基于厨房调料的智能多用途液体混合装置

陈泽琪

科技在发展，人们的生活水平不断提高.可目前大多数家庭使用的调料瓶还是传统的外观和工艺，很少顾及人们取用调料时是否便捷、简约.于是，提出《基于厨房调料的智能多用途液体混合装置》这一课题，旨在利用我们所学的物理知识推进厨房调料装置的智能化，提高厨房调料瓶的性能及品质，实现方便取用、省时快捷，提升烹饪的幸福感.

一、课题缘起

每周日，是我最期待最幸福的时光.因为这一天，可以吃到爸爸亲手烹制的美味佳肴.出于馋嘴和好奇，我常跟在爸爸身旁问这问那，从中也发现一个小问题：煮一顿饭，爸爸要在花生油、酱油、香油等调味瓶上耗不少时间，光是“拿起——拧开——倒料——盖上——放回”，少说也得重复好几回.于是，我在心里盘算着：要是有一种合体瓶，能把各种调料组装在一起，又能快速取用，那就太完美了.

二、研究背景及目的

目前大多数家庭使用的调料瓶还是传统的外观和工藝，很少顾及人们取用调料是否便捷.厨房智能调料装置在目前国内的厨房用具市场还处于一个空白.在大力推进产业融合的时代背景下，研究厨房智能调料装置，不仅可以使同一系列产业之间产生叠加效应，促进产业减耗增收，而且为人们追求新鲜、安全品质和简约、快捷的现代生活提供相应的保障.

1.实地调查.周末，我到各大超市和调味品批发市场调查，还浏览了购物网站，发现目前市面上销售的厨房用料瓶都是单一个体，且大小规格不一，很难统一规划放置.而从目前市场所见的传统的厨房用料瓶看，生产厂家考虑更多的是用料的存放方式、存放量等，几乎没关注消费者取用轻便、放置空间合理等方面的问题.

2.问卷调查.为了进一步了解改进和提升厨卫调料瓶的性能及品质的必要性，我们又进行厨卫用料瓶使用情况问卷调查，并对最能反映情况的取料方式、每次取用时间、对现有用料瓶的满意度、取料时遇到哪些问题、购买时要考虑的因素等进行分析，了解到大部分人对创制出一种新型厨房用料瓶的期望是：性价比高、智能型自动化、能把握用量、便于区别、体积小、环保、不易变质等.

3.研究目的.可见，研制厨房智能型调料装置是人心所向，生活所趋.由此制定以下研究目标：统筹设计，提高厨房调料瓶的性能及品质，实现方便取用，减少空间占用；推进厨房调料装置的智能化，增进美观舒适度；力求把厨房智能调料装置的工作原理进一步拓展，努力发挥更广泛的作用.

三、研究内容及方法

1.研究内容.通过材质选择和结构优化，现有厨房单一用料瓶进行改进，设计一种可以同时容纳3种及以上调料的厨房调料智能装置.做饭时，根据需要从智能装置中取用调料，方便快捷.这种大中型的厨房智能调料装置可用于饭店、餐馆、酒家，小型的适合家庭厨房.技术更为成熟时，可以把本装置的工作原理进一步拓展应用渠道：如用于改进卫浴瓶装洗用液装置，达到减少频繁按压或“掀盖——挤料——合盖”等动作，简化操作，使人用得更舒心，小型号卫浴用料智能装置特别适用于出差、旅游频繁的现代生活；也可用于酒家鸡尾酒或饮料的调配，甚至化工厂化工原料调配方面等，努力让科技融入生活，服务生活，助力生活简约畅快.

2.研究方法.通过文献归纳、调查问卷、比较研究、实验分析等方法，为设计多尺寸、多型号的调料智能装置提供有力参考.

四、设计思路及原理

1.设计思路.生活节奏快速运转的今天，如果能有一套厨房调料智能装置，煮饭调料速度快，麻烦少，吃得就更舒心，饮食质量更好，健康指数就更有保障了.因此，厨房调料智能装置要追求简约、美丽的外观，占用空间小等特点，而且调料取用时必须能避免烦琐的工序的重复，通过智能型自动化地定量取用，从而实现减少操作时间，提高工作效率和舒适度.

2.工作原理.在一个密闭的容器中，容器底部盛有一定量的液体，气泵开关打开，气泵将外面的气体通过管道压入密闭的容器的顶部，密闭容器顶部的气体瞬间增大，这部分气体对容器底部的液体产生较大的压强，压强通过液体传递，把容器里面的液体通过另外一个管道压出容器外.

3.制作过程.

步骤1：预定适量尺寸导管、电线，卡槽，开关，气泵，电源，PVC环保食用导管，制作PC+ABS固定外箱等材料；

步骤2：用导线把1、2、3号泵体分别与电源线、开关相连接；先把装有1、2、3号开关的导线的一端分别与1、2、3号泵体连接，另一端与电源线相连接；然后再接通电源逐个按动开关按钮，初步调试泵体是否正常工作.

