使用社交账号登陆

当前位置: 主页 > 前沿 > 信息 • 能源

黑科技微波炉,“烧烤蒸煮”一炉同时完成

时间: 2017年02月16日 | 作者: Iddo Genuth | 来源: IEEE Spectrum
新型微波炉能在数分钟将一整盘加热需求各不相同的食材一起烹熟,同时保持食物本身的水分和营养。


每年,都有很多新型烤箱、微波炉问世,层出不穷的新功能和款式都为了让厨房更加方便。而事实上,自20世纪中期问世以来,微波炉的核心技术几乎没什么发展。但在今年,随着创业公司Goji即将发布全新一代微波炉,一切都会改变。

 

Goji固态射频微波炉堪称完美:它能在数分钟将一整盘加热需求各不相同的食材一起烹熟,同时保持食物本身的水分和营养。

 

图片8.png 

过去:这些食材无论如何都没法放一起烹调

 

图片9.png 

以后:Goji固态射频炉一步到位

 

传统的微波炉和烤箱自身都有不足之处:微波炉加热速度快,但加热不均匀,对含水量小的食物加热效果不好,在营养保存上存在一定问题;传统烤箱能加热,能烹调,能把食物烤成棕色,让食物变得酥脆,但需要的时间太久了。

 

正如Nathan Myhrvold在 IEEE Spectrum上的文章中写道:“炉壁辐射热量不均匀是因为它们厚度不一,而且到加热元件的距离也不相同。这就导致炉内一个点的跟另一个点的温度能相差数十度。另外,大多数微波炉的门都装了一块玻璃,玻璃辐射到炉内的热量要远远小于炉壁。”Goji公司打算一次性解决这些问题,并且还要加入一些市面上任何烤炉或微波炉绝没有的新功能。

 

谁也不会想到,Goji公司的核心科技是从器官移植领域引入的。大约在2005年,Hobart集团(Goji公司的创办人之一)在寻找移植器官的保存方法时发现,用射频能量可以均匀而精确地解冻器官组织。虽然这项技术在医疗领域的应用还停留在实验室阶段,集团迅速意识到等着用它加热火鸡和土豆的人要比用它解冻肝脏的医生要多很多。就这样,在2006年Goji公司成立了。

 

去年,我被邀请参观Goji公司在以色列的研发子公司,所以很幸运地成为第一位亲眼看到并品尝他们用自家产品烹调的食物的国际记者。Goji公司已经在这个领域默默耕耘了十年之久,现在随着第一款产品的即将推出,它才愿意向媒体敞开大门。

 

 图片10.png

在演示环节,Goji公司用固态射频炉将冻在冰块里的鱼烹熟 ,而冰块没有融化、来源:Goji Fishy

 

技术讲解环节马上就到。不过先来看看吃的:

 

Goji公司聘请了两位专业大厨,在数年时间里跟公司制作的原型机打交道。他们为我准备的食物包括不同形状、不同尺寸,甚至烹调要求和时间各不相同的材料。放入炉内的东西有:几大块牛肉、几块三文鱼、发酵好的生面团、西葫芦,还有蘑菇。所有这些东西都装在一个托盘里,一起放入炉内。

 

令我吃惊的是,十分钟后,盘中所有的食物都烹调或烤得恰到好处:鱼已经熟透,仍然保存有很多水分;牛肉外面已经变成棕色,里面的肉粉红而柔软;面包外焦里嫩;西葫芦和蘑菇热而不烫,最重要的是,跟在微波炉加热不同,它们都没怎么出水。

 

Goji公司究竟是怎么做到这些的?一部分被当作商业秘密,外界无从知道,剩下的受到不少于250项不同类型的专利和专利申请案的保护。而最核心的技术,正是基于射频的固态加热硬件。不同于微波技术,固态射频技术不涉及磁控管的使用。

 

早于二战之前出现的磁控管在战争中曾广泛用于盟军开发的新一代雷达中。磁控管的工作原理是利用高频电磁场与谐振腔产生大功率射频信号。战后,人们利用磁控管制造了第一台微波炉,直到今天,改进后的磁控管仍在使用。然而,磁控管技术也有自身的限制:它只有开关两种状态;产生的频率只是近似值,无法精准控制强度和状态。由于上述限制,磁控管在通讯和雷达领域的应用逐渐被固态射频技术取代,后者的灵活性和准确性要大大优于磁控管。

 

