专利名称：接触烘烤装置和方法
技术领域：
本发明涉及烘烤包括诸如汉堡小圆面包的食品的装置和方法。更具体地，本发明涉及一种接触烘烤装置和方法，该装置和方法可以均匀和快速地烘烤食品，它采用了一种改进的被加热台板。
背景技术：
多种接触烘烤装置是公知的。例如，美国专利No.4,530,276公开了一种接触烘烤装置，它具有一个带有入口和出口的壳体，在入口和出口之间限定了一个烘烤室。一个可被加热的台板可取除地设置在烘烤室中并且位于一对输送器之间，输送器用于沿着被加热的台板输送将要烘烤的产品。台板通过康沃尔杆(cal rod)或电阻丝被加热。
需要将烘烤的小圆面包用于某些类型的三明治，诸如汉堡三明治。供应这种三明治的快餐店常常在相对短的时间内需要大量的烘烤的小圆面包，以便及时地满足消费者的需要。因此，快速地烘烤大量的小圆面包对于这种快餐店是必要的。例如，二十秒、十五秒、十一秒或更少的烘烤时间是理想的。为了进行快速烘烤，可以利用升高的台板温度，例如，超过500°F，以及更快的输送器速度。但是，快速烘烤必须导致均匀烘烤食品，即使当烘烤装置连续或基本上连续运行以致于实现被烘烤产品的高生产能力时，不会使食品的任何部分过度烘烤或烤焦。
因此，需要一种输送器接触烘烤装置，这种接触烘烤装置在恶劣的运行条件下运行时，例如连续或基本上连续地烘烤食品时能够快速地烘烤食品，包括诸如汉堡小圆面包的食品，而不会烤焦或过度烘烤食品。
发明概述为了提供具有快速烘烤能力的输送器烘烤装置，已经发现的是，在烘烤装置运行而使食品连续或基本上连续地通过，以使总的热量输入足以保持沿着烘烤通道的一个位置处所需的温度设定点时，小圆面包被过度烘烤；而当该装置依然运行但使小圆面包间断通过时，不会出现这种问题。
已经发现的是，过度烘烤出人意料地是由在连续或基本上连续运行的过程中所获得的状态引起的，在该过程中较少的热量被传递到沿着台板的烘烤通路或通道向着小圆面包的行进端部的小圆面包，结合沿着烘烤通道该部分增加的小圆面包温度，导致在台板该部分增大并且过高的温度。
根据本发明的一个方面，提供一种用于烘烤食品的装置。根据本发明的该装置包括具有用于接受食品的入口和在烘烤之后排出食品的出口的烘烤室。烘烤室可以包括在一个壳体中，并且包括一个具有烘烤表面的台板，烘烤表面限定了烘烤通道，食品沿着烘烤通道被烘烤；以及用于沿着烘烤通道的长度传送食品的输送器。台板包括加热结构，用于通过将能量作用到台板上而加热烘烤表面。加热结构制作成可以提供一个沿着烘烤通道在食品传送方向上减小的能量梯度。
能量梯度可以沿着被加热的表面或台板的烘烤通道的一部分或整个长度上存在。通常，能量梯度的存在对于烘烤通道的末端，例如烘烤通道的大约最后一半或最后四分之一是最重要的。这是因为在没有减小的能量梯度的情况下、在高的食品出产量时对于台板末端的台板温度增加最大。
能量梯度相对于烘烤通道的长度可以是线性的或非线性的。通常，相对于整个烘烤通道长度的能量梯度是至少0.25瓦每平方英寸台板表面积，并且根据所需的能量梯度，可以相对于整个烘烤通道是大约1、2或3瓦每平方英寸台板表面积或更大。
根据本发明的另一方面，提供的能量梯度使得所述装置运行以连续或基本上连续地烘烤食品时，台板温度的变化沿着烘烤通道小于30°F，更优选地小于10°F。为了获得减小的能量梯度，例如，与烘烤表面长度的下游部分相比，更多的热能作用到沿着烘烤表面长度的初始部分的每单位面积的台板上。这可以以许多不同的方式来实现。例如，诸如电阻加热元件的加热元件可以制作成提供减小的能量梯度。这可以通过控制加热元件每单位长度的电阻以便更少的能量作用在台板内所需位置处来实现。例如，对于线圈加热元件，每英寸更多的线圈数增加了电阻加热元件单位长度上产生的热能，每英寸更少的线圈数导致加热元件横向单位长度上产生的热能减少。
替代地，为了获得沿着烘烤通道在食品传送方向上减小的能量梯度，多个电阻加热元件可以与台板相连，使每个元件具有所需的能量输出以获得所需的能量梯度。
