制食品；适于操纵第2电磁阀开启流通、操纵真空泵启动，抽吸排出烤室内的空气，获取真空环境；适于获取真空计的测量值，当该测量值小于烘烤工艺中的预设真空度时，保持预设的时间段；再操纵第2电磁阀调小开度、操纵第1电磁阀开启流通，向烤室内输送载气，当真空计反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，操纵烘烤装置启动加热；获取温度传感器检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取烤制温度的设定值，操纵烘烤装置调整加热，以使温度的测量值达到设定值，在具有载气的真空环境中按烘烤工艺中设定的温度烘烤食品，直到完成烘烤时止；当食品完成烘烤后，操纵第2电磁阀关闭、操纵真空泵停止，使烤室内恢复常压，在载气环境中冷却食品。

在应用中，本发明还有如下可选的技术方案。

作为可选地，所述烘烤工艺包括预设真空度的设定值以及与时间相关联的载气参量、烘烤真空度、烘烤温度的设定值；所述载气参量包括真空泵启停状态、第1电磁阀开闭及开度状态、第2电磁阀开闭及开度状态。

作为可选地，所述供气装置包括通过管道依次密封连通的适于储存液态载气的储气槽、适于将液态载气气化生成气态载气的气化器、适于存储气化器所产生气态载气的暂存罐和适于降低载气输出压力并稳压的减压阀，减压阀的适于载气流出的输出口与所述洒气头的输入口通过管道密封连通。

作为可选地，所述洒气头呈板状结构，包括适于将所输入载气分流的分流管、沿水平面方向布置的多个相互平行的导流管，所述分流管上被设置适于载气输入的输入口、与该输入口相连通的适于载气分流的多个输出口；所述分流管的输出口与各导流管的输入口分别密封流通，导流管上被设置位于其下端面的多个导流嘴，与托烤盘相对，适于将导流管内的载气分流导引流向托烤盘；所述减压阀的输出口经第1电磁阀与分流管的输入口密封连通。

作为可选地，所述俘气头由壁构成的壳体结构，俘气头的顶端面上被设置多个适于载气流入的呈环状的俘气孔、内部设置沿水平面方向水平布置的导流腔、底端面上设置适于连接排气管道的排气口，俘气头的排气口经排气管道与过滤器的输入口相连通，适于真空泵抽吸排气维持真空环境。

作为可选地，所述烘烤装置还包括均流栅格，被设置在洒气头与托烤盘之间靠近洒气头一侧，适于洒气头与托烤盘之间的载气气流的均匀分布；所述均流栅格至少由沿纵向等间距分布的横向均流板、沿横向等间距分布的纵向均流板构成；所述横向均流板、纵向均流板沿竖直方向布置，横向均流板、纵向均流板相互贯穿形成栅格状。

作为可选地，所述均流栅格的四周边侧分别被设置呈长条状的阻流板，沿竖直方向布置，阻流板的下端相对于上端向外倾斜；均流栅格四周的阻流板首尾依次连接围成下端开口大于其上端开口的围裙状结构。

作为可选地，所述烘烤装置还包括阻扰格栅，被设置在托烤盘与俘气头之间靠近托烤盘一侧，适于托烤盘与俘气头之间的载气气流的均匀分布；所述阻扰格栅至少由沿纵向等间距分布的横阻扰板、沿横向等间距分布的纵阻扰板构成；所述横阻扰板、纵阻扰板沿竖直方向布置，所述横阻扰板、纵阻扰板相互贯穿形成格状。

作为可选地，所述阻扰格栅的四周边侧分别被设置呈长条状的限流板，沿竖直方向布置，限流板的上端相对于下端向外倾斜；阻扰格栅四周的限流板首尾依次连接围成上端开口大于下端开口的呈倒立的围裙状结构。

作为可选地，所述预设真空度小于50帕。

本发明的食品真空烘烤设备被配置适于在具有载气的真空环境中烘烤食品的烘烤装置、适于向烘烤装置输送载气的供气装置、传感器组、电磁阀组和适于基于烘烤工艺对烘烤设备进行智能控制的控制装置。基于被设置的烘烤工艺，控制装置操纵烘烤装置的闸门打开，操纵烘烤装置将待烘烤的食品转移到烘烤装置内，操纵闸门关闭，烘烤装置处于与外部空气相隔离的状态；基于所预设的烘烤工艺，控制装置获取操作参量的设定值，控制装置操纵第2电磁阀开启流通、操纵真空泵启动，抽真空流路流通，抽吸排出烤室内的空气，获取真空环境；获取真空计的测量值，当该测量值小于烘烤工艺中的预设真空度时，食品内水分真空沸腾气化，食品内部形成气孔膨胀，被真空沸腾膨化，保持预设的时间段，充分膨化；而后，再操纵第2电磁阀调小开度、操纵第1电磁阀开启流通，向烤室内输送载气，使烤室的气压升高，当真空计反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，操纵烘烤装置启动加热；获取温度传感器检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取烤制温度的设定值，操纵烘烤装置调整加热，以使温度的测量值达到设定值，在具有载气的真空环境中按烘烤工艺中设定的温度烘烤食品，直到完成烘烤时止；当食品被烘烤完成后，操纵第2电磁阀关闭、操纵真空泵停止，使烤室内恢复常压，在载气环境中冷却食品。

