烹饪在线香气监测装置、烹饪系统及烹饪方法

技术领域

本发明涉及智能家电技术领域，特别是涉及一种烹饪在线香气监测装置、烹饪系统及烹饪方法。

背景技术

近年来，智能烹饪设备开始逐步从人们的视野走向舞台中央。尤其随着新生代青少年逐步走向社会工作岗位，以及现代生活和工作节奏的不断加快，智能烹饪设备以及由其所组成的中央厨房正逐步成为快餐和饮食供应的重要来源。在菜肴烹饪过程中，食品物料的种类、添加量、产地以及局部炒制焦化等各种因素均可对菜肴产生显著影响。这种影响一方面体现在食品滋味的改变上，另一方面，则体现在食品的气味上，尤其对于食品过熟、焦化、原料种类等的改变，菜肴的气味变化将较为显著。然而，当前的智能烹饪设备大多主要通过固定食品物料、加热时间、搅拌速率等方式来实现重复性的程序菜肴炒制，无法感知菜肴气味情况的实际变化，亦无法根据菜肴气味的变化而作出及时改变，因而智能化水平较低，所得菜肴大多“能吃”但不“好吃”，更与“美味”无缘。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种烹饪在线香气监测装置，该装置可用于监测食材烹饪过程产生的气体中挥发性香味物质成分的变化，为反馈烹饪情况和判定烹饪终点提供相应依据。

本发明还提供了一种具有上述烹饪在线香气监测装置的烹饪系统及应用于该烹饪系统的烹饪方法。

根据本发明第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置，包括取样机构、气体缓存转移机构、取样泵、载气输出机构和检测机构；取样机构用于获取烹饪过程中食材产生的气体；气体缓存转移机构包括有多通阀、第一缓存器和第二缓存器，第一缓存器和第二缓存器连接多通阀，且通过多通阀能够使气体缓存转移机构在第一状态和第二状态之间切换；多通阀连接取样机构的输出端；取样泵的进气端连接多通阀；载气输出机构的输出端连接多通阀，并用于输出载气；检测机构的输入端连接多通阀，并用于对输入气体进行检测；其中，当气体缓存转移机构处于第一状态时，第一缓存器连通取样机构的输出端和取样泵的进气端，第二缓存器连通载气输出机构的输出端和检测机构的输入端；当气体缓存转移机构处于第二状态时，第一缓存器连通载气输出机构的输出端和检测机构的输入端，第二缓存器连通取样机构的输出端和取样泵的进气端。

根据本发明第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置，至少具有如下有益效果：

本实施例的烹饪在线香气监测装置一方面能够通过取样机构实时获取烹饪过程中食材产生的气体，且将获取的气体缓存于气体缓存转移机构，并能够在载气输出机构所输出载气的带动下使得缓存的气体进入检测机构，从而可以对食材所产生的气体进行检测，以监测烹饪过程中挥发性香味物质成分的变化，从而为反馈烹饪情况和判定烹饪终点提供相应依据；另一方面，通过将气体缓存转移机构设置成多通阀结合双缓存器(即第一缓存器和第二缓存器)的结构，使得取样传输流路与分析检测流路分离，避免了取样泵工作时因流量或压力不稳定性而对检测机构带来的干扰，从而可以有效保障监测过程的灵敏度和准确性。同时，采用双缓存器交替循环取样，还能够实现连续检测，充分保障监测效率。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，取样机构包括有取样针和气体传输管，取样针连接于气体传输管的一端，气体传输管的另一端连接多通阀。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，取样针为内径不小于1mm的不锈钢圆筒状针管；和/或，气体传输管为内径不小于1mm的可弯曲不锈钢管。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，载气输出机构包括有气源发生装置和恒流控制器；或者，载气输出机构包括有气源发生装置和恒压控制器。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，还包括有净化分离机构，净化分离机构设置于检测机构与多通阀之间。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，多通阀设置有8个以上的接口，且其中有四个接口分别连接取样泵的进气端、检测机构的输入端、取样机构的输出端和载气输出机构的输出端，两个接口分别连接第一缓存器的两端，两个接口分别连接第二缓存器的两端。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，接口包括有一号接口、二号接口、三号接口、四号接口、五号接口、六号接口、七号接口、八号接口、九号接口和十号接口，其中一号接口连接取样泵的进气端，四号接口连接取样机构的输出端，六号接口连接检测机构的输入端，九号接口连接载气输出机构的输出端，二号接口与七号接口分别连通第一缓存器的两端，五号接口和十号接口分别连通第二缓存器的两端，三号接口连通八号接口；且通过转动多通阀，能够使得三号接口连通四号接口、八号接口连通七号接口，或者使得四号接口连通五号接口、八号接口连通九号接口。

