УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ Российский патент 1997 года по МПК A47J27/08 A47J39/02 

Изобретение относится к кухонному оборудованию, а именно к устройствам для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии, и может быть использовано в пищевой промышленности и в быту.

Известно устройство, описанное в авторском свидетельстве СССР N 1835252 (бюл. N 31 93), которое выбрано за прототип. Устройство содержит двухстенную варочную камеру, пространство между стенками которой, в районе днища, заполнено теплоносителем. Там же расположен электронагреватель. Незаполненный теплоносителем объем межстенного пространства отвакуумирован.

К недостаткам прототипа можно отнести излишнюю массу устройства и большую инерционность. Эти недостатки связаны с тем, что межстенное пространство содержит излишнее количество теплоносителя, который обязан в любом случае смачивать электронагреватель. Большое количество теплоносителя удобно для аккумулирования тепла, что позволяет длительное время сохранять приготовленную пищу горячей, однако увеличивает время приготовления пищи из-за большого периода разогрева устройства.

Перед авторами стояла задача создания устройства, лишенного указанных недостатков. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для приготовления пищи, состоящем из крышки и двухстенной варочной камеры, пространство между стенками которой герметично закрыто и частично заполнено теплоносителем, крышка снабжена устройством для герметизации варочной камеры, обратным клапаном и теплоизоляцией. Пространство между стенками варочной камеры кроме теплоносителя содержит некоторое количество неконденсирующегося газа. Количество теплоносителя, помещенного в межстенное пространство, находится в пределах:
ρ_жV_д≥ m ≥ ρ_ж•Φ_вк•δ_ж, где
m масса теплоносителя, кг;
ρ_ж плотность жидкой фазы теплоносителя при рабочей температуре устройства, кг/м³;
V_д часть объема межстенного пространства, ограниченная днищами, м³;
Φ_вк площадь поверхности межстенного пространства, м²;
δ_ж толщина слоя теплоносителя на поверхностях межстенной полости, м;
δ_ж= 1,08•[(q•ν_ж•l)/(g•r•(ρ_ж-ρ_п))]^1/3, где
q плотность теплового потока на стенках варочной камеры, Вт/м²;
ν_ж кинематическая вязкость жидкой фазы теплоносителя, м²/с;
r скрытая теплота парообразования, Дж/кг;
l высота варочной камеры, м;
ρ_п плотность пара, кг/м³;
g ускорение свободного падения, м/с².

Вышеуказанные математические выражения получены экспериментально-расчетным путем.

Поставленная задача решается также тем, что поверхности межстенного пространства покрыты капиллярно-пористой структурой. Предлагаемое устройство может быть оснащено приспособлением для заправки межстенного пространства теплоносителем и неконденсирующимся газом, а также предохранительным клапаном, установленными на одной из стенок варочной камеры. Приспособление для заправки и предохранительный клапан могут быть конструктивно объединены.

Помещение в межстеночное пространство неконденсирующегося газа и теплоносителя в указанном количестве и оснащение крышки теплоизоляцией, обратным клапаном и устройством герметизации позволяет добиться максимальной тепловой эффективности устройства при минимальной его массе. Установка предохранительного клапана и приспособления для заправки межстенного пространства позволяет повысить безопасность предлагаемого устройства и облегчить технологию его изготовления. Таким образом достигается указанный технический результат.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство, где 1 обратный клапан; 2 крышка; 3 устройство для герметизации варочной камеры 4 приспособление для заправки межстенного пространства теплоносителем и неконденсирующимся газом; 5 межстенное пространство; 6 варочная камера; 7 - капиллярно-пористая структура; 8 теплоноситель; 9 предохранительный клапан; 10 теплоизоляция.

Устройство работает следующим образом. При подводе теплового потока от внешнего источника тепла (не показан) к наружной стенке варочной камеры 6 происходит нагрев и испарение теплоносителя 8 в межстенное пространство 5. Образовавшийся пар конденсируется на внутренней и внешней поверхности межстенного пространства. Далее тепловой поток частично рассеивается, а большей частью передается непосредственно пище. Сконденсировавшийся теплоноситель стекает под действием силы тяжести в зону расположения капиллярно-пористой структуры 7, под действием капиллярных сил транспортируется в зону теплоподвода и процесс циркуляции теплоносителя продолжается. При этом внутренняя стенка варочной камеры в процессе приготовления пищи находится при постоянной температуре равной температуре насыщения теплоносителя. Во время приготовления пищи пары свободно выходят из варочной камеры. После окончания приготовления пищи теплоподвод прекращают, приготовленная пища медленно остывает вместе с устройством, при этом над поверхностью пищи создается разряжение, крышка прижимается внешним давлением, что создает эффект вакуумной упаковки предварительно стерилизованного продукта и способствует его долгой сохранности. При необходимости доступа к пище открывают обратный клапан, атмосферный воздух проникает в варочную камеру, давления выравниваются и крышку открывают.

Пример конкретного выполнения устройства. На фиг. 2 представлены основные размеры устройства, используемые для проведения расчета массы теплоносителя. Для исходных данных принято d_в 0,21 м, d_н 0,22 м, l_в 0,14 м, l_н 0,15 м, типовое значение мощности, подводимой к устройству Q 1 кВт. Вид теплоносителя вода, для которого справочные характеристики (на линии насыщения при температуре 100^oC) выглядят следующим образом: U_ж 0,294•10^-6 м²/с, r 2260 кДж/кг, ρ_ж 960 кг/м³, ρ_п 0,6 кг/м³.

Площадь поверхности полости, заправляемой теплоносителем (S_вк), равна:
S_вк S_в + S_н + 2S_д
где S_в площадь поверхности внутренней стенки (цилиндр),
S_н площадь поверхности наружной стенки (цилиндр),
S_д площадь поверхности днища.

S_вк 0,269 м²
V_д= π/4•d2н

Минимальная масса теплоносителя (m_min):
m_min 7,1•10^-3 кг.

Максимальная масса теплоносителя (m_max):
m_max 0,36 кг.

Использование изобретения позволит снизить массу устройства, уменьшить время приготовления пищи и увеличить время ее сохранности.

Использование: оборудование пищевой промышленности и кухонная утварь. Сущность изобретения: устройство состоит из крышки и двухстенной варочной камеры, пространство между стенками которой герметично и частично заполнено теплоносителем. Отличительной особенностью устройства является то, что крышка снабжена устройством для герметизации варочной камеры, обратным клапаном и содержит теплоизолирующий материал. Пространство между стенками варочной камеры содержит неконденсирующийся газ и заполнено теплоносителем, количество которого находится в пределах, определяемых по специальным математическим выражениям. Положительный эффект заключается в снижении массы устройства, времени приготовления пищи и увеличении срока ее сохранности. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для приготовления пищи, состоящее из крышки и двухстенной варочной камеры, полость между стенками которой герметична и частично заполнена теплоносителем, отличающееся тем, что крышка выполнена с приспособлением для герметизации варочной камеры, обратным клапаном и теплоизоляцией, полость между стенками варочной камеры заполнена неконденсирующимся газом, а количество теплоносителя находится в пределах
ρ_жV_д≥ m ≥ ρ_жS_вк•δ_ж,
где ρ_ж- плотность жидкой фазы теплоносителя при рабочей температуре устройства;
V_д часть объема межстенного пространства, ограниченная днищами;
S_вк площадь поверхности полости, заправляемой теплоносителем;
толщина слоя теплоносителя на поверхностях межстенной полости;
q плотность теплового потока на стенках варочной камеры;
V_ж кинематическая вязкость жидкой фазы теплоносителя;
V скрытая теплота парообразования;
l высота варочной камеры;
ρ_п плотность пара;
g ускорение свободного падения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стенки варочной камеры со стороны полости, заполненной теплоносителем, покрыты капиллярно-пористой структурой. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено приспособлением для заправки межстенной полости теплоносителем и неконденсирующимся газом, установленным на одной из стенок варочной камеры. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено предохранительным клапаном, установленным на одной из стенок варочной камеры. 5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что приспособление для заправки межстенной полости и предохранительный клапан конструктивно объединены.