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南昌航空大学科技学院学士学位论文11绪论1.1自动烹调机的目的及意义工业革命是一个从工场手工业向机器大工业过渡的阶段。是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命。而第三次工业科技革命是人类文明史上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。这次科技革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也影响了人类生活方式和思维方式，使人类社会生活和人的现代化向更高境界发展。人类在长期的生产实践中，为了减轻劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率，创造了和发展了机械，如汽车，机床等。随着电子，电气技术的发展，大多数现代机械已不再是传统意义上的单纯的机械，而是综合有机电液气的广义上的机械，特别是机电的结合越来越紧密，机械产品也逐步发展为性能功能更强的机电产品，越来越深入地进入到我们的生产生活中。众所周知，工业化的基础是机械化、自动化。机械化、自动化带给人类的是快节奏的工作。而快节奏的工作带给人们的又是快节奏的生活。随着现代化时代的快速发展，人们对饮食的要求越来越高，不只是追求一个“饱”，还要追求“好”，追求“快”，追求营养、追求“科学”。这就引出了快餐的概念（即能方便快速食用的食品或饭菜）。如洋快餐的汉堡包、炸鸡腿、炸薯条等。快餐有三层含义：a、它是方便快捷的食品；b、具备快速进餐的特点；c、能适应餐饮规模化发展的一种经营模式。根据这种定义，现在有很多人都认为，快餐就是一些简单方便的食品或饭菜，只要能快速吃到就是快餐，洋快餐就是现代快餐，因为，它具备现代化的经营模式等等。这些看法和认识都很肤浅，并有片面性。实际上，现代快餐是有很多现代科学条件要求的。可以说，目前，上市的中式快餐，只能叫传统快餐或过渡性快餐，它们不具备现代快餐的特征，包括“洋快餐”，也只能算作现代快餐支流中的小小快餐，大宴中的一个小菜，根本谈不上主流快餐。也就是说，因时代的发展，现代人需要现代快餐。那么，现代快餐必须具备现代化特征、并能及时满足现代人因生活需要在“食”方面的各种要求，而不只是一些简单方便的食品。那么，什么是现代快餐呢？现代快餐的主要特点是“快”和“现代”。也就是说，现代人需要现代餐，是因为随着时代的迅猛发展，人们生活水平不断提高和生活节奏的加快，加上旅游、外出工作等等，需要方便快速、随时随地的解决饮食问题、南昌航空大学科技学院学士学位论文2需要新鲜美味、需要科学膳食、需要解放烦琐的厨房工作、需要保健治疗的膳食等等，这是时代的要求和历史的发展趋势。因此，需要外食、需要符合人们正常生活和高质量要求的快餐越来越多。所以，现代快餐应该是现代餐中的主流餐，达到日常用餐的程度。因此，现代快餐必须具备现代化特征、并能及时满足现代人因生活需要在“食”方面的各种要求：既突出快，还必须及时，随人动而动，随人意而有，并不受天时地理的影响；既简单方便、能快速进食，还必须突出色、香、味、形、意、器、养、健、疗的标准；既能小规模生产、又能现代的集团化生产经营，达到以上的标准，才称得起真正的现代快餐。而传统餐饮和传统快餐，已经满足不了这些要求了。因为它是一个非常复杂、涉及多方面、综合的时代新要求。为什么这样说呢？如果只是满足人的吃饱问题，不管冷热、味道、营养、时间、地点等多方面的需求，则非常容易。如果，还要达到上述的要求，最终的产品还必须达到快捷方便、简单快速进食，其产品的科技含量是非常高的。否则，就不能实现。传统餐饮就是如此，复杂而不能快速，快速而不能精细，精细而不能简单，简单而不能全面，全面而不能现代，现代而不能随意，随意而不能如愿。所以，传统餐饮和传统快餐的传统经营，只符合过去时代人们的生活需要或符合区域性和定位式就餐的需要，不符合现代人的要求，也不符合时代的要求。