Изобретение относится к комбинированной печи для приготовления пищи при помощи воздействия горячего воздуха и микроволнового излучения и некомбинированной печи для приготовления пищи при помощи воздействия горячего воздуха, в частности к такой печи, которая способна быстро готовить пищевые продукты.
Индустрия "быстрого питания" работает, исходя из предпосылок, что в соответствии с ожидаемым объемом продаж в часы пик пища должна быть приготовлена до того, как на нее будет сделан заказ. В результате пища обычно доставляется потребителю в пределах 30 сек после заказа, поскольку она была уже приготовлена, как правило, в течение предыдущих 5 мин, при этом она еще не утратила своего качества. Однако это приводит к существенным материальным потерям в случае, если поток покупателей оказывается меньше ожидаемого, также как и к значительным задержкам обслуживания, если поток покупателей оказывается больше ожидаемого, особенно вне часов пик.
Подобная проблема существует в точках питания, не являющихся типичными ресторанами "быстрого питания". Например, готовая пища, продающаяся в бакалейных магазинах и других магазинах с точками питания, как правило, готовится за несколько часов до приобретения ее покупателем. Тогда не только это приводит к значительным материальным потерям в случае, если поток покупателей оказывается меньше ожидаемого, но и сама пища часто оказывается ниже качеством, чем та, которую можно приобрести в ресторане, так как она была приготовлена значительно ранее ее продажи потребителю и хранилась в ожидании продажи. Это пониженное качество, также как и восприятие пониженного качества в представлении покупателей, приводит к сокращению продаж по сравнению с продажей пищи, имеющей качество, сопоставимое с качеством пищи, приготовленной непосредственно (или почти непосредственно) перед продажей, как это бывает в ресторанах.
Попытки доставить "приготовленную по заказу" пищу высокого качества в пределах допустимых рамок времени не были достаточно успешными. В самом деле, это именно тот недостаток времени, не позволяющий создать приемлемые автоматы для продажи пищи (подобные по размерам и замыслу хорошо известным автоматам для продажи безалкогольных напитков), которые могли бы позволить получить национальную пищу, имеющую качество продуктов быстрого питания, из полностью автоматизированных устройств.
Удовлетворительная быстродействующая печь должна быть способной разогреть или приготовить пищу из замороженных, охлажденных или имеющих комнатную температуру продуктов, которые могут быть уже готовыми (например, замороженные жареные цыплята), частично готовыми (например, замороженная, "номинально запеченная" пицца) или сырыми (например, бисквиты, рыба) в ходе процесса, который должен быть в целом завершен в пределах времени ожидания, привычного для покупателя продуктов быстрого питания (как правило, менее 30-50 сек для большинства пищевых продуктов). Легко понять, что печь, способная завершить процесс приготовления пищи за 30 сек, позволит продать в часы пик вдвое больше пищи, чем та, которая требует на приготовление пищи минуту, где бы она ни применялась - в ресторане быстрого питания, во вспомогательной точке питания, такой как пункт питания в магазине, или в качестве части автомата для продажи пищи. Кроме того, это время является пределом длительности ожидания заказа для большинства покупателей продуктов быстрого питания. Хотя вопрос о предельном времени ожидания может считаться спорным, ясно, что значительно меньшее число покупателей осознанно будет ждать заказа 90 сек, чем то, которое предпочтет ждать 30 сек. Эта дополнительная группа покупателей также будет способствовать увеличению продаж.
Будет понятно, что быстродействующая печь также желательна для приготовления различных продуктов питания, поскольку на различные свойства, изменяющиеся в ходе процесса приготовления пищи (такие как форма, вкус, аромат и внешний вид), можно влиять различными путями, то есть более быстрое приготовление может в некоторых случаях обеспечивать более высокое качество пищевого продукта, чем более продолжительное приготовление.
Обычные микроволновые печи могут производить большие значения тепла в короткие промежутки времени, но производят "синтетический продукт", без румяной и хрустящей корочки. В то время как это допустимо для некоторых продуктов, таких как попкорн, это в целом недопустимо для широкого круга пищевых продуктов, таких как пицца, жареные цыплята, тосты и т.д. Обычные печи с нагнетанием горячего воздуха могут быстро приготовить пищу путем внедрения горячего воздуха на поверхность продукта с большими скоростями, таким образом направляя тепло в продукт. Однако попытки сократить время приготовления пищи при помощи обычных печей с нагнетанием горячего воздуха имели ограниченную эффективность из-за порчи продукта, которая происходит при увеличении температуры и скорости воздействия воздуха на продукт.