根据本发明第一方面一些实施例的烹饪在线香气监测装置，第一缓存器和/或第二缓存器为由内径不小于1mm的不锈钢管弯曲形成的环装管路。

根据本发明第二方面一些实施例的烹饪系统，包括有上述第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置和烹饪设备，取样机构的取样端设置于烹饪设备的排烟道或者烹饪设备的排气孔上方。

根据本发明第二方面一些实施例的烹饪系统，至少具有如下有益效果：

本实施例的烹饪系统通过采用上述第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置，能够监测烹饪过程中食材所产生的气体中挥发性香味物质成分的变化，从而为反馈烹饪情况和判定烹饪终点提供相应依据，进而提高烹饪系统的智能化程度。

根据本发明第三方面一些实施例的烹饪方法，应用于上述第二方面实施例的烹饪系统，且包括有以下步骤：

通过烹饪在线香气监测装置实时监测烹饪设备内食材所产生的气体中香味物质的含量；

判断香味物质的含量是否达到上限阈值，若达到上限阈值则控制烹饪设备停止对食材进行加热；其中，上限阈值大于食材处于食用成熟点时检测到的香味物质的含量，且小于食材处于过熟点时检测到的香味物质的含量。

根据本发明第三方面一些实施例的烹饪方法，至少具有如下有益效果：

本实施例的烹饪方法借助烹饪在线香气监测装置实时监测烹饪设备内食材所产生的气体中挥发性香味物质的含量，并能够通过检测到的香味物质含量判定食物是否成熟及是否邻近焦化状态，从而使得食物经过烹饪设备的烹饪后能够达到成熟而不焦的程度，进而有利于提升烹饪系统对食材烹饪后的口感。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一实施例的烹饪在线香气监测装置在第一状态下的结构示意图；

图2为图1所示烹饪在线香气监测装置在第二状态下的结构示意图；

图3为本发明一实施例的烹饪系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例中烹饪在线香气监测装置所监测得到的色谱图。

附图标记：

取样机构1；取样针11；气体传输管12；气体缓存转移机构；多通阀2；一号接口21；二号接口22；三号接口23；四号接口24；五号接口25；六号接口26；七号接口27；八号接口28；九号接口29；十号接口20；第一缓存器3；第二缓存器4；取样泵5；载气输出机构6；检测机构7；净化分离机构8；烹饪设备9；排气孔91。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，本实施例的烹饪在线香气监测装置，包括取样机构1、气体缓存转移机构、取样泵5、载气输出机构6和检测机构7；其中，取样机构1用于获取烹饪过程中食材产生的气体；气体缓存转移机构包括有多通阀2、第一缓存器3和第二缓存器4，多通阀2连接取样机构1的输出端；第一缓存器3和第二缓存器4连接多通阀2，且通过多通阀2能够使气体缓存转移机构在第一状态和第二状态之间切换；取样泵5的进气端连接多通阀2；载气输出机构6的输出端用于输出载气，且连接多通阀2；检测机构7的输入端连接多通阀2，并用于对输入气体进行检测。

其中，当气体缓存转移机构处于第一状态时，第一缓存器3连通取样机构1的输出端和取样泵5的进气端，第二缓存器4连通载气输出机构6的输出端和检测机构7的输入端；因而在取样泵5的负压作用下，食材烹饪所产生的气体能够经取样机构1进入第一缓存器3中，而第一缓存器3中的原有气体也能够经取样泵5排出；与此同时，载气输出机构6输出的载气也能够流入到第二缓存器4中，并且载气将带动第二缓存器4中的取样气体进入到检测机构7；也即此时，取样机构1、第一缓存器3和取样泵5共同参与构成取样传输流路，而载气输出机构6、第二缓存器4和检测机构7共同参与构成分析检测流路，且取样传输流路和分析检测流路相互分离，并能够各自独立工作。

而当气体缓存转移机构处于第二状态时，第一缓存器3连通载气输出机构6的输出端和检测机构7的输入端，第二缓存器4连通取样机构1的输出端和取样泵5的进气端；因而在取样泵5的负压作用下，食材烹饪所产生的气体能够经取样机构1进入第二缓存器4中，而第二缓存器4中的原有气体也能够经取样泵5排出；与此同时，载气输出机构6输出的载气也能够流入到第一缓存器3中，并且载气将带动第一缓存器3中的取样气体进入到检测机构7；也即此时，载气输出机构6、第一缓存器3和检测机构7共同构成分析检测流路，而取样机构1、第二缓存器4和取样泵5共同参与构成取样传输流路，同样地，此时取样传输流路和分析检测流路也相互分离且能够各自独立工作。

本实施例的烹饪在线香气监测装置一方面能够通过取样机构1实时获取烹饪过程中食材产生的气体，且将获取的气体缓存于气体缓存转移机构，并能够在载气输出机构6所输出载气的带动下使得缓存的气体进入检测机构7，从而可以对食材所产生的气体进行检测，以监测烹饪过程食材所产生的气体中挥发性香味物质成分的变化，从而为反馈烹饪情况和判定烹饪终点提供相应依据；另一方面，通过将气体缓存转移机构设置成多通阀2结合双缓存器(即第一缓存器3和第二缓存器4)的结构，使得取样传输流路与分析检测流路分离，避免了取样泵5工作时因流量或压力不稳定性而对检测机构7带来的干扰，从而可以有效保障监测过程的灵敏度和准确性。同时，采用双缓存器交替循环取样，还能够实现连续检测，充分保障监测效率。

可以理解的是，参照图1和图2，在其中一些实施例中，取样机构1包括有取样针11和气体传输管12，取样针11可设置在烹饪设备9上，例如设置在烹饪设备9的排烟道或者排气孔91上方，以获取食材烹饪过程中产生的挥发性气体，气体传输管12的一端连接取样针11，另一端连接多通阀2，从而可以将取样针11获取的气体传输至气体缓存转移机构。具体地，取样针11可以选择采用内径不小于1mm的不锈钢圆筒状针管，气体传输管12可以选择采用内径不小于1mm的可弯曲不锈钢管，以避免取样过程中高温的气体对取样针11及气体传输管12带来的影响。

可以理解的是，在其中一些实施例中，载气输出机构6包括有气源发生装置和恒流控制器，气源发生装置连接恒流控制器，恒流控制器用于使得载气能够以相对恒定的流量输出到气体缓存转移机构；或者，在其他另外一些实施例中，载气输出机构6包括有气源发生装置和恒压控制器，气源发生装置连接恒压控制器，恒压控制器用于使得载气能够以相对恒定的压力输出到气体缓存转移机构；其中，气源发生装置可以采用载气发生器或载气罐，载气的类别可以为氮气、氢气或氦气等纯净气体，或者载气也可以选择采用清洁的压缩空气；例如当采用氢气作为载气时，气源发生装置可以采用充满压缩氢气的氢气罐。

可以理解的是，检测机构7可选择采用TCD检测器或者FID检测器等挥发性气体物质的常用检测器；例如，在其中一些实施例中，检测机构7为FID检测器，且配套空气或者氢气作为辅助用的载气。

可以理解的是，在其中一些实施例中，参照图1和图2，烹饪在线香气监测装置还包括有净化分离机构8，净化分离机构8设置于检测机构7与多通阀2之间，净化分离机构8主要用于对取样机构1采集获取的气体进行净化，以分离出其中的脂肪酸、醛、酮或者醇等挥发性香味物质成分，并去除其他无关信号干扰，以使得挥发性香味物质成分的监测更加精准；可以理解的是，净化分离机构8主要由具有净化或分离功能的填充柱或色谱柱等组成。

可以理解的是，在其中一些实施例中，多通阀2为二位多通阀2，从而通过控制多通阀2在两个不同的卡位切换既可以使得气体缓存转移机构在第一状态和第二状态之间切换。应当理解的是，为实现多通阀2与取样机构1、取样泵5、检测机构7、载气输出机构6及两个缓存器的连通，多通阀2设置有8个以上的接口，并且其中有四个接口分别连接取样泵5的进气端、检测机构7的输入端、取样机构1的输出端和载气输出机构6的输出端，还有两个接口分别连接第一缓存器3的两端，两个接口分别连接第二缓存器4的两端。

可以理解的是，在其中一实施例中，参照图1和图2，具体地，多通阀2具有十个接口，为方便进行描述，以下将十个接口分别按照一至十进行编号，也即十个接口分别为一号接口21、二号接口22、三号接口23、四号接口24、五号接口25、六号接口26、七号接口27、八号接口28、九号接口29和十号接口20；其中，为使得多通阀2始终保持与取样泵5、取样机构1、检测机构7及载气输出机构6的连通，具体地，一号接口21连接取样泵5的进气端，四号接口24连接取样机构1的输出端，六号接口26连接检测机构7的输入端，九号接口29连接载气输出机构6的输出端；为使得多通阀2始终保持与第一缓存器3及第二缓存器4的连通，二号接口22与七号接口27分别连通第一缓存器3的两端，五号接口25和十号接口20分别连通第二缓存器4的两端；同时为辅助多通阀2的卡位进行切换，三号接口23连通八号接口28，以通过转动多通阀2，使得多通阀2在两个不同的卡位之间切换。

当多通阀2处于其中一个卡位时，参照图1，三号接口23连通四号接口24，且八号接口28连通七号接口27；进而使得取样泵5产生的负压将依次通过一号接口21、二号接口22、第一缓存器3、七号接口27、八号接口28、三号接口23和四号接口24传递至取样机构1，使得食材烹饪所产生的气体能够依次经四号接口24、三号接口23、八号接口28、七号接口27而流入到第一缓存器3中，而第一缓存器3中的原有气体经二号接口22、一号接口21和取样泵5排出；与此同时，载气输出机构6输出的载气也将能够依次经九号接口29、十号接口20流入到第二缓存器4中，并且载气将带动第二缓存器4中的取样气体经五号接口25和六号接口26进入到检测机构7；也即此时，取样泵5、一号接口21、二号接口22、第一缓存器3、七号接口27、八号接口28、三号接口23、四号接口24和取样机构1共同参与构成取样传输流路，而载气输出机构6、九号接口29、十号接口20、第二缓存器4、五号接口25、六号接口26和检测机构7共同参与构成分析检测流路，且分析检测流路与取样传输流路相互分离并独立工作。

而当多通阀2处于另一个卡位时，参照图2，四号接口24连通五号接口25、八号接口28连通九号接口29，进而使得取样泵5产生的负压将依次通过一号接口21、十号接口20、第二缓存器4、五号接口25和四号接口24传递至取样机构1，进而使得食材烹饪所产生的气体能够依次经四号接口24、五号接口25而流入到第二缓存器4中，而第二缓存器4中的原有气体经十号接口20、一号接口21和取样泵5排出；与此同时，载气输出机构6输出的载气也将能够依次经九号接口29、八号接口28、三号接口23和二号接口22流入到第一缓存器3中，并且载气将带动第一缓存器3中的取样气体经七号接口27和六号接口26进入到检测机构7；也即此时，取样泵5、一号接口21、十号接口20、第二缓存器4、五号接口25、四号接口24和取样机构1共同参与构成取样传输流路，而载气输出机构6、九号接口29、八号接口28、三号接口23、二号接口22、第一缓存器3、七号接口27、六号接口26和检测机构7共同参与构成分析检测流路，此时分析检测流路与取样传输流路也同样相互分离并独立工作。

可以理解的是，在其中一实施例中，多通阀2包括有阀壳和设置在阀壳内部的阀芯，阀壳和阀芯可相对转动，其中一号接口21、四号接口24、六号接口26和九号接口29设置在阀壳上，而二号接口22、三号接口23、五号接口25、七号接口27、八号接口28和十号接口20设置在阀芯上，第一缓存器3和第二缓存器4设置于阀芯内部，且二号接口22和七号接口27通过阀芯内部设置的导流通道分别连通第一缓存器3的两端，五号接口25和十号接口20通过阀芯内部设置的导流通道分别连通第二缓存器4的两端，而三号接口23通过阀芯内部设置的导流通道连通八号接口28；从而通过控制阀芯或者阀壳转动，可以使得多通阀2在两个不同的卡位切换。

可以理解的是，在其中一些实施例中，参照图1和图2，第一缓存器3和第二缓存器4为由内径不小于1mm的不锈钢管弯曲形成的环装管路，进而使得第一缓存器3和第二缓存器4均能够存储一定体积的气体，且前次存储的气体也能够在新流入气体的推动下较为全面地排出；应当理解的是，在一些实施例中，第一缓存器3和/或第二缓存器4也可以选择采用其他具有一定存储空间的容器，例如第一缓存器3和第二缓存器4均可以选择采用小体积的集气瓶，或第一缓存器3和第二缓存器4其中一个采用集气瓶、另一个采用不锈钢管弯曲形成的环装管路。

以下描述本发明第二方面一些实施例的烹饪系统，本实施例的烹饪系统包括有上述第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置和烹饪设备9，且取样机构1的取样端设置于烹饪设备9的排烟道或者烹饪设备9的排气孔91上方；例如，在其中一实施例中，参照图3，取样机构1的取样针11设置在烹饪设备9的排气孔91上方。

应当理解的是，食材在处于烹饪过程的不同阶段，所产生的气体中挥发性香味物质的成分将随之发生变化，本实施例的烹饪系统通过采用上述第一方面实施例的烹饪在线香气监测装置，能够监测烹饪过程食材所产生的气体中挥发性香味物质成分的变化，从而为反馈烹饪情况和判定烹饪终点提供相应依据，进而提高烹饪系统的智能化程度。

以下描述本发明第三方面一些实施例的烹饪方法，本实施例的烹饪方法应用于上述第二方面实施例的烹饪系统，且包括有以下步骤：

S100、通过烹饪在线香气监测装置实时监测烹饪设备9内食材所产生的气体中香味物质的含量；

S200、判断香味物质的含量是否达到上限阈值，若达到上限阈值则控制烹饪设备9停止对食材进行加热；其中，上限阈值大于食材处于食用成熟点(为便于描述，标记为S点)时检测到的香味物质的含量，且小于食材处于过熟点(为便于描述，标记为J点)时检测到的香味物质的含量。

本实施例的烹饪方法借助烹饪在线香气监测装置实时监测烹饪设备9内食材所产生的气体中香味物质的含量，并能够通过检测到的香味物质含量判定食物是否成熟及是否邻近焦化状态，从而使得食物经过烹饪设备9的烹饪后能够达到成熟而不焦的程度，进而有利于提升烹饪系统对食材烹饪后的口感。

可以理解的是，根据烹饪所采用食材的不同，处于S点时检测到的香味物质的含量，及处于J点检测到的香味物质的含量，也会有所不同；因此，根据不同的菜品，可预先通过烹饪在线香气监测装置检测各菜品相应食材在烹饪过程中，处于S点时及处于J点时的香味物质的含量情况，并据此设定上限阈值。

以下，以烹饪设备9采用美的PY18-X1S智能翻炒机，并采用其内置“攸县香干”默认程序，及相关食材和配料(猪肉10g、辣椒3g、大蒜7g、玉米油3mL、蒸馏水20mL)，且烹饪在线香气监测装置中多通阀2切换时间间隔设置为20s，监测总运行时间设置为13min(样品监测总检测次数为37次)为例，测定烹饪过程食材所产生气体中的香味物质含量的变化情况，相关监测结果见图4。

由图4可知，开始烹饪后，每隔20s检测一次获取一段信号谱图，每段谱图分别由两个紧邻的正峰和一个倒峰组成，其中第一个正峰和倒峰为气体转移过程中由多通阀2切换波动导致的载气峰(标记为P

记录下S点对应的信号值P

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。