CN109497111A - 一种食品烘培系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种食品烘培系统及其控制方法，本发明系统由能量转换系统、热风输送系统、红外辐射系统、烘焙室系统构成，利用本发明可以实现红外辐射加热、热风对流换热以及红外辐射加热联合热风对流换热的三种烘焙加热模式，其能拓宽烘焙设备的使用范围。本发明中红外辐射换热及热风对流换热中热量的分配均可以通过调节烟气温度、烟气量或加热功率实现，从而实现最佳的红外辐射波长加热，降低烟气的排放温度，提升能源利用率和产品烘焙效果，其能源利用率可提升20％上。

Description

一种食品烘培系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及烘焙设备领域，尤其涉及一种集红外辐射换热及对流换热功能的食品烘培系统及其控制方法。
背景技术
烘焙设备在食品、化工、石油等领域都有广泛使用。对食品烘焙设备，就烘焙的加热方式，通常采用热传导、对流换热和辐射换热的方式；就烘焙过程的加热介质而言，通常采用气体和液体介质，如空气、惰性气体、水、导热油等；就热源来源而言，目前主要采用油、气、电和余热资源等。
在目前的食品烘焙设备中，以对流换热为主的烘焙设备的工作机理通常为：油气燃烧产生的高温烟气通过热交换器间接加热空气，加热后的低温烟气(通常在300度左右)直接排入外部环境，或电热元件直接加热空气，加热后的热空气经风道送入烘焙室，直接与食品接触对食品进行加热，然后回风回到热交换器再次被烟气或电热元件加热，如此循环对食品进行烘焙。以辐射换热为主的烘焙设备工作机理通常为：油气燃烧产生的高温烟气通过辐射发生器形成辐射面，热流通过直接辐射加热方式加热食品，低温烟气(通常在300度左右)排入外部环境，或电热元件直接辐射加热食品。
在这些食品烘培设备中，存在的突出问题有：一是排烟温度过高，烟气排放损失了大量热量，使得设备的能量利用效率偏低；二是对于常规食品烘焙，辐射加热表面温度通常在400度左右，辐射加热表面产生的辐射波波长通常在较宽波长范围内变化，即使产生红外辐射，其产生的红外辐射波长也很难控制，难与食品烘焙所需的最佳红外辐射波长相匹配，从而导致加热效率低、食品难以达到最佳烘焙效果；三是采用单一的换热方式，食品的烘焙效果不是很理想。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种食品烘培系统及其控制方法，本发明设备可实现单独红外辐射加热、单独对流换热加热或联合红外辐射和对流换热加热的功能，实现最大限度的利用热源热量，提升烘焙设备的能量利用率，提高烘焙效果。
本发明所采用的技术方案如下：
一种食品烘培系统，包括用于燃烧换热形成热空气的能量转换系统、用于输送热空气的热风输送系统、用于产生红外辐射的红外辐射系统及用于放置食品的烘焙室系统；所述能量转换系统、热风输送系统通过风道与所述烘培室系统串联形成一回路，所述红外辐射系统安装于烘培室系统内部，所述能量转换系统通过烟道与所述红外辐射系统串联。
其进一步技术方案在于：
所述能量转换系统包括用于燃烧燃料产生高温烟气的燃烧装置、用于将高温烟气的高温传递至常温空气形成热空气的换热装置，所述换热装置的进风口与送风管路连通，所述换热装置的出风口通过送风管路连接烘培室系统，所述燃烧装置的出风口通过烟气管路连接烘培室系统和红外辐射系统；
于所述烟气管路上设置用于调节流量的第一烟气调节阀；
所述换热装置为列管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种；
所述热风输送系统包括送风机、调节阀及热风管路，所述送风机的进口与热风管路未连接烘焙室系统的一端连通，所述送风机的出口与送风管路未连接能量转换系统的一端连接，在所述送风管路上还设置调节阀；
于所述热风管路上还设置第二烟气调节阀；
所述红外辐射系统包括红外辐射热源装置，于所述红外辐射热源装置的外围包覆红外辐射板，至少在一面红外辐射板的表面还连接用于调节红外辐射板与烘焙食品之间间距的升降装置；
所述烘焙室系统包括烘焙室和台车旋转系统，所述台车旋转系统包括电机和旋转支架，所述旋转支架位于烘焙室的内部；
于所述烘培室的内部还设置用于使热风均匀送入和流出烘焙室的导风板。
利用食品烘培系统控制食品烘焙的方法，包括以下步骤：
A：根据不同的烘焙要求选择热风对流换热模式、红外辐射换热模式及热风对流换热与红外辐射换热共用模式中的任意一种；
