红外烧烤机的设计与试验

刘媛媛，刘成康，郭文松，任义均（.塔里木大学机械电气化工程学院，新疆　阿拉尔　843300；2.新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室）

红外烧烤机的设计与试验

刘媛媛1，2，刘成康1，郭文松1，2，任义均1
（1.塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300；2.新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室）

传统烧烤方法烧烤的食物风味独特，但存在较多弊端。红外烘干是一种新兴的烘干技术，本研究利用红外线燃烧器作为加热源研制了一种便携式红外烧烤机。烧烤机主要由液化气罐、调压阀、Y型3通阀、红外线燃烧器、烤架、挡火板和支架等组成。红外烧烤机的烧烤时间短，操作简单，无烟且无污染。试验结果表明，烧烤机烧烤的食物与传统方法烧烤的食物风味相似。

红外烧烤机；便携；组成；试验

传统烧烤方式烧烤食物的风味独特，但存在较多弊端。如体积大，笨重；炭燃烧时产生大量对人体有害的油烟；操作不慎会发生烫伤；污染空气等［1～3］。

红外线烘干是一种新兴的烘干技术，这项技术加热效率高［4］，被加热物料对辐射线的吸收能力使其分子振动波长与远红外光谱的波长相匹配，安全、无污染、无明火。红外线燃烧器属于完全预混式［5～8］，一次空气系数αp＞1（一般取1.05），可以降低CO的生成速率；其次，燃气紧贴燃烧器表面，燃烧面积大，同大气式燃烧器相比，燃烧温度较低且均匀，降低了烟气中CO的含量。因此红外线燃烧方式能有效地控制CO的排放，避免有害烟气对人体的伤害。本文设计了一种便携式红外线烧烤机，具有体积小、便携、能耗低、操作简单、环保、无烟、无污染等优点。

1　设计及工作原理

图1　烧烤机总体示意

红外线烧烤机主要由液化气罐、调压阀、Y型3通阀、红外线燃烧器、烤架、挡火板和支架等组成（图1）。其中液化气罐、调节阀、Y型3通阀组合为红外线燃烧器提供指定压力的燃气。红外线燃烧器位于烧烤箱的上部，Y型3通阀将高速燃气流喷射进燃烧器入口处，引射器的吸口处能一次吸入燃烧所用的空气量，燃气与吸入的空气在引射器的混合段由于各自的速度、浓度和比重不同而相互扩散并逐渐混合。当气体均匀的流入辐射器的头部后遇到点火源而燃烧，最终表面呈现灼热的赤红色，此时表面温度达800～900℃，燃烧区域达1 100～1 400℃，从而辐射出波长为2～4 μm的红外线。红外燃烧器的上部是挡火板，挡火板将燃烧器与食物落下的油滴分开，减少油烟对食物的污染。烧烤架位于烧烤机的上部且高度可手动调节，主要用于固定串有食物的烧烤叉。

2　主要部件的设计及选型

2.1烧烤机支架及烧烤箱

烧烤机支架和烧烤箱的结构如图2。烧烤架用等边角钢焊接而成，等边角钢横截面长、宽、高尺寸分别为20 mm、20 mm、3 mm。烧烤架通过4个M8的螺栓与烧烤箱固定，与烧烤箱成45°夹角。烧烤箱用0.7 mm纯钢材料焊接而成，长、宽、高尺寸分别为660 mm、200 mm、50 mm。烧烤箱外侧焊接有烤架安装孔，烤架通过调节螺钉调节烤架与烧烤箱的距离。每个烧烤箱安装两个红外燃烧器，每个燃烧器通过8个M6螺钉固定在烧烤箱上。靠近红外燃烧器气体入口一侧的烧烤箱没有侧壁，为红外燃烧器与气源连接提供通道。烧烤箱另一侧焊有把手，方便烧烤机移动。

图2　烧烤机支架及烧烤箱三维图

2.2红外线燃烧器

蜂窝陶瓷板作为红外线燃烧器的燃烧炉头，在燃烧时与空气完全预混确保燃烧彻底，从而降低污染物的排放。燃烧时通过辐射方式将70%能量转变成红外线，此种红外线波（2～4 μm）最易被物质分子、高分子吸收，并具有较强的穿透力，能激发水分子发生共振、可将热量均匀的渗透到被加热物的核心深处，保证加热效果均匀，提高加热质量和烘干效率。选用的红外线燃烧器外形尺寸：420 mm×80 mm×50 mm，重1 kg。每个烧烤机使用2个红外线燃烧器，每个红外线燃烧器通过4个M6螺栓固定在烧烤机上。

2.3烤架与防油烟隔板

烤架使用不锈钢材料，长宽分别为500 mm和50 mm。烤架通过支架上的固定孔固定，与烧烤支架的距离可调，最大调整距离为100 mm，可满足不同食物的烘烤工艺要求，使研制的烧烤机具有更好地适用性。