与现有技术相比，本发明取得了如下有益的技术效果。

在具有载气的真空环境中烤制食品，食品的酥脆性及酥脆均匀性得到明显地改善；烤前对食品进行高真空预处理，食品内的水分沸腾气化，食品内部形成气孔膨胀，食品被真空沸腾膨化，食品膨化率被提高，所烤制食品的酥脆性得到进一步地地改善，食品硬度可以降低15％以上。载气及时排出食品挥发的油脂、烤室挥发的微量金属离子气等烘烤挥发物以及渗漏的空气，食品中的油脂难以发生高温氧化及金属催化氢过氧化反应生成氧化变质物；食品中的油脂氧化变质物的含量不及常规烤制的10％，食品的吸氧能力被大幅降低，有利于食用者的健康；食品在真空环境中烘烤及冷却，食品中的氧残留量极低。因而，所烤制的食品更易于保存，其保质期提高0.5-1倍及其以上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1实施方式中的一种食品真空烘烤设备的示意图。

图2烘烤装置的示意图。

图3供气装置的示意图。

图4为图2中烘烤装置的A-A方向剖视示意图。

图5另一种烘烤装置的示意图。

图6为图2中洒气头的仰视示意图。

图7为图2中均流栅格的仰视示意图。

图8均流栅格与洒气头相装配后的仰视示意图。

图9为图2中俘气头的俯视示意图。

图10为图2中阻扰格栅的俯视示意图。

图11阻扰格栅与俘气头相装配后的俯视示意图。

图12食品真空烘烤设备的电气控制原理框图。

其中，10-供气装置，11-储气槽，12-气化器，13-暂存罐，14-减压阀，20-烘烤装置，21-托烤盘，22-洒气头，221-分流管，222-导流管，223-导流嘴，23-均流栅格，231-横向均流板，232-纵向均流板，233-阻流板，24-俘气头，241-导流腔，242-俘气孔，25-阻扰格栅，251-横阻扰板，252-纵阻扰板，253-限流板，26-闸门，30-真空装置，31-过滤器，32-真空泵，40-电磁阀组，41-第1电磁阀，42-第2电磁阀，50-传感器组，51-真空计，52-温度传感器，53-氧传感器，60-控制装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

作为本申请的一种实施方式，提供一种智能型食品真空烘烤设备，如图1-图12所示，所述食品真空烘烤设备包括供气装置10、烘烤装置20、真空装置30、电磁阀组40、传感器组50和控制装置60。传感器组50包括真空计51、温度传感器52、氧传感器53；电磁阀组40包括第1电磁阀41、第2电磁阀42。供气装置10适于向烘烤装置20提供载气，该载气适于将烘烤挥发物与所渗漏的空气及时载出；烘烤装置20适于在具有载气的真空环境中烘烤食品；真空装置30适于提供烘烤装置烘烤食品所需的真空环境。供气装置10的适于载气输出的输出口与烘烤装置20的适于载气输入的输入口通过输气管道以密封方式连通，适于向烘烤装置的烤室内输送载气；烘烤装置20的适于载气输出的输出口与真空装置30的适于抽吸载气的输入口间通过抽气管道以密封方式连通，适于抽吸排出烤室内的空气以使烘烤装置的烤室维持烘烤所需要的真空环境。烘烤装置20的适于食品输入的以及适于食品输出的出入口处以密封方式设置闸门26，即烘烤装置20的食品输出口与食品输入口共用一个出入口，闸门26将食品与空气相隔离，使食品在具有载气的真空环境下烤制。本发明烘烤设备在真空环境中烘烤食品，食品承受气压力小，不易板结，所烤食品的酥脆性及酥脆均匀性提到明显改善；烤前可以对食品进行高真空沸腾膨化处理，以进一步改善食品的酥脆性；而后在适当的真空度下烘烤食品。在高真空环境，如真空压强小于50帕，在常温下，食品中的水分沸腾气化，食品表面压力接近于零，水分气化膨胀促进食品内形成气孔，食品被膨胀膨松，即食品被理物膨化，待食品充分真空沸腾膨化后，再在真空环境中烘烤，如真空压强为1000-1500帕的真空环境中烘烤，所烤制食品的硬度可以降低15％以上，食品的酥脆性及酥脆的均匀性均得到显著地改善，提高了口感，也有利于降低油脂及膨化剂的用量，更有利于健康。载气及时排出食品挥发的油脂、烤室挥发的微量金属离子气等烘烤挥发物以及及时排出烘烤装置所渗漏的微量空气，食品中的油脂难以发生高温氧化及金属催化氢过氧化反应生成氧化变质物。所烤制食品中的油脂氧化变质物的含量不及常规烤制的10％，食品的吸氧能力被大幅降低，食品中的氧残留量极低，食品更易于保存，其保质期可以提高0.5-1倍，甚至具有更长的保质期。

其中，所述供气装置10，如图3所示，包括储气槽11、气化器12、暂存罐13和减压阀14。储气槽11适于储存液态的载气，如高纯氮，可选纯度达到分析纯的食品级液氮。气化器12适于将液态的氮吸热气化形成气态的氮气；减压阀14适于将压力较高的氮气变为压力较低的压力稳定的氮气。所述储气槽11的适于液氮流出的输出口通过液氮管道与气化器12的输入口相连通，并在连通储气槽11与气化器12间的液氮管道中设置流量调节阀，以调节液氮的流量，调整氮气的产出量，使之与需求量相匹配，避免氮气压力过高。气化器12的适于氮气流出的输出口与暂存罐13的适于载气流入的输入口通过管道以密封方式连通。暂存罐13的适于载气流出的输出口与减压阀14的输入口之间通过管道以密封方式连通，减压阀14的输出口适于向冷却装置20输送氮载气。暂存罐13的采用可以使载气的供气压力更稳定。所述氮气选用纯度达到分析纯的食品级氮气，也可以选用纯度达到99％及以上的食品级氮气，均可被理解为上述的高纯氮气。所述氮气也可以由氩气或氦气所替代。