Одной из наибольших проблем быстрого приготовления пищи является передача продукту горячим воздухом постоянного количества энергии, что в особенности относится к последовательному приготовлению идентичного продукта. Это является вопросом выходного качества продукта. Когда большие количества тепла быстро вводятся в устройство и выводятся из него, почти всегда получается эффект "синусоидальной кривой". Было бы совсем неплохо, если бы точки синусоидальной кривой, в которых начинается и заканчивается цикл приготовления пищи, точно повторялись. Но важной целью является получение процесса приготовления пищи, идентичного предыдущему. Даже если в каждом цикле приготовления поставляется одинаковое среднее количество калорий (например, начиная с низких температур и заканчивая с высокой температурой в одном цикле и наоборот в следующем цикле), могут быть получены два разных продукта. Соответственно тепло, переданное продукту, должно выражаться относительно прямой линией.
Обычные комбинированные печи, которые сочетают как технику нагнетания горячего воздуха, так и технику микроволнового излучения, могут разогревать и готовить пищу быстрее, чем при помощи обоих способов приготовления отдельно. Однако известные комбинированные печи либо слишком медленно работают (например, затрачивают на приготовление замороженной пиццы 5 мин), либо, если они получают достаточное входное напряжение (такое как 220 V) и/или обеспечивают значительное время разогрева (часто 15 сек или около этого), они могут готовить такую же пищу быстрее, но все еще неприемлемо долгий период времени (например, 180 сек). В печах, готовящих пищу 180 сек, как правило, применяются в качестве нагревательных элементов нагревательные спирали, подобные нагревательным элементам фенов для сушки волос, которым необходимо несколько секунд для достижения максимальных температур, после чего они лишь подогревают воздух, проходящий через нагревательные спирали. Таким образом, такие печи требуют значительного времени нагревания нагревательных спиралей до максимальных температур, а затем дополнительного времени для нагревания воздуха, находящегося в печи, проходящего через спирали (нужно иметь в виду, что первоначальная порция горячего воздуха, идущая от нагревательных спиралей, быстро охлаждается, встречаясь с холодным продуктом и с воздухом, уже находящимся в камере для приготовления пищи). В то время как ресторан быстрого питания будет в целом иметь достаточно энергии для работы мощной комбинированной печи (такой как с напряжением 220 V), другие точки, которые могли бы иметь прибыль от быстрого приготовления пищи (такие как типичные автоматы для продажи пищи), могут иметь только источники напряжения 110 V, доступные им, и, таким образом, не могут использовать одну из комбинированных печей, требующих источников напряжения 220 V. Поскольку нагревательные спирали и магнетрон (магнетроны), работающие одновременно от источника напряжения 110 V, будут иметь значительно уменьшенные возможности по сравнению с нагревательными спиралями и магнетроном (магнетронами), каждый из которых предназначен для эффективной работы от источника напряжения 110 V, для известных комбинированных печей необходим более мощный источник напряжения (например, 220 V).
Некомбинированные печи с нагнетанием горячего воздуха, как правило, не применяются в случаях, когда требуются немедленное приготовление пищи и доставка ее потребителю, поскольку способ нагнетания горячего воздуха дает ограниченные возможности доведения до готовности внутренней части пищи, особенно когда продукт имеет существенные размеры. При этом некомбинированная печь с нагнетанием горячего воздуха обычной конструкции имеет многие недостатки, присущие комбинированным печам, и в особенности тот, что она затрачивает несколько минут на приготовление пищи только при помощи нагнетания горячего воздуха. Такие печи, как печи, затрачивающие на приготовление пищи 180 секунд, требуют нескольких секунд на разогрев их нагревательных спиралей до максимальной температуры, и затем еще дополнительного времени на нагрев воздуха, уже находящегося в печи, при его прохождении через нагревательные спирали.
