CN109727657A

CN109727657A - 个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统

Info

Publication number: CN109727657A
Application number: CN201910037185.6A
Authority: CN
Inventors: 段玉聪; 李亚婷
Original assignee: Hainan University
Current assignee: Hainan University
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明是一种个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统，主要提供了一种根据不同用户对食物的品味以及自己个人状况的需求，利用对烹饪物品的分析以及建立的加热模型和散热模型等，在多个外围曲线中选择出最优的容器曲线并输出。在此过程中还能实时进行个性化的方式提醒用户，为使用者提供了很大的便捷。另一方面提供物理贴片，内含有计时器、温度传感器等，用户可以通过手机APP对该烹饪物品进行时间范围的设置以及输入自己的个人需求，并且监控温度及烹饪物品性质和温度的变化，可得到该食物在烧制过程中性质随时间变化的曲线，再通过APP反馈给用户。

Description

个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统

技术领域

本发明属于物理分析与仿真实现技术的交叉领域。将容器内形的弯曲程度（曲线弧度）与烹饪物品相似，对用户的每一个需求指标都以此建立加热模型、散热模型等，与用户输入的个人口味、偏好、身体情况等指标相结合，并且考虑资源节约（包括燃料、食材）取得满足输入的最优结果的容器作为输出。

背景技术

当今大数据人工智能已经广泛进入人们的生活，随着计算机技术的发展智能设备不仅给人们的生活带来便捷，而且让我们的工作生活更加的高效。现在人们对于烹饪这件事都觉得操作过程复杂，对于做法以及过程中温度、时间的控制都有较高的解决方案的需求，并且手机、电脑等通信设备的快速发展，使得我们希望用这些设备更好的应用到烹饪技术中去。

对于不同的食材和不同的烹饪方法，在此过程中所需要的容器也是不同的，为了满足尽快做到适合用户口味和需求的佳肴，一定程度上满足省油需要，并且好要在过程中考虑到加热和散热的影响，最大程度上将热量利用率提高，需要有合理的食材分析方案以及烹饪过程中的精确合理的模型，再结合用户的输入数据得到一个满意的容器输出。

发明内容

技术问题：本发明公开了一种个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统，主要提供了一种根据不同用户对食物的品味以及自己个人状况的需求，利用对烹饪物品的分析以及建立的加热模型和散热模型，在多个外围曲线中选择出最优的容器曲线并输出。在此过程中还能实时进行个性化的方式提醒用户，为使用者提供了很大的便捷。

技术方案：为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统的解决方法。一方面通过手机APP可以上传该烹饪物品的照片，根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，将容器内形的弯曲程度（曲线弧度）与烹饪物品相似，对用户的每一个需求指标都以此建立加热模型、散热模型等，与用户输入的个人需要、偏好、身体情况等指标相结合，并且考虑资源节约（包括燃料、食材）取得满足输入的最优结果的容器作为输出。另一方面提供物理贴片，内含有计时器、温度传感器等，用户可以通过手机APP对该烹饪物品进行时间范围的设置以及输入自己的个人需求，并且监控温度及烹饪物品性质和温度的变化，可得到该食物在烧制过程中性质随时间变化的曲线，再通过APP反馈给用户。

体系结构

1、根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，将容器内形的弯曲程度（曲线弧度）与烹饪物品相似，对用户的每一个需求指标都以此建立加热模型、散热模型等，与用户输入的个人需要、偏好、身体情况等指标相结合，并且考虑资源节约（包括燃料、食材）取得满足输入的最优结果的容器 F作为输出：

（其中，Figure为食材外形曲线函数，用户使用系统提供的APP上传食材的照片并且输入食材种类、质量信息系统自动模拟生成食材外形曲线函数，为比重参数，、、、分别为做法模型、成熟度模型、营养度模型、入味度模型的结果值）。

2、在健康程度的保证下用户的个人优先级最高，根据用户所输入的对食材的做法要求，可分为炒、炸、熘、爆、烹、炖、焖、煨、烧、扒、煮、汆、烩、煎、贴，对于以上不同的做法都可根据标准做法所需要的食材、调料等结合用户输入的需求建立做法模型：