其中，所述烘烤装置20，如图2、图4、图5所示，包括可以实现密封的壳体，在壳体内设置适于烘烤食品的烤室，烤室与壳体间设置隔热层。烘烤装置20的前侧被设置适于待烘烤食品移入以及适于完成烤制的食品移出的出入口，在该出入口以密封方式设置闸门26，适于将待烘烤的食品与空气相隔离，烤室内形成烘烤食品所需的真空环境。所述烘烤装置20的烤室内被设置适于承载待烘烤食品的沿水平方向布置的托烤盘21、适于将载气分流导引流向托烤盘21的洒气头22、适于载气排出的俘气头24。所述洒气头22被沿水平面方向水平设置，位于托烤盘21的上方，俘气头24被沿水平面方向水平设置，位于托烤盘21的下方。所述洒气头22、托烤盘21、俘气头24相互平行布置，在竖真方向正相对，即洒气头22在托烤盘21的正上方，俘气头24在在托烤盘21的正下方。托烤盘21的上边侧及下边侧分别被设置加热器(图中未画出)，即上加热器、下加热器，适于均匀烘烤食品。所述烤室内被设置适于检测被烘烤食品的温度的温度传感器52，可以理解为检测待烘烤食品的烤制温度，烘烤装置的排气管道中设置氧传感器53，适于判断烤室内空气有无被完全排出以及有无空气渗漏到烤室内。具体地，将氧传感器53反馈的测量值与烘烤工艺中的排空参照值相比较，当该测量值小于排空参照值时，可作出烤室内的空气被完全排出或无空气渗漏的判断，否则可作出烤室内的空气未被完全排出或有空气渗漏的判断。供气装置10的减压阀14的适于载气输出的输出口经第1电磁阀41与洒气头22的适于载气输入的输入口密封连通。所述托烤盘21上被设置有适于载气上、下自由流通的网眼孔，用于承载食品在具有载气的真空环境中进行烘烤及冷却，其还可以为网带，也可以是钢带，或是任一种适于承托食品的且可使气体上、下自由流通的承载件。

其中，所述真空装置30，适于提供食品烤制所需的真空环境，所述真空装置30包括过滤器31、真空泵32。过滤器31适于滤除从烘烤装置内排出的载气中混入的油雾及颗粒物，真空泵32适于烘烤装置的烤室内维持烘烤食品所需的真空环境。过滤器31的适于载气输入的输入口与俘气头24适于载气输出的输出口间通过抽气管道以密封方式相连通，该抽气管道可选用金属波纹管。所述氧传感器53被装配在该抽气管道中，适于检测所排出载气的含氧量，以判断烤室内的空气有无被完全排出或空气有无向烤室内渗漏。

其中，所述控制装置60为具有运算功能、存储功能的数据处理装置，其可以由单片机构成，也可以由PLC构成，或由工控机构成，为现有技术，在此不再详述。

所述洒气头22呈平面的板状结构，如图2、图4、图5所示，沿水平面方向水平布置。洒气头22，如图4、图6所示，包括适于将所输入载气分流的分流管221、沿水平面方向水平布置的多个相互平行的导流管222，导流管222沿横向布置。所述分流管221上被设置适于载气输入的位于上端的输入口、与该输入口相连通的位于下端的多个输出口，用于将所输入的载气均匀分流，分别输向各个导流管222内。导流管222上被设置位于其顶端的适于载气输入的输入口。各个所述的导流管222的适于气体输入的输入口与分流管221的输出口分别密封流通，导流管222上被设置位于其下端面的多个导流嘴223，导流嘴223的出气口与托烤盘21相对，适于将导流管222内的载气分流并导引流向托烤盘21，以将托烤盘21上的食品所挥发的挥发物质、烤室高温挥发的微量金属离子气及时带走，向外排出，有利减少食品中油脂氧化。所述供气装置10的减压阀14的输出口通过输气管道与分流管221的输入口密封连通，将载气输送到洒气头22内，所述第1电磁阀被装配在该输气管道中，用于控制供气装置10向烘烤装置20的烤室内输入载气、停止输送载气以及调整载气的输送流量。调整载气的输送流量可以调整烤室的真空度。导流管222沿水平面方向的横向布置，并沿纵向等间距均匀分布，如图4、图6所示，各个导流管222分别与位于洒气头22顶端的输入口连通，适于将载气分流到各个导流管222内。导流嘴223设置在导流管222的底端面上，导流嘴223与导流管222连通，各支导流管222上的导流嘴223可以供平面，导流嘴223的出气口与托烤盘21相对，覆盖托烤盘21，适于将导流管222内的载气通过导流嘴223吹向托烤盘21，载气流均匀分布，分别流向置于托烤盘21上的各块食品上。与导流管222相连通的导流嘴223沿该导流管222的走向(即横向)等间距分布，如图6所示，以将载气均均分流，使载气气流的分布更均匀。进一步地，导流管222的中间部被设置适于载气输入的输入口，有利于减少导流管222内的压降差，以使各个导流嘴223所流出的载气流量及流速相当，改善载气气流分布的均匀性，有利食品被均匀烘烤、风干，确保食品，如桃酥、饼干、紫薯干、薯片等，的品质的一致性，如酥脆性、酥脆均匀性得到改善，使酥脆口感更好。作为一种可选的方式，托烤盘21上的每块食品的上方分别对应设置一个导流嘴223，如此，每块食品的载气的工况相当，有利确保食品品质的一致性。

