都 2021 年了,科技还没有帮扶到厨房吗

摘要

烹饪是让人愉悦的——只要环境不恶劣。

作者 | 猛犸

2020 年,长寿的星际迷航系列又推出了一部新剧:《星际迷航:皮卡德》。在这套剧集里,终于展示了太空船上的厨房——好吧,其实是台叫做「复制机」的机器。

复制机外表像是个微波炉,能将能量转化为物质,以原子级的精确度复制任何无生命物体,速度飞快,看起来是个理想厨房。快捷方便、种类多样、食物美味,而且不会产生哪怕一个原子的垃圾。

当然,那是 24 世纪的事。现在我们还没有这样的技术,目前与之最相近的是食物 3D 打印;而能用 3D 打印机做出来的食物,也只有少数几种:糖果,巧克力,以及经过特殊处理的肉。

好像和《星际迷航》中复制机还有点距离

不过,就算复制机真的出现(想想做顿饭要消耗的能量),它可能也只能用在飞船这类场景,而不适合放在家里:它是功能主义的,没有美学和情感价值。

在家做菜,与家人一起吃饭,是幸福感的的重要来源。约翰·霍普金斯大学的一项研究发现,经常自己动手做菜的人,比不做菜的人幸福感更强,这是因为制作食物时付出的努力增加了价值感。显然,按一下按钮就能获得一顿晚餐,不能算什么努力。

虽然道理都懂,但是厨房总能让做菜的热情和耐心迅速下降,夏天滑落速度加倍。下一个问题自然浮现:能不能减轻做菜的痛苦,甚至,把做菜变成享受?

也许可以,但是需要支持。我们做了一个小规模调查,结论和生活经验相符:如果做菜环境合适的话,大部分人愿意做菜——这里的「环境合适」,指的是厨房凉爽、抽油烟机够劲、菜已洗好;动动菜刀和锅铲,斟酌调料和火候,感觉自己像个挥毫创作的艺术家。

的确,烹饪就是创作。创作总是让人愉悦的,只是不要附加恶劣的环境和繁难的工作就好。

烹饪就是创作

「炎热厨房」需要拯救

今年夏天最热的时候,方太发布了一款集成烹饪中心,也许可以让做菜变得更愉悦一些。最有趣的改变,是这套集成烹饪中心的抽油烟机——它自带制冷功能,能在厨房里创造一个又凉又热的小环境。

又凉又热?

夏天厨房要解决的最大问题,是用冷气降低炉灶热辐射带来的热量,同时避免干扰燃气灶的火焰和吸油烟机的上升气流。显然,无论是在厨房中安装空调,还是加装凉风扇,都难以达到目的。

要实现这样看来矛盾的目标,就要引用房地产大亨、美国前总统唐纳德·特朗普的名言了:「位置!位置!位置!」

精确计算冷气出风位置,精确计算排烟位置,才能让冷气和油烟各行其道,互不干扰。在这款抽油烟机上,冷空气出风口设置在顶部,在烹饪时则限定在 47°-70°角度摆风,既能灵活控制出风区域,也避免了扰乱抽油烟机制造的上升气流。

而与之对应的,是调整了抽油烟机的进风口。进风口距离台面的高度降到 325 毫米,把油烟控制在炉灶范围之内,避免受到空调冷气的影响。进风口内还设置了两个可以分别开合的独立挡板,进一步提高风力。

独特的设计让冷气和油烟各行其道,互不干扰

根据实验室测试报告,这款制冷抽油烟机能让炉前工作区的温度保持在 27℃左右,基本上能让大厨在火炉边如沐春风,不再受炙烤之苦。

这不是市场上第一款能制冷的抽油烟机。2016 年,就有国内厂商发布过带空调的抽油烟机,但是市场反响平平——要安装那款抽油烟机,需要先在墙上打孔,在外墙安装一部空调外机才行。而方太新发布的这款,和寻常抽油烟机的安装方式完全一样:挂在墙上,连接排风管,完成。

看起来很容易,也很自然。不过稍微想想就会发现,设计这样的抽油烟机可不是个简单任务。不能有室外机、不能滴下冷凝水、制冷和排烟功能要能分别开启、油烟不能影响空调、不能让冷空气被烟机吸走……在一个橱柜那么大的空间里,是怎么装下一部空调和一部抽油烟机的?一冷一热的组合是否会影响排烟效果?

要解决这些问题,就要靠科技了。

这款抽油烟机的控制面板,和寻常抽油烟机差别很大

把空调绑在抽油烟机上有多难?

第一个大问题是体积限制。在 330 毫米厚度里塞进一套空调,肯定不能用家用空调的设计。不过幸好,有字面意思上的前车之鉴——一体化的汽车空调。

汽车空调工作示意图

汽车空调有几个关键部件:压缩机,蒸发器,冷凝器,风机。压缩机把制冷剂气体液化,冷凝器将液态制冷剂降温。冷却后的液态制冷剂在蒸发器中沸腾,带走大量热量,而风机将降温后的空气吹出出风口。整个过程循环往复,冷气就能源源不绝。

设计思路很清晰,并不意味着就能做出产品来——这是工科生永远的痛。毕竟汽车和抽油烟机的内部环境完全不一样,要面对的挑战还有很多。

首先是蒸发器。蒸发器是制冷的关键,蒸发器的表面积很大程度上决定了制冷能力,还决定了表面会凝结多少水滴。为了增加表面积同时避免冷凝水滴落,研发人员最终拿出了一次成型的铝制速排水微通道高效蒸发器,不仅提升热交换效率,还能把收集起来的冷凝水送到冷凝器表面蒸发,随烟气一起排出。