综上所述，现代人需要现代餐，特别是现代快餐。从纵向看，任何一种产品生产的原始状态均是手工操作，随着生产力懂得发展，一部分才转向半机械化和机械化，从横向看，发达国家的产品的机械化、自动化较高，表现在食品加工上，一方面形成了现代工业化意义上的快餐行业，另一方面由于厨房机械自动化程度提高而向人们提供加工品、半加工品的比重较大。民以食为天，自从人类有了火，便知道了如何享用食物。在漫长的人类文明史中，锅的发明不应被看作一件无足轻重的事情，他让人类知道如何加工食物才对人类自身的健康有益。进而推进了人类的文明。从瓦特发明了第一台蒸汽机开始，人们便意识到了机器的重要性-----它能大大地解放劳动力，人类掌握了科技，紧跟而来的是火车，飞机，电，计算机，人造卫星，乃至机器人，我们的食品越来越丰富，但是我们并不满足。西方人饮食方式简单，制作的工艺流程也很简单，可以说，他们的大量劳动已经被各种机器设备所代替。中国的烹饪却不同，一口锅、一把铲，承传了几千年，始终在烟熏火燎的环境中劳作，不停地挥舞着胳膊直到所有的菜都炒熟。烹调的自动化研究就是将人们在这种劳作环境之中解脱出来。南昌航空大学科技学院学士学位论文31.2烹调研究的历史中国是饮食大国，中国的饮食历史悠久，中国的烹饪与法国烹饪、土耳其烹饪齐名，并称为世界烹饪的三大风味体系。在深厚广博的中国传统文化教育中的阴阳五行哲学思想、儒家伦理道德观念、中医营养摄生学说，还有文化艺术成就、饮食审美风尚、民族性格特征诸多因素的影响下，创造出了彪炳史册的中国烹饪技艺。那么什么是烹调？与烹饪又有何关系？许多情况下，人们通常将烹饪与烹调当作同一概念使用，然而他们并非同一概念，二者存在差异。按照烹饪发展的历史逻辑，先有烹饪，后有烹调。烹调是烹饪发展到一定阶段----调味品出现之后才有的。最初的烹饪的目的是食物熟而可食，而烹调的目的则更进一步，使食物而可口，因此，烹调是烹饪发展相对高级阶段的产物。烹调的出现，使人们的饮食具有了超出果腹而满足享受的意义。由于烹调一词产生的时代，也是人类早已进入烹调与烹饪不分的时代，所以两个词在历史上不但有混用现象，而且有烹调一词代替烹饪一词的现象。近几十年来，烹饪与烹调二词分野也十分明确：烹饪涵盖烹调，烹调是烹饪的一个组成部分，二者是大概和小概念的关系。烹饪泛指食品（包括饮料）的制作生产；现代的烹调芝食品制作中的调和，即在材料的选取、配比、清洗、和切制等准备阶段已经完成的基础上，仅对材料进行加热、调和处理。这就是说烹饪包括准备阶段和烹调阶段。鉴于本论文特定的研究对象，将主要针对烹调的概念来进行相关系统的研究与开发。目前，将食品生产工艺过程划分为机器加工过程与深入被加工过程。如果工艺过程加工过程用机器完成，则称为机器加工过程，在设备中实现的加工过程称为设备加工过程。原料加成品的形态对于工艺机器的结构具有一定的影响。两着可能都是分散的，即单件的；也可能都是成团的，即非单件的。将非单件原料加工成非单件成品的过程最宜用机器实现。烹调工艺流程就符合这种特点。烹调在中国烹饪工艺流程中是最关键性的环节，也是烹饪过程中最决定意义的一步。中式烹调自动化实质就是将传统的中国烹饪手工操作变成机器的加工过程，生产出标准化的、感官形状符合人们审美习惯的菜肴。烹调自动化可以说是食品加工的艺术创造、烹饪科学与食品科学的结合点，它即要保证发挥传统烹饪艺术创造性，又要发挥科学创造的威力实现标准化规模化生产。随着现代应用技术的发展，中式餐饮业的自动化有了一定的发展，也有不少自动化的烹饪机器，包括全自动电饭锅、微波炉、面包炉等。这些设备都或多或少涉及到烹调的自动化，而它们的功能单一，自动化程度底，没有实现集成化和智能化的功能，只是现有烹调设备的一南昌航空大学科技学院学士学位论文4个补充和辅助，严格上说仍不能算是自动烹调机器，与食品业自动化相比，明显存在着自动化程度布告的缺点。其主要原因是人们对菜肴（主要指热盘）的要求是现点现做以保证其绝对新鲜可口，而且不同的人常常要求不同口味的菜肴，不同口味的菜肴所使用的主料、配料、作料及火候、工艺等又不相同，所以，菜肴的烹调不同于糕点，罐头及速食等食品的制造，不可能实行单一品种批量生产的自动化流水线（在烹饪的准备阶段应该采用的方式）。