所述俘气头24呈平面的板状结构，如图2、图4、图5所示，俘气头24为由薄壁构成的壳体结构，可呈块状。俘气头24的顶端面上被设置多个适于载气流入的呈环状的俘气孔242、内部设置沿水平面方向水平布置的导流腔241、底端面上设置适于连接排气管道的排气口243。俘气孔242优选地为圆环状，当烤室内的真空度较低时，如抽真空初期，有利减少真空泵抽真空时在俘气孔242处产生旋流，以使烤室内的载气气流均匀分布。俘气头24的排气口243与烘烤装置的排气管道的一端相连通，该排气管道的另一端与真空装置的过滤器31的输入口通过抽气管道以密封方式相连通，适于真空装置对烤室内抽真空，该抽气管道中装配第2电磁阀，适于控制抽真空及阻断抽真容，以及改变阀开度调整烤室的真空度。所述氧传感器53被装配在该排气管道中，用于判断烤室内空气有无被完全排出，或者用于判断有无空气向烤室内渗漏。具体判断方法为，将氧传感器53反馈的测量值与排空参照值相比较，当该测量值小于排空参照值时，可以认为烤室内的空气被完全排出或烤室内无明显空气渗漏，否则，判断为烤室内的空气未被完全排出或有空气向烤室渗漏。俘气孔242被设置在俘气头24的顶端面上，与导流腔241相连通，俘气孔242沿纵向、横向均匀分布，如图9所示，俘气孔242成行分布、成列分布，行与行间等间距分布、列与列间等间距分布。俘气孔242的进气口与托烤盘相对设置，便于从上向下流动的载气流入俘气孔。载气的采用，利于将烘烤装置20高温挥发出的微量的金属离子气及时带出烤室外、及时将食品高温挥发的油脂及时带出烤室外，即通过载气真空装置将烘烤挥发物及时带出烤室，有利进一步减少食品中的油脂发生金属催化氢过氧化反应，减少有害氧化变质物质的生成。需要说明的是，当对烤制均匀性要求不高时，所述俘气头24也可以由漏斗状的排气装置所替代，如图5所示，或者也可以采用排气孔直接排出。

操纵控制装置60可以设置与待烘烤食品相适应的烘烤工艺，以及对烘烤设备进行调试以及手动操作。该烘烤工艺包括预设真空度的设定值以及与时间相关联的载气参量、烘烤真空度、烘烤温度的设定值。所述载气参量包括真空泵启停状态、第1电磁阀开闭及开度状态、第2电磁阀开闭及开度状态的设定值。其中预设真空度用于表征烤前需要对待烘烤食品进行真空沸腾膨化处理所需要的真空度，如可以取值50帕，则在常温时，食品的水分已沸腾气化，实验发现，真空沸腾膨化处理的真空度越高，食品内水分气化越激烈，食品真空膨化率越高，所烤食品的酥脆性也就越好，但随着真空度的提高，成本快速增加。

操纵烘烤装置20的闸门打开，将待烘烤的食品转移到烘烤装置20的烤室内，操纵闸门关闭。操纵控制装置60设置与待烘烤食品相适应的烘烤工艺。基于被设置的烘烤工艺，控制装置60操控烘烤设备先对待烘烤的食品进行真空沸腾膨化处理、而后在具有载气的真空环境中烘烤及冷却食品。控制装置60基于烘烤工艺获取当前操作参数的设定值，对烘烤设备进行操作，适于操纵第2电磁阀42动作流通、操纵真空装置的真空泵启动，将烘烤装置的烤室内的空气抽吸排出，烤室被抽真空，以获取烘烤食品所需的真空条件。控制装置60适于获取真空计51的测量值，当真空计51反馈的测量值小于预设真空度时，即烘烤前对食品进行真空沸腾膨化预处理所需的高真空条件，如真空度达到50帕，在室温情况下，食品所含的水分沸腾气化并膨胀，食品表面压力低，接近于零，食品被真空气化膨胀，食品的膨化率得到提高，在该真空条件下，保持预设的时间段，使食品充分气化膨胀，以使所烤制的食品更酥脆、酥脆均匀性更好。而后，控制装置60操纵第1电磁阀41流通向烤室内输送载气，使烤室的真空度降低，当真空计51反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，如达到1500帕，操纵烘烤装置20启动加热，在具有载气的真空环境中烘烤食品。控制装置60获取温度传感器52检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取的烤制温度的设定值，操纵烘烤装置20调整加热，以使温度的测量值达到设定值，按设定的烤制温度在真空环境中烘烤食品，直至完成食品的烘烤时止。在烘烤期间，载气及时将烤室高温挥发的微量金属离子气带出烤室外、及时将食品高温挥发的油脂及时带出烤室外，有利进一步减少食品中的油脂发生高温氧化及金属催化氢过氧化反应，减少有害健康的氧化变质物质的生成。食品被完成烘烤后，控制装置60适于操纵第2电磁阀关闭、操纵真空泵停止，使烘烤装置20的烤室内恢复常压，在载气环境中将食品冷却。在具有载气的真空环境中烤制食品，食品所承受的气压力小，不易板结，所烤食品的酥脆性及酥脆均匀性可以得到明显地改善；烤前对待烘烤的食品进行真空沸腾膨化处理，食品内的水分沸腾气化，食品内形气孔被膨胀，食品的膨化率得以提高，所烤制食品的酥脆性得到进一步的显著改善，食品硬度可以降低15％以上。载气及时排出食品挥发的油脂、烤室挥发的微量金属离子气等烘烤挥发物，食品中的油脂氧化变质物及氧残留量少，有利于食品的保存，食品的保质期可提高0.5-1倍，甚至更长时间。食品中的油脂氧化变质物的含量少，也更有利于健康。

