专利名称：食物加热装置和方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种食物供应装置，更具体地涉及一种用于将食物保持在适于供给的温度下的装置。
背景技术：
在一个实施例中，本发明尤其(但非唯一地)涉及使用红外线(IR)加热器以在供应前将预先烹调的食物保持在适当温度下的食物供应装置。这种类型的装置使用如保持炉、保持装置以及食物加热器的术语来描述，并且这些术语在下文中可互换地使用。此类装置经常用于例如快餐服务业中以加热食物。但是，此类装置具有一定的缺点。例如，短的保持时间(例如，20分钟或更短)和产品质量的快速恶化往往限制了用于保持用途的该技术的效果。此外，将不同的食物产品保持在最佳状态需要不同量的IR能量。所保持的食物的质量很大程度上受保持炉中的温度和气流的影响。因为食物由于蒸发而丢失水分，所以失去了味道。这影响了产品的质地和口感。例如，鸡肉纤维会干透并变坚韧，而面包屑会变干并变油腻。法式油炸食物将随着水分的丢失而产生干且韧的质地并且外皮不再松脆。
传统的IR保持装置不能进行调节以控制传递到被加热食物的IR能量的量。相反，热源一直满功率工作，而食物放置在距离热源较远的位置以避免过度加热。因此，典型的现有保持装置需要大量的垂直空间。这在空间宝贵的地方如快餐店中就会出现问题。
转让给St.Louis，Mo.的Duke Manufacturing Co.并结合于此作为参考的美国专利No.6,175,099，6,262,394和6,541,739涉及一种在现有设计基础上改进的并已通过各种油炸产品证明是成功的保持或烹调炉。但是，仍需要一种延长食物产品尤其是油炸产品诸如薯饼、法式油炸食物、烤鸡肉、油炸的鸡肉和虾的保持时间及质量的技术。
发明内容
在本发明的多个目的中将要说明的是提供一种食物供应装置，例如一种适于较长时间地将预先烹调过的食物保持而不会使食物产品质量恶化的加热器，该食物产品包括具有易于变潮或变韧的外皮的产品，例如油炸土豆产品、炸鸡肉和烤鸡肉；提供这样一种比传统食物加热装置更紧凑——因而所需空间更少的装置；提供这样一种可更严格地控制蒸发损失以提高食物质量的炉子；以及一种将先前烹调过的食物保持在可让食物质量较长时间地保持在高水平的环境内的方法。
通常，本发明的一个实施例涉及一种用于将预先烹调过的食物保持在选定温度下的食物保持装置。该装置包括内部具有至少一个保持隔室的柜子以及位于保持隔室中的预先烹调过的食物，该食物先前已在烹调器具中烹调过。至少一个辐射热源设置于食物上方距离小于12英寸(30.5厘米)处，用于将辐射热传递到食物。一控制机构改变由热源传递到食物的辐射热量以将食物维持在选定的保持温度下。
本发明也涉及一种保存烹调过的食物的方法。该方法包括的步骤有在烹调器具中烹调食物以提供预先烹调过的食物；将预先烹调过的食物放在食物加热装置的保持隔室中达一保持时间段；以及通过将辐射热传递到食物、并以所述保持时间段的至少一部分时间来加热所述保持隔室中的预先烹调过的食物。所述加热步骤包括改变传递到所述预先烹调过的食物的辐射热量以将食物保持在选定的保持温度下。
其它目的和特征的一部分从下文中将明显地看出，并且下文部分地指出其它目的和特征。
图1是本发明的炉子的正视图，该炉子配有用于容纳盛放食物的托盘的散热器(heat sink)、安装在该散热器上方的辅助热源，以及用于覆盖托盘的金属盖(视图中省略了该托盘)；图2是图1的局部放大剖视图，但示出一位于其盖下方的相应散热器中的托盘；图3是示出散热器、盖和辅助热源的透视图；图4是一盖本身的俯视图；图5是本发明的炉子的另一实施例的正侧透视图，该炉子配有用于容纳盛放食物的托盘的隔室；图6是图5的炉子的局部剖视图，示出位于热源下方的相应隔室中的托盘；图7是类似于图6的炉子的局部剖视图，示出位于备选热源下方的相应隔室中的托盘；图8是类似于图6的炉子的局部剖视图，示出位于备选热源下方的相应隔室中的托盘；图9是图5的炉子的局部剖视图，示出根据本发明的实施例的炉子的通风系统；图10是与图5的炉子一起使用的托盘的一个实施例的透视图；图11是图5的炉子的控制电路的一个实施例的示意图；图12是说明图5的炉子的工作模式的时间-温度曲线图；图13是用于图12中所描述的工作模式的时间-热源开动(激励，activate)曲线；图14是说明图5的炉子的一不同工作模式的时间-温度曲线图；图15是用于图14所示工作模式的时间-热源开动曲线；图16是本发明的保持炉的一不同实施例的透视图；图17是图16的保持炉的正视图；图18是沿图17线18-18的截面图；图19是图17的局部剖开的一放大局部，示出炉中食物和炉子热源之间的距离D1；
图20是图16的保持炉的右侧视图；图21是沿图20线21-21的截面图；图22A是在一段保持时间的实施例期间的时间-保持温度曲线图；图22B是在图22A的实施例期间的时间-辐射能量曲线图；图23是另一实施例的保持炉的示意图；图24是又一实施例的保持炉的示意图；以及图25是再一实施例的保持炉的示意图。
所有附图中相应部件由相应附图标记标明。
具体实施例方式
图1示出本发明的总体标示为1的保持炉的一个实施例，该保持炉包括一柜子，该柜子具有包括用于可取出地容纳多个托盘的多个层的内腔12，每个托盘总体标示为3，每层中的托盘并排放置。如图所示，该炉子具有各容纳三个托盘的两层，即上层5和下层7。应当理解，层的数量和每层中的托盘数可以改变。
保持炉1具有顶部9、底部11、侧部13和15以及通常在顶部和底部之间的中间位置从一侧延伸至另一侧的搁板17。搁板17和顶部9限定上层5；底部11和搁板17限定下层7。该炉子具有一前部面板19和一相应的后部面板(未示出)，所述面板各具有如以21标示的用于各托盘3滑进或滑出其各自层的前部或后部的开口。
