利用气流进行控制的食品热加工的制作方法

专利名称:利用气流进行控制的食品热加工的制作方法
本发明与一种食品热加工的调节方法有关，尤其与用蒸汽或蒸汽与空气的混合气蒸制食物的方法有关，该加工过程在加热箱中进行，蒸汽的供应由传感器控制。
本发明还与一种设备有关，该设备特别适用于实施上述方法。
在下面要提到的已知方法中，控制与调节以下述方式进行，既由一个装在加热箱箱体上的凝汽阀溢出的多余蒸汽可被一只装在该阀附近的热传感器探测到。在正常情况下，用这种方法控制进入加热箱的蒸汽是令人满意的，但该方法亦有不足，通过凝结物泄道流出的凝结物，特别是也通过该泄道流出的来自食品的部分油脂，对凝结物泄道加热，这样，热传感器就会经常感受到较高的温度。固然，凝结物泄道中的热传感器可被装在远离加热箱开口的位置上。然而，这将降低控制速度，因为进入凝结物泄道的多余蒸汽必须先流经相当长的距离，才能达到热传感器，使其反应大大滞后。
针对这一缺陷，本发明的目的是提供一种食品热加工的控制方法，以便在任何时刻均能有可靠，迅速的控制加工过程，该加工过程在加热箱中采用蒸汽或蒸汽与空气的混合气，蒸汽的供应由传感器控制。
根据本发明，这一问题以下述方式解决，既在加热箱与环境之间设置一固定连接通道，该通道中装有传感器，在加热箱内该通道附近产生强迫扰流，以便形成局部负压区。根据这一设想，将传感器装在凝汽阀中，如果在工作状态下加热箱内形成气体流动，则环境大气就会不断地通过凝结物泄道被吸入到加热箱中，而由此获得的相对冷的环境大气不断地冷却着传感器。假如随后进入蒸汽工作状态，加热箱内的压力升高，使凝结物泄道入口处的较低压力也高于环境压力，则加热箱中的气体进入凝结物泄道。一旦加热箱中的气体达到传感器处，传感器就会对加热气体的高温做出反应，并切断蒸汽供应。
作为本发明方法的一个结果，传感器测得的温度突变总是很大的。这意味着不要求使用极灵敏的传感器，而且较小的波动变化不会引起传感器的误操作。
本发明亦与一种设备有关，该设备特别适合于实施具有上述及下面要说明的特点的方法。在该设备中设有加热箱;并有被传感器所控制的蒸汽供应系统;还有一个装在加热箱与环境大气之间的固定连接通道，该通道开口于加热箱。
在一种已有设备中，如在德国专利2731191所述的示例中，如上所述，传感器被置于凝结物泄道中。如果在蒸汽工作状态下，置于加热箱中的被加工产品被加热到使加热箱中的蒸汽不再凝结的程度，则蒸汽就会通过连接通道流出，在上述设备中，也就是通过凝结物泄道流出。传感器将探测到较高的蒸汽温度，并根据该温度切断对加热箱的蒸汽供应。对于上述设备，在上面联系先有方法所指出的一些缺陷将会出现，即在一般工作状态下，凝结物泄道被加热到相当热的程度，使传感器的温度测量受到影响。
鉴于这些不足，本发明在设备方面要解决的问题是要提供一种食品热加工的设备，该设备在任何时刻都能可靠，迅速的控制蒸汽供应量。
在设备方面，这一问题以下述方式首次得到了基本解决，即将传感器装在加热箱的开口处，并在该开口附近设置一个流动障碍物，由于有流动障碍物，在加热箱中造成局部加速流，因而引起静压力的下降及随之而来的加热箱开口处的负压区。从而在加热箱开口与环境之间形成压力梯度，使具有环境温度的空气吸进加热箱。
如已做的基本说明所指出的只要加热箱开口处的静压力低于环境大气的压力，流入的环境空气就会使连接通道或凝结物泄道冷却，或者使之保持在相对低的温度水平上。如已说明过的，如果加热箱中的压力升高，而且在加热箱开口处的(较低的)静压超过环境气压，则加热箱中的气体及蒸汽，就会通过凝结物泄道排出。一旦加热箱中的气体达到传感器处，传感器就根据探测到的很高的温度而做出反应，特别是切断蒸汽供应。
就它们的作用而言，在本发明中关于方法的部分中所使用的术语“扰流”，与在本发明的关于设备的部分中所使用的词“流动障碍物”是同义的。对于这两种情况，本发明的要点是为了造成局部负压区，要使加热箱开口处的气流静压下降。从而，在原理上，本发明应用了文特里原理，该原理是指增加流速，亦即增加流体的动压，可使流体的静压下降。
