刘远玲，程玮仪，李子梦，温建平

嘉应学院物理与电子工程学院，广东梅州，514015

0 引言

如今智能产品的浪潮不断推进，方便人们生产生活的同时也在实现科技进步。依据国家节能减排政策，人们力求发展高效节能减排厨具，最大化利用能量，降低能量损耗，减少排放量。锅具的智能化也越来越普及，但常见的智能锅具无论在功能还是创新方面都较为单一。市面上常见的智能锅具有电饭煲、电煮锅、多功能炒菜锅等，这类锅具的智能部分大多是通过延长时间、缓慢加热达到烹饪温度，将食材焖熟。同对需要煎炒的食品便需要使用者自己调节火候进行烹饪，但现今越来越多的年轻人是做饭“小白”，很明显市面上的智能锅具已经不能满足大多数人的日常需求。尽管市面上已经出现了自动烹饪的机器，但是其价格过于昂贵，并不适合大众的日常负担和需求[1]。

根据以上问题，我们研究的分体式控温煎锅根据食材的不同设计了不同的档位，煎锅的制作采用球墨铸铁，能起到良好的导热及不粘效果，以无涂层的设计保证了人们的饮食安全。分体式控温煎锅能够根据档位不同语音播报食材温度、食材状态等，提醒烹饪者及时对食材进行翻炒，防止干烧等。

1 市场调研

1.1 市面上的智能锅

如今市面上的锅具类型层出不穷，所具备的功能也在不断更新。调查显示，在智能锅具中，电饭煲与电煮锅的占比相对较大。电饭煲的功能大多为时间显示、烹饪类型选择、智能预约等，利用长时间的预热、加热来达到煮熟食物的目的。而电煮锅的功能相对较少，大多只有温度调节钮，少数有烹饪类型选择。可是许多食材的烹饪需要在短时间内大幅度升高温度和进行控温[2]。在温度升降快等方面目前只有康宁全自动炒菜机的功能相对成熟。

1.2 品牌代表中锅具的智能程度

市面上知名品牌主要有两种智能模式：第一，电饭煲上按键预约、选择烹煮食材等。电饭煲自动加热时采用的自动断电装置是一个感温磁钢开关，饭熟时温度超过100℃时，感温磁钢失磁而断电；当煲内米未煮熟成饭时有水继续沸腾，温度不会超过100℃，感温磁钢不会失磁，具有显示屏显示温度及烹饪时间。第二，通过Wifi连接电器，利用APP远程预约/开启，还可以实时查看进度、查看菜谱。其他功能与传统电饭煲无异，有显示屏显示温度及烹饪时间。

在所调查的销量最大的品牌中，其智能锅具占比达到70%，以电饭煲及小型电锅为主。锅具主要为涂层不粘锅，或者是由陶瓷等材料制成，以达到不粘的效果，目前没有锅具具有语音播报功能[3]。

2 分体式控温煎锅设计制作

分体式控温煎锅采用锅具与加热模块分离的结构，主体为加热底部，具有矩形加热丝及四点测温，及时对锅体的温度进行测量及反馈；内部安装有语音播报系统模块，及时对锅体和食材温度及烹饪时长进行播报，让使用者更好地把握食材的状态；锅具采用无涂层不粘球墨铸铁锅。采用分体式结构，可更换不同的锅型，满足大众的烹饪需求。

2.1 锅体材料选择

选择一种利用球墨铸铁制作的不粘锅，其材料具有优异的物理性能，球墨铸铁的摩擦系数相对其他金属而言较小，其作为与食材接触的表面，能够达到锅具与食物不粘的效果，且其导热性较为优越，更适合食材的煎炒。

球墨铸铁通过球化处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的力学性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁与灰口铸铁相比，C、Si含量较高，而Mn较低，对S、P的限制较严，其化学成分C为3.5%～3.8%，Si为2.0%～3.0%，Mn为0.5%～0.7%，P＜0.08%，S＜0.02%，Mg为0.03%～0.07%（此为无稀土元素时），当有稀土元素存在时，则Mg可低些。珠光体型球墨铸铁具有中高等强度、中等韧性和塑性、综合性能较高、耐磨性和减振性良好、铸造工艺性能良好等特点[4]。

团队已根据球墨铸铁的特性研究并制作出球墨铸铁锅，该锅体能够达到快速升温、耐磨不粘的效果。不粘与耐磨也大大地增加了煎锅的使用寿命。实验证明球墨铸铁加热时产生的油烟相对较少，对人体的伤害较少，符合国家绿色、节能、减排的政策要求。球墨铸铁圆形锅实物如图1所示，球墨铸铁方形锅实物如图2所示。

2.2 分体式结构图

分体式控温煎锅内部设有方形加热丝，采用四点定位法精准测量锅体温度并传感至显示屏显示对应温度；语音播报系统模块与控温系统相结合，除显示屏显示温度外，语音系统同时接收传感器信号并播报实时温度；锅体边缘设计有锅炳凹槽，即使是带有锅炳的锅具也可适用，体现出其适用锅具类型的多样化；其内布置有散热风扇，及时对锅体进行散热，防止加热丝温度过高产生安全隐患[5]。

分体式控温煎锅锅体内部结构俯视图如图3所示；锅体剖面图如图4所示。

分体式控温煎锅锅体凹槽可适应多种形式的锅胆，且锅体材料均选择球墨铸铁不粘锅。团队已成功研制出球墨铸铁不粘锅，并设计出方形球墨铸铁锅胆，可适用于不同需求[6]。方形锅胆如图5所示；锅体实物如图6所示。

3 分体式控温煎锅功能设计

市场上其他各类智能锅面对温度过高、焦糊等问题时采用亮灭警示灯提醒使用者，分体式控温煎锅采用语音提示系统，当出现无食材干烧、长时间未操作等情况时会及时提醒使用者并自动断电降温[7]，避免出现因使用者没有注意警示灯的亮灭而导致食材烧毁或温度过高产生安全隐患等问题。语音系统还有指导使用者如何烹饪食材的功能，对没有烹饪经验的厨房“小白”可进行一步步引导，让他们即使没有烹饪经验也可以做出美味的饭菜。

3.1 三档烹饪模式

区别于当前市场上现有智能锅的功能，分体式控温煎锅采用三档式智能烹饪模式，设置三个烹饪档位，每个档位对应不同温度范围，也可在使用者烹饪时进行语音提示。

控温系统可识别锅体温度，当锅体温度达到某档模式的限定温度时，语音系统会自动语音播报温度同时提醒使用者进行下一步操作，并且在显示屏显示对应温度。

3.1.1 一档为低温烹饪

低温烹饪模式会将锅体温度控制在80～100℃，主要用于烹饪鸡蛋等蛋白质类食材。鸡蛋液在80℃时便会发生蛋白质变性，但在这个温度下鸡蛋不容易在短时间内发生烧焦碳化现象，能较大程度保留蛋白质的营养。

3.1.2 二档为高温烹饪

高温烹饪模式会将锅体温度控制在100～150℃，主要用于烹饪鸡排等肉类食材。鸡排在此温度范围内能够将表皮煎焦但保持内里鲜嫩，保证良好的口感。

3.1.3 三档为猛火烹饪

猛火烹饪模式会将锅体温度控制在150～180℃，主要用于烹饪牛排这类需要较高温度快速烹煎的食材。牛排烹饪的时间不宜过长，时间过长会导致肉质发柴，所以需要猛火模式进行快速烹煎。

3.2 分体式控温煎锅烹饪条件

①食用油控制：烹饪时选择猪油、牛油、黄油或植物油，以上食用油稳定性较好，高温下产生的有害物质少，不易变黑。

②食材种类：分体式控温煎锅主要针对肉类和动物蛋白进行烹煎，寻找肉类及动物蛋白的最佳烹煎模式。

③食材质量控制：分体式控温煎锅对食材的质量有一定的控制，每次烹煎的食材尽量保持在200g左右，保证食材能达到最佳烹煎的效果。

④与控温器相连接：语音播报系统与智能控温系统相互连接，温度传感器感应到温度时，可通过语音播报提醒使用者当下温度，并且于显示屏显示实时温度值，使用者可以更好地把控食材的温度及状态。

3.3 语音报警

当锅体处于加热状态却长时间未操作导致锅体温度过高时，系统会自动识别过高温度并发出报警语音，提醒使用者及时对锅具进行断电，防止发生安全事故。当食材重量超过250g时，系统中的重量传感器识别超重食材，发出语音报警，提醒使用者对食材进行处理，以达到最佳烹饪效果。

4 结语

分体式控温煎锅由球墨铸铁作为煎锅材料并采用分体式可控温煎锅锅体结构，是实现了煎炒一体的具有语音播报和控温功能的新型智能锅，弥补了市场上对锅具功能创新的需求，满足了更多群体的烹饪需求。该煎锅烹饪时可调控温度进行煎炒，语音播报可步步引导使用者在恰当的时间和温度对食材进行翻面、煎炒等操作，很大程度上可以减缓现在“做饭盲”的问题。