Goji公司开发的固态射频加热单元由发射器和传感器组成。跟传统微波炉使用的磁控管发出频率为2440~2460兆赫的微波不同,Goji射频炉使用的频率要宽很多,在2400兆赫到2500兆赫之间。发射器和传感器的使用让原本只能简单输出预先设定热量的炉子变身成为能够收集炉内射频反射并用实时算法优化输入参数的智能系统,这些包括射频频率、状态和强度。每2秒,算法就会根据传感器收集的输出值优化一次,以适应食物在加热过程中的变化。

 

 

图片11.png 

Goji射频炉 来源:Iddo Genuth

 

需要提到的是,虽然Goji射频炉的射频加热技术本身就能让你加热食物,但要想让一块面包烤出让人胃口大开的金黄色,还是离不开传统加热方式的帮助,这也是Goji把传统加热技术整合进来的原因。然而,这部分加热所需时间很短,只是对食物表面的加热。还有一点,传统微波炉对放进去的材料有着苛刻的选择,而Goji在这方面几乎没什么特别限制,比如说大多数的金属烤肉扦。

 

Goji炉的射频系统包含一个信号发生器和一个大功率晶体管,后者用来放大输出信号。不在传统通信领域,目标往往不具反射能力,会把接收到信号全部吸收掉,而Goji射频炉内空间被设计有反射能力。在实际加热过程中,几十甚至几百个因素会影响最终的烹饪效果。为了能尽量掌握这些变量,Goji开发了一款模拟软件来加速这一研究过程。软件将电磁波在炉内(几百万的虚拟点代表炉内空间和食物)的传播、硬件模型的连接与检测、计算机算法和已知的食物对不同频率射频电波的反应等包含在内,变成单一的工具。这个工具叫做SARA,让开发人员无需进行费时费钱的实验室试验即可快速完成设计周期。模拟的复杂程度在计算机有时需要整周时间来才能得到结果中可见一斑。

 

图片12.png 

反馈环:Goji利用传感器控制传递给食物的热量 来源:Goji

 

我问过Goji的董事长,Yuval Ben-Haim先生,关于Goji射频炉的功耗和效率问题。他回答说公司的技术有很强的灵活性,目前单个射频组件的功率可达到125瓦、250瓦或500瓦,而一台射频炉根据用途大概需要一个或多个射频组件。家用炉的功率比商用炉的功率要低。Goji公司跟生产伙伴正在准备这两种用途的射频炉。效率方面,Ben-Haim说Goji射频炉的效率大约为为50~到60%,而传统微波炉的效率一般是40%~70%(取决于食物类型和重量)。

 

但是,Ben-Haim不认为能量效率是首先应当考虑的因素,Goji射频炉能根据食物类型和大小选择并调整输出频率,这把它跟普通微波炉真正地区分开来。Ben-Haim称,Goji的技术将随着一家著名家用电器制造商发布的旗舰炉进入家庭厨房。几台这样的炉子正放在Goji公司总部的厨房里,也就是它们准备了我的晚饭。初代产品可不便宜,尽管定价和发布日期正在商定,但Goji公司毫不隐瞒使用新技术的射频炉跟最高级的传统微波炉的价格不相上下,也就是说大概5000美元。

 

尽管Goji公司的初代产品只会让一小部分消费者动心,他们已经有计划准备发布更加便宜的厨房级产品。Ben-Haim称这可能会需要几年时间,但足以改变市场局面。Goji公司目前重点关注“冷冻快餐”市场,即在我采访的试吃环节,Goji公司的厨师为我准备了非常简单的冷冻快餐:有鱼、有米饭和一些蔬菜。尽管不如之前试过的主餐美味,但比我试过的其他冷冻餐好很多。

 

Goji还计划与食品生产商合作提高食物加热的准确度,并希望后者在包装上添加Goji专属二维码。用户可以用智能手机扫描二维码后,把信息发送给Goji射频炉,后者根据食物会选择最佳加热方式,这一切仅需一个按钮即可完成。

 

Goji公司并非把固态射频炉带入市场的唯一选手。射频能源联盟(RF Energy Alliance)致力于促进这一新兴市场的发展,它的名单上包括惠而浦(Whirlpool)和松下(Panasonic)等公司。新选手也在进入这个领域,比如Wayv,一家位于德克萨斯州的创业公司承诺在2017发布“冒险号”,一个暖瓶大小的电池供电便携式固态射频加热器,面向狂热户外爱好者。

 

不论哪家先打开局面,一场食物加热技术革命已经势不可挡。

 

撰文 Iddo Genuth

翻译 龚聪

 

原文链接:http://spectrum.ieee.org/at-work/start-ups/israeli-startup-goji-is-planning-the-oven-of-the-future


  • 相关文章