进一步，为了避免从导流嘴223流出的载气产生湍流，使载气气流分布均匀，确保食品品质的一致性，特别酥脆均匀性，需要在洒气头22与托烤盘21之间设置适于均流并稳流的均流栅格23，均流栅格23和洒气头22相固定。所述均流栅格23，如图2、图4-图8所示，包括横向均流板231和纵向均流板232。所述横向均流板231，如图2、图7所示，沿纵向等间距均匀分布，横向均流板231与水平面方相相垂直，即与洒气头22的底端面相垂直，可理解为横向均流板231沿竖直方向布置；纵向均流板232，如图2、图7所示，沿横向等间距均匀分布，纵向均流板232与水平面方向相垂直，即与洒气头22的底端面相垂直，可理解为纵向均流板232沿竖直方向布置。所述横向均流板231与纵向均流板232相互贯穿并固定，形成“井”字状的栅格结构，适于迫使从导流嘴223流出的载气沿着均流栅格的栅格向下流动，吹射食品，以避免导流嘴223流出的载气产生沿水平方向流动的分量，甚至产生湍流，使载气的流场分布更均匀，以确保在载气环境下所烤制的食品品质的均匀性更好，如色泽均匀性、酥脆均匀性，提高口感，以避免有的食品过硬、口感差。为了克服烘烤装置20的烤室壁对载气流产生的扰动影响，在均流栅格23的四周边侧分别设置阻流板233，如图2、图7所示，阻流板233沿竖直方向布置，阻流板233的下端相对于上端向外(即相对于均流栅格23的中部而言)倾斜。位于均流栅格23四边侧的四块阻流板233的首尾依次连接形成围裙状结构，如图2所示，该围裙状结构的下端的开口内径大上端的开口内径。进一步地，基于大量的实践数据分析发现，当阻流板233的下端沿竖直方向向外倾斜11-18度时，特别13-14度时，烘烤装置的烤室壁对洒气头22气流均匀分布的影响最小，洒气头22的周边无明显的湍流形成，洒气头22流出的载气气流的分布更均匀，有利于提高食品酥脆的均匀性。

进一步，为了减少俘气头24抽吸载气对载气气流的均匀分布产生扰动影响，破坏载气气流分布的均匀性，确保食品品质的一致性，特别酥脆均匀性，则需要在托烤盘21与俘气头24之间设置阻扰格栅25，如图2、图10所示。阻扰格栅25和俘气头24固定，靠近托烤盘21的一侧，位于俘气头24的正上方。所述阻扰格栅25，如图2、图10所示，包括横阻扰板251和纵阻扰板252。所述横阻扰板251，如图2、图11所示，沿水平方向横向布置，沿纵向等间距均匀分布，横阻扰板251与水平面方向相垂直，可理解为横阻扰板251沿竖直方向布置；所述纵阻扰板252，如图11所示，沿水平方向布置，沿纵向分布，沿横向等间距均匀分布，纵阻扰板252与水平面方向相垂直，可理解为纵阻扰板252沿竖直方向布置。所述横阻扰板251与纵阻扰板252相互贯穿，并固定，形成“井”字状的格栅，适于导引穿越托烤盘21的网眼孔向下流的载气，向下流动，流向俘气头24，流入俘气孔242，被俘气头24俘获并通过排气管道由真空泵抽吸排出。阻扰格栅25的采用可以避免俘气头24抽吸俘获载气时，特别当真空度较低时，如抽真空初期的烤室内气压较高时，由于真空泵抽真空，抽吸排气的气流量大、气流速高，各个俘气孔242的流阻不同导致载气的流路过度弯曲，甚至产生湍流，将破坏载气气流分布的均匀性，近而对洒气头22与托烤盘21之间的载气气流的均匀分布产生扰动影响，破坏气流分布的均匀性，甚至导流嘴223流出的气流中会产生湍流，影响食品的均匀风干，导致食品品质的均匀性(即一致性)变差。阻扰格栅25的设置可以使洒气头22、托烤盘21、俘气头24之间的载气流的均匀性得到进一步改善，使得在具有载气的真空环境中所烤制的食品品质的一致性更好，如酥脆均匀性、色泽均匀性更好，以提高口感，有效地避免有的食品过于硬、有的的食品过于酥脆，有的被欠着色、有的被过着色，食品的良品率提到提高。另外，为了克服烘烤装置20的烤室壁对俘气头24俘获气体的气流产生扰动影响，影响气流均匀分布，在阻扰格栅25的四周边侧分别设置限流板253，如图2、图10所示，限流板253呈长条型的板状，沿竖直方向设置，限流板253的上端相对于下端向外(相对于阻扰格栅25的中心部)倾斜。四块限流板253的首尾依次连接形成呈倒立的围裙状结构，如图2、图11所示，限流板253所构成的围裙状结构的上端开口大于其下端开口，有利于待排出的载气流入俘气头24排出。基于大量的实验对比发现，当限流板253的上端侧相对于竖直方向外倾斜20-26度时，特别22-24度时，烘烤装置20的烤室壁对载气气流均匀分布的扰动影响最小，俘气头24的四周边侧处无明显的湍流形成，该区域的载气气流的均匀性较好，相应地，俘气头24的抽吸俘气对洒气头22所产生的影响也得到进一步地降低，洒气头22流出的载气气流分布的均匀得到进一步地有效改善。