B：热风对流换热模式：关闭第一烟气调节阀及红外辐射热源装置，送风机通过送风管路输送常温空气，常温空气经过换热装置将燃烧热量与常温空气换热后形成热空气，经过送风管路输送至烘焙室，实现对待烘焙食品对流换热加热功能；
C：红外辐射换热模式：开启第一烟气调节阀及红外辐射热源装置，关闭第二烟气调节阀，燃烧装置产生的废热通过烟气管路送入红外辐射系统中与红外辐射板接触并由红外辐射热源装置产生红外辐射。
在共用模式下燃烧装置的燃烧热量与换热装置接触，将送风机送入的常温空气对流换热形成热空气后输入至烘焙室内实现热风对流换热；废热通过烟气管路进入红外辐射热源装置进行辐射加热，从而实现红外辐射换热模式，降温后的热空气通过热风管路进入送风机再次进入能量转换系统的换热装置中换热，以此循环。
本发明的有益效果如下：
本发明体积小巧，使用方便，利用本发明可以实现红外辐射加热、热风对流换热以及红外辐射加热联合热风对流换热的三种烘焙加热模式，其能拓宽烘焙设备的使用范围。本发明中红外辐射换热及热风对流换热中热量的分配均可以通过调节烟气温度、烟气量或加热功率实现，从而实现最佳的红外辐射波长加热，降低烟气的排放温度，提升能源利用率和产品烘焙效果，其能源利用率可提升20％上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、燃烧装置；2、换热装置；3、烟气管路；41、第一烟气调节阀；42、第二烟气调节阀；5、送风机；6、调节阀；7、热风管路；8、红外辐射热源装置；9、红外辐射板；10、升降装置；11、烘焙室；12、台车旋转系统；121、电机；122、旋转支架；13、导风板；14、烤炉；15、送风管路。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
一种食品烘培系统包括用于燃烧换热形成热空气的能量转换系统、用于输送热空气的热风输送系统、用于产生红外辐射的红外辐射系统及用于放置食品的烘焙室系统；能量转换系统、热风输送系统通过风道与烘培室系统串联形成一回路，红外辐射系统安装于烘培室系统内部，能量转换系统通过另一风道与红外辐射系统串联。
如图1所示，能量转换系统包括用于燃烧燃料产生高温烟气的燃烧装置1、用于将高温烟气的高温传递至常温空气形成热空气的换热装置2，换热装置2的进风口与送风管路15连通，换热装置2的出风口通过送风管路15连接烘培室系统，燃烧装置1的出风口通过烟气管路3连接连接烘培室系统和红外辐射系统。
于烟气管路3上设置用于调节流量的第一烟气调节阀41。上述换热装置1为列管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种。烟气和空气的流动根据需要布置成顺流、逆流或交叉流的形式。
如图1所示，热风输送系统包括送风机5、调节阀6及热风管路7，该送风机5采用变频风机，送风机5的进口与热风管路7未连接烘焙室系统的一端连通，送风机5的出口与送风管路15未连接能量转换系统的一端连接，在送风管路15上还设置调节阀6。于热风管路7上还设置第二烟气调节阀42，上述送风机5用于克服热风循环流动过程中的阻力，调节阀6和送风机5用于调节热空气的流量，从而控制热空气的温度。
红外辐射系统包括红外辐射热源装置8，于红外辐射热源装置8的外围包覆红外辐射板9，至少在一面红外辐射板9的表面还连接用于调节红外辐射板9与烘焙食品之间间距的升降装置10，该升降装置10采用气缸、电机等常规驱动结构。根据不同工况，还可以采用电热元件加热或烟气与电热元件结合的方式，电热元件置于红外辐射热源装置8的内部，通过控制加热功率来调节红外辐射板9的温度。在红外辐射换热系统8上还设置烟气通道(图中未示出)，通过该烟气通道使烟气排放到室外。
烘焙室系统包括烘焙室11和台车旋转系统12，烘焙室11的尺寸由烘焙设备系统的烘烤量和烤盘尺寸决定，台车旋转系统12包括电机121和旋转支架122，烤盘置于旋转支架122上，旋转支架122位于烘焙室11的内部，通过电机121的运转带动旋转支架122在烘焙室11内做旋转运动，使食品和热风均匀接触。于烘培室11的内部还设置用于使热风均匀送入和流出烘焙室11的导风板13。
利用食品烘培系统控制食品烘焙的方法，包括以下步骤：
A：根据不同的烘焙要求选择热风对流换热模式、红外辐射换热模式及热风对流换热与红外辐射换热共用模式中的任意一种；
B：热风对流换热模式：关闭第一烟气调节阀41及红外辐射热源装置8，送风机5通过送风管路15输送常温空气，常温空气经过换热装置2将燃烧热量与常温空气换热后形成热空气，上述燃烧热量由燃烧装置1燃烧燃料所得，经过送风管路15输送至烘焙室11，实现对待烘焙食品对流换热加热功能；