（其中表示做法类型参数，y为用户对省油（或其他烹饪液体）率的要求参数，Save为标准情况下单位体积内的食材需要用的油（或其他烹饪液体）的量）。

3、根据用户输入的食物成熟度（考虑到牛排等食材的特殊性），分为几分熟（或用百分比表示），建立成熟度模型：

（其中m为用户输入的对食物成熟的要求参数，Maturity为标准情况下该食物的成熟度，Health为用户要求情况下的健康参数（要保证食物的健康性））。

4、根据用户输入的营养度（油脂、蛋白质等）水平（考虑到不同人、不同体质对营养物质的需求不同），建立营养度模型：

（其中Fat为油脂含量，Protein为蛋白质含量，q₁、q₂为比重参数，e为用户输入的对营养度的要求参数）。

5、根据用户输入的入味度需求（对于同一事物不同用户对其口味不同，例如：有些吃辣，有些更偏重盐味儿重一些），建立入味度模型：

（其中s表示食物得标准指标值，g_i表示酸甜苦辣咸等口味的度（可用百分比表示））。

6、除用户的个人口味之外，一定程度上还可以考虑节能、效率等因素，针对烹饪物品的不同类型，利用如下加热模型计算其加热效率以及热能的利用率：

（1）

（其中θ为容器底部支撑支架的倾斜角度，α为火的均匀分布系数，β、γ为液体流动和该烹饪物品性质自身对加热情况影响所占的比重参数，Liquid为烹饪该物品所用的液体（可以是水、油等）指标，Food为该烹饪物品的自身性质指标，Index为该容器性质指标，为加热过程中单位时间内吸收的热量，Time为烹饪该物品所需要的时间）。

公式（1）中液体指标Liquid的算法如下：

（2）

（其中C为该容器盛放液体的比热容，为该液体的密度，都可通过查询各液体密度资料得到，ε为参数，假设液体在加热时运动方向为顺时针方向，μ为液体流动系数，V为该液体的流动速度）。

公式（1）中烹饪物品的自身性质指标Food的算法如下：

（3）

（其中为该烹饪物品的体积，为该烹饪物品的密度，可通过查询密度资料得到，为做熟该物品的标准时间，此参数可以通过大数据查询得到）。

公式（1）中容器性质指标Index的算法如下：

（4）

（其中λ为该容器的材质系数，Thickness为该容器壁的厚度，为该容器的体积，χ为容器底部的平整参数（考虑到是否粘锅的问题，会在容器底部设置小颗粒））。

公式（1）中加热过程中单位时间内吸收的热量的算法如下：

（5）

（其中、、分别为烹饪物体与容器的接触面积、容器底部以及容器壁与加热液体的接触面积和容器与烹饪物体的接触面积，φ、η、τ分别为各个加热所占的比重参数）。

（6）

（其中Area为接触面积，Thermal_conductivity为该容器的热导率，△Tem为两表面之间的温度差，Thickness为容器壁的厚度）。

7、在加热过程中以及用户在完成该烹饪任务后将该物品远离火源的过程中，会有部分热量散失，因此为了满足用户需求（什么样的食物在什么样的最适温度下吃是最合适的），建立如下的散热模型：

（7）

（其中、、分别为烹饪物品与空气的接触面积、加热液体与空气的接触面积和容器与空气的接触面积，ν、ο、ω分别为各个散热所占的比重参数，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到，与液面离得越远，散热就不会再衰减了，为食物远离火源的时间，δ为保温系数（在此考虑该容器在远离火源时是否有遮盖物））。

8、设集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，集合NEED={Need1,Need2,Need3.......}代表不同的人群对烹饪物品结果的需求或是对该容器的要求，且HUMAN→NEED，集合INTEREST={Interest1，Interest2，Interest3......}代表用户输入的自身对烹饪食品的口感，温度，营养含量的需求或者自身健康状态等信息，且HUMAN→INTEREST。当用户提供出自己的需求并输入时，根据步骤1、2、3所建立的模型，通过计算可以得到最优的满足用户需求的容器推荐给用户使用。