接下来是冷凝器。冷凝器用来散热,它的温度比较高,还不能和蒸发器离得太近;但又得能在高湿度环境下把冷凝水有效蒸发掉——这又是一项自研课题。最终,研发人员采用了传统上用于化工生产行业的降膜式蒸发技术,将水转化成通道内薄薄的水膜来加快蒸发进程,避免水滴聚集。

水滴不会滴落,但是热量和蒸汽要如何排放呢?这里的设计很巧妙——吹过冷凝器的热风,直接通过抽油烟机的烟道排出。这样的设计节省了时间、简化了安装,但是又带来了新问题:这意味着要将烟机吹来的风吹进冷凝器,那油烟……

那怎么办?油烟净化。

2017 年,方太曾经牵头承担过一项国家重点研发计划的子项目:《油烟高效分离与烟气净化关键技术与设备》。项目成果之一,就是分离率高达 98% 的静电油烟分离技术:为烟气中的颗粒和油滴加电,利用带电性质和重量的不同,将细小的固态颗粒和油滴分开;油滴落进积油盒,固态颗粒以静电吸附。

这样的技术,也用在了这套制冷抽油烟机上。事实上,这套抽油烟机使用了四重净化方式,从吸附到离心再到静电分离,将通过冷凝器的热风充分净化。而且,还特别设计了双风道切换能力,当不使用制冷功能时,油烟会经过常规烟道排放,不再通过冷凝器。

双风道,根据空调运行状态自动切换

所以,这套新的抽油烟机,表面上看起来像是抽油烟机上捆绑了空调。但是实际上,它是材料科学、流体力学、能源动力、油烟净化等等领域的综合研究成果。

高科技厨房电器的意义

给厨房降温的同时又不干扰抽油烟机的运作,这是夏天厨房面对的主要问题,但远远不是全部。

比方说,还有抽油烟机的噪音问题。噪音基本上来自空气的动力性噪音,和转速、叶片角度、叶片表面结构都有关。为了获得更大风压,往往需要更高转速;而这就意味着更大的噪音。

噪音总是让人心烦意乱。要让做菜更愉悦,抽油烟机的噪音当然越低越好。那么解决问题的方向就明确了:改进电机的运作方式,以及改进叶片结构。

在电机方面,FOC(Field-Oriented Control)是目前无刷直流电机的最优控制方法。FOC 可以译为「磁场定向控制」,有时也被称作矢量控制(VC,Vector Control)。它能够通过精确地控制磁场大小与方向,让电机运动转矩更平稳、效率更高、噪声更小,而且还能高速动态响应。不过当然,FOC 控制器的成本和算法复杂度都远超常见的电子调速器。

在叶片结构方面,则需要仿生学的支持。鸮形目鸟类就是很好的学习对象:猫头鹰往往在夜里捕猎,猎物是那些极其敏感的小型动物。所以猫头鹰是如何在空中安静地俯冲而下的?鸮形目仿生静音研究不算是个很新的领域,不过过去的研究结果往往应用在更大型的机械上:风力发电机、工业风机,以及核电站的汽轮机等等。

这样两个方面的改进,降低了抽油烟机的噪音。有媒体曾用手机 APP 测过一些环境音量,可以做个大致参考。地铁站,平均噪音 77 分贝;晚班地铁车厢内,平均 81 分贝;网约车内,平均 63 分贝;路边施工现场,平均 85 分贝……正在打呼噜的猫,50 分贝。

而使用了仿生学静音叶片、 FOC 矢量算法和直流变频无刷电机的抽油烟机,正常工作时的噪音有多大呢?只有 48 分贝。

作为抽油烟机的核心部件,电机的重要性怎么强调都不为过

另一个有意思的地方,是集成烹饪中心的联动——制冷抽油烟机可以和燃气灶、蒸烤箱无线通讯,可以彼此无线连接,也能连接到手机 APP 上。

连接在一起的抽油烟机和炉具,可以协同工作。只要打开燃气灶或蒸烤机,抽油烟机就能自动启动;当关闭燃气灶后两分钟,抽油烟机也会自动关闭。这是不难想到的;而集成烹饪中心能做到的不止如此:

使用 NFC 连接手机,能获得 286 道专属菜谱;若是安装 APP,能获得 1200 道菜谱;

因为能监控烟道阻力,所以抽油烟机可以自动调速改变风力,让公共烟道的油烟不会倒灌进厨房;

因为能感知空气温度,所以抽油烟机的制冷功能会自动启动,而且会在抽油烟机关闭后再工作一段时间,让厨房的温度降到舒适的程度……

厨房电器也成为了智能家居的组成部分

结合了传感器、通讯和计算能力,抽油烟机和炉灶这些历史悠久的厨房电器,也连接上了物联网——或者说,成了智能家居的组成部分。

最近几年来,集成和智能是厨房电器发展的重点方向。从集成灶市场近几年的高速成长就能看出来:在整个厨电行业年增长率 10% 左右的大环境下,集成灶市场的年增长率远高于 20%。

新一代的消费者已经成长起来了。他们注重享受生活,追求高性能、高质量、更智能,强调产品设计,对服务提出更高要求,也希望科技让生活变得更轻松。整个厨电行业也都在迎接转变:更智能,更健康,更切合使用场景。

厨房电器行业迈进了一个全新阶段。在接下来的几年中,我们将会看到厨房电器的科技含量节节升高,厨房也会变成重要的生活场景,让人们可以单纯地享受乐趣,而不必忍受繁难的劳作。

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