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食品科技前沿期刊7(2):88-93,2015
ISSN:2042-4868;e-ISSN:2042-4876
马克斯韦尔科学组织，2015年
提交:August13,2014 接受:2014年9月14日 出版:2015年1月20日
豆浆机的设计与研究
文摘：这项研究的目的是设计一个豆浆的机器，可以让新鲜的豆浆、汤和其他饮料自动通过电动机驱动的高速旋转叶片强烈打击、搅拌、削减和热大豆、大米和其他谷物，辅以微电脑控制的搅拌。具体研究了造型设计、色彩设计和内部结构设计。本研究阐述了豆浆机的外形设计应遵循变化统一的艺术规律，同时整体造型仍应简单直接；豆浆机的色彩设计不仅要满足人机协调、环境和功能的要求，而且要重视色调的选择，适应审美和注重新奇的新时代要求。然后对豆浆机的工作原理进行了详细的分析，在此基础上得出了结论。
关键词：色彩设计，形状设计，豆浆机，结构设计
介绍
豆浆起源于中国，广泛流传，是中华民族的传统食品，也是现代科学认可的营养食品。随着家庭生活条件的改善和生活水平的提高，出于对食品安全的尊重，豆浆作为一种富含植物蛋白的绿色健康饮品，以势不可挡的魅力走进千家万户的大中型城市(姜，2014a)。我国加工豆制品的主要工序所使用的豆浆制作设备历史悠久(苗，2013)。最早的豆浆记录在一块出土的石板上，石板制作于公元25~220年，上面镌刻着古代厨房制作豆浆的场景。通常认为,豆浆的起源是一个故事在2000多年前在西汉孝顺的儿子Liuan淮南王的日常使用大豆浸泡在水里磨成豆浆,他母亲在他母亲的病,母亲逐渐恢复。因此，豆浆被引入民间。据《本草纲目》记载，豆浆具有排气、利尿、清风、清热解毒的功效。《延年益寿秘籍》还记载，豆浆有养肤、益色、补髓、补力、补虚、开胃的功效。它形成了传统的豆浆制作工艺，浸泡大豆和研磨大豆，形成传统的豆奶文化(Kang et al.， 2012)。
图1:传统的豆浆石磨 图2:手动豆浆机
图3:第二代大网眼豆浆机 图4:第三代无网豆浆机
20世纪70年代，在山西省平陆县，官员公社机械厂利用当地的花岗岩资源，创造了由电动机驱动的石磨，将古老的技术与现代元素巧妙地结合起来(Qi et al.， 2012)。图1是用来制作豆浆的传统石磨。相对于传统的用石磨制作豆浆的工艺，目前市场上也有一种手工操作的豆浆机，价格低廉，如图2所示。喝豆浆在我国已有2000多年的历史，但真正具有现代意义的豆浆机直到20世纪末才出现(Jiang, 2013)。th 在短短十多年的时间里，豆浆机从第一代的筛分技术发展到第三代的无筛分技术。大豆-第一代和第二代挤奶机分别在机体内配置了细网格和大网格的网格外壳，如图3所示。由于网壳的存在，一些卫生死角无法清洗，残留发酵，造成卫生问题。并且网箱需要拧开清洗，容易导致手机下盖螺纹老化，网箱掉落。2008年2月，第一台国产豆浆机问世并获得国家实用新型专利。豆浆机进入无网格时代，如图4所示。采用最新的集流技术，使刀头在旋转过程中形成最大的集流驱动力。采用微电脑控制电机转速，使大豆粉碎更加均匀，营养充分释放。因此，新一代豆浆机更加方便、实用、经济、健康，能够满足消费者的需求(Kang et al.， 2012)。
本研究的目的是设计一种大豆,牛奶的机器,可以让新鲜的豆浆,汤和其他饮料自动通过电动机驱动的高速旋转叶片强烈打击,搅拌,切割和热大豆,大米和其他谷物,辅以微电脑控制的搅拌。具体研究了造型设计、色彩设计和内部结构设计，其中造型设计应遵循变化统一的艺术规律，同时整体造型仍应简单直接;其中色彩设计不仅要满足人机协调和环境功能的要求，更要重视色调的选择，适应审美的新时代要求和注重新颖性。
材料和方法