9、该容器内侧已安装物理贴片（贴于锅具内壁，可以离线也可以在线工作），温度感应装置以及计时器等，并且能够与手机、电脑等设备连接。本产品可以实时计算食材成熟度，并通过用户App向用户反馈锅具温度分布图，介质温度分布图、以及食材温度分布图，用户可以通过APP提供的接口调节火源方向，调节锅具温度分布以防止食材受热不均，而影响口感。该贴片可以根据使用者设置的口感温度向用户提供类似时钟提醒（用户可以设置，例如，APP消息提醒，APP通过计算向用户展示食材成熟度、口感达到用户需求时的形态、颜色等）从而大大简化用户加工食材的难度并且节省时间。另一方面，用户可以通过手机APP控制火的大小、支撑容器的支架倾斜度，并根据物理贴片的实时反馈在手机端显示该烹饪物品的成熟度（也可通过食物的颜色来判断）、含脂率等性质（这些性质判断的前提即标准数据都需要从网上或专家研究结果中导入）。

10、可以通过用户输入的个人情况信息，如：最近处于健身状态，为其推荐相关食材的做法、用量、加热时间等信息，并且能实时计算向客户端反馈营养量，有害物质生成量给用户直观的感受营养情况方便使用者控制营养量确保健康的饮食。实现智能化、健康化、多元化的目标。

有益效果

（1）根据对用户的个人口味、省油量、营养等因素参数的要求，可通过模型计算并推荐最适合的容器使其烹饪过程变得更加智能简洁，并达到节省以及符合该用户口味的目标。

（2）APP根据提供的锅具受热模型，时时向使用者反馈锅具温度方便用户使用，用户可以设置用餐时间，使得设计的锅具能够减少食物热量散失，或者用餐时温度尽快达到就餐者能接受的温度。通过散热模型，向用户提供用餐时间的提醒，确保最佳口感以及避免使用锅具时的烫伤。

（3）用户通过手机、电脑等设备可以实时监控食物状态，并且可以调节火的大小以及支架角度等，改变烹饪方式。

（4）满足用户的个人口味、兴趣及需求，并且可以通过用户输入的个人情况信息，如：最近处于健身状态，为其推荐相关食材的做法、用量、加热时间等信息，并且能实时计算向客户端反馈营养量，有害物质生成量给用户直观的感受营养情况方便使用者控制营养量确保健康的饮食。实现智能化、健康化、多元化的目标。

附图说明

图1是个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统的实现流程图。

图2是个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统的装置效果图。

具体实施方式

为了阐述本发明的目的、技术方案和优点，以下结合具体实例和附图，对本发明做进一步详细说明（总流程如图1所示）：

1、对应于图1操作的001、002，根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，将容器内形的弯曲程度（曲线弧度）与烹饪物品相似，对用户的每一个需求指标都以此建立加热模型、散热模型等，与用户输入的个人需要、偏好、身体情况等指标相结合，并且考虑资源节约（包括燃料、食材）取得满足输入的最优结果的容器 F作为输出。

（其中，Figure为食材外形曲线函数，用户使用系统提供的APP上传食材的照片并且输入食材种类、质量信息系统自动模拟生成食材外形曲线函数，为比重参数，、、、分别为做法模型、成熟度模型、营养度模型、入味度模型的结果值）

2、对应于图1操作的003，在健康程度的保证下用户的个人优先级最高，根据用户所输入的对食材的做法要求，可分为炒、炸、熘、爆、烹、炖、焖、煨、烧、扒、煮、汆、烩、煎、贴，对于以上不同的做法都可根据标准做法所需要的食材、调料等结合用户输入的需求建立做法模型：