在一个实施例中，各托盘3在俯视图中总体为矩形，具有一底部23、各标示为25的相对的侧壁，以及各标示为27的端壁。各托盘放置在保持炉1中其相应层5、7中一总体标示为29的散热器中，散热器在相应层中从前部延伸至后部，托盘可滑动地放置在其散热器中以通过相应的开口21可滑动地从散热器中拉出或进入散热器。每个例如由铝制成的散热器29具有一底部31和各标示为33的侧壁(图2)。侧壁33具有向外(横向)延伸的凸缘35和从该凸缘的外边缘向上延伸的边缘37。每个散热器构成一个用于保持单个托盘的托盘容纳元件。设置一总体标示为39并具有接触该散热器底部的底部构件41和接触各散热器侧部的向上延伸的侧部构件43的电阻加热元件以加热散热器和其中的托盘3。每个散热器29和相关联的加热元件39构成用于加热相应托盘3和托盘内盛放的食物的主热源。标号45标示用于所有加热元件34的开-关电源控制(装置)。标号47标示用于上层和下层中加热元件39的温度控制(装置)。上层5中的各加热元件39的底部构件41坐靠在搁板17上，在下层7中的各加热元件39的底部构件41坐靠在保持炉1的底部11上。各加热元件的侧部43向上延伸至相应散热器29的凸缘35。关于散热器29和相关装置的结构的更多细节可参见转让给St.Louis，Mo.的Duke Manufacturing Co.并结合于此作为参考的美国专利No.6,175,099，6,262,394和6,541,739。
在不脱离本发明的范围的同时可使用除散热器29和相关加热元件39以外的主热源。
在本优选实施例中，各托盘3具有一边缘49，边缘49具有一向外(横向地)伸出的上部51，以及一向下延伸的斜角唇缘(angled lip)53，边缘49与相应散热器凸缘35滑动密封接合。该边缘限定形成托盘3的开口顶部3a。设置了一总体标示为55的用于各托盘的开口顶部的盖，各盖具有一个覆盖在相应托盘顶部上的金属部分57。更具体地，各盖的金属部分57包括一总体上水平的具有一由例如氧化处理的铝板制成的矩形板的横壁，该矩形板具有如在其各侧标示为59的下翻凸缘和在各侧边缘上延伸其长度的氧化处理的金属角板61。下翻凸缘59的下边缘与散热器凸缘35的顶部接合。一个或多个盖55以不大于1英寸(25mm)，优选地不大于约0.40英寸(10mm)，并更优选地不大于约0.30英寸(7.6mm)的距离置于相应托盘3的边缘49的上方。在至少一个盖55中设置有如标示为63的一个或多个开口以用于将水分从各个具有这样一个或多个开口的托盘中排出。图4示出一具有以如图所示样式布置的16个开口63的盖。数目和样式可以变化很大；在具有一个开口的盖中的一个开口的面积和在具有多个开口的盖中的开口的综合面积优选地小于它所覆盖的托盘3的开口顶部面积的25％左右，更优选地小于约5％，并且甚至更优选地小于其1％。开口的综合面积以及开口在盖上的具体样式随该托盘中被覆盖的食物的类型和数量而变化。无论在什么环境中，都可以选择该开口的大小和样式以严格控制从该托盘排出的水分量并从而优化用于将食物质量保持更长时间段的条件。
每个盖55都是除主热源例如相应散热器29和加热元件39之外的总体标示为65的用于加热相应托盘中食物的系统的一部分。此辅助加热系统65包括用于加热相应的盖55的金属部分57的热源67，由此该金属部分适于向相应托盘中的食物发射辐射能量以附加地加热托盘3中的食物。位于相应的盖55上方的各个热源67包括一个或多个设置在金属壳体71中的电热元件69，金属壳体71固定到炉子或柜子1的内部表面上。特别地，加热元件69为市场上有售的商品，即由St.Louis，Missouri的Carlton公司所出售的一种Chromalox电阻加热元件。壳体71包括一如铝质金属板制成的浅盘，该盘具有矩形底部73、侧部75、如标示为77的端部和从侧部的顶端延伸出的凸缘79。
在一个实施例中，加热元件69位于浅盘的沿纵向延伸的底部73上。加热元件69适当地连接在一电路中，以使它适于通过加热盘71的底部73进而以伴随的从该盘的底部发射到盖的热量来加热相应的盖55。该加热元件的用于将其连接在上述电路中的接线端标示为81和83。盘71固定在炉子或柜子中，各盘71的底部73在相应盖55的上方以小于2.0英寸(5.1厘米)并更特别地小于约1.0英寸(2.5厘米)的距离与盖隔开。在一个实施例中，由各热源67传递给相应的盖55的功率在例如100-500瓦特的范围内变化，且各热源67可用于将各盖55加热至优选地在200°-500°F(93°至204℃)的范围内变化的温度。用于将盖55锁定在炉子1中的枢轴式锁标示为85。
图5说明本发明的总体标示为101的保持炉的第二实施例，该炉子包括总体为矩形或箱形的柜子102。柜子102具有一顶部109、一底部111、相对的侧部113和115、一前部面板119和一相应的后部面板(未示出)。柜子102限定形成一总体标示为112的用于可取出地容纳多个总体均标示为103的托盘的内腔。保持炉101具有在柜子102内将其内腔112分成多个单独的热绝缘的保持隔室128的垂直分隔板126和水平分隔板127。应当理解，可以改变垂直分隔板126和水平分隔板127的数目(因而改变隔室128的数目)。优选地，分隔板126和127防止食物在隔室128之间的串味。
前部面板119和后部面板包含如以121标示的与各隔室128连通的开口。在一个实施例中，前部面板119上的开口121具有在后部面板上形成的相应的开口(未示出)，以使得各隔室128从炉子101的前部延伸至后部并适于可取出地从保持炉101的前部或后部接纳一个托盘103。开口121的尺寸设计成可使各托盘103从隔室128滑进或滑出。