步骤3：把1、2、3号PVC环保食用导管固定在三个密闭容器底部，另一端留出较长；同时把1、2、3号细管一端分别引进三个物料瓶，细管另一端与泵体连接，按动开关，即可利用大气压强让调料通过导管流进杯子或汤勺.

步骤4：按比例制作外箱.

步骤5：把步骤2和步骤3制作好的核心装置部分小心地移进外箱里，放好密闭容器、泵体、蓄电池，保证各部分稳定不被碰翻或因故断开电路；再把1、2、3号开关按钮固定在外箱正面适当的位置；为了避免混淆取用调料，还要在相应物料开关的上方贴上如花生油、酱油、醋等的小标签，整套调料装置就大功告成啦.

4.方案测试.试验为3种物料的调料装置.第一步：在每个密闭容器里加入适量净水，启动开关，装置进入工作状态，3个密闭容器里的水能通畅流出，松开开关，装置停止工作，与预期基本相符.第二步：在三个密闭容器里分别加入适量花生油、酱油、醋，启动开关，装置进入工作状态，密闭容器里的酱油和醋能流出，花生油的出料量大概只有水的四分之三，与预期有一定差别.第三步：在三个密闭容器里分别加入适量洗发水、沐浴露、洗手液，启动开关，密闭容器里的洗发水、沐浴露和洗手液醋的出料量大概是同等条件下出水量的十分之一，与预期相差甚远.

五、改进方案

1.改进思路.

有了第一次实践经验，智能调料装置的二度设计需得考虑更全面，更细致：（1）对于每个密闭容器容纳的液体而言，既是独立的，又是关联的.单个容器的液体与其他容器的液体密度不尽相同，故而不能用单一功率的泵体，而要在以上对相关数据的分析的基础上，根据不同用途配备相应的泵体.如此，整个装置才能适应不同密度或浓度的用料取用.（2）添加技术参数.在原有材料的基础上加入单片机装置.单片机要配三个外接线来分别接三个电机，使整个装置可以按编程逐个连续工作.通过添加技术参数，努力促进二次试验成功，在增加整个装置智能化的同时，进一步提高科技含量，真正有效地服务于日常生活.

2.二次综合调试.

方案一：独立输出.

用杯子或勺子对准出料口，按下开关，泵体带动整个装置进入工作状态，相应调料的出料管阀门自动打开，密闭容器底部的液体（调料）在容器顶部的气体和液体压强的作用下自然流出，杯子或勺子接收适量液体（调料）.若干秒后，单片机读取时间结束，装置停止工作，导管回收出料口处少许液体使之自然回流，阀门自动关闭，使用料处于密封状态，有效防止受污染或变质.

条件设定：测试花生油、酱油、醋的流量時，使用的是电压为DC6V的泵体，导管为4mm的PVC环保食用管；而洗发水、沐浴露、洗手液的密度和稠度都比较大，因此改用迷你微型单螺杆泵体，导管为6mm的PVC环保管.

调试结果：根据单片机事先设定的1、2、3秒的工作时间，智能装置按预期进入正常工作状态.通过三次测验，抽取的花生油、酱油、醋三种用料的平均值基本与根据公式推算的结果相符合；抽取洗发水、沐浴露、洗手液三种液体，通过更换适合的泵体和导管，并相应设定3、5、8秒的工作时间，三次测验的结果也基本达到预期的效果.

方案二：混合输出

把杯子等容器对准出料口，选择所需调料比例，按下总开关指示键，泵体带动整个装置进入工作状态，每种调料出料管阀门同时自动打开，杯子等容器接收所需适量液体（调料）.若干秒后，单片机结束所有读取时间，装置停止工作，导管回收出料口处少许液体使之自然回流，出料管阀门自动关闭，密封好调料出口，有效防止调料变质.（方案二特别适于调制饮料、鸡尾酒或工业原料等.）

条件设定：此次要求多种调料同时输出.因为香麻油、酱油、醋的密度基本相近，雪碧、二锅头的密度也相接近，所以照常使用电压为DC6V泵体，导管为6mm的PVC环保食用管测试.

调试结果：单片机根据生活中各种用料的取用量事先设定相应的工作时间，智能装置按预期进入正常工作状态.因为三种用料同时输出，所以导管的流量明显增大.通过三次测验，抽取的香麻油、酱油、醋三种混合用料的平均值与预期的实际情况是相吻合的；而自制（雪碧、二锅头）鸡尾酒的三次测验的结果也基本达到预期的效果.

3.结论

智能调料装置的设计理念，总体上是符合厨房、卫浴间等场所的用料提取要求的.但必须说明的是，因为不同场所的用料取量各不相同，所以智能装置在进入实际生产时，要相应配备不同泵体等技术参数.比如厨房、饮料店、酒家，配备的泵体大致可以统一，而酱油、醋的用量一般比花生油少，所以输出酱油、醋的导管最好配备同种口径的螺旋食用管，这样能在单位时间里有效减少用料的输出，恰到好处地给予用料.总之，智能装置省去了人工操作的烦琐，提升了用料取量的准确度，可谓“一套装置方便千万家”.