本实施方式的食品真空烘烤设备被配置适于在真空环境中烘烤食品的烘烤装置、适于向烘烤装置输送载气的供气装置、传感器组、电磁阀组和适于基于烘烤工艺对烘烤设备进行智能控制的控制装置。基于被设置的烘烤工艺，控制装置操纵烘烤装置的闸门打开，操纵烘烤装置将待烘烤的食品转移到烘烤装置内，操纵闸门关闭，烘烤装置处于与外部空气相隔离的状态；基于所预设的烘烤工艺，控制装置获取操作参量的设定值，控制装置操纵第2电磁阀开启流通、操纵真空泵启动，抽真空流路流通，抽吸排出烤室内的空气，获取真空环境；获取真空计的测量值，当该测量值小于预设真空度时，适于保持预设的时间段，对待烘烤食品进行真空沸腾膨化处理；而后，再操纵第2电磁阀调小开度、操纵第1电磁阀开启流通，向烤室内输送载气，使烤室的气压升高，当真空计反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，操纵烘烤装置启动加热；获取温度传感器检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取烤制温度的设定值，操纵烘烤装置调整加热，以使温度的测量值达到设定值，在具有载气的真空环境中按烘烤工艺中设定的温度烘烤食品，直到完成烘烤时止。

实施例

该桃酥例共展示了所烤制的2批次桃酥，该2批次桃酥的原材料配料比、制作工艺均相同，均未添加防腐剂，采用上述的食品真空烘烤设备进行烘烤及冷却。第1批次桃酥在空气环境中烘烤、冷却，在空气环境中密封真空包装，从所烤制的桃酥中随机选出10块桃酥样品留作测试，其中5块样品留作保存周期测试，另5块样品做油脂氧化变质物及硬度测试；第2批次桃酥在具有载气的真空环境中烘烤及冷却，并在空气环境下密封真空包装，从所烤制的桃酥中随机选出10块桃酥样品留作测试，其中5块样品留作保存周期测试，另5块样品作油脂氧化变质物及硬度测试。有关样品的油脂氧化变质物含量、硬度测试情况，如表一所示；有关样品的保存周期的测试情况，如下表二所示。其中，为了数据处理的需要，对油脂氧化变质物、硬度分别作了归一化处理。

表一：桃酥样品的油脂氧化变质物、硬度测试情况

注：桃酥中油脂氧化物的含量以#11-1号样品为基础做归一化处理，桃酥的硬厦以#11-1号样品为基础做归一化处理

表一的数据显示，在空气环境中进行烤制的桃酥样品中的油脂的氧化程度较大，样品的油脂氧化变质物的含量较高，而在具有载气的真空环境中进行烤制的桃酥样品中的油脂的氧化程度显著降低，样品中的油脂氧化变质物的含量非常低，与在空气环境中烤制的桃酥样品相比，在具有载气的真空环境中烤制的桃酥样品中的油脂氧化变质物的含量降低了90％以上，不及空气环境中烤制的桃酥样品的10％，因而桃酥的吸氧能力被大幅降低，更有利于桃酥的保存，其保质期会更长；另一方面，油脂氧化变质物含量的降低，更有利于健康。

表一的数据还显示，在空气环境中烤制的桃酥样品的硬度较大，而在具有载气的真空环境中进行烤制的桃酥样品的硬度显著降低，与在空气环境中烤制的桃酥样品相比，在真空环境中烤制的桃酥样品的硬度不到空气环境中所烤制的85％，桃酥样品的酥脆性得到显著的改善。说明了，真空烘烤前的真空沸腾膨化处理可以有效地改善食品酥脆性。

表二：桃酥样品的保质期的测试情况

表二中的数据显示，在空气环境中烘烤、冷却所制备的5块桃酥样品，在空气环境中真空包装，该5块桃酥样品的保质期在84-112天，其平均保质期为92.8天；在具有氮载气的真空环境中烘烤所制备的5块桃酥样品，在空气环境中真空包装，该5块桃酥样品的保质期为168-208天，其平均保质期为186.6天。即在具有氮载气的真空环境中所烤制的桃酥的保质期提高到原保质期的2倍以上，即保质期提高了1倍以上，保质期得到了显著的提高。

该饼干例共展示了所烤制的2批次饼干，各批次饼干的原材料配比、制作工艺均相同，均未添加防腐剂，采用上述的食品真空烘烤设备进行烘烤及冷却。第1批次饼干在空气环境中烘烤、冷却，在空气环境中密封真空包装，从所烤制的饼干中随机选出10块饼干样品，其中5块样品留作保存周期测试，另5块样品作油脂氧化变质物及硬度测试；第2批次饼干在具有氮载气的真空环境中烘烤及冷却，并在空气环境中密封真空包装，从所烤制的饼干中随机选出10块饼干样品，其中5块样品留作保存周期测试，另5块样品作油脂氧化变质物及硬度测试。有关样品油脂氧化变质物含量及硬度的测试情况，如表三所示；有关样品的保存周期的测试情况，如下表四所示。其中，为了数据处理需要，对油脂氧化变质物、硬度分别作了归一化处理。