加热元件的相对间隔(每个加热元件可以具有相同的热能输出)也可以变化以提供减小的能量梯度，诸如沿着食品传送方向增大加热元件之间的距离，假如不会产生沿着台板表面的不可接受的高温。
根据本发明的再一方面，在使用中台板温度被检测并且台板表面的温度被调节，通常是通过提供如上所述的减小的能量梯度，以获得在所需的温度范围内的台板表面温度。可以使用任何合适的温度检测装置，诸如一个或多个热电偶。温度检测装置可以连接到合适的温度控制器装置上，以控制作用到沿着台板烘烤表面长度的一个或多个位置的能量。
根据本发明的另一方面，提供一种烘烤食品的方法。在一个实施例中，该方法包括提供沿着烘烤通道在食品传送方向上减小的台板能量梯度。
根据本发明的减小的能量梯度可以使接触烘烤装置快速地烘烤食品，同时以一种方式运行，食品通过该方式连续或基本上连续地被烘烤，而不会导致沿着台板的烘烤通道的下游或末端部的台板被过度加热。例如，采用大约540°F到560°F的台板温度，汉堡小圆面包能够在大约十一秒的时间内被烘烤，并且烘烤装置可以运行以使食品连续地通过并被装置烘烤，而在装置以这种方式运行时不会使食品过度烘烤或烤焦。
对于特定应用所选择的减小的能量梯度应当是，当装置运行使得食品连续或基本上连续地通过时提供均匀且不过度的烘烤，以及在间断或偶尔通过时提供所需的烘烤。通常，能量梯度将足以防止在连续烘烤过程中过高的温度或热量增加，同时保持足够的温度以在所需时间内提供所需的烘烤。能量梯度对于特定的台板可以是固定的，或者通过合适的控制系统被改变，控制系统能够控制沿着台板烘烤通道的热能输入。
优选地，对于烘烤汉堡小圆面包，能量梯度应当是这样的，在烘烤连续或基本上连续地进行的运行过程中，沿着被加热台板的烘烤通道表面的温差应不大于30°F，更优选地不大于10°F，或者与测量温度或设定点温度相差±30°F，更优选地是±10°F，设定点温度可以在沿着台板的烘烤通道的一个位置被测量。
参照以下附图可以更好地理解本发明，其中图1是根据本发明的接触烘烤装置室的示意图；图2是包括在图1的接触烘烤装置中的台板的示意图；图3是沿着图2的线3-3截取的台板的横截面图；图4是根据本发明的接触烘烤装置台板和控制系统的替代实施例的横截面示意图；图5是根据本发明的台板的替代实施例的横截面示意图；以及图6-8示出了根据本发明能够实现的不同的台板能量梯度的示例。
具体实施例方式
参照附图，尤其是参照图1，图中示出了一个根据本发明的接触烘烤装置10，它包括一个烘烤装置室12。烘烤装置室12包括一个被加热的台板14和一对被驱动食品的传送输送器组件16，18，输送器组件16，18竖直地设置在台板14的两侧，用于沿着台板14传送小圆面包。烘烤装置室12可以装在一个合适的箱体或壳体20中。
在一个实施例中示出的输送器烘烤装置10用于在连续的基础上，例如，在一个商业餐饮设施中自动地烘烤汉堡三明治小圆面包。因此，该装置用于连续或基本上连续地使食品通过。但是，本领域的技术人员很容易认识到，所公开的输送器烘烤装置能够具有不同的实施例，以用于烘烤其它类型的食品，无论是面包或者是一些其它类型的食品。
壳体20可以将烘烤装置室12支撑在其中。输送器系统元件16，18与台板14间隔开，并且限定了一个供小圆面包顶部(bun crown)BC插入的小圆面包插入口22A和一个供小圆面包底部(bun heel)BH插入的小圆面包插入口22B。两个双排小圆面包传送通道P1和P2通过输送器系统元件16，18和台板14的关系被类似地限定。小圆面包传送通道P1的宽度略微较大，以适应与小圆面包底部BH的厚度相比更大的小圆面包顶部BC的厚度。也设置有通向烘烤装置室12底部的分别供小圆面包顶部BC和小圆面包底部BH用的小圆面包排出口24A和24B。
如图1所示，每个输送器组件16，18可以包括合适的输送带26，输送带26由覆盖有可以使热量分布的韧性材料的环状金属丝连接组件构成。合适类型的材料包括硅钢片、钢筛网材料、或可以使热量在其上分布的任何其它韧性材料。此外，使用这种材料可以防止金属丝连接输送器在小圆面包与这种金属丝连接部接触的部分上留下烤焦的痕迹。
输送带26绕着一对上下链轮28和30行进，上下链轮28和30通过上部轴32和下部轴34间隔开。
每个输送带26经过一个张紧器组件36，以保持输送带26张紧。张紧器组件36可以被合适地偏移，以便在输送带26上保持所需的张力，并且在烘烤过程中当小圆面包顶部BC和小圆面包底部BH被传送通过小圆面包传送烘烤通道P1和P2时提供作用于小圆面包顶部BC和小圆面包底部BH上的挤压力。如上所述的输送器烘烤装置10这方面的设计和结构对本领域的技术人员而言是公知的，例如在美国专利No.5,673,610和No.4,530,276中所公开的。
参照图2，详细地示出了台板14。台板14可以由任何合适的材料制成，包括具有相对高的导热率的材料，例如各种金属。台板14包括一个上部楔形端部38，以有助于将要放入的部分切开的小圆面包的插入，使得小圆面包底部在一侧，小圆面包顶部在另一侧。台板14包括多个电阻加热元件40a-d，它们中的每一个沿着烘烤通道纵向地间隔开，沿宽度方向延伸穿过台板14，如图2和3所示，并且装在穿过台板14的孔14a-d中。电阻加热元件40a-d优选地装在台板14的厚度T的中间位置上，以使台板14的每个烘烤表面42a和42b被相同地加热。优选地，电阻以及因而由元件40a-d作用到台板14上的能量对于元件40d来说小于元件40a-c。在一优选实施例中，电阻加热元件40a-d的能量输出如下40a-725瓦、40b-725瓦、40c-650瓦、和40d-650瓦。替代地，例如，元件40a-c中的每个的能量输出可以基本上相同，而元件40d的能量输出可以较小，例如可以比元件40a的能量输出小5％到25％，以产生图6所示的能量梯度，其中，“O”代表烘烤通道P1的起点(邻近楔形端部38)，而“L”是通道P1的末端(台板14的底部)。为了获得图7所示的能量梯度，元件40a-d的相对能量输出如下40a＞40b＞40c＞40d。邻近的通道P1’具有相同的能量梯度。
如图3所示，加热元件40a-d电连接在一起，以形成一个由加热元件40a-d、电接头44a和44b构成的电路44，电接头44a和44b将电阻加热元件40a-d相互连接到电源端子46a和46b，以便给电路供应合适的电能。根据需要，也可以设置开关或其它的控制电路(未示出)。例如，控制电路可以包括一个比例控制器，用于将台板温度控制在所需范围内。
可以设置一个或多个热电偶41a-d，以检测台板14沿着烘烤通道P1的温度，从而有助于在运行过程中控制台板14的温度以及在其它实施例中保持所需的能量梯度。
电路44通常运行以实现加热元件40a-d的近似额定输出。电路44的运行导致在小圆面包传送通道P1和P2上的能量输出梯度，如图2所示，传送通道P1和P2具有大约10.5英寸的长度L和12.5英寸的宽度W。通常，基于相对于整个烘烤表面长度的每平方英寸台板表面的瓦数的能量梯度在烘烤通道的整个长度上至少是0.25瓦每平方英寸。例如，能量输入密度沿着烘烤通道减小至少0.25瓦每平方英寸，无论该减小是沿着整个长度逐渐的并且均匀地发生，还是其一部分沿着阶梯减小或一些其它变化。根据本发明也可利用其它的一些能量梯度，例如，相对于整个烘烤表面长度减小大约1、2或3瓦每平方英寸台板表面积或更大的能量梯度。
如图3所示，台板14提供基本上固定的能量梯度，因为每个加热元件40a-d并联地连接到电源端子46a和46b。
参照图4，示出了根据本发明的另一台板50和控制系统52。台板50由四个分开的台板部分54，56，58和60构成，它们竖直地叠置以便为类似于图2中所示台板14的台板50提供所需的形状和尺寸。每个台板部分54，56，58和60具有包括在其中的孔54’，56’，58’和60’以及分别水平延伸穿过台板宽度的加热元件62，64，66和68。对每个台板部分54，56，58和60分别设置有热电偶70，72，74和76，以检测运行过程中每个台板部分的表面温度。每个加热元件62，64，66和68具有一对导线62a、62b，64a、64b，66a、66b和68a、68b，每个热电偶分别具有一对导线70a，72a，74a和76a，所有导线都连接到温度控制系统78，温度控制系统78由合适的检测和控制电路组成，以检测并保持台板部分54，56，58和60的表面温度处于所需的设定点或运行温度范围。控制系统78可以包括微处理器控制器，微处理器控制器包括合适的软件以控制给加热元件62，64，66和68供电的电源。温度控制可被编程，以便沿着台板50的加热表面在食品传送方向上为台板部分54，56，58和60提供所需的减小的台板能量输入梯度。能够获得的能量梯度的示例示于图6-8中。为了获得图8所示的台板能量输入或梯度，可能需要(例如通过台板部分54，56，58和60之间的小间隙或提供绝缘件)使台板部分相互绝缘。通过控制供给到每个元件62，64，66和68的电量，可以获得所需的能量输出，因而获得所需的台板50表面运行温度。温度控制系统78可以独立地改变供给到每个元件62，64，66和68的电能量，从而提供独立于其它加热元件的可变能量输入。
如果需要，在任何前述实施例中可以采用更多或更少数量的加热元件，这对本领域的技术人员是显而易见的。
参照图5，示出了根据本发明的另一接触烘烤装置表面台板80。台板80与上述台板14的外部尺寸相同。台板80的不同在于采用了单个的加热元件82，它穿过位于台板80中的蜿蜒通道84。
加热元件82包括在元件82的部分82a-d的四个不同的线圈密度(例如，每英寸的线圈数)，以在运行过程中在接触烘烤装置中提供所需的热能输入梯度。例如，各部分的热量输出和每英寸线圈数是82a＞82b＞82c＞82d。替代地，例如82a＝82b＝82c＞82d或82a＝82b＞82c＞82d将提供沿着台板80的烘烤通道的所需能量梯度。也可以为温度控制系统包括一个或多个热电偶(未示出)。元件82的竖直部分82e，82f，82g可以具有所需要的每英寸线圈数的密度，并且可以没有线圈以根据需要使沿着这些竖直部分的能量输入最小。
示例根据本发明，用于小圆面包接触烘烤装置的台板被提供了能量梯度。台板是由铸铝制成，使小圆面包加热通道长10.75英寸，宽12.5英寸，类似于图2所示台板。根据对应于元件40a-d的加热元件间隔，获得表1中所列出的近似的能量密度，所指示的热量输出是在台板14的一侧上的。
表1
如上述的表所示，近似的减小的能量梯度在烘烤通道P1的整个长度上大约是3.6瓦每平方英寸。
尽管已参照某些实施例对本发明进行了描述，应理解的是，本发明能够有多种修改、变化和重新布置，这些修改、变化和重新布置应落入权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于烘烤食品的装置，包括用于烘烤食品的烘烤室，所述烘烤室具有用于接受食品的入口和在烘烤之后排出食品的出口；具有烘烤表面的台板，烘烤表面限定了烘烤通道，食品沿着所述烘烤通道被烘烤；以及输送器，用于当食品与烘烤表面接触时沿着烘烤表面的烘烤通道传送食品，以烘烤食品；所述台板包括加热装置，所述加热装置用于通过将能量作用到台板上而加热烘烤表面，所述加热装置提供一个能量梯度，该能量梯度沿着烘烤通道在食品传送方向上相对于烘烤通道的整个长度减小至少大约0.25瓦每平方英寸台板表面积。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置包括至少一个电阻加热元件，所述至少一个电阻加热元件制作成提供所述减小的能量梯度。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置包括多个与台板相关的加热元件，所述多个加热元件沿着烘烤通道间隔开，以提供所述减小的能量梯度。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置连续烘烤食品时，所述能量梯度足以保持沿着烘烤通道的台板温度在台板设定点温度的±30°F内。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置连续烘烤食品时，所述能量梯度足以保持沿着烘烤通道的台板温度在台板设定点温度的±10°F内。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括检测装置，用于在烘烤过程中检测与台板温度相关的值。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，进一步包括调节装置，用于根据由所述检测装置检测的数值调节烘烤表面的温度。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括一个与所述台板相连的热电偶。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述检测装置包括多个与所述台板相连、并且沿着烘烤表面长度间隔开的热电偶。
10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加热元件沿着烘烤通道的长度纵向地间隔开。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述加热元件均匀纵向地间隔开。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述加热元件具有不同的热量输出，以提供能量梯度。
13.如权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括独立地控制所述加热元件的装置。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热元件包括一个装在所述台板中的蜿蜒的加热元件。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述台板包括至少两个分开的主体部分，它们排列在一起以限定烘烤通道，每个台板主体部分包括一个单独的加热元件。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，进一步包括独立地控制所述加热元件的控制系统。
17.一种用于接触烘烤装置的台板，包括一个具有烘烤表面的主体，所述烘烤表面限定具有一定长度的烘烤通道，食品沿着所述烘烤通道被输送以进行烘烤；以及用于将烘烤表面加热到烘烤温度、并且提供沿着烘烤通道减小的能量梯度的装置。
18.如权利要求17所述的台板，其特征在于，所述加热装置包括多个与台板相关的加热元件，所述多个加热元件沿着烘烤通道间隔开，以提供所述减小的能量梯度。
19.如权利要求18所述的台板，其特征在于，所述加热元件具有不同的热量输出，以提供所述能量梯度。
20.如权利要求19所述的台板，其特征在于，所述加热元件沿着烘烤通道均匀纵向地间隔开。
21.一种烘烤食品的方法，包括依次地沿着限定烘烤通道的被加热表面移动多个食品；提供限定烘烤通道的烘烤表面，食品沿着烘烤通道被烘烤；充分地加热烘烤表面以进行烘烤；沿着烘烤通道传送食品并且与烘烤表面接触；以及调节台板沿着烘烤通道的温度，包括通过以沿着烘烤通道在食品传送方向上减小的能量梯度将热量供给到台板。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在连续烘烤食品的过程中，沿着烘烤通道的台板温度是台板设定点温度的±30°F。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，沿着烘烤通道的台板温度是台板设定点温度的±10°F。
全文摘要
本发明涉及一种烘烤食品的装置。该装置包括烘烤室(12),用于通过使食品与被加热的台板(14)接触来烘烤食品,食品沿着台板传送并且与被加热的台板表面接触。台板包括加热结构,加热结构通过将能量作用到台板上以获得沿着食品传送方向减小的能量梯度来加热烘烤表面。
文档编号A47J37/08GK1347292SQ00804796
公开日2002年5月1日 申请日期2000年3月10日 优先权日1999年3月10日
发明者格伦·沙克姆斯 申请人:餐饮技术公司