即使在人工昂贵的欧美国家，尽管中菜广受人们喜爱，餐馆即使是快餐馆的工作，也是由厨师，配菜等人员来完成。要实现菜肴烹调自动化，要满足各类人群提出的不同口味菜肴的要求而进行不同物料选取及连续烹调，保证现点现做及烹调水平稳定，应用计算机控制的全自动烹调系统是可以实现的。1.3本论文的主要研究内容本文的研究将引入自动烹饪机的概念，阐述烹饪及烹饪技法原理，自动烹调机是由计算机控制的全自动化系统，它可以完全取代人工操作，快速、连续地进行不同菜肴的自动烹调，从而减轻劳动强度，保证菜肴品质的稳定。自动烹调机的锅定位及二位数控平台设计的关键是通过机构设计实现均匀翻炒，使锅内所有被烹调物均匀受热的目的，同时保证锅铲翻转时锅盖机构和投料装置不发生干涉。自动烹调机就是菜肴的加工中心，与机械加工中心的原理类似，因此，可以按照数控系统的原理方法来进行研究，只是应用方向不同。对于锅定位及旋转机二维数控平台，利用虚拟设计技术进行设计、开发和装配，充分利用SolidWorks在设计装配中的优势。控制装置采用PC加运动控制卡的结构来构件，以保证研究开发的速度和成功率，减少开发强度。本论文的主要工作如下：1）熟悉自动烹调机的工作原理及三维软件的使用；2）构思自动烹调机的总体结构，确定机器的总体尺寸；3）进行二维数控平台与定位机构的设计，并绘制相应的结构图南昌航空大学科技学院学士学位论文52烹调自动化系统总体结构的设计2.1引言很多个人和研究机构都提出了“自动烹调”的概念，并在这个领域进行了一些研究，也出现了“微电脑控制炒锅”、“菜肴自动加工机”、“自动饭菜机”等一系列的相关产品。但是，这些产品无论是在机构上还是控制上，离“自动烹饪”都尚有很大的距离。自动烹调的基本意义和目的就在于将被烹调物按照各种主要烹调技法加热至预期火候状态，达到预期口味和风味效果。上述的各种装置，基本上都无法控制或不能很好的控制烹调火候，更不能在烹调技法要求的火候条件下按照烹调技法要求的方式进行物料自动投放、翻动和盛出等烹调基本操作，所以不仅与自动烹调机能自动实现各种主要烹调技法和达到其风味特色的要求相差甚远，甚至在自动烹调机的最基本要求，即控制好生熟的程度的实现上都有难度。而且它们基本上都只能烹调一种或有限的几种菜式，扩展性很差，这与其设计概念和机构有关，因此实用意义相当有限，严格来说并不能被称为自动烹调装置。众所周知，工业化的基础是机械化、自动化，并随着社会科技的发展，信息化也逐渐成为了工业化不可缺少的组成部分，因此，中式烹饪的快餐工业化的前提就是中式烹饪的机械化、自动化和信息化。发达国家的产品的机械化、自动化较高，表现在食品加工上，一方面形成了现代工业化意义上的快餐行业，另一方面由于厨房机械自动化程度提高而向人们提供加工品、半加工品的比重较大。在国内华南理工大学黄文波设计制作了一种由电脑控制的全自动中式菜肴烹调机系统[10]。该系统可完全取代人工根据顾客的随机点叫，快速、连续地进行不同菜肴的物料选取和全自动烹调，从而为餐饮业的烹调自动化提供了一种全新的选择方案。描绘了一个实用化及自动化的理想系统如何实现菜肴和其它烹调食品的自动烹调，但是也仅限于概念研究，并没有去具体实现，不过对本文的研究具有很好的参考价值。2.2自动烹调机的工作原理自动烹调机就其本质而言是机械，因此对它的设计要从机械的组成研究起。我们知道，一部完整的机械主要有以下四个部分：（1）动力部分，是机械的动力来源，其作用是把其他形式的能转变为机械能以驱南昌航空大学科技学院学士学位论文6动机械运动并做功，如电动机，内燃机等。（2）执行部分:是直接完成机械预定功能的部分。（3）传动部分：是将动力部分的运动和动力传递给执行部分的中间环节，他可以改变运动速度，转换运动形式，以满足工作部分的各种要求，如减速器。（4）控制部分，是用来控制机械的其他部分，使操作者能随时实现或停止各项功能。其组成框图见下图图2-1根据机械的基本组成，自动烹调机的基本组成将包括：控制部分（可编程控制器或PC）、伺服