（其中表示做法类型参数，y为用户对省油（或其他烹饪液体）率的要求参数，Save为标准情况下单位体积内的食材需要用的油（或其他烹饪液体）的量）

3、对应于图1操作的004，根据用户输入的食物成熟度（考虑到牛排等食材的特殊性），分为几分熟（或用百分比表示），建立成熟度模型：

（其中m为用户输入的对食物成熟的要求参数，Maturity为标准情况下该食物的成熟度，Health为用户要求情况下的健康参数（要保证食物的健康性））

4、对应于图1操作的005，根据用户输入的营养度（油脂、蛋白质等）水平（考虑到不同人、不同体质对营养物质的需求不同），建立营养度模型：

（其中Fat为油脂含量，Protein为蛋白质含量，、为比重参数，e为用户输入的对营养度的要求参数）

5、对应于图1操作的006，根据用户输入的入味度需求（对于同一事物不同用户对其口味不同，例如：有些吃辣，有些更偏重盐味儿重一些），建立入味度模型：

（其中s表示食物得标准指标值，表示酸甜苦辣咸等口味的度（可用百分比表示））

6、对应于图1操作的007，除用户的个人口味之外，一定程度上还可以考虑节能、效率等因素，针对烹饪物品的不同类型，利用如下加热模型计算其加热效率以及热能的利用率：

（1）

公式（1）中液体指标Liquid的算法如下：

（2）

公式（1）中烹饪物品的自身性质指标Food的算法如下：

（3）

公式（1）中容器性质指标Index的算法如下：

（4）

公式（1）中加热过程中单位时间内吸收的热量的算法如下：

（5）

（6）

7、对应于图1操作的008，在加热过程中以及用户在完成该烹饪任务后将该物品远离火源的过程中，会有部分热量散失，因此为了满足用户需求（什么样的食物在什么样的最适温度下吃是最合适的），建立如下的散热模型：

（7）

（其中、、分别为烹饪物品与空气的接触面积、加热液体与空气的接触面积和容器与空气的接触面积（如图2所示），ν、ο、ω分别为各个散热所占的比重参数，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到，与液面离得越远，散热就不会再衰减了，为食物远离火源的时间，δ为保温系数（在此考虑该容器在远离火源时是否有遮盖物））。

8、对应于图1操作的009，设集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，集合NEED={Need1,Need2,Need3.......}代表不同的人群对烹饪物品结果的需求或是对该容器的要求，且HUMAN→NEED，集合INTEREST={Interest1，Interest2， Interest3......}代表用户输入的自身对烹饪食品的口感，温度，营养含量的需求或者自身健康状态等信息，且HUMAN→INTEREST。当用户提供出自己的需求并输入时，根据步骤1、 2、3所建立的模型，通过计算可以得到最优的满足用户需求的容器推荐给用户使用。

9、对应于图1操作的010，该容器内侧已安装物理贴片（贴于锅具内壁，可以离线也可以在线工作），温度感应装置以及计时器等，并且能够与手机、电脑等设备连接。本产品可以实时计算食材成熟度，并通过用户App向用户反馈锅具温度分布图，介质温度分布图、以及食材温度分布图，用户可以通过APP提供的接口调节火源方向，调节锅具温度分布以防止食材受热不均，而影响口感。该贴片可以根据使用者设置的口感温度向用户提供类似时钟提醒（用户可以设置，例如，APP消息提醒，APP通过计算向用户展示食材成熟度、口感达到用户需求时的形态、颜色等）从而大大简化用户加工食材的难度并且节省时间。另一方面，用户可以通过手机APP控制火的大小、支撑容器的支架倾斜度（装置如图2），并根据物理贴片的实时反馈在手机端显示该烹饪物品的成熟度（也可通过食物的颜色来判断）、含脂率等性质（这些性质判断的前提即标准数据都需要从网上或专家研究结果中导入）。

10、对应于图1操作的010，可以通过用户输入的个人情况信息，如：最近处于健身状态，为其推荐相关食材的做法、用量、加热时间等信息，并且能实时计算向客户端反馈营养量，有害物质生成量给用户直观的感受营养情况方便使用者控制营养量确保健康的饮食。实现智能化、健康化、多元化的目标。

Claims

1.个性化食材口味的节材节能环保炊具定制系统具体流程如下：

1、根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，根据烹饪物品的体积、形状等，大致确定容器的形状以及体积，将容器内形的弯曲程度（曲线弧度）与烹饪物品相似，对用户的每一个需求指标都以此建立加热模型、散热模型等，与用户输入的个人需要、偏好、身体情况等指标相结合，并且考虑资源节约（包括燃料、食材）取得满足输入的最优结果的容器 F作为输出了：

（1）

（其中θ为容器底部支撑支架的倾斜角度，α为火的均匀分布系数，β、γ为液体流动和该烹饪物品性质自身对加热情况影响所占的比重参数，Liquid为烹饪该物品所用的液体（可以是水、油等）指标，Food为该烹饪物品的自身性质指标，Index为该容器性质指标，为加热过程中单位时间内吸收的热量，Time为烹饪该物品所需要的时间）

公式（1）中液体指标Liquid的算法如下：

（2）

（其中C为该容器盛放液体的比热容，为该液体的密度，都可通过查询各液体密度资料得到，ε为参数，假设液体在加热时运动方向为顺时针方向，μ为液体流动系数，V为该液体的流动速度）

公式（1）中烹饪物品的自身性质指标Food的算法如下：

（3）

（其中为该烹饪物品的体积，为该烹饪物品的密度，可通过查询密度资料得到，为做熟该物品的标准时间，此参数可以通过大数据查询得到）

公式（1）中容器性质指标Index的算法如下：

（4）

（其中λ为该容器的材质系数，Thickness为该容器壁的厚度，为该容器的体积， χ为容器底部的平整参数（考虑到是否粘锅的问题，会在容器底部设置小颗粒））

公式（1）中加热过程中单位时间内吸收的热量的算法如下：

（5）

（其中、、分别为烹饪物体与容器的接触面积、容器底部以及容器壁与加热液体的接触面积和容器与烹饪物体的接触面积，φ、η、τ分别为各个加热所占的比重参数）

（6）

（其中Area为接触面积，Thermal_conductivity为该容器的热导率，△Tem为两表面之间的温度差，Thickness为容器壁的厚度）

（7）

（其中、、分别为烹饪物品与空气的接触面积、加热液体与空气的接触面积和容器与空气的接触面积，ν、ο、ω分别为各个散热所占的比重参数，k表示杯壁与液面的距离参数，该参数可通过数值统计得到，与液面离得越远，散热就不会再衰减了，为食物远离火源的时间，δ为保温系数（在此考虑该容器在远离火源时是否有遮盖物））

8、设集合HUMAN={Human1，Human2，Human3......}代表不同的人群，集合NEED={Need1,Need2,Need3.......}代表不同的人群对烹饪物品结果的需求或是对该容器的要求，且HUMAN→NEED，集合INTEREST={Interest1，Interest2，Interest3......}代表用户输入的自身对烹饪食品的口感，温度，营养含量的需求或者自身健康状态等信息，且HUMAN→INTEREST；

当用户提供出自己的需求并输入时，根据步骤1、2、3所建立的模型，通过计算可以得到最优的满足用户需求的容器推荐给用户使用；

9、该容器内侧已安装物理贴片（贴于锅具内壁，可以离线也可以在线工作），温度感应装置以及计时器等，并且能够与手机、电脑等设备连接；

本产品可以实时计算食材成熟度，并通过用户App向用户反馈锅具温度分布图，介质温度分布图、以及食材温度分布图，用户可以通过APP提供的接口调节火源方向，调节锅具温度分布以防止食材受热不均，而影响口感；

该贴片可以根据使用者设置的口感温度向用户提供类似时钟提醒（用户可以设置，例如，APP消息提醒，APP通过计算向用户展示食材成熟度、口感达到用户需求时的形态、颜色等）从而大大简化用户加工食材的难度并且节省时间；

另一方面，用户可以通过手机APP控制火的大小、支撑容器的支架倾斜度，并根据物理贴片的实时反馈在手机端显示该烹饪物品的成熟度（也可通过食物的颜色来判断）、含脂率等性质（这些性质判断的前提即标准数据都需要从网上或专家研究结果中导入）；

10、可以通过用户输入的个人情况信息，如：最近处于健身状态，为其推荐相关食材的做法、用量、加热时间等信息，并且能实时计算向客户端反馈营养量，有害物质生成量给用户直观的感受营养情况方便使用者控制营养量确保健康的饮食，实现智能化、健康化、多元化的目标。