豆浆机的外形设计:豆浆机的外形设计首先要保证豆浆机的内部质量和使用的人性化。绝不仅仅追求外形设计的尺度和图案美，从而降低了质量等技术功能指标。豆浆机的各个部件由点、线、面组成的几何形体组成。豆浆机器的形状设计是结合材料等技术和艺术内容结构和功能联系在一起,形成一个三维空间立体形状,已符合艺术规律,巧妙地利用形状组合原理和大师形状外观特点和形成心理和视觉误差相关的形状,这是重要手段获得慷慨的美丽和小说风格的豆浆机器(2005年秋)。豆浆机的外形设计应以比例协调、平衡稳定、以“统一”为王、以“变化”为辅助，线条型要简洁大方，在安静中给人以舒适感、协调性和动感的感觉。
统一性:统一性是指豆浆机各组成部分在形状、线形、颜色、部件等方面具有相同的、相似的、逻辑的、和谐的性质。运输、质量、数量等方面。而变异则是指上述各方面的差异和对比。完美的形状必须强调统一。但是为了做豆浆的机器不同的形象,生动,有吸引力,它可以添加各种相同性质的统一,和谐和完整性,加强相互对比,但变化必须适当,不过度,避免大杂,混乱和离心机,如图5所示。
简洁:豆浆机的整体造型设计应尽量简单直接，以获得整体、简单、直接的风格，可采用以下两种方法。第一,身体设计的豆浆机器应该应用一些基本的几何形体或一些简单的曲线和曲面,形状规则,简单明确,给人以深刻的印象,很容易实现简单性的艺术效果,直接和清晰、丰富和抽象,如图6所示。同时，规则形状的制造工艺简单，易于推广，质量好，生产成本低。二是采用封闭式的外形设计，不仅减少了灰尘入侵，但也掩盖了豆浆机的主体，使其整体良好，并取得一个简单，直接和明确的视觉效果(江，2014b)。
豆浆机色彩设计:豆浆机色彩设计是豆浆机设计的重要组成部分，因为色彩比身体更直观、更强烈、更有吸引力。颜色可以首先影响人的感觉器官的身体,此外,能够提高用户识别和看一些操作控制程度,显示仪表和外观利用视觉识别效果和色彩心理学,顺序,这些设备的功能可能是发达和精神要求用户都能得到满足。豆浆机的色彩设计应遵循以下几个要点。
满足人机协调的要求:豆浆机的色彩设计应很好地体现人机协调的关系，使使用者心情愉悦，不易产生混淆，从而达到准确操作的目的。例如，豆奶机的机座和机身一般都采用重实的深颜色，不仅耐脏，而且使人对机器有可靠的稳定性。其它部分是人们常用的部件，适当采用明亮的颜色，以消除压抑感，满足操作准确和人机协调的要求。
满足环境和功能的要求:色彩要充分体现产品的功能特点，与使用环境相互协调。如果使用环境的油污严重，通常深色是承重油污的合适颜色。豆奶机面板的颜色一般选用低亮度、低纯度的中性底色，与组份颜色对比，以提高视觉识别度。面板应无强反射和眩光。展示部分的色彩应明显清新，但不能眩目。注意部位的颜色要清新艳丽，隐蔽部位的颜色要安静，如图7所示。
重视音色的选择:豆浆机的主音色的选择是一个非常重要的问题，不同的音色会形成不同的艺术效果。在豆浆机的配色中，有主要的色调可以显得统一。豆浆机的颜色越少，主体特性越强，装修特性越好，外形关系越统一。相反，色彩搭配较多，造成色彩较为杂乱，以致一般难以调整，主体特征不清，协调效果破碎。
语气的选择还需要注重是否独特美。它需要紧紧抓住人们对豆浆机色彩的心理需求，对豆浆机的色调进行改造，使其产生不寻常的吸引力，同时增加色调的种类，满足人们对不同色彩的喜好。另外，豆浆机的底座、机身等大件，宜采用低纯度的颜色为主体色，用清、雅、洁的颜色统一大局，使主色调明确。用小面积的高纯度色彩来点缀，使之更完美整体似乎是丰富的，变化的和有机的。整个色彩一般使用单色或两套颜色，不超过三套颜色(Fu, 2002)。
适应审美的新时代要求:随着时代的进步，人们生活水平的提高和文化艺术修养的提高，审美标准也在发生变化。在某一时期或某一地区或世界范围内，有些颜色受到人们的欢迎，而且广受欢迎，成为“流行色”。“流行色”具有很强的时代特征，因而在一定时期内成为广泛使用的颜色。豆浆机的颜色设计也应充分考虑使用“流行色”来符合时代要求，如图8所示。
虽然蓝色不是豆浆机器一直使用的颜色,工厂惊人的蓝色装饰采用大豆,牛奶机,导致购买者人群在其附近,然后理解其功能特征,产生一个令人惊讶的轰动效应,极大地超过其他国家。可见，色彩设计的新颖性是非常重要的。
豆浆机结构设计:豆浆机主要由杯体、手机、加热器、叶片、防漏电极、温度传感器、防干电极组成，如图9所示。
图5:unity的外形设计 图6:简洁的形状设计图 7:满足环境和功能要求的豆浆机颜色设计
图8:豆浆机的色彩设计，符合审美的新时代要求 图9：豆浆机结构图
杯体:杯体应有把手和出水口，主要用于装水或豆浆，可设计成大杯状，可采用塑料、不锈钢或聚碳酸酯制造。但在设计时，最好选用不锈钢，因为不锈钢容易清洗。杯体应标示“上水位”和“下水位”线，以调节加到杯体中的水量。杯体的上嘴应刚好缠绕在手机壳的下盖上，起到固定和支撑手机壳的作用。
手机:手机是豆浆机的总成。除杯体外，其余部分全部固定在手机上。手机壳可分为上盖和下盖。头罩上应装有手柄、工作指示灯和电源插座;下盖可以用来安装的主要部分,上部,即机头的内部,可以安装电脑板、变压器和电动机,其中下部应配备加热器、叶片、网罩、防溢电极、温度传感器和dry-proof电极。
加热器:加热器的加热功率为800w，加热器采用不锈钢，用于加热豆奶。加热管的下半部分应设计成一个小的半圆，以便于清洗。
叶片:叶片是用来粉碎大豆的，所以它的形状要像螺旋桨，采用高硬度的不锈钢。
防溅电极:防溅电极用于检测豆浆的沸点，防止豆浆溢出。它应该位于杯体的上部。防漏电极必须及时清洗，保证工作正常。与此同时，豆浆不宜过薄。否则，防泄漏电极将失去保护作用，导致泄漏。
温度传感器:温度传感器用于在预热时检测杯体内的水温。当水温达到设定温度(通常需要80℃左右)时，电机开始工作。
防干电极:该电极不能作为独立元件使用，而应置于温度传感器的不锈钢外壳内。防干电极应能够插入到杯体的底部，因此其长度要比防漏电极长。当杯体水位正常时，防干电极下端应浸水。当杯体内的水位很低或没有水的杯体,或机头抬的低端dry-proof电极离开水面,单片机通过dry-proof电极检测到这种状态,然后确保安全豆浆机器将停止工作。
结果与讨论
豆浆机由粉碎大豆搅拌机、豆浆机加热加热器和控制电路组成。首先利用电机带动叶片将大豆粉碎成粉末;然后将水加热，通常是在水温加热到80℃后开始打浆、煮浆;最后，经过一段时间的加热和煮沸，它变成了豆浆。目前市场上的全自动豆奶机是由单片机控制的，其控制系统原理图如图10所示，只要按下启动按钮，豆奶就开始工作，一会儿就可以喝到既营养又美味的豆奶了。通常是豆浆的全自动过程机器如预热、纸浆和煮浆,都是由单片机控制,再通过继电器单元组成的多个继电器实现电路交换完成,与此同时,汽车的操作也是由单片机控制。豆浆机中的三个传感器分别用于测量水位、溢出和温度。豆浆机的关键是控制工作状态。当工作时,有两种加热方式，分别是加热和降耗加热。同时，蜂鸣器用于报警，指示灯用于提示报警(Kang et al.， 2012)。
目前市场上的豆浆机具有的基本功能有单独加热、单独粉碎、自动工作、无水报警、节能加热、自动检测等。分体加热功能，分体加热，随时停止加热。单独粉碎功能，可单独粉碎。自动工作是指当有水时，电热管开始加热，当水温达到82℃时，停止加热，电机开始工作，然后继续加热。当豆奶机产生的气泡遇到防漏电极时，变为功率还原加热，再次加热几分钟，完成并报警。整个过程处于无水报警状态。停机状态是指豆浆机在分机加热、分机粉碎、分机自动工作过程中，每次抬起豆浆机，豆浆机就会停止工作，并发出报警。当再次放下时，豆浆机将恢复工作状态。自动检测是指豆浆机具有自动检测水位、溢出和温度的功能(Kang et al.， 2012)。
目前豆浆机制浆原理有网罩式和无网罩式两种。网壳式豆浆机的网壳用于大豆和大豆的灌装过滤豆浆。实际工作时，电机带动叶片旋转，形成涡流，叶片在涡流中切豆，与杯体壁发生碰撞，形成回流，循环往复。一般来说，它恰恰是旋转、涡流、切割、碰撞、回流和循环的。无网浆的制浆原理正是旋转、涡流、翻转、回弹、切割和循环。无论是网罩式还是无网罩式，豆浆机的工作步骤都是一样的:预热、打浆、煮浆、蒸煮。
结论
豆浆机安装、维修、更换备件方便快捷。本设计符合人体工程学原理，操作方便，使用安全可靠。
豆浆机整体结构简洁合理。
豆浆机的制造技术要求低，制造成本低，标准件多，一般机械厂可以自行
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