表三：饼干样品的油脂氧化变质物含量、硬度测试情况

注：饼干中油脂氧化变质物的含量以#31-1号样品为基础做归一化处理，饼干的硬度以#31-1号样品为基础做归一化处理

表三的数据显示，在空气环境中进行烤制的饼干样品中的油脂的氧化程度较大，样品的油脂氧化变质物的含量较高，而在具有载气的真空环境中进行烤制的饼干样品中的油脂的氧化程度显著降低，样品中的油脂氧化变质物的含量非常低，与在空气环境中烤制的饼干样品相比，在具有载气的真空环境中烤制的饼干样品中的油脂氧化变质物的含量降低了90％以上，不及空气环境中烤制的饼干样品的10％，因而饼干的吸氧能力被大幅降低，更有利于饼干的保存，其保质期会更长；另一方面，油脂氧化变质物含量的降低，便有利于健康。

表三的数据还显示，在空气环境中烤制的饼干样品的硬度较大，而在具有载气的真空环境中进行烤制的饼干样品的硬度显著降低，与在空气环境中烤制的饼干样品相比，在真空环境中烤制的饼干样品的硬度不到空气环境中所烤制的85％，饼干样品的酥脆性得到显著的改善。也说明了，真空烘烤前的真空沸腾膨化处理可以有效地改善食品酥脆性。

表四：饼干样品的保质期的测试情况

表四中的数据显示，在空气环境中烘烤、冷却所制备的5块饼干样品，在空气环境中真空包装，该5块饼干样品的保质期在86-109天，其平均保质期为94.0天；在具有氮载气的真空环境中烘烤所制备的5块饼干样品，在空气环境中真空包装，该5块饼干样品的保质期为172-205天，其平均保质期为186.6天。即在具有氮载气的真空环境中所烤制的饼干的保质期提高到原保质期的2倍以上，即保质期提高了1倍以上，保质期得到了显著的提高。

上述主要以桃酥和饼干为例对食品真空烘烤设备所烤制食品的技术参数进行对比说明，此外，该食品真空烘烤设备还适于烤制紫薯干、薯片等干性酥脆食品。烘烤前，将待烘烤的食品进行真空沸腾膨化处理，食品中的水分真空沸腾气化，食品被沸腾膨化，改善食品的酥脆性。食品的烘烤及冷却均在具有载气的真空环境中进行，载气将食品烘烤挥发的油脂及烤室高温挥发的微量金属离子气等烘烤挥发物及时排出，食品与空气相隔离，食品中的油脂难以发生氧化及金属崔化氧化反应生而危害健康的油脂氧化变质物，食品的吸氧能力被降低，食品中的氧残留量更低，有利食品保质期的延长。

现有技术的食品在空气环境中进行烘烤，为提高食品的酥脆性，必需加入大量油脂及膨化剂，降低食品的板结率，提高食品的酥脆性。烘烤温度高达190℃，甚至更高，食品中的油脂直接接触空气，烤室高温挥发的微量金属离子气，如Fe、Cu、Mn、Cr等金属离子气，催化油脂发生氧化反应。油脂经高温氧化及金属催化氢过氧化反应生成氧化变质物，氧化变质物促进油脂高温氧化，加速油脂的氧化速度，生成更多的有害健康的油脂氧化变质物，增加食品俘获氧的能力，使得食品在保存中易发生氧化酸败变质，保质期短。为了提高保质期短，必需增加防腐剂的用量。

本发明的食品真空烘烤设备被配置适于在具有载气的真空环境中烘烤食品的烘烤装置、适于向烘烤装置输送载气的供气装置、传感器组、电磁阀组和适于基于烘烤工艺对烘烤设备进行智能控制的控制装置。基于被设置的烘烤工艺，控制装置操纵烘烤装置的闸门打开，操纵烘烤装置将待烘烤的食品转移到烘烤装置内，操纵闸门关闭，烘烤装置处于与外部空气相隔离的状态；基于所预设的烘烤工艺，控制装置获取操作参量的设定值，控制装置操纵第2电磁阀开启流通、操纵真空泵启动，抽真空流路流通，抽吸排出烤室内的空气，获取真空环境；获取真空计的测量值，当该测量值小于预设真空度时，食品内水分真空沸腾气化，食品被真空沸腾膨化，保持预设的时间段；而后，再操纵第2电磁阀调小开度、操纵第1电磁阀开启流通，向烤室内输送载气，使烤室的气压升高，当真空计反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，操纵烘烤装置启动加热；获取温度传感器检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取烤制温度的设定值，操纵烘烤装置调整加热，以使温度的测量值达到设定值，在具有载气的真空环境中按烘烤工艺中设定的温度烘烤食品，直到完成烘烤时止；当食品被烘烤完成后，操纵第2电磁阀关闭、操纵真空泵停止，使烤室内恢复常压，在载气环境中冷却食品。与现有技术相比，本发明取得了如下有益的技术效果。

在具有载气的真空环境中烤制食品，食品的酥脆性及酥脆均匀性得到明显地改善；烤前对食品进行高真空预处理，食品内的水分沸腾气化，食品内部形成气孔膨胀，食品被真空沸腾膨化，食品膨化率被提高，所烤制食品的酥脆性得到进一步地地改善，食品硬度可以降低15％以上。载气及时排出食品挥发的油脂、烤室挥发的微量金属离子气等烘烤挥发物以及渗漏的空气，食品中的油脂难以发生高温氧化及金属催化氢过氧化反应生成氧化变质物；食品中的油脂氧化变质物的含量不及常规烤制的10％，食品的吸氧能力被大幅降低，有利于食用者的健康；食品在真空环境中烘烤及冷却，食品中的氧残留量极低。因而，所烤制的食品更易于保存，其保质期提高0.5-1倍及其以上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能型食品真空烘烤设备，其特征在于，包括：

供气装置，适于供给惰性气体构成的载气，供气装置上被设置适于载气输出的输出口；

烘烤装置，适于在具有载气的真空环境中烤制食品，所述烘烤装置的内部被设置适于烘烤食品的烤室，烘烤装置的一侧被设置适于食品输入及输出的出入口，在该出入口处以密封方式设置闸门，适于将烤室与空气隔离；所述烤室内被设置适于承载待烘烤食品的沿水平方向布置的托烤盘、适于将载气分流导引流向托烤盘的洒气头、适于载气被抽吸排出的俘气头；托烤盘的上边侧及下边侧分别设置加热器；所述洒气头被水平设置，位于托烤盘的上方，俘气头被水平设置，位于托烤盘的下方；供气装置的适于载气输出的输出口经第1电磁阀与洒气头的适于载气输入的输入口密封连通；所述烤室内被设置适于检测被烘烤食品温度的温度传感器，烘烤装置被装配适于检测烤室真空度的真空计；

真空装置，适于提供食品烤制所需的真空环境，所述真空装置包括依次连通的适于滤除油雾及颗粒物的过滤器和适于提供真空环境的真空泵；所述俘气头的适于载气排出的输出口与过滤器的输入口密封连通，在俘气头的输出口与过滤器的输入口间以密封方式装配第2电磁阀；

控制装置，适于基于被设置的烘烤工艺操控烘烤设备在具有载气的真空环境中烤制食品；适于操纵第2电磁阀开启流通、操纵真空泵启动，抽吸排出烤室内的空气，获取真空环境；适于获取真空计的测量值，当该测量值小于烘烤工艺中的预设真空度时，保持预设的时间段，对待烘烤食品进行真空沸腾膨化处理；再操纵第2电磁阀调小开度、操纵第1电磁阀开启流通，向烤室内输送载气，当真空计反馈的测量值达到从烘烤工艺获取的烘烤真空度的设定值时，操纵烘烤装置启动加热；所述烘烤真空度的设定值大于预设真空度；获取温度传感器检测的温度的测量值及从烘烤工艺获取烤制温度的设定值，操纵烘烤装置调整加热，以使温度的测量值达到设定值，在具有载气的真空环境中按烘烤工艺中设定的温度烘烤食品，直到完成烘烤时止；当食品完成烘烤后，操纵第2电磁阀关闭、操纵真空泵停止，使烤室内恢复常压，在载气环境中冷却食品。

2.根据权利要求1所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述烘烤工艺包括预设真空度的设定值以及与时间相关联的载气参量、烘烤真空度、烘烤温度的设定值；所述载气参量包括真空泵启停状态、第1电磁阀开闭及开度状态、第2电磁阀开闭及开度状态。

3.根据权利要求2所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述供气装置包括通过管道依次密封连通的适于储存液态载气的储气槽、适于将液态载气气化生成气态载气的气化器、适于存储气化器所产生气态载气的暂存罐和适于降低载气输出压力并稳压的减压阀，减压阀的适于载气流出的输出口与所述洒气头的输入口通过管道密封连通。

4.根据权利要求3所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：

所述洒气头呈板状结构，包括适于将所输入载气分流的分流管、沿水平面方向布置的多个相互平行的导流管，所述分流管上被设置适于载气输入的输入口、与该输入口相连通的适于载气分流的多个输出口；所述分流管的输出口与各导流管的输入口分别密封流通，导流管上被设置位于其下端面的多个导流嘴，与托烤盘相对，适于将导流管内的载气分流导引流向托烤盘；所述减压阀的输出口经第1电磁阀与分流管的输入口密封连通。

5.根据权利要求4所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：

所述俘气头由壁构成的壳体结构，俘气头的顶端面上被设置多个适于载气流入的呈环状的俘气孔、内部设置沿水平面方向水平布置的导流腔、底端面上设置适于连接排气管道的排气口，俘气头的排气口经排气管道与过滤器的输入口相连通，适于真空泵抽吸排气维持真空环境。

6.根据权利要求5所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述烘烤装置还包括均流栅格，被设置在洒气头与托烤盘之间靠近洒气头一侧，适于洒气头与托烤盘之间的载气气流的均匀分布；所述均流栅格至少由沿纵向等间距分布的横向均流板、沿横向等间距分布的纵向均流板构成；所述横向均流板、纵向均流板沿竖直方向布置，横向均流板、纵向均流板相互贯穿形成栅格状。

7.根据权利要求6所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述均流栅格的四周边侧分别被设置呈长条状的阻流板，沿竖直方向布置，阻流板的下端相对于上端向外倾斜；均流栅格四周的阻流板首尾依次连接围成下端开口大于其上端开口的围裙状结构。

8.根据权利要求7所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述烘烤装置还包括阻扰格栅，被设置在托烤盘与俘气头之间靠近托烤盘一侧，适于托烤盘与俘气头之间的载气气流的均匀分布；所述阻扰格栅至少由沿纵向等间距分布的横阻扰板、沿横向等间距分布的纵阻扰板构成；所述横阻扰板、纵阻扰板沿竖直方向布置，所述横阻扰板、纵阻扰板相互贯穿形成格状。

9.根据权利要求8所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述阻扰格栅的四周边侧分别被设置呈长条状的限流板，沿竖直方向布置，限流板的上端相对于下端向外倾斜；阻扰格栅四周的限流板首尾依次连接围成上端开口大于下端开口的呈倒立的围裙状结构。

10.根据权利要求1-9任一项所述的食品真空烘烤设备，其特征在于：所述预设真空度小于50帕。

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