根据本发明在方法方面的进一步设想，通过连接通道流出的加热箱气体受到冷却，这一设想具有独立的意义。将前面所述的设备稍做修改，对于这种修改过的设备来说，上述设想是有特殊意义的。从而，该设备有一个使加热箱与环境相连的，单独的连接通道，例如一根传感器管。这样的结构也是欧洲专利申请EP-85106278.5的主要内容，该项专利申请提出于1985年5月22日，标题是“带有传感器的食品或粮食的热加工设备”。因而，这一范围内的问题，可从该项专利申请得到借鉴。按照对流出连接通道的加热气体进行冷却的设想，逸出的蒸汽能够凝结，而且凝结物能被排除。
存在多种不同的冷却方式，下面联系相应的设备特点，对一些方式做较详细的说明。可应用焦耳-汤姆森(Joule-Thomson)效应，该效应是指当气体的体积增加时，该气体的温度下降。还有一些有效的冷却方式，如设置冷却肋、冷却套及诸如此类的装置。
在设备方面，连接通道可进而由一根伸上加热箱的管件构成。其主要意图是要由管件在加热箱与环境大气之间构成一个独立的连接通道，而不必与凝结物泄道重合。当然，也不必非得如此。事实上，伸入加热箱的管件本身就造成扰流，而这又在管件的加热箱端的开口处形成所希望的负压区。(不按严格的几何意义理解管件一词，该词被用来泛指一个独立的连接通道)。
根据本发明，流动障碍物也可进而做为一个独立部件，并可采取导流器的形式或类似的其它形式。根据具体情况，可将流动障碍物装在加热箱开口的上游处，或直接装在上述开口处。人们熟知的此类流动障碍物有许多种，这里不做详细的说明，如所指出的，重要的是要在加热箱开口处形成加速流。
本发明进而提供较大的加热箱开口的直径，至少它的尺寸不应小得使从加热箱内清理它的工作过于困难。在有一个分立的连接通道的情况下，不必要求加热箱开口或连接通道有极大的直径。反之，较小的直径是有利的，因为在正常的蒸汽工作状态下，通过后者吸入的环境大气是很少的。然而，在加热箱开口的直径不大的情况下，连接通道极易阻塞和污染。事实上，在加热箱开口较大的情况下，就不会有这种危险。因为，如上所述，根据本发明的方法和设备，在正常的蒸汽工作状态下，在上述加热箱开口处的流动直接指向加热箱内。
相应地，在本发明的范围内，加热箱开口与外界连通处具有较小直径的吸口。在正常的蒸汽工作状态下，单位时间内吸入的环境大气的质量，仅取决于该吸口的直径。
在设备方面，本发明进而提出设置加热箱第二开口，它与加热箱第一开口在加热箱的外部相连通，并装在第一开口的下面，在加热箱第二开口处的流动是无扰动的。通向环境大气的连接通道或吸口，由加热箱的两个开口的连接处引出。在这样的结构中，根据具体情况，传感器可被安装在吸口或连接通道处。在这样的结构中，在正常的蒸汽工作状态下，在加热箱上开口处形成负压区，加热箱中的气体通过加热箱下开口被抽出，并又通过加热箱上开口再次进入加热箱。这种工作情况被认为是有利的。从而，对环境大气的负压抽吸，发生在连接通道分支处。任何气流所带来的杂质颗粒及其它杂物，均沉淀于加热箱的两个开口的连接处，特别要指出的是这类杂质多是液态的，它们能通过加热箱的下开口流回箱内。
根据本发明的又一具有独立意义的特点，出流部件在外部与连接通道相连，并起着使由加热箱流出的气体冷却的作用。在这种方式下，混在加热箱气体中的蒸汽能够凝结，并做为冷凝物排出。
实施冷却有不同的方式。例如，首先可在出流部件的外表面处设置冷却肋，这可使该部件有较强的散热能力;也可在出流部件上设置冷却液能在其中通过的冷却套;还可以使出流部件中的流道相对于连接通道而有突然的增长，此处利用了焦耳-汤姆森(Joule-Thomson)效应，结果是使出流的加热箱气体得到冷却。
在出流部件中的冷凝物能被排出，也能经过一个凝汽阀流入冷凝物泄道，然后再与由加热箱底部排出的凝结物汇合在一起。
最后，根据本发明的又一特点，这样的连接通道可与凝结物泄道相连。在这种结构中，固然加热箱开口为一与凝结物泄道开口不同的独立开口，但在正常的蒸汽工作状态下，对环境大气的抽吸是通过与环境大气相通的凝结物泄道口来实现的。
下面针对一些非限制性的实例，参考附图，对本发明做较为详细的说明。附图的说明如下图1、本发明的一种设备，该设备适于实施本发明的方法。
图2、具有起冷却作用的出流部件的连接通道的放大示意图。
图3、图2所示部件的平面图。
图4、一种带有出流部件的连接通道的改进实例。
图5、带有上、下开口的加热箱实例的示意图。
图1示出了一种能采用本发明的、用于食品热加工的设备12的基本结构。设备12上装有用于产生蒸汽的锅炉13。锅炉13通过蒸汽供应道14与压力室15相连。在压力室中有一个风扇16，在本例中，在风扇16的周围环绕着加热线圈17。在蒸汽工作状态下，通过控制系统18，可根据传感器的输出值来调整蒸汽供应量。
间壁19将压力室15与加热箱5分开，通常间壁19由一块金属板构成。当风扇16工作时，在蒸箱内造成连续的气流，该气流从加热箱顶面20与间壁19之间，以及从加热箱底面21与间壁19之间流入，并基本从风扇的中心部返回。
这种设备12通常被用于蒸制食品，特别是蒸制冷食或份饭。它将冷冻的食品或份饭融化并加热。其它的制做方法，例如煮沸、烤制及烘制，可在热空气工作状态下实现，也可在所谓的混合蒸汽工作状态下实现。在后一状态下，食品或份饭要受到蒸汽与热空气的作用。
从图1中还能看到在这一实例中，在加热箱5与环境6之间的连接通道是由一根管件4制成的。连接通道不必非得采用管件4来制做，采用另外的方式也能得到本发明的基本结果。如果利用现成的凝结物泄道11作为连接通道，亦同样可获得这一结果。连接通道或管件4也不必非如图1所示，装在加热箱的顶部20上。只要在加热箱5的任一点处有可觉察到的入射流，在该点设置连接通道就是可行的。
如上所述，当风扇16工作时，在间壁19与加热箱顶部之间的区域中形成流动，在本例中，该流在加热箱开口1处被伸入加热箱5的管件4所扰动。此处，管件4伸入加热箱5的部分即作为流动障碍物2。在加热箱开口1邻近处，流动加速，而静压下降，环境6与加热箱5在开口1处形成压差，从而使环境大气吸进加热箱5。因而，传感器3常处于环境气压下，如果在蒸汽或混合蒸汽的工作状态下，蒸汽被不断加入到加热箱5中，而且不再在食品上沉积或凝结，则加热箱中的压力就会升高，并最终导至加热箱开口1与环境6之间的压差的消除或反向。然后加热箱5中的气体通过连接通道流出，而传感器3就将探测到加热箱气体的升高了的温度。
随后，控制系统18停止锅炉13的制汽。此时，存留于加热箱5中的大量蒸汽，不断地在加热箱中凝结。与此相关的明显的体积变化引起加热箱5相对于环境6的真空度，结果又有环境大气经过连接通道进入加热箱5。从而，传感器3再次处于低温条件下，相应地，通过控制系统18，能使锅炉13恢复供汽。
在由热空气工作状态变换为蒸汽或蒸汽混合气工作状态时，本发明的设备或方法能显示出特殊的优越性，在热空气工作状态下，加热箱5是相当热的，其温度约为或超过200℃。当蒸汽开始进入时，入流的蒸汽迅速过热，使压力迅速上升，这又迫使加热箱中的气体流出连接通道，届时传感器3做出相应的反应，并切断蒸汽供应。根据本发明的方法及设备特点，在随后的蒸汽或蒸汽混合气的工作状态下，环境大气立即被再次吸入，而传感器3得到相应的冷却，从而通过控制系统18的作用，使锅炉恢复制汽。
如上所述，流动障碍物2有许多不同的设置方式。对于图2所示的实例，以一个三角形金属板导向器作为流动障碍物，它装在管件4的上游部位，使管件4处的流动加速，而静压相应减小，如图2所示，管件4自然不必再伸入加热箱5，事实上，管件4的一端能齐平地接在加热箱的顶部20。
在图4所示的例子中可以看出加热箱开口1的尺寸，能满足从加热箱中对其做清理的要求。
吸口7直接通向环境6，并与加热箱开口1相连，吸口7的直径比加热箱开口1的直径要小得多。
在采用图5所示的实例的情况下，在加热箱第一开口1的下面，设有加热箱第二开口8。加热箱第一开口1与第二开口8在加热箱5的外部相连通。如图5所示，最好使上述连通处下部的直径小些，使下部连通口的截面积为上部截面积的一半，也就是为加热箱第一开口处的面积的一半。吸口7从连通处引出。并可采用在图2及图4中所示的结构。
在采用如图2及图4所示的实例的情况下，为了使出流的加热箱气体得到冷却，出流部件9能有多种不同的结构，对于图2所示的实例，仅采用流道突增措施，由出流的加热箱气体形成的凝结物，从凝汽阀22排出。
如上所述，凝汽阀22可延伸到与凝结物泄道11相连。此外，整个连接通道，如管件4，也都可与凝结物泄道11相连。
在如图4所示的实例中，出流部件9的外部设有冷却肋10。自然地，这一措施可单独地实行，也可与使流道突增的措施共同实行，在一种未示出的结构中，出流部件9中设有能使冷却液从中通过的冷却套。
在上述的说明中，以及在附图和权项中所揭示的本发明的特性，对于本发明的任一不同的实现形式，或实现本发明的诸多不同形式的任意组合，是有重要意义的。
权利要求
1.一种调节食品的热加工过程、尤其膳食的热加工过程的方法，该加工过程在加热箱中利用蒸汽或蒸汽与空气的混合气，蒸汽的供应由传感器控制；该方法的特点在于在加热箱与环境大气相通的一个带有传感器的固定连接通道的通道口附近，对加热箱内的气体流动进行扰动，以在该加热箱内该通道口附近形成局部负压区。
2.一种权利要求
1所述的方法，其特点在于对从加热箱中流出连接通道的气体进行冷却。
3.用于实施在权利要求
1或权利要求
2中所提出的方法的设备，该设备有一个加热箱;有一只控制蒸汽的供应量的传感器;在加热箱与环境大气之间有一个固定连接通道;在加热箱上有一个开口，并有用于形成加热箱内气体流动的装置;该设备的特点在于在加热箱开口(1)的附近设置一个流动障碍物(2)，传感器(3)被装于加热箱开口(1)处。
4.如权利要求
3所提出的设备，其特点在于连接通道由一管件(4)构成，管件(4)伸入加热箱(5)之中。
5.如权利要求
3或权利要求
4提出的设备，其特点在于用一个导流器或类似的装置作为流动障碍物(2)，它被装在加热箱开口(1)的上游处。
6.如权利要求
3-5之一所提出的设备，其特点在于加热箱开口(1)的尺寸，能满足从加热箱(5)中对开口(1)进行清理的要求。
7.如权利要求
6所提出的设备，其特点在于具有较小直径的吸口(7)与加热箱开口(1)相连并与环境(6)直接相通。
8.如权利要求
3-7之一所提出的设备，其特点在于设置一个加热箱第二开口(8)，它与加热箱第一开口(1)在加热箱(5)的外部相连通。加热箱第二开口(8)被装在加热箱第一开口(1)的下面，在该第二开口处基本没有扰流。
9.特别适于实施权利要求
2所提出的方法，但也同样适于实施在权利要求
1中所提出的方法的设备，最好能结合权利要求
3-8中的一个或多个特点，并在加热箱与环境之间设置一个连接通道，该设备的特点在于靠向外界的出流部件(9)与连接通道相连，并起着使出流的加热箱气体冷却的作用。
10.如权利要求
9所提出的设备，其特点在于在出流部件(9)上装有外部冷却肋(10)。
11.如权利要求
9或权利要求
10所提出的设备，其特点在于在出流部件(9)上设有冷却套。
12.如权利要求
9-11之一所提出的设备，其特点在于出流部件(9)相对于连接通道有流道突增。
13.如权利要求
9-12之一所提出的设备，其特点在于在出流部件(9)中形成的凝结物，能被排入凝结物泄道(11)。
14.如权利要求
13所提出的设备，其特点在于连接通道与凝结物泄道(11)相连。
专利摘要
本发明与食品的热加工、尤其膳食的热加工的一种调整方法及设备有关。其要点是在加热箱中采用蒸汽或蒸汽与空气的混合气，蒸汽的供应由传感器控制。在加热箱与环境之间有一个装有传感器的固定连接通道。在该通道附近造成加热箱内的扰流，以便形成一个局部负压区。
文档编号A21B3/04GK86103494SQ86103494
公开日1987年4月8日 申请日期1986年5月22日
发明者西格弗里德·米斯特 申请人:冰铜金属兰茨贝格有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan