紅外燒烤機的設(shè)計與試驗

劉媛媛，劉成康，郭文松，任義均（.塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院，新疆　阿拉爾　843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室）

紅外燒烤機的設(shè)計與試驗

劉媛媛1，2，劉成康1，郭文松1，2，任義均1
（1.塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300；2.新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室）

傳統(tǒng)燒烤方法燒烤的食物風(fēng)味獨特，但存在較多弊端。紅外烘干是一種新興的烘干技術(shù)，本研究利用紅外線燃燒器作為加熱源研制了一種便攜式紅外燒烤機。燒烤機主要由液化氣罐、調(diào)壓閥、Y型3通閥、紅外線燃燒器、烤架、擋火板和支架等組成。紅外燒烤機的燒烤時間短，操作簡單，無煙且無污染。試驗結(jié)果表明，燒烤機燒烤的食物與傳統(tǒng)方法燒烤的食物風(fēng)味相似。

紅外燒烤機；便攜；組成；試驗

傳統(tǒng)燒烤方式燒烤食物的風(fēng)味獨特，但存在較多弊端。如體積大，笨重；炭燃燒時產(chǎn)生大量對人體有害的油煙；操作不慎會發(fā)生燙傷；污染空氣等［1～3］。

紅外線烘干是一種新興的烘干技術(shù)，這項技術(shù)加熱效率高［4］，被加熱物料對輻射線的吸收能力使其分子振動波長與遠紅外光譜的波長相匹配，安全、無污染、無明火。紅外線燃燒器屬于完全預(yù)混式［5～8］，一次空氣系數(shù)αp＞1（一般取1.05），可以降低CO的生成速率；其次，燃氣緊貼燃燒器表面，燃燒面積大，同大氣式燃燒器相比，燃燒溫度較低且均勻，降低了煙氣中CO的含量。因此紅外線燃燒方式能有效地控制CO的排放，避免有害煙氣對人體的傷害。本文設(shè)計了一種便攜式紅外線燒烤機，具有體積小、便攜、能耗低、操作簡單、環(huán)保、無煙、無污染等優(yōu)點。

1　設(shè)計及工作原理

圖1　燒烤機總體示意

紅外線燒烤機主要由液化氣罐、調(diào)壓閥、Y型3通閥、紅外線燃燒器、烤架、擋火板和支架等組成（圖1）。其中液化氣罐、調(diào)節(jié)閥、Y型3通閥組合為紅外線燃燒器提供指定壓力的燃氣。紅外線燃燒器位于燒烤箱的上部，Y型3通閥將高速燃氣流噴射進燃燒器入口處，引射器的吸口處能一次吸入燃燒所用的空氣量，燃氣與吸入的空氣在引射器的混合段由于各自的速度、濃度和比重不同而相互擴散并逐漸混合。當(dāng)氣體均勻的流入輻射器的頭部后遇到點火源而燃燒，最終表面呈現(xiàn)灼熱的赤紅色，此時表面溫度達800～900℃，燃燒區(qū)域達1 100～1 400℃，從而輻射出波長為2～4 μm的紅外線。紅外燃燒器的上部是擋火板，擋火板將燃燒器與食物落下的油滴分開，減少油煙對食物的污染。燒烤架位于燒烤機的上部且高度可手動調(diào)節(jié)，主要用于固定串有食物的燒烤叉。

2　主要部件的設(shè)計及選型

2.1燒烤機支架及燒烤箱

燒烤機支架和燒烤箱的結(jié)構(gòu)如圖2。燒烤架用等邊角鋼焊接而成，等邊角鋼橫截面長、寬、高尺寸分別為20 mm、20 mm、3 mm。燒烤架通過4個M8的螺栓與燒烤箱固定，與燒烤箱成45°夾角。燒烤箱用0.7 mm純鋼材料焊接而成，長、寬、高尺寸分別為660 mm、200 mm、50 mm。燒烤箱外側(cè)焊接有烤架安裝孔，烤架通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)烤架與燒烤箱的距離。每個燒烤箱安裝兩個紅外燃燒器，每個燃燒器通過8個M6螺釘固定在燒烤箱上?？拷t外燃燒器氣體入口一側(cè)的燒烤箱沒有側(cè)壁，為紅外燃燒器與氣源連接提供通道。燒烤箱另一側(cè)焊有把手，方便燒烤機移動。

圖2　燒烤機支架及燒烤箱三維圖

2.2紅外線燃燒器

蜂窩陶瓷板作為紅外線燃燒器的燃燒爐頭，在燃燒時與空氣完全預(yù)混確保燃燒徹底，從而降低污染物的排放。燃燒時通過輻射方式將70%能量轉(zhuǎn)變成紅外線，此種紅外線波（2～4 μm）最易被物質(zhì)分子、高分子吸收，并具有較強的穿透力，能激發(fā)水分子發(fā)生共振、可將熱量均勻的滲透到被加熱物的核心深處，保證加熱效果均勻，提高加熱質(zhì)量和烘干效率。選用的紅外線燃燒器外形尺寸：420 mm×80 mm×50 mm，重1 kg。每個燒烤機使用2個紅外線燃燒器，每個紅外線燃燒器通過4個M6螺栓固定在燒烤機上。

2.3烤架與防油煙隔板

烤架使用不銹鋼材料，長寬分別為500 mm和50 mm。烤架通過支架上的固定孔固定，與燒烤支架的距離可調(diào)，最大調(diào)整距離為100 mm，可滿足不同食物的烘烤工藝要求，使研制的燒烤機具有更好地適用性。

為了防止燒烤時滴下的少量油直接滴到燃燒器上燃燒產(chǎn)生CO，燒烤機利用耐高溫玻璃將燒烤物與紅外陶瓷燃燒器隔離。燃燒器燃燒時產(chǎn)生的紅外光線可以透過耐高溫玻璃對食物進行直接加熱，液化氣燃燒所產(chǎn)生的的廢氣則不能透過耐高溫玻璃與食物直接接觸，提高了烘烤食物的安全。

3　樣機試驗

3.1試驗材料

在研制的燒烤機上分別燒烤火腿腸、豆腐皮、蘑菇和羊肉?；鹜饶c為雙匯香嫩煎烤旺香腸，每根45 g，共計10根。豆腐皮長、寬、厚分別為100 mm×50 mm× 10mm。蘑菇為平菇，洗干凈后將菌包分開。每根燒烤叉上穿一根香腸或者2片豆腐皮或者3根平菇。羊肉選用1年齡山羊的后腿肉，先將羊肉洗凈，肥瘦部分分別切開，然后切成直徑1.5 cm左右的小塊，放入材料（洋蔥絲，辣椒油，生姜，料酒，生抽，孜然粉，五香粉），伴均勻之后放入冰箱腌制過夜。每根燒烤叉上串3塊瘦羊肉和1塊脂肪。

3.2試驗步驟

（1）組裝燒烤機。小型液化氣罐連接調(diào)壓閥，再通過液化氣導(dǎo)氣管連接Y型三通閥，通過導(dǎo)氣銅管將三通與裝入燒烤機機體的紅外燃燒器相連。（2）開啟三通閥門，通入空氣。（3）開啟液化氣閥門，同時開啟液化氣氣壓調(diào)節(jié)器，檢查是否有漏氣現(xiàn)象。（4）利用點火裝置在點火位置點火。（5）檢測燃燒器溫度是否達到最高溫。（6）調(diào)節(jié)燒烤架高度，放置食物，開始燒烤，同時記錄燒烤所需時間。（7）燒烤結(jié)束后，等待燒烤機冷卻，觀察燒烤結(jié)果。

3.3試驗結(jié)果

每種食物燒烤結(jié)束后由有多年燒烤經(jīng)驗的工作人員判定。燒烤食物的食用風(fēng)味由5個食品科學(xué)與工程大三學(xué)生給出評判結(jié)果。表1是試驗過程中每種食物燒烤時間及風(fēng)味統(tǒng)計情況。試驗證明4種燒烤食物與傳統(tǒng)燒烤方法的食用風(fēng)味類似。

4　結(jié)論

紅外線燃燒方式能有效地控制CO的排放，避免有害煙氣對人體的傷害。擋火板將油與燃氣隔離，起到回油槽的作用，可實現(xiàn)無油煙燒烤，使燒烤食物更健康。燒烤架與燒烤箱使用螺栓連接，拆卸方便；燒烤架焊接有提手，方便燒烤機的提取。通過試驗證實燒烤機上燒烤的食物與傳統(tǒng)燒烤方法烹制的食物風(fēng)味類似。

表1　紅外燒烤機燒烤時間及風(fēng)味統(tǒng)計

［1］郝嬌嬌.露天燒烤對環(huán)境影響的研究—基于市長公開電話數(shù)據(jù)集上的統(tǒng)計分析［D］.長春：東北師范大學(xué)，2014.

［2］馬春蕾，閆曉麗，莊曉紅等.燒烤煙氣中揮發(fā)性有機物的釋放規(guī)律及健康風(fēng)險評價［J］.環(huán)境保護科學(xué)，2014，40（6）：126～130.

［3］萬勤，康宏，潘響亮等.新型環(huán)保烤爐控制干旱區(qū)燒烤業(yè)大氣污染源的可行性研究［J］.干旱區(qū)研究，2015，32（4）：823～827.

［4］胡亞范.遠紅外輻射加熱技術(shù)節(jié)能原理與應(yīng)用［J］.紅外技術(shù)，2002，24（5）：58～59.

［5］朱霞清.瓦斯紅外傳感檢測系統(tǒng)設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.煤炭技術(shù)，2013，32（9）.

［6］高春梅，寮瑞東，張晶.紅外輻射式燃燒器燃燒穩(wěn)定性與噪聲研究［J］.煤氣與熱力，2012，32（12）：12～16.

［7］張鴻聲，朱冬生，藍少健.新型金屬蜂窩板燃燒器的高效燃燒現(xiàn)象分析［J］.工程熱物理學(xué)報，2011，32（7）：1149～1152.

［8］葛志祥，張永剛，徐吉浣.多孔陶瓷板燃氣紅外灶的熱效率研究［J］.城市公用事業(yè)，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

塔里木大學(xué)高等教育教學(xué)研究項目（TDGJ1513，TDGJ1515），國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201510757017）

郭文松