为了防止烧烤时滴下的少量油直接滴到燃烧器上燃烧产生CO，烧烤机利用耐高温玻璃将烧烤物与红外陶瓷燃烧器隔离。燃烧器燃烧时产生的红外光线可以透过耐高温玻璃对食物进行直接加热，液化气燃烧所产生的的废气则不能透过耐高温玻璃与食物直接接触，提高了烘烤食物的安全。

3　样机试验

3.1试验材料

在研制的烧烤机上分别烧烤火腿肠、豆腐皮、蘑菇和羊肉。火腿肠为双汇香嫩煎烤旺香肠，每根45 g，共计10根。豆腐皮长、宽、厚分别为100 mm×50 mm× 10mm。蘑菇为平菇，洗干净后将菌包分开。每根烧烤叉上穿一根香肠或者2片豆腐皮或者3根平菇。羊肉选用1年龄山羊的后腿肉，先将羊肉洗净，肥瘦部分分别切开，然后切成直径1.5 cm左右的小块，放入材料（洋葱丝，辣椒油，生姜，料酒，生抽，孜然粉，五香粉），伴均匀之后放入冰箱腌制过夜。每根烧烤叉上串3块瘦羊肉和1块脂肪。

3.2试验步骤

（1）组装烧烤机。小型液化气罐连接调压阀，再通过液化气导气管连接Y型三通阀，通过导气铜管将三通与装入烧烤机机体的红外燃烧器相连。（2）开启三通阀门，通入空气。（3）开启液化气阀门，同时开启液化气气压调节器，检查是否有漏气现象。（4）利用点火装置在点火位置点火。（5）检测燃烧器温度是否达到最高温。（6）调节烧烤架高度，放置食物，开始烧烤，同时记录烧烤所需时间。（7）烧烤结束后，等待烧烤机冷却，观察烧烤结果。

3.3试验结果

每种食物烧烤结束后由有多年烧烤经验的工作人员判定。烧烤食物的食用风味由5个食品科学与工程大三学生给出评判结果。表1是试验过程中每种食物烧烤时间及风味统计情况。试验证明4种烧烤食物与传统烧烤方法的食用风味类似。

4　结论

红外线燃烧方式能有效地控制CO的排放，避免有害烟气对人体的伤害。挡火板将油与燃气隔离，起到回油槽的作用，可实现无油烟烧烤，使烧烤食物更健康。烧烤架与烧烤箱使用螺栓连接，拆卸方便；烧烤架焊接有提手，方便烧烤机的提取。通过试验证实烧烤机上烧烤的食物与传统烧烤方法烹制的食物风味类似。

表1　红外烧烤机烧烤时间及风味统计

［1］郝娇娇.露天烧烤对环境影响的研究—基于市长公开电话数据集上的统计分析［D］.长春：东北师范大学，2014.

［2］马春蕾，闫晓丽，庄晓红等.烧烤烟气中挥发性有机物的释放规律及健康风险评价［J］.环境保护科学，2014，40（6）：126～130.

［3］万勤，康宏，潘响亮等.新型环保烤炉控制干旱区烧烤业大气污染源的可行性研究［J］.干旱区研究，2015，32（4）：823～827.

［4］胡亚范.远红外辐射加热技术节能原理与应用［J］.红外技术，2002，24（5）：58～59.

［5］朱霞清.瓦斯红外传感检测系统设计中关键技术分析［J］.煤炭技术，2013，32（9）.

［6］高春梅，寮瑞东，张晶.红外辐射式燃烧器燃烧稳定性与噪声研究［J］.煤气与热力，2012，32（12）：12～16.

［7］张鸿声，朱冬生，蓝少健.新型金属蜂窝板燃烧器的高效燃烧现象分析［J］.工程热物理学报，2011，32（7）：1149～1152.

［8］葛志祥，张永刚，徐吉浣.多孔陶瓷板燃气红外灶的热效率研究［J］.城市公用事业，1999（03）.

Design and Test of Infrared Barbecue Machine

LIU Yuan-yuan1，2，LIU Cheng-kang1，GUO Wen-song1，2，REN Yi-jun1
（1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar，843300，Xinjiang，China；2.The Key Laboratory of Colleges &Universities under the Department of Education of Xinjiang Uygur Autonomous Region）

Roast food hasunique flavor by traditional barbecue，and there are some disadvantages.Portable infrared barbecue machine was designed with infrared burner as its heating resource.The barbecue machine is composed of liquid gas storage tank，pressure regulating valve，Y-valve，infrared burner，gridiron，fire proof plate and support.And it has advantages of less barbecuing time，easy operation，smokeless and non-polluting environment.The results demonstrate that barbecued food by prototype hassimilar flavor compared with those barbecued by traditional method.

Infrared barbecue machine；Portable；Constitution；Test

1007-7782（2015）06-0028-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.06.010

TM924.76

A

2015-11-25

塔里木大学高等教育教学研究项目（TDGJ1513，TDGJ1515），国家大学生创新创业训练计划项目（201510757017）

郭文松