Были предприняты некоторые шаги для сокращения времени приготовления пищи в обычных микроволновых печах, печах с нагнетанием горячего воздуха и комбинированных печах. Например, микроволновая энергия может быть увеличена в качестве средства передачи большего количества микроволновой энергии пищевому продукту в заданный период времени, таким образом быстрее увеличивая температуру пищевого продукта в указанный период времени. Однако эта увеличенная передача продукту тепла вследствие увеличения микроволновой энергии также увеличивает ухудшение качества продукта, происходящее при применении микроволн для нагревания продукта. В качестве средств сокращения времени приготовления продукта в обычных печах с нагнетанием горячего воздуха может также применяться увеличение скорости нагнетания воздуха и его температуры. В целом, увеличение скорости направленных струй нагретого воздуха, также как и увеличение температуры воздуха, приводит к увеличению передачи продукту температуры. Однако в определенный момент преимущества более быстрой передачи тепла пищевому продукту сводятся на нет понижением качества пищевого продукта. Фактически, большинство обычных печей с нагнетанием воздуха требуют определенного вида перемещения пищевого продукта (по меньшей мере частичного перемещения) относительно струй нагретого воздуха, падающих на поверхность продукта, с целью сведения к минимуму порчи части продукта, непосредственно находящейся под струями воздуха. В результате этого и других недостатков наиболее быстродействующие микроволновые печи, печи с нагнетанием воздуха и комбинированные печи обычной конструкции затрудняют приготовление пищевых продуктов, которые по качеству были бы сопоставимы с продуктами, приготовленными в ресторанах быстрого питания.
Обычные микроволновые печи способны передавать различные количества микроволновой энергии находящимся в них продуктам за различное время, в зависимости от установок оператора. Эта особенность позволяет применять обычные микроволновые печи для разогрева различных пищевых продуктов одного за другим и регулировать количество передаваемой каждому конкретному виду продуктов энергии в зависимости от установки оператора. Соответственно оператор может нажать кнопку "картофель" при разогреве картофеля или кнопку "суп" при разогреве супа и рассчитывать на то, что различным пищевым продуктам будет передано различное количество микроволновой энергии на основе различных установок, заданных оператором. Однако существенная трудность возникала при последовательном разогреве пищевых продуктов одного типа, но различных размеров (таких как 6 унций картофеля по сравнению с 7 унциями) с фиксированной установкой количества микроволновой энергии. Обычные печи с нагнетанием воздуха имеют очень незначительную гибкость как в количестве, так и в длительности передачи тепла вследствие того, что пища, как правило, подается через камеру печи на поддерживающих средствах (таких как конвейер) с фиксированной производительностью. Это не только затрудняет изменение скорости воздуха от одного продукта к другому, но и затрудняет изменение продолжительности приготовления пищи. Попытки решить эти проблемы путем комбинирования нагнетания воздуха и применения микроволн в обычных, не конвейерных устройствах и при помощи изменения скорости и микроволновой энергии, регулируемого компьютером, не были достаточно успешными. Даже при применении наиболее совершенных обычных печей комбинированной конструкции, имеющих системы управления процессом приготовления пищи предшествующего уровня техники, приходилось сталкиваться с особыми трудностями, связанными с приготовлением ряда блюд (таких как цыплята, пицца, яичные рулеты и французский картофель фри) одного за другим, с качеством и быстротой, устраивавшими потребителя, и с необходимой последовательностью приготовления.
Соответственно задачей настоящего изобретения является создание быстродействующей печи, такой как комбинированная печь, в целом способной готовить большинство из замороженных продуктов по меньшей мере по одной порции за цикл и за время, не превышающее 30-80 секунд, в зависимости от вида продукта и его количества.
Другой задачей изобретения является создание такой быстродействующей печи, которая в целом способна готовить большинство замороженных пищевых продуктов по меньшей мере по одной порции за цикл, занимающий от 15 до 50 секунд, в зависимости от свойства продукта и его объема.
Другой задачей изобретения является создание такой печи, которая является таким устройством, в котором применяется и нагнетание горячего воздуха, и приготовление пищи при помощи микроволновой энергии.
Также, задачей настоящего изобретения является создание такой быстродействующей печи, которая готовит пищевые продукты, которые в целом, по меньшей мере, имеют качество, соответствующее качеству продуктов, подающихся в ресторанах быстрого питания.