优选地，将隔室128和相应的开口121设置在隔室的多个层中。如图5所示，该保持炉有三个水平层，即上层132、中层134和下层136。每层包括三个隔室128，各隔室容纳单个托盘103。然而应当理解，可以改变层数和每层中的隔室的数目。例如在一些实施例中，可能希望将保持炉101设置成单层，该单层具有两个、三个或更多个隔室128。优选地，整个柜子102由金属板材料制成，并且至少顶部109、底部111以及侧部113和115为双壁结构以使内腔112绝热。
保持炉101包括用于控制炉子101的工作的总体标示为140的控制机构。优选地，控制机构140具有一操作者输入装置，在一个实施例中，该输入装置包括由标号142标示的键盘和由标号144标示的显示器，以选择性地允许操作者与该控制机构交互作用以控制各隔室128中的环境如温度和/或气流。该控制机构可包括用于各隔室128的独立键盘。或者，该操作者输入装置可包括本技术领域中已知的刻度转盘、开关等等。例如，安装在前部面板119上并可以以按-转方式移动到使用者所选任意位置的可旋转地安装的控制刻度转盘可允许操作者向控制机构140进行输入。控制机构140还可包括相关的指示灯(未示出)以通知操作者一特定隔室128或该隔室内食物的状态，如该隔室中的温度是否为希望温度或者该隔室中的食物是否正接近或已超出所希望的保持时间。下面将说明控制机构140的进一步工作。
参照图6-8，各隔室128具有托盘支承件，在一个实施例中该支承件包括从位于隔室128的相对侧部的垂直分隔板126伸出的向内(横向)延伸的凸缘144。凸缘144沿垂直方向间隔布置以将托盘103支承在隔室128中的不同高度上。在一个实施例中，保持炉101中的隔室128具有不同的宽度和/或高度以容纳不同尺寸的托盘。设想托盘支承件可具有其它如垂直分隔板126上的凹槽或槽缝的形式。
位于相应隔室128上方的热源146适于向隔室内朝向托盘103发射辐射热以加热盘中盛放的食物。各热源146可以起主热源的作用，用于加热相应托盘103以及烹调其所盛放的食物或将已烹调好的食物保持在选定温度附近。在图6所示的实施例中，热源(标示为146A)是一石英红外热源，但应当理解，也可以使用其它热源。例如，图7示出陶瓷红外热源146B，图8示出嵌入在氧化镁146C中的电阻加热元件。或者，也可使用卤素红外热源或其它热源。由各热源146释放的功率的变化范围在约20至2000瓦特之间，期望地在约25至1500瓦特之间，优选地在约30至1000瓦特之间，更优选地在约35至750瓦特之间，并甚至更优选地在约40至600瓦特之间。在一个实施例中，每个热源146释放约400瓦特的功率。可使用不同于热源146的用于加热保持炉101的附加装置，这不脱离本发明的范围。关于用于加热托盘103及其所盛放食物的某些类型的装置的结构的更多细节可参见前述的美国专利No.6,175,099，6,262,394和6,541,739。
在一个实施例中，在各热源146和其相应的隔室128之间设置有一面板150以防止托盘103及其盛放物与该热源接触。在一个实施例中，面板150为一允许由热源146产生的辐射能穿过进入隔室128的钢化玻璃盖。在该实施例中，该面板优选地由透明或半透明的玻璃制成。或者，面板150可以为一辐射金属板。在后一实施例中，热源146用于加热面板150，并且然后该面板辐射热量以加热托盘103中的盛放物。在热源146的上方设置有一反射器152以朝下向在其下方的托盘103辐射热量。
图9示出具有用于将再循环空气输送至隔室128的、总体标示为154的强制通风机构的保持炉101的一实施例。机构154包括下部空气导管160、上部空气导管162和使空气流经下部空气导管和上部空气导管的风扇系统156。在一种工作模式中，风扇系统156使空气沿通过下部空气导管160的流动通道的方向进入隔室128，然后通过上部空气导管162返回风扇系统而循环。下部空气导管160通过位于托盘103下方的隔室128的底板166上的开口164将空气强制输送至隔室128。空气通过托盘103上方的面板150上的一个或多个开口168从隔室128向上流到上部空气导管162。在第二工作模式中，风扇系统156使空气以相反方向通过上部空气导管162、经由开口168向下进入隔室、经由开口164进入下部空气导管160，然后返回该风扇系统。
面板150和底板166上的开口164、168的数目和样式可根据在各隔室128中使用的热源146的类型和该隔室中的食物类型而有较大的变化。可以改变风扇系统156的尺寸和/或速度和/或与各隔室128相关的开口164、168的数目、样式和/或尺寸以调节各托盘103附近的气流以便为不同的食品提供最佳的气流。此外，可以选择开口164、168的数目、尺寸和/或样式以严格地控制从各隔室128排出的水分量，从而对用于在更长时间段内保持食物质量的条件进行最优化。
在相应的空气导管162、160中设置有一上部导管热源170和一下部导管热源172以用于加热沿选定流动通道流动的空气。上部和下部导管热源170、172加热流经隔室的空气，因此可选地，也可通过对流加热来加热食物。导管热源170、172是在市场上有售的产品，例如St.Louis，Missouri的Carlton公司所出售的一种Chromalox电阻加热器元件。当隔室128中需要附加热量时，如当初始温度较低或在隔室中放有大量食物时，可以使用导管热源170、172。在一个实施例中，可以在各隔室128或在空气导管162、160中设置温度传感器174(图9)，如本技术领域的技术人员所知的传统电阻式热探测器类型的传感器。温度传感器174向控制机构140提供反馈，例如向显示器144提供温度指示，以控制风扇系统156的工作，或者向报警系统(未示出)提供温度已超出选定阈值的指示。强制通风机构154还可提供用于强制冷却存储在隔室128中的食物的再循环空气。图9示出有一单层和单个强制通风机构154的保持炉，但是在本发明的范围内，具有多个层的保持炉101可在每一层具有独立的风扇系统和相关的空气导管162、160。
控制托盘103中的食物上方的气流以使操作者可以控制从该食物蒸发的水分量。当气流方向是从底部至顶部，即从下部空气导管160通过隔室128进入上部空气导管162时，对流热从托盘下方传递到托盘中的食物上，并且从托盘103上方的热源146施加红外热。通过改变气流的方向从而使空气从顶部流动到底部，可通过来自于托盘103上方的对流热和红外热的组合来烹调或保持该食物。根据托盘中的食物，气流都可保持为在整个烹调/保持过程中持续来自一个方向，例如总是从底部到顶部。或者，在烹调/保温过程中可以反转气流的方向以使气流交替地来自食物产品的底部和顶部。在一个实施例中，强制通风机构154在热源146开动的同时供给空气并在热源停用(被去激励，deactivated)后停止工作。
现参照图10，在俯视图中各托盘103总体为矩形，具有底部180、各标示为182的相对的侧壁、各标示为184的端壁以及开口顶部。如图所示，各托盘103具有包括一对适于与一隔室中的相应支承凸缘144滑动密封接合的横向延伸的唇缘190的边缘186。底部180和/或侧壁182以及端壁184中的至少一个设置有一个或多个如标示为194的开口用来允许空气流经托盘103从各托盘排出水分。图10示出具有以所示样式布置在底部180和各侧壁182上的16个开口194以及在各端壁184上的8个开口194的托盘。可以想到，开口194的数目、样式和尺寸可以有较大的变化。例如，托盘103中的开口194可以为圆形、椭圆形、方形或其它形状，并且各开口可以具有在约0.1至约1.0平方英寸之间(在约0.6至约6.4平方厘米之间)的面积。所希望的是托盘中的开口194的综合面积小于托盘103的开口顶部的面积的50％左右，优选地小于约25％，并更优选地小于其约10％。还可以想到，炉子101内的不同托盘103可具有不同的开口194的样式。托盘103中的开口194的综合面积和/或开口的具体样式随托盘103中食物的种类和数量变化。无论环境状况如何，可以选择开口194的尺寸和样式以严格地控制从托盘103蒸发的水分量并从而对用于将食物质量保持一更长时间段的条件进行最优化。
控制机构140用于选择性地控制保持炉101的各隔室128中的条件，如温度和/或气流。如下文将更充分地进行说明的那样，控制机构140用于改变将食物保持在所希望的保持温度从而将食物质量保持更长时间段所需的辐射热量。如此处所用，术语“选定的保持温度”是指单个的基本恒定的温度(例如180°F(82℃))或温度范围(例如160至180°F(71至82℃))。在一个实施例中，该控制机构包括合适的定时器和工作循环(dyty cycle)控制器以控制各热源146的工作循环(占空比，duty cycle)的长度，术语“工作循环”是指热源工作时间与热源工作时间和热源停用时间之和的比值。控制机构140使用合适的微处理器和合适的软件以控制开动热源146、170和172以及风扇156的继电器198(图11)。
图11是由控制机构140控制的、总体标示为196的炉子控制电路的一个实施例的局部简化示意图。电路196控制保持炉的多个隔室128中的热源146和在上部导管和下部导管160、162中的热源170、172。在所示实施例中，控制机构140通过给常规继电器198通电来调节保持炉101中的热源。应当理解，控制机构140可控制隔室128中的热源146使它们相互独立，以使得在开动用于一个隔室128的热源146的同时用于另一隔室的相应热源可以处在不同的开动等级或被停用。此外，控制机构140可以控制上部导管热源和下部导管热源170、172使它们相互独立，以使得可以不控制、只控制其中的一个或同时控制两个在流动通道中的热源，并且使得例如顶部热源可在一层中工作而底部热源可在另一层中工作。使用键盘142或其它合适的操作者输入装置，如下面将更充分地进行说明的那样，可为控制机构140编制程序以控制热源146、170和172从而调节各种参数，如环境保持时间、加热保持时间、总保持时间、加热器工作时间百分比、工作循环的时基(time base)、烹调或再加热时间，和/或温度。这样，控制机构140控制热源146使它们相互独立地运行，从而可独立地控制各隔室128中的温度。
通常，保持炉101以至少两种模式工作。在第一“冷却并保持”模式中，放在该保持炉中的食物的初始温度高于所希望的该食物的保持温度，如典型情况为刚在烹调器具(例如烹调炉或烤炉、煎锅等)中烹调完食物然后将食物转移到保持炉中。在该模式中，控制机构140用于使相应隔室128中的热源保持停用(或处在较低的开动等级)而隔室128中的预先烹调过的食物在非加热保持时间段内冷却至选定的保持温度，并且该控制机构用于在此后控制隔室128中的热源146以在一加热保持时间段内将隔室128中的食物保持在选定的保持温度下或在该温度附近。在第二“加热并保持”或“再加热”模式中，放在炉子中的预先烹调过的食物的初始温度低于所希望的该食物的保持温度，如该食物已烹调好并随后在放入保持炉前进行了冷冻。在该模式中，控制机构140用于开动隔室128中的热源，以在再加热保持时间段内将隔室128中的温度升高至选定的保持温度，并且该控制机构用于在此后控制至少一个隔室128中的热源146以在加热保持时间段内将隔室128中的食物保持在选定的保持温度下。应当理解，可以以类似的方式使用图1的炉子1，这不脱离本发明的范围。
图12和13示出以第一(冷却并保持)模式工作的保持炉101的示例。具体地，图12示出炉子101的隔室128的一个完整保持时间段D的时间-温度曲线，图13示出同一隔室的热源146在保持时间段D期间的时间-动曲线。图12的时间-温度曲线标绘出食品的温度是时间函数。本技术领域的技术人员可以理解，对于各种要在炉子101中保持的食品，该曲线是不同的。
在冷却并保持的情形下，通常在烹调器具中对食品进行烹调-例如油炸、烧烤、烘烤等，直到达到所希望的通常在约170至210华氏温度(°F)之间(约77至99摄氏度(℃)之间)的较高的内部温度。食物烹调好后，将该食品放在托盘103中并插入到炉子101中的隔室128中。或者，可以将食物放进炉子而不使用托盘。使用键盘142或其它输入装置，操作者选择标示为T的所希望的保持温度，该温度低于最初置于隔室中的食物的温度Tc。该保持温度T为所希望的保持预先烹调过的食物以保存味道、外观和/或其它食物质量的温度。操作者还选择保持时间D的持续时间。该保持时间D的持续时间是该食物要保持在炉子101中并保持在所希望的质量水平的总时间。或者，可对控制机构140编制程序以使操作者只需选择要放在隔室中的食物的种类，并且控制机构140自动采用用于那种食物的预选设置。
通常，当保持炉在冷却并保持模式下工作时，希望容许放进炉子中的食物快速冷却到选定的保持温度，且此后将食物保持在该温度下。因此，保持时间段D的持续时间可包括环境保持时间，即如图12中所示标示为B的非加热冷却时间段，在该时间段中允许该食品冷却至所希望的保持温度T。优选地，在该环境保持时间B期间，热源146处于停用状态或是这样一个状态，即它向食物发射相对较少量的辐射热从而该食品可以比热源满功率时更快地冷却。在该环境保持时间段B内允许食品冷却直到它达到如点A所示的所希望的保持温度T。在一个实施例中，可使用来自强制通风机构154(图9)的强制气流以更快地降低温度。在食物的内部温度降至所希望的保持温度T后，将该食物保持在所希望的保持温度附近以便在一段包含保持时间D的剩余时间段的标示为C的加热保持时间内保持食物质量。在该加热保持时间C内，可在工作循环内操作热源146以向食物传递适当量的辐射热。此外，控制机构140控制热源170、172和风扇系统156以在加热保持时间C期间将食物内部温度保持在所希望的保持温度T下或在该温度附近。
图13示出一个实施例，在该实施例中以一标示为G的控制序列或工作循环相继地开动和停用热源146，以将隔室128中的温度保持在选定的保持温度附近。在该具体实施例中，各工作循环G包括加热间隔E及其后的非加热间隔F，在间隔E热源146被开动，而在间隔F热源被停用。工作循环G的时基为如图13所示的完成一个开动和停用热源146的循环所需的时间。在一个实施例中，工作循环G的时基和热源146的工作时间百分比(即以百分比表示的加热间隔E除以工作循环G的时基的商)将隔室128中的实际温度保持在所希望温度的至少约15度以内，优选地在至少约10度以内，更优选地在约5度以内，并甚至更优选地在所希望温度的约2度以内。
操作者可以使用控制机构140的键盘142或者其它输入装置设定各种参数，例如环境保持时间延迟B、加热间隔E、工作循环G的时基，和/或总保持时间D。这些参数可由操作者选择或根据隔室128中的食品的类型进行预设以使操作者只需选择合适的食品。具有多于一个隔室128的炉子101中的控制机构140可以控制在各隔室中的热源146的工作循环，以将隔室中的温度保持在不同的水平。
通过使用键盘142或其它输入装置，操作者还可以通过启动风扇系统156或者选择强制空气流的方向而控制强制通风机构154(图9)的运行。在一个实施例中，来自强制通风机构154的强制空气流将对流加热空气输送至托盘103下方的位置处的隔室128中以沿基本向上的方向朝托盘103流动。或者，通风系统输送加热空气至托盘103上方的位置处的隔室128中以沿基本向下的方向朝托盘103流动。风扇系统156用于使加热空气沿一个方向通过隔室128流动并然后使该气流的方向反转以使加热空气沿相反方向循环流过隔室128。通过使用控制机构140的键盘142或者其它输入装置，操作者可以选择风扇系统156使空气循环流过隔室128的持续时间。例如，在一个实施例中，强制通风机构154在工作循环G期间以一控制序列工作以使风扇系统156在热源146开动时被启动而在该热源停用时被关闭。或者，可在总保持时间D期间持续地启动风扇系统156或者可以启动它以使该风扇系统在工作循环G的所希望的百分比的时间内独立于热源进行工作。优选地，风扇系统156以一合适的时间百分比处于启动状态以控制来自隔室128中食物的水分的蒸发。期望风扇系统156启动的时间百分比取决于放在隔室128中的食物的类型和/或量。风扇系统156启动的时间百分比和气流的方向可由操作者选择或根据隔室128中的食品的类型进行预设，以使操作者只需选择合适的食品。此外，可以改变至少一个托盘103在相应隔室128中的垂直位置。
以下说明的是当炉子在冷却并保持模式下工作时用于特定食品的炉子的示例性设定。
示例1-炸鸡块环境保持时间延迟(B)＝10分钟保持温度(T)＝180°F(82℃)工作循环的时基(G)＝120秒工作时间百分比(E)＝50％总保持时间(D)＝60分钟示例2-炸苹果卷饼环境保持时间延迟(B)＝25分钟保持温度(T)＝200°F(93℃)工作循环的时基(G)＝120秒工作时间百分比(E)＝40％总保持时间(D)＝240分钟图14和15示出以第二(加热和保持或再加热)模式工作的炉子101的示例。具体地，图14示出炉子101的一个隔室128的完整保持循环D的时间-温度曲线，图15示出同一隔室的热源146在该保持循环D期间的时间-开动曲线。图14的时间-温度曲线标绘出食品的温度是时间的函数。本技术领域的技术人员可以理解，对于各种要在炉子101中保持的食品，该曲线是不同的。
在该模式下，炉子101用于将食品的温度升高到选定温度并将该食品保持在该选定温度下。将盛放有处于初始温度TI下的食品的托盘103放进隔室128中。(温度TI可在冷冻或冷藏温度至环境温度或其以上之间变化。)通过使用键盘142或者其它输入装置，操作者选择所希望的保持温度T(该保持温度高于初始的食物温度TI)，以及保持时间段D。或者，可为控制机构140编制程序以使操作者只需选择要放在隔室中的食物的种类从而控制机构140自动采用用于该种食物的预选设定。在任一种情况下，该控制机构用于在标示为I的加热或再加热时间段内开动热源146以升高该食品的温度，该食物在时刻H处达到保持温度T。然后在连续的工作循环G的加热保持时间段C内开动和停用热源146以在总保持时间段D内将隔室128中的食物保持在选定的保持温度T下。在一个实施例中，加热保持时间段C包括如上所述的工作循环G在热源146开动时的标示为E的间隔和在热源停用时的标示为F的间隔。
下面说明的是当炉子在加热并保持模式下工作时用于特定食品的炉子的示例性设置。
示例3-冷冻鸡丁再加热时间(I)＝40分钟保持温度(T)＝220°F(104℃)工作循环的时基(G)＝180秒工作时间百分比(E)＝50％总保持时间(D)＝160分钟示例4-冷藏牛肉烧烤再加热时间(I)＝30分钟保持温度(T)＝210°F(99℃)工作循环的时基(G)＝180秒工作时间百分比(E)＝30％总保持时间(D)＝240分钟通过本发明的加热系统和控制来自托盘103的水分的蒸发的能力，大大增加了快餐供应熟食例如鸡肉和法式油炸食品的保持时间(D)，并且保持了良好的质地和味道。在这方面，控制例如鸡肉的水分蒸发率预防了鸡肉纤维干透和变坚韧以及预防了面包屑变干和变油。且对于例如法式油炸食品，预防了随着水分丢失而产生干且韧的质地并防止外皮不再松脆。
在上面所述的实施例中，控制机构140使用工作循环系统来控制由热源向预先烹调过的食物所传递的辐射热量。在这种类型的系统中，调节加热器的工作和停用的时间百分比来改变将食物保持在适当的保持温度下所需的辐射能量。然而，应当理解，控制机构140可以用其它的方式来改变传递到食物的辐射能的量。例如，热源146可以是功率可调的加热器，该加热器用于传递处于多个离散能级或处于满功率和零功率之间的无穷多个能级(如通过改变加热器的电压)的辐射热，且控制机构140用于以一受控的、预先编好程序的方式增加和减少由加热器传递的辐射热以将特定食物保持在其理想的保持温度下。
可以根据经验来制定由控制机构140使用以控制用于任一给定种类食物的热源146的特定程序。或者，控制机构140可包括用于保持炉的各隔室或部件组的一个或多个传感器和一个或多个合适的反馈回路。例如，在一个实施例中，在每个隔室中使用至少一个传感器来检测用来指示该隔室中食物的温度的特征，且该控制机构响应从至少一个传感器接收到的信号以控制热源146从而改变传递到预先烹调过的食物的辐射热量以将其保持在适于该食物的保持温度下。由一个或多个传感器检测的特征可以是隔室中的空气温度，或者是隔室中的表面的温度，或者是由隔室中食物所发射的辐射红外(IR)能量，或者是其它某个特征。因此，该传感器可以是标准的温度传感器，或者是红外(IR)发射检测器，或者是可检测到前面所述的用来指示隔室中食物温度的指标的其它某个类型的检测器。
图16-21示出本发明的总体标示为201的食物加热装置的另一实施例。该装置包括一柜子203，该柜子203具有两个水平的隔室的层，每层有两个隔室(各隔室标示为207)。应当理解，层的数量可在1和任意大于1的数字之间变化，且每层中的隔室207的数量可在1和任意大于1的数字之间变化。在所示的特定实施例中，设计各隔室的尺寸以容纳单个托盘T，但是应当理解，可设计各隔室207的尺寸以容纳一个以上的托盘，或者设计某些隔室的尺寸以容纳一个托盘而设计其它隔室的尺寸以容纳一个以上的托盘。在其它实施例中(后面将要讨论)，不使用托盘将食物放在一个或多个隔室207中。
柜子203具有前部面板和后部面板211、213，前部和后部面板211，213带有与柜子中隔室207对齐的开口215以允许食物(在托盘T之内或之外)从隔室的两端放进该隔室以及从该隔室取出。该柜子还具有底壁221，侧壁223，顶壁225，延伸于柜子的顶壁和底壁之间的、将每层中的两个隔室207隔开的垂直分隔板或分隔件227，以及延伸于侧壁223之间的、将上层中的隔室和下层中的隔室隔开的水平分隔板或分隔件231。因此，柜子的内腔被划分成多个分隔开的、热绝缘的保持隔室207，且各隔室完全由相对的侧部、顶部和底部包围从而防止(或至少抑制)各隔室之间发生食物的串味。靠近各隔室207的壁设置有合适的热绝缘物质(未示出)。
例如，如图19所示，各隔室207具有一用于将辐射热向下发射到隔室中预先烹调过的食物上的热源235。如前所述，该热源235可包括一个或多个各通过合适的固定装置邻近隔室的顶壁安装的红外(IR)加热灯或类似部件。在各隔室207中热源235之上设置有一反射器241，用来反射辐射热使其沿总体上朝下的方向通过由合适的可传送热量的材料(例如玻璃)制成的覆盖面板245。隔室207中的食物放置在热源235下方距离为D1处，如图19所示。希望距离D1较小以减小或最小化柜子203的尺寸(例如垂直高度)。例如在一个实施例中，距离D1小于12英寸(30.5厘米)；在另一实施例中它小于11英寸(27.9厘米)；在又一实施例中它小于10英寸(25.4厘米)；在又一实施例中它小于9英寸(22.9厘米)；在又一实施例中它小于8英寸(20.3厘米)；在又一实施例中它小于7英寸(17.8厘米)；在又一实施例中它小于6英寸(15.2厘米)；在又一实施例中它小于5英寸(12.7厘米)；在又一实施例中它小于4英寸(10.2厘米)；在又一实施例中它小于3英寸(7.6厘米)；在又一实施例中它小于2英寸(5.1厘米)；在又一实施例中它小于1英寸(2.5厘米)；以及在又一实施例中它小于0.5英寸(1.3厘米)。在其它实施例中，距离D1可在0.25英寸至10英寸之间(0.63厘米至25.4厘米之间)，或在0.25英寸至8英寸之间(0.63厘米至20.3厘米之间)，或在0.25英寸至6英寸之间(0.63厘米至15.2厘米之间)，或在0.25英寸至4英寸之间(0.63厘米至10.2厘米之间)，或在0.25英寸至3英寸之间(0.63厘米至7.6厘米之间)，或在0.25英寸至2英寸之间(0.63厘米至5.1厘米之间)，或在0.25英寸至1英寸之间(0.63厘米至2.5厘米之间)。在预先烹调过的食物放在一个或多个托盘中时，如图19所示，各托盘T由相应隔室207中的支承件247支承于一高度处，在此高度处托盘的底部在该隔室的底板之上以合适的距离D2与之隔开。距离D2可在0至12英寸(0至30.5厘米)的范围内，并更优选地在0.5至1.0英寸(1.3至2.5厘米)的范围内。或者，食物可以放在隔室的底板上。
柜子203中的热源235由与上述控制机构140相似的合适控制机构251控制，控制机构251可用来控制各热源235使各热源独立于其它热源将不同量的辐射能传递到相应隔室中的食物。以这种方式，如上所述，可以严格控制传递到隔室207中的食物的辐射能的量以将食物保持在对于那种特定食物而言适当的保持温度下。此外，由于传递到食物的辐射热的量作为时间函数而改变，各隔室207中的热源235可放在离食物近得多的位置(例如图19中上面讨论过的距离D1)，这具有所希望的可减小柜子203的尺寸的优点。这和传统的由热源所传递的能量不可变的红外(IR)保持装置形成对比。相反，红外(IR)保持装置的热源通电并一直满功率工作。因此，热源必须放在距离食物相对较远的位置(例如12英寸(30.5厘米)或更远)。
在一个实施例中，为控制机构251编制程序以用于不同种类的食物，因此，在食物放进一特定隔室207后，操作者简单地从柜子的显示器(未示出)上的合适菜单中选择那种食物。随后，该控制机构自动地为所选食物选择合适的加热方案，包括以下一项或多项对于所选食物的理想保持温度；保持时间段(“保持持续时间”)；以及各隔室中的热源为了将食物保持在所希望的保持温度下而进行的变化方式(例如，各工作循环期间的工作时间百分比，如果使用工作循环的话)。为了方便起见，控制机构251还包括终止保持持续时间的定时器，以及显示保持持续时间结束之前所剩余时间的显示器255。控制机构251也可以包括一可视和/或可听见的警报器，用于在保持持续时间结束前的预定时刻向操作者报警，从而可以采取措施以开始烹调另外的新的一批或几批食物。(在保持持续时间的结束时刻，一般要将所有留在隔室207中的食物处理掉并用新烹调好的食物进行替换。)如前所述，本发明的一个重要之处在于控制机构251具有改变由各隔室207中的热源传递到隔室中预先烹调过的食物上的辐射热量的能力。通常，或至少一般说来，希望允许放进隔室的预先烹调过的食物可以尽快冷却至所希望的保持温度，并且就热源235而言可以使用最小的功率来将食物保持在相对恒定的所希望的保持温度下。图22A和22B中的曲线图说明了这一点。图22A图示隔室207中的时间-温度曲线图。在T0时刻放进隔室的预先烹调过的食物在T1时刻冷却至所希望的保持温度。此后，在保持持续时间的剩余时间内食物基本上保持在保持温度下。图22B是时间和由热源235传递到食物上的辐射能之间的曲线图。在该曲线图所示的特定实施例中，在从时刻T0至时刻T1的第一阶段P1期间，热源工作在较低的第一等级(在该等级加热器处于停用状态或者传递能级或功率较低的辐射热)，因而有少量或没有辐射能传递到食物上。因此，食物的温度较快地向环境温度降低。当食物温度接近(或达到)所希望的保持温度时，在从时刻T1至时刻T2的第二阶段P2内控制机构251使隔室207中的热源235以较高的第二等级(例如为最大值的70％)传递辐射热以停止食物温度的降低并将其保持在所希望的保持温度附近。在食物温度在所希望的保持温度下达到平衡后，这会根据食物的特定类型而变化，在从时刻T2直到保持时段结束的时刻T3的第三阶段P3内，控制机构251促使热源235将传递到食物上的辐射热减小至足够将食物保持在所希望的保持温度下的第三等级(例如为最大值的30％)。
应当理解，在不脱离本发明的范围的同时，图22A和22B所示的曲线图可以改变，且上面所讨论的阶段P1，P2，P3的数量也可以改变。
图23示出本发明的总体标示为301的保持炉的另一实施例。除了该装置的柜子只具有一个隔室之外，该炉子类似于上面所述的那些炉子。在该实施例中，食物未放在托盘中，而是放在隔室中的底壁307或其它的支承表面上，且热源311在食物上方很近处与食物隔开以加热该食物并将其保持在所希望的保持温度下。食物和红外(IR)热源之间的间隔D1较小(如上面所讨论)以减小炉子301的总体高度尺寸。该热源311由上面所述类型的控制机构140，251控制。
图24示出总体标示为401的、与图23所示的炉子相类似的保持炉。在该实施例中，该炉子的单个隔室403的尺寸设计成可容纳多个托盘T。该炉子的所有其它方面，包括热源和控制机构，都是相同的。
图25示出总体标示为501的保持炉，除了该炉子被划分成三个隔室503、每个隔室能够容纳放在隔室中的底壁或其它支承表面上的食物之外，该炉子与图24所示的炉子相类似。隔室之间的分隔板507防止或至少抑制相邻的隔室之间发生食物的串味。各隔室503具有它自己的热源511，该热源511放置在离隔室的底壁的相对较近处以将食物和热源间的距离保持在上述范围(例如，距离D1)之内。该热源511由类似于上述控制机构140，251的控制机构控制。
当介绍本发明的元件或其优选实施例时，冠词“一个”，“该”和“所述”意在表示有一个或多个该元件。术语“包含”，“包括”和“具有”意在表示是包括在内并表示还有除所列元件之外的附加元件。
由上所述，可看到，实现本发明的若干个目的并且获得其它有利的结果。由于可以在上面的结构中进行各种改动而不脱离本发明的范围，所以应将上述说明中所包含的或者附图中所示的所有内容解释为示例性的而非限制性的。
权利要求
1.用于将预先烹调过的食物保持在选定的保持温度下的食物加热装置，所述装置包括内部具有至少一个保持隔室的柜子；位于所述保持隔室中的预先烹调过的食物，所述食物先前在烹调装置中已烹调过；在食物上方以小于30.5厘米的距离与所述食物隔开以用于将辐射热传递到所述食物的至少一个辐射热源；以及用于改变由所述热源传递到所述食物的辐射热的量以将所述食物保持在所述选定的保持温度下的控制机构。
2.如权利要求1所述的食物加热装置，其特征在于，所述距离在0.63厘米至25.4厘米的范围内。
3.如权利要求1所述的食物加热装置，其特征在于，还包括在所述柜子中将所述柜子划分成多个单独的、热绝缘的保持隔室的分隔板，位于所述保持隔室的每一个中、内部容纳预先烹调过的食物的至少一个托盘，在所述托盘中预先烹调过的食物上方以小于30.5厘米的距离与该食物隔开以用于将辐射热传递到所述食物的至少一个辐射热源，并且所述控制机构适于用来控制这些热源使它们相互独立由此可独立控制各隔室中的温度。
4.如权利要求1所述的食物加热装置，其特征在于，所述控制机构用以改变由所述至少一个热源在保持时间段期间传递到食物的辐射热，所述时间段包括第一阶段-在该第一阶段内辐射热由处于第一等级的热源传递到食物以允许所述预先烹调过的食物冷却至所述选定的保持温度，以及第二阶段-在该第二阶段内辐射热由处于高于所述第一等级的第二等级的热源传递到食物以将该食物保持在所述选定的保持温度。
5.如权利要求4所述的食物加热装置，其特征在于，所述保持时间段还包括第三阶段，在该第三阶段辐射热在低于所述第二等级的第三等级下被传递到食物以将所述预先烹调过的食物保持在所述保持温度。
6.如权利要求1所述的食物加热装置，其特征在于，所述控制机构包括在所述隔室中用于检测表示所述隔室中预先烹调过的食物的温度的特征的至少一个传感器，所述控制机构响应来自所述传感器的信号以改变由热源传递到所述食物的辐射热量以将所述食物保持在所述选定的保持温度下。
7.如权利要求6所述的食物加热装置，其特征在于，所述传感器是用于检测所述隔室中表面的温度的温度传感器。
8.如权利要求6所述的食物加热装置，其特征在于，所述传感器用以检测由所述预先烹调过的食物发射的辐射能。
9.如权利要求1所述的食物加热装置，其特征在于，为所述控制机构编制程序以按照预定方案控制所述热源，以根据放在所述隔室中的预先烹调过的食物的类型改变传递到所述食物的所述辐射能。
10.一种保存烹调好的食物的方法，包括下列步骤在烹调器具中烹调食物以提供预先烹调过的食物；将预先烹调过的食物放在食物加热装置的保持隔室中达一保持时间段；以及通过将辐射热传递到食物并以所述保持时间段的至少一部分时间来加热所述保持隔室中的预先烹调过的食物；所述加热步骤包括改变传递到所述预先烹调过的食物的辐射热量以将该食物保持在选定的保持温度下。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，放在所述隔室中的所述预先烹调过的食物处在高于环境温度的温度下，所述加热步骤包括不向所述预先烹调过的食物传递任何实质辐射热直到所述食物已冷却到接近所述选定的保持温度的温度。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，放在所述隔室中的所述预先烹调过的食物处在低于环境温度的温度下，所述加热步骤包括向所述预先烹调过的食物传递辐射热直到所述食物达到所述选定的保持温度。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括检测表示所述隔室中预先烹调过的食物的温度的特征，根据所述检测特征改变传递到该食物的辐射热量。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述检测特征是所述保持隔室中的表面的温度。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述检测特征是由所述预先烹调过的食物发射的辐射能的量。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述预先烹调过的食物放在保持炉中离顶部辐射热源距离小于30.5厘米的位置处。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述预先烹调过的食物放在保持炉中离顶部辐射热源距离在0.63厘米至25.4厘米范围内的位置处。
18.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述辐射热量是通过开动和停用辐射热源来改变的。
19.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述辐射热量是在不停用辐射热源的情况下通过升高和降低由辐射热源传递的辐射热的等级来改变的。
全文摘要
本发明涉及食物加热装置和方法。本发明的一个实施例指的是用于将预先烹调过的食物保持在选定的保持温度下的食物保持装置。该装置包括内部具有至少一个保持隔室的柜子以及位于在该保持隔室中的预先烹调过的食物，该食物已在烹调器具中烹调过。至少一个辐射热源放置在该食物上方以小于12英寸(30.5厘米)的距离隔开以用于向该食物传递辐射热。控制机构改变由热源传递到食物的辐射热量以将食物保持在选定的保持温度。本发明还公开了相关的方法。
文档编号A47J39/02GK1889844SQ200480036275
公开日2007年1月3日 申请日期2004年10月6日 优先权日2003年10月7日
发明者S·M·谢 申请人:杜克制造公司