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研究生: 蕭澔翔
Hao-Hsiang Hsiao
論文名稱: 食品烘烤設備之噴粉裝置設計
Design of Seasoning Powder Spraying Device for Automated Food Roasting Equipment
指導教授: 林紀穎
Chi-Ying Lin
田維欣
Wei-Hsin Tien
口試委員: 張以全
Peter I-Tsyuen Chang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 1~101
中文關鍵詞: 雞排自動販賣機熱食販賣機調味噴粉裝置
外文關鍵詞: chicken fillet, automatic vending machine, seasoning, powder spraying device
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  • 現有常見的各種食品販賣機,能提供冷熱飲品、料理過的包裝食品或輸送後端廚房現場烹煮的餐點等商品,其共通點是提供料理成品,但僅有販賣或輸送功能,未具備對食材進行調味的能力。雞排是種廣受大眾喜愛的烘烤類熱食,其主要製程為烘烤與調味(噴粉),現今尚未有能同時滿足上列兩項需求的食品販賣機,故本研究為開發一種能烘烤並執行調味的自動化雞排販賣機。本研究除了建置烘烤雞排的自動化設備外,更重要的是針對販賣機台的噴粉裝置進行結構設計,針對噴粉的有效區域,我們以軟體進行流力與機構的動態模擬分析,再以3D列印進行噴頭與激活頭的打樣,實測結果證實噴出範圍界於長度11至15公分,為雞排調味粉散佈的需求範圍,且其噴灑形狀符合市面上雞排形狀的大致尺寸(長度18至20公分),且當噴粉與雞排距離為17.5~21cm能使粉末附著於其較中心的位置。另外,我們嘗試研究減少調味粉消耗量的方式,發現噴粉條件在噴出次數30次、時間定為0.5至2秒、搭配每次填充150克以上的調味粉並採用TYPE-D噴粉模組的條件下,能使每次噴出的粉末維持在3.4至4.0公克。綜上,本研究建構了烘烤雞排的自動化設備,並完成調味噴粉的裝置設計、噴灑區域驗證及優化了調味粉耗損量,開發出一台具備烘烤與調味功能的雞排自動化販賣機。


    Abstract
    Food vending machines sell hot and cold beverages, cooked packaged foods, or deliver cooked meals cooked on-site in the back-end kitchen. These vending machines only have the function of selling or conveying, but are unable to season foods with ingredients. Chicken fillet is a popular fried food and the manner of deep frying and seasoning is crucial to its taste. At present, a chicken fillet vending machine is still unavailable in the market due to the reasons mentioned above. In light of this, the study develops an automated chicken fillet vending machine with the functions to execute deep frying chicken fillet and season it with powdered ingredients. We first designed and implemented the automatic equipment for deep frying chicken fillets. Furthermore, we designed various types of powdered ingredients spraying devices. Software based dynamic air flow simulation analysis was conducted to provide satisfactory powdered ingredients spraying performance. The prototype of spraying device containing the nozzle and the activation head was prepared by 3D printing. After testing the performance of the designed spraying devices, the results confirmed that the spray range was in the range of 11 to 15 cm in length, which fulfilled the requirement of seasoning chicken fillet with powdered ingredients (18 to 20 cm in length). Besides, when the distance between the powder spraying device and the chicken fillet was 17.5 to 21 cm, the powder adhered more closed to its center part. To reduce the consumption of powdered ingredients, we analyzed the results and found that when the seasoning times was fixed at 30, spraying time was set at 0.5 to 2 seconds, the powdered ingredients were refilled more than 150 grams each time and used TYPE-D dusting module simultaneously reduced the powdered ingredients consumption at 3.4 to 4.0 grams.

    摘要 IV ABSTRACT V 致謝 VII 目錄 VIII 圖目錄 X 表目錄 XV 第一章、緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 文獻回顧 4 1.4 本文貢獻與架構 7 第二章、烘烤系統設計與設備架構 9 2.1 烘烤設備流程與設計 9 2.1.1 烘烤系統機構設計 13 2.1.2 烘烤電機系統設計 19 第三章、噴粉裝置設計 25 3.1噴粉裝置開發軟體系統 25 3.2噴粉裝置流力分析 30 3.2.1噴流之層流理論分析 31 3.2.2噴流數值流力分析 32 3.3角度與噴粉量模擬 37 3.4 實測面積與形狀 46 3.5 實測噴粉最佳距離 48 3.6 噴粉裝置系統實測模型 50 3.7 噴粉材料粉塵影響說明 52 第四章、噴粉裝置性能驗證與優化 54 4.1 噴粉品質檢驗標準 54 4.2 分析流動現象表示法 55 4.3噴粉裝置調整與效能調教 63 第五章、實驗成果與討論 65 5.1 實驗規劃 65 5.2 噴粉模組重量測試 67 5.2.1 噴粉1秒連續10次測試 72 5.2.2 噴粉1秒連續30次測試 76 5.2.3 噴粉3秒連續10次測試 81 5.2.4 噴粉3秒連續30次測試 84 5.2.5 TYPE-D噴粉裝置噴粉1秒連續10次測試 87 5.2.6 TYPE-D噴粉裝置噴粉3秒連續30次測試 88 5.3 噴粉裝置效能改良測試 89 5.3.1 噴粉校正1秒1.5秒2秒噴粉測試 90 5.3.2 噴粉校正0.5秒1.5秒2秒噴粉測試 91 5.3.3 辣椒粉測試0.5秒1.5秒2秒測試 92 5.3.4 胡椒粉測試0.5秒1.5秒2秒測試 93 5.4 噴粉裝置設計與參數之優化結果 94 5.5 噴粉測試結果討論 96 5.5.1 噴粉距離的影響 96 5.5.2 噴粉過程參數之影響 97 第六章、結論與未來展望 99 6.1 結論 99 6.2 未來展望 100

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