Другой задачей настоящего изобретения является создание такой бстродействующей печи, которая в целом способна готовить широкий круг пищевых продуктов один за другим.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание одного варианта быстродействующей некомбинированной печи, которая готовит блюда только с нагнетанием горячего воздуха.
Другой задачей настоящего изобретения является создание такой быстродействующей некомбинированной печи, которая в целом способна готовить большинство замороженных пищевых продуктов по меньшей мере по одной порции за цикл, за период времени от 20 до 60 секунд в зависимости от вида продукта и его количества.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание такой быстродействующей некомбинированной печи, которая готовит пищевые продукты, которые в целом, по меньшей мере, имеют качество блюд, подающихся в ресторанах быстрого питания.
Другой задачей настоящего изобретения является создание такой быстродействующей некомбинированной печи, которая в целом способна готовить широкий круг пищевых продуктов один за другим.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание такой печи, которая способна готовить блюда одного и того же типа с неизменным качеством в течение всего дня, независимо от того, что по одному заказу готовятся различные блюда.
Другой задачей настоящего изобретения является создание такой печи, которая безопасна, проста и экономична в производстве, применении и обслуживании.
Краткое описание изобретения
Было обнаружено, что вышеизложенные и относящиеся к ним задачи достигаются созданием одного или более вариантов быстродействующих печей, соответствующих настоящему изобретению.
В первом варианте настоящего изобретения печь, предназначенная для приготовления пищевого продукта по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа, включает корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, необходимые для содержания нужного количества газа, и каналы для обеспечения сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства для направления газа из нагнетателя на пищевой продукт в камере и возвратные средства для возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель газа. С нагнетателем газа соединен источник тепловой энергии для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Вентилятор избирательно и с изменяемой силой создает поток газа от возвратных средств, через нагнетатель и к направляющим средствам. Средства управления обеспечивают изменяемое действие вентилятора.
В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения средства управления включают средства для поддержания по существу постоянной температуры газа, подающегося из нагнетателя, несмотря на значительные периодические передачи тепла газу, проходящему через нагнетатель. Источник тепловой энергии включает тепловой резервуар и подключаемые нагревающие средства для поддержания высокой температуры резервуара. Средства управления включают средства для задействования нагревающих средств в зависимости от по меньшей мере одного фактора, выбранного из группы факторов, включающих снижение температуры теплового резервуара, снижение температуры в камере для приготовления пищи, рассчитанных тепловых потерь из печи и их комбинаций. Средства управления также включают средства для расчета тепловых потерь из печи за определенный период времени из-за различных факторов, включая по меньшей мере один фактор, выбранный из группы, включающей потерю тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в окружающую среду, потерю тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в обрабатываемый продукт, тепловую энергию, генерируемую источником тепловой энергии и их комбинацию. Средства управления, по меньшей мере, периодически включают вентилятор для поддержания, по меньшей мере, предопределенной минимальной температуры камеры для приготовления пищи в периоды между циклами ее приготовления. Средства управления также включают средства для осуществления продувки газа из нагнетателя через направляющие средства с предопределенным расходом, соответствующим требованиям приготовления конкретного продукта в ходе начальной части цикла приготовления, и после него регулирующие расход газа для обеспечения в различные моменты цикла приготовления соответствующих различий температур между температурой нагнетателя и температурой камеры для приготовления пищи.
Предпочтительно направляющие средства вызывают попадание газа из нагнетателя на избранные поверхности пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления пищи, а возвратные средства обеспечивают возвращение газа в нагнетатель только путем прохождения газа с теплообменным контактом с неизбранными поверхностями пищевого продукта. Вентилятор может избирательно и с изменениями обеспечивать газообмен между нагнетателем и камерой для приготовления пищи с инкрементами по меньшей мере не выше 5% максимального расхода газа. Температура газа в нагнетателе по существу постоянна, и эффективная температура газа, попадающего на пищевой продукт в камере для приготовления пищи, изменяется в зависимости от скорости газа, сталкивающегося с пищевым продуктом. Возвратные средства расположены относительно пищевого продукта так, что они направляют поток газа так, что он проходит в целом горизонтально под пищевым продуктом. Возвратные средства включают фильтрующую коробку, расположенную между пищевым продуктом и нагнетателем, