利用设定值控制来保持油炸机中油的质量的方法和系统与流程

本公开涉及用于食品服务行业的深油炸机。更具体地，本公开涉及能够在烹饪容器中填充并保持一定量烹饪油的用于食品服务行业的深油炸机。再更具体地，本公开涉及能够在烹饪容器中填充并保持一定量烹饪油的下述深油炸机：在该深油炸机中，每次开始进行加油操作时所检测到的在烹饪容器中使用的油的温度能够根据一个或更多个条件变化。

背景技术：

深油炸机是食品服务行业特别是快餐服务行业的必需品。对于食品的快速烹饪而言，烹饪油必须充填在烹饪锅中并且始终具有特定的温度。在烹饪过程期间，大量的油被食物吸收，从而导致油量的减少。此外，温度上升的速率直接关系到缩短的油寿命。因此，需要在烹饪过程期间将油量保持在最佳液位以使由加热过程引起的油液降解最小化。因此，需要在烹饪过程期间始终保持油炸机充满油。在没有用于将油保持在最佳液位和最佳温度的自动系统的情况下，操作员要在烹饪的同时查看油量，从而缩短了烹饪油的有效寿命。

周围环境包括诸如温度和压力之类的会例如根据地理位置而变化的条件或变量。将这些变量纳入考虑使得可以通过基于周围环境中的变量在较早时间启动自动系统来将油保持处于最佳液位从而降低温度上升速率而导致较长的油寿命。相反地，将这些变量纳入考虑使得可以通过基于周围环境中的变量在较晚时间启动自动系统来将油保持处于最佳液位从而提高温度上升速率而导致较长的油寿命。

在系统在现场将新油添加到油炸锅中的目前的油炸机操作中，在某些情况下锅被过量填充。这并不意味着油液位会溢出锅的侧壁。只是油液位比期望的液位高。过量填充导致在油炸锅中使用过多的油，这使油的用量增大并且使油寿命降低。这两种情况都加重了存储的间接成本。即使油量是最小的，也会对油的质量产生影响。

因此，存在对下述深油炸机的需求：该深油炸机在没有操作员干涉的情况下填充并保持期望的商用深油炸机用的烹饪油量和温度。另外，存在对填充并保持期望的烹饪油量且将变量纳入考虑的深油炸机的需求。

技术实现要素：

提供了一种油炸机，该油炸机包括泵送新油的泵。该泵连接有阀。该阀连接油炸锅。油炸锅在烹饪区域中具有加热源和温度传感器。油炸锅将使用过的油保持在烹饪区域中。控制器在加油操作期间打开阀并启用泵以用新油填充油炸锅。温度传感器在控制器每次开始进行加油操作时检测使用过的油的能够基于一个或更多个条件变化的温度。

还提供了一种用一定量烹饪油填充油炸机中的油炸锅的方法，该方法包括判断所述油炸机是否已经开始进行设定值控制操作；以及在所述油炸机已经开始进行所述设定值控制操作时打开阀并启用泵以用油填充所述油炸锅。

本领域技术人员通过以下详细描述、附图和所附权利要求将领会并理解本公开的上述及其他特征和优点。

附图说明

通过参考结合附图的以下说明将理解本公开的其他及进一步的益处、优点和特征，在附图中，相同的附图标记指示结构的相同元件并且：

图1示出了根据本公开的具有三个油炸锅和内部固定的储油器的深油炸机的正视图。

图2示出了根据本公开的具有温度传感器的油炸锅的后视立体图。

图3示出了根据本公开的油炸锅的正视立体图。

图4示出了根据本公开的油炸锅的侧视图。

图5示出了根据本公开的泵。

图6示出了根据本公开的深油炸机壳体的侧视图。

图7是深油炸机的警报系统的框图。

图8是根据本公开的深油炸机的典型温度曲线图。

图9是根据本公开的用新油自动填充其中具有油炸油的深油炸机的过程的时间线。

图10是根据本公开的用新油自动填充其中具有油炸油的深油炸机的过程的逻辑图。

图11是描绘实施本公开的过程的计算机系统的框图。

图12是根据本公开的用新油自动填充其中具有油炸油的深油炸机的另一过程的时间线。

图13是图12的根据本公开的用新油自动填充其中具有油炸油的深油炸机的过程的逻辑图。

具体实施方式

参照图1，其示出了总体上由附图标记10指示的深油炸机的正视立体图。深油炸机10具有壳体15和三个深油炸锅20、25和30。锅20、25和30各自容纳油以用于对商业食品行业中的常用食品进行深油炸。锅20、25和30分别具有对关于特定锅的烹饪的各方面进行控制的专用的控制面板35、40和45。控制面板35、40和45包括各自连接至油炸机控制器36、41和46的用户输入装置和输出装置。壳体15还具有与特定锅20、25和30中的每个锅相关联的能够单独控制的填充管50。壳体15在其正面还具有电源按钮55、储油器60以及与储油器60在操作上相关联的指示灯65。壳体15还具有各自被打开以提供通向储油器60的入口的门70。此外，门70也可以被打开从而用于商用烹饪系统所需的定期维护。壳体15还具有通过控制面板35、40和45在预定时间被通电以指示需要进行过滤的指示灯75。尽管壳体15被示出具有三个油炸锅，但是壳体可以根据食品服务职业人的需求而包括任意数目的油炸锅。

参照图2和图3，其示出了单个的深油炸锅20。图1的深油炸锅25和30均具有与深油炸锅20相同的元件和功能。深油炸锅20具有烹饪区域100、潜水式热传感器105和油炸机温度探测器120。锅20还具有潜水式安全热传感器110和内部加热源115。加热源115具有与其相关联的温度传感器120。加热源115被示出为电加热元件，然而，加热源115也可以是具有与其相关联的气体探测器而非油炸机温度探测器120的气体加热器。

在另一实施方式中，传感器105、110和120均是温度传感器。在其他实施方式中，传感器105、110和120均是热控开关。

参照图1、图4和图5，锅20具有由一对线性运动马达130中的一个线性运动马达驱动的将使用过的油从锅20中排出的排出阀155。锅20还具有管道系统125，管道系统125经由由该对线性运动马达130中的另一线性运动马达驱动的回油阀140将使用过的油供给到锅20中。与锅20相关联的泵160运行以经由管道165、回油阀140向锅20供给新油。替代性地，管道165可以与在过滤操作期间向锅20供给使用过的油的管道125分开。

泵160与管道165操作性地连接以响应于加热系统控制而对锅20、25和30进行填充。泵160根据相应的锅中的烹饪油的液位而通过回油阀140为三个锅20、25和30服务。

油炸机控制器36、41和46对加热系统控制的操作进行控制。参照图8，加热系统控制包括融化循环操作205、预恢复操作210、恢复操作215和设定值控制操作220。融化循环操作205通过根据可以在算法中规定的预定次数来启用及停用内部加热源115而使热进行循环。预恢复操作210将内部加热源115以满负荷打开以对烹饪区域100中的油进行加热。恢复操作215保持内部加热源115满负荷运行持续可以由恢复测试算法控制的恢复区的预设持续时间。设定值控制操作220将烹饪区域100中的油的设定温度保持在控制区内。内部加热源115可以由设定值控制算法控制以通过启用及停用内部加热源115将烹饪区域100中的油的设定温度保持在控制区内。

设定值控制算法利用了过程控制的广泛使用的比例、积分、微分(“PID”)方法。这种适应性决定了内部加热源115的打开及关闭——例如启用及停用——的时间。烹饪区域100中的油的温度是所测量或所控制的变量并且内部加热源115的启用和停用(打开/关闭)是所操纵的变量。该PID算法的通用形式是(O(t)＝(Kp×e)+Kdd(e)/dt+Ki∫edt)，其中，e是误差，Kp是比例常数，Kd是微分常数并且Ki是积分常数。比例增益(Kp)通过建立温度比例区(范围为0华氏度-40华氏度)而被确定，积分增益和微分增益是预设的常数(范围为0-5)。结果O(t)落入内部加热源115被启用或打开的作为时间的百分比的预设的值范围(范围为时间0-60秒的0-100％)内以及内部加热源115被停用或关闭的预设的值范围内。

PID算法的结果与其他必要条件结合使用来确定内部加热源115的状态，包括提早热切断；闲置烹饪(cook to idle)以及相关的烹饪循环转变；即刻打开和油炸锅的几何中心周围的温度动态。将对关于油炸锅20的操作进行描述。在操作中，当油炸锅20被打开和在开始运转期间，在内部加热源115在油炸机控制器36开始进行设定值控制操作220之后第一次被停用时，新油泵160通过油炸机控制器36被启用。在内部加热源115在油炸机控制器36开始进行设定值控制操作220之后被第一次停用之后可以启动计时器，使得新油160在预设时间例如3分钟之后被泵送。在油炸机控制器36每次开始进行设定值控制操作220时，油炸机控制器36开始进行设定值控制操作220时锅20中油的温度是不同的。开始设定值控制操作220的控制区中的温度根据周围环境、设定值、油状态、上升速度以及整定参数而变化。会使开始进行设定值控制操作220的控制区中的温度发生变化的其他情况包括电油炸机和/或气体油炸机中的油炸机温度探测器120上的以及其周围的碎屑、电油炸机中传输至油炸机10的电压以及电油炸机中的加热源的瓦数。设定值控制操作220的下界221在338华氏度到342华氏度的范围内，其中，350华氏度是作为一个示例的设定值。

例如，油炸机温度探测器120在第1天开始运转期间对第一时间段内锅20中的油的第一系列第一温度进行检测并将该第一系列第一温度输出至油炸锅控制器36。油炸机控制器36确定第1天的温度的第一上升速率。油炸机温度探测器120在第2天的开始运转期间对第二时间段内锅20中的油的第二系列第二温度进行检测并将该第二系列第二温度输出至油炸机控制器36。油炸机控制器36确定第2天的温度的第二上升速率。在相同的周围环境、设定值、油状态以及整定参数的情况下，如果第2天的温度的第二上升速率比第1天的温度的第一上升速率大，则油炸机控制器36在第2天比在第1天以更早的时间启用新油泵160。

在锅20已经变热的情况下，如果油炸机控制器36进入设定值控制操作220，则操作与当油炸锅20被打开和在开始运转期间时是一样的。锅20中的烹饪的开始使锅20自动地进入设定值控制操作220。

参照图9，其示出了时间线300。油炸机10在时间302处于闲置状态并且泵160被停用。在时间304处，油炸机控制器36使计时器开始计时5.50秒并且油炸机控制器36判断是否已经满足开始泵送新油的条件。开始将新油泵送到烹饪区域100的条件包括：当油炸机10处于设定值控制操作220并且内部加热源115在油炸机控制器36开始进行设定值控制操作220之后被第一次停用时；当在油炸机温度探测器120所测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后3分钟延迟届满时；以及当设定值减去由潜水式热传感器105在时间304检测到的温度的差大于或等于60华氏度时。如果油炸机控制器36判定已经满足开始泵送新油的条件，则回油阀140打开。设定值例如在大约300华氏度到大约376华氏度之间。

在时间306处，泵160由于回油阀打开而被启用，并且油炸机控制器36使计时器开始计时0.50秒。在时间308处，泵160运行持续其最小所需时间例如在1秒与238秒之间的时间，并且油炸机控制器36使计时器开始计时1秒。在时间310处，油炸机控制器36判断泵160是否已经运行了最大所需时间如所示的240秒或者是否满足停止泵送的条件，并且油炸机控制器36使计时器开始测量0.25秒到238.50秒之间的时间。停止泵送的条件是：当设定值减去由潜水式热传感器105检测到的温度的差小于或等于55华氏度时，或者当由潜水式热传感器105随着时间检测到的一系列温度具有大于或等于(4华氏度)/(6秒)的上升速率时，或者当由潜水式热传感器105检测到的从时间306到时间310的温度上升大于或等于10华氏度时，或者当最大所需时间——在该情况下是240秒——已经届满时。

在时间312处，油炸机控制器36使计时器开始计时90秒，使得在管道165中存在气泡的情况下会发生的产生锅已被充满的错误反馈的情况能够消失。在时间314处，重新检查潜水式热传感器105以判断泵160是否会因由气泡导致的可能的错误读数而关闭，例如，油炸机控制器36判断油炸机10是否处于设定值控制操作220以及内部加热源115是否在油炸机控制器36开始进行设定值控制操作220之后被第一次停用，油炸机控制器36判断在由油炸机温度探测器120测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后是否3分钟延迟已经届满，以及油炸机控制器36判断设定值减去由潜水式热传感器105在时间314处所检测到的温度的差是否大于或等于60华氏度。在时间314处，油炸机控制器36使计时器开始计时0.25秒。在时间316处，油炸机控制器36使计时器开始计时0秒与240秒之间的范围，泵160被停用并且回油阀140通过油炸机控制器36关闭，油炸机10保持处于时间316直到回油阀140被关闭并且泵160被停用为止。在时间320处，油炸机10处于闲置状态。

参照图12，其示出了时间线300A。时间线300A与时间线300相同，除了时间304A不同于时间304以及时间314A不同于时间314。在时间304A处，油炸机控制器36使计时器开始计时5.50秒并且油炸机控制器36判断是否已经满足开始泵送新油的条件。开始将新油泵送到烹饪区域100中的条件包括：当油炸机温度探测器120检测到温度大于或等于300华氏度时；当在由油炸机温度探测器120所测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后3分钟延迟届满时；以及当设定值减去由潜水式热传感器105在时间304A处检测到的温度的差大于或等于60华氏度。如果油炸机控制器36判定已经满足开始泵送新油的条件，则回油阀140通过油炸机控制器36被打开。设定值例如介于300华氏度与376华氏度之间。在时间314A处，油炸机控制器36重新检查潜水式热传感器105以判断泵160是否会因由气泡导致的可能的错误读数而被关闭，例如，油炸机控制器36判断油炸机温度探测器120是否检测到温度大于或等于300华氏度，油炸机控制器36判断在由油炸机温度探测器120测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后是否3分钟延迟已经届满，以及油炸机控制器36判断设定值减去由潜水式热传感器105在时间314A处检测到的温度的差是否大于或等于60华氏度。在时间314处，油炸机控制器36使计时器开始计时0.25秒。

图10示出了用于为其中具有油炸机油的油炸机10自动加油以及用额外的新油填充油炸机10的方法400。在步骤402中，油炸机10处于闲置状态并且泵160被停用。方法400从步骤402进行到步骤404。在步骤404中，回油阀140在下述情况下打开：当(1)油炸机10处于设定值控制操作220，(2)内部加热源115在设定值控制操作220开始之后被第一次停用时；(3)当在步骤404中由潜水式热传感器105所测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后3分钟延迟届满时，以及当(4)设定值减去在步骤404中由潜水式热传感器105所检测到的温度的差大于或等于60华氏度时。设定值例如在300华氏度与376华氏度之间。

方法400从步骤404进行至步骤407。在步骤407中，泵160由于回油阀被打开而被启用。方法400从步骤407进行至步骤408。在步骤408中，泵160运行持续其在1秒与238秒之间的最小所需时间。方法400从步骤408进行至步骤410。在步骤410中，油炸机控制器36判断泵160是否已经运行了最大所需时间，或者是否已满足停止泵送的条件。停止泵送的条件是：当设定值减去由潜水式热传感器105所检测到的温度的差小于或等于55华氏度时，或者当由潜水式热传感器105随时间所检测到的一系列温度具有大于或等于(4华氏度)/(6秒)的上升速率时，或者当由潜水式热传感器105所检测到的从步骤407到步骤410的温度的上升大于或等于10华氏度时，或者当最大所需时间——在该情况下是240秒——已经届满时。

如果最大所需时间——在该情况下是240秒——已经届满，则方法400从步骤410进行至步骤420。如果设定值减去由潜水式热传感器105所检测到的温度的差小于或等于55华氏度，或者如果由潜水式热传感器105随时间所检测到的一系列温度具有大于或等于(4华氏度)/(6秒)的上升速率，或者如果由潜水式热传感器105所检测到的从步骤407到步骤410的温度的上升大于或等于10华氏度，则方法400从步骤410进行到步骤414。在步骤414中，使计时器开始计时90秒，使得在管道165中存在气泡的情况下会发生的产生锅已被充满的错误反馈的情况能够消失。

方法400从步骤414进行至步骤416。在步骤416中，对潜水式热传感器105进行重新检查以判断泵160是否会因由气泡所导致的可能的错误读数而关闭。在步骤416中，如果设定值减去由潜水式热传感器105在步骤416中所检测到的温度的差被判定为小于60华氏度，则方法400从步骤416进行至步骤422。在步骤416中，如果设定值减去由潜水式热传感器105在步骤416中所检测到的温度的差被判定为大于或等于60华氏度，则方法400从步骤416进行至步骤418。在步骤418中，如果设定值减去由潜水式热传感器105在步骤418期间所检测到的温度的差被判定为大于或等于60华氏度，则步骤400从步骤418进行至步骤407，使得步骤407、408、410、412、414和/或416被重复进行。在步骤418中，如果步骤407、408、410、412、414和/或416已经被重复进行四次，并且确定设定值减去由潜水式热传感器105在步骤418期间于某一时间检测到的温度的差被判定为大于或等于60华氏度，则方法400从步骤418进行至步骤420。

如果在步骤404、407、408、410、414和/或416期间检测到下述情况：例如，烹饪可能开始进行、油炸机控制器36可能被关闭、可能检测到阀门请求或通信错误，则方法400进行至步骤405。在步骤405中，如果检测到预设情况，例如烹饪可能开始进行、油炸机控制器36可能被关闭、可能检测到阀门请求或通信错误，则方法400从步骤405进行到步骤422。在步骤405中，如果检测到错误，则方法400从步骤405进行到步骤406。在步骤406中，如果满足表明潜水式热传感器105已出故障的条件，则方法400从步骤406进行至步骤422。

在步骤420中，向用户指示储油器60是空的并且需要更换。方法400从步骤420进行至步骤422。在步骤422中，当设定值减去由潜水式热传感器105在步骤416期间所检测到的温度的差被判定为小于60华氏度、储油器60为空的或者潜水式热传感器105已出故障时，回油阀140关闭并且泵160被停用。方法400从步骤422进行至步骤424。在步骤424中，油炸机10处于闲置状态。

参照图13，方法400A与方法400相同，然而，步骤404A与步骤404不同。方法400从步骤402进行至步骤404A。在步骤404A中，回油阀140下述情况下打开：(1)当油炸机温度探测器120检测到温度大于或者等于300华氏度时；(2)当在步骤404A中由潜水式热传感器105所测得的温度大于或等于设定值减去10华氏度的差之后3分钟延迟已经届满时，(3)以及当设定值减去在步骤404A中由潜水式热传感器105所检测到的温度的差大于或等于60华氏度时。设定值例如介于300华氏度与376华氏度之间。方法400A从步骤404A进行至步骤407。

油炸机控制器36对温度传感器120进行监测的目的是防止泵160的过早运行和锅20的不适当填充以及可能发生的过填充情形。另外，烹饪油的体积比热油的体积小得多。由油炸机控制器36监测的温度传感器120还将在油量由于相对较低的温度而较小时防止泵160在起动期间的过早接合。此外，当传感器120感测到预设的较低温度例如低于大约235华氏度到265华氏度的温度时，油炸机控制器36防止泵160被启用，从而防止被排泄或未使用的系统被加油。

第二潜水式安全热传感器110在锅20中的位置比潜水式热传感器105高。潜水式安全热传感器110与泵160串联地电接线用以使填充操作停止。第二潜水式安全热传感器110用作用于防止锅20溢流的安全装置。此外，额外的安全装置是与泵160在操作上相关联以使泵160的运行停止并防止溢流的断开延迟计时器。潜水式安全传感器110还在储油器中油的液位较低或者使用者未更换没有油的储油器的情况下保持泵寿命。

尽管该填充系统已经被描述为具有与加热源115相关联的浸入式温度传感器120，但是温度传感器120还可以位于油炸锅20的侧部上从而还感测油炸锅20的表面处的温度。

可以将新油供给到油炸锅20中使得新油通过单独的管道在上方进入油管线并终止于填充管50处，从而防止新油接触使用过的油并且防止新油在进入锅20之前被污染。通过具有较高的进入点，消除了扰动位于锅20的底部的碎屑的可能性。此外，较高的进入点降低了电磁阀将被阻塞的可能性。

参照图1、图6和图7，其示出了壳体15和储油器60。用于填充油炸锅20、25和30的油位于储油器60中。为了使使用者意识到储油器60处于低液位，搁置储油器60的装置比如弹簧170扩张以使储油器60升高从而启动警报器或灯175。替代性地，警报器或灯175可以由与泵160在操作上相关联的装置180比如断开延迟计时器启动，其中，装置180检测到再填充油炸锅的预设的预期间隔已被超过，从而表明储油器60是空的。接着，单独的储油器被移除并且新填充的储油器被插入。替代性地，单个的永久储油器被布置在所有油炸锅20、25和30的下方并且永久储油器被填充。

图11是供本公开使用的系统600的框图。系统600包括联接至网络620例如因特网的计算机605。

计算机605包括用户界面610、处理器615和存储器625。计算机605可以以通用的微型计算机实现。尽管计算机605在本文中呈现为独立式装置，但是其不限于此，而是替代地可以经由网络620联接至其他装置(未示出)。

处理器615配置有响应和执行指令的逻辑电路。

存储器625存储数据和用于对处理器615的运行进行控制的指令。存储器625可以通过随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、只读存储器(ROM)或他们的组合来实现。存储器625的部件中的一个部件是程序模块630。

程序模块630包括用于对处理器615进行控制以执行在本文中所描述的方法的指令。例如，由于程序模块630的执行，处理器615执行下述动作：判断所述油炸机是否已经开始进行设定值控制操作；以及在所述油炸机已经开始进行设定值控制操作时打开阀并启用泵以用油填充所述油炸机。

术语“模块”在文中用来指示可以被实施为独立式部件或者被实施为多个从属部件的集成构型的功能性操作。因此，程序模块630可以实施为单个模块或者彼此配合运行的多个模块。此外，尽管程序模块630在本文中被描述为安装在存储器625中并且因此以软件实现，但是程序模块也可以以任何硬件(例如，电路)、固件、软件、纸或它们的组合来实现。

用户界面610包括输入装置例如键盘或语音识别子系统，从而使用户能够将信息与指令选择传送至处理器615。用户界面610还包括输出装置例如纸、显示器或打印机。光标控制例如但不限于鼠标、跟踪球、操纵杆允许使用者操作位于显示器上的光标以将额外的信息和指令选择传送至处理器615。

处理器615向用户界面610输出文中所描述的方法的执行结果。替代性地，处理器615可以将该输出经由网络620或纸而引至远程装置(未示出)。

尽管程序模块630被指示为已经被加载到存储器620中，但是程序模块630可以配置在存储介质635上以后续加载到存储器625中。存储介质635可以是以实体形式将程序模块630存储在其上的任何存储介质。存储介质635的示例包括但不限于软盘、光盘、磁带、只读存储器、光学存储媒介、通用串行总线(USB)闪存驱动器、数字通用光盘或zip驱动器。替代性地，存储介质635可以是但不限于随机存取存储器或位于远程存储系统并经由网络620联接至计算机605的其他类型的电子存储器。

新方法的优点允许将适当的油液位保持在±1/8英寸内。这确保用户获得性能和节省。

因此，已经通过具体地参照本发明的优选形式对本发明进行了描述，将明显的是，在不背离本发明的如在本公开内容中限定的精神和范围的情况下可以对本发明做出改变和修改。