C：红外辐射换热模式：开启第一烟气调节阀41及红外辐射热源装置8，关闭第二烟气调节阀42，燃烧装置1产生的废热通过烟气管路3送入红外辐射系统中与红外辐射板9接触并由红外辐射热源装置8产生红外辐射。
在共用模式下燃烧装置1的燃烧热量与换热装置2接触，将送风机5送入的常温空气对流换热形成热空气后输入至烘焙室11内实现热风对流换热；废热通过烟气管路3进入红外辐射热源装置8进行辐射加热，从而实现红外辐射换热模式，降温后的热空气通过热风管路7进入送风机5再次进入能量转换系统的换热装置2中换热，以此循环。
本发明体积小巧，使用方便，利用本发明可以实现红外辐射加热、热风对流换热以及红外辐射加热联合热风对流换热的三种烘焙加热模式，其能拓宽烘焙设备的使用范围。本发明中红外辐射换热及热风对流换热中热量的分配均可以通过调节烟气温度、烟气量或加热功率实现，从而实现最佳的红外辐射波长加热，降低烟气的排放温度，提升能源利用率和产品烘焙效果，其能源利用率可提升20％上。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种食品烘培系统，其特征在于：包括用于燃烧换热形成热空气的能量转换系统、用于输送热空气的热风输送系统、用于产生红外辐射的红外辐射系统及用于放置食品的烘焙室系统；所述能量转换系统、热风输送系统通过风道与所述烘培室系统串联形成一回路，所述红外辐射系统安装于烘培室系统内部，所述能量转换系统通过烟道与所述红外辐射系统串联。
2.如权利要求1所述的一种食品烘培系统，其特征在于：所述能量转换系统包括用于燃烧燃料产生高温烟气的燃烧装置(1)、用于将高温烟气的高温传递至常温空气形成热空气的换热装置(2)，所述换热装置(2)的进风口与送风管路(15)连通，所述换热装置(2)的出风口通过送风管路(15)连接烘培室系统，所述燃烧装置(1)的出风口通过烟气管路(3)连接烘培室系统和红外辐射系统。
3.如权利要求2所述的一种食品烘培系统，其特征在于：于所述烟气管路(3)上设置用于调节流量的第一烟气调节阀(41)。
4.如权利要求2所述的一种食品烘培系统，其特征在于：所述换热装置(1)为列管式换热器、板式换热器、壳管式换热器中的任意一种。
5.如权利要求1所述的一种食品烘培系统，其特征在于：所述热风输送系统包括送风机(5)、调节阀(6)及热风管路(7)，所述送风机(5)的进口与热风管路(7)未连接烘焙室系统的一端连通，所述送风机(5)的出口与送风管路(15)未连接能量转换系统的一端连接，在所述送风管路(15)上还设置调节阀(6)。
6.如权利要求5所述的一种食品烘培系统，其特征在于：于所述热风管路(7)上还设置第二烟气调节阀(42)。
7.如权利要求1所述的一种食品烘培系统，其特征在于：所述红外辐射系统包括红外辐射热源装置(8)，于所述红外辐射热源装置(8)的外围包覆红外辐射板(9)，至少在一面红外辐射板(9)的表面还连接用于调节红外辐射板(9)与烘焙食品之间间距的升降装置(10)。
8.如权利要求1所述的一种食品烘培系统，其特征在于：所述烘焙室系统包括烘焙室(11)和台车旋转系统(12)，所述台车旋转系统(12)包括电机(121)和旋转支架(122)，所述旋转支架(122)位于烘焙室(11)的内部。
9.如权利要求8所述的一种食品烘培系统，其特征在于：于所述烘培室(11)的内部还设置用于使热风均匀送入和流出烘焙室(11)的导风板(13)。
10.利用权利要求1所述食品烘培系统控制食品烘焙的方法，其特征在于包括以下步骤：
A：根据不同的烘焙要求选择热风对流换热模式、红外辐射换热模式及热风对流换热与红外辐射换热共用模式中的任意一种；
B：热风对流换热模式：关闭第一烟气调节阀及红外辐射热源装置，送风机通过送风管路输送常温空气，常温空气经过换热装置将燃烧热量与常温空气换热后形成热空气，经过送风管路输送至烘焙室，实现对待烘焙食品对流换热加热功能；
C：红外辐射换热模式：开启第一烟气调节阀及红外辐射热源装置，关闭第二烟气调节阀，燃烧装置产生的废热通过烟气管路送入红外辐射系统中与红外辐射板接触并由红外辐射热源装置产生红外辐射。
D：共用模式：开启第一烟气调节阀、第二烟气调节阀、调节阀，在共用模式下燃烧装置的燃烧热量与换热装置接触，将送风机送入的常温空气对流换热形成热空气后输入至烘焙室内实现热风对流换热；废热通过烟气管路进入红外辐射热源装置进行辐射加热，从而实现红外辐射换热模式，降温后的热空气通过热风管路进入送风机再次进入能量转换系统的换热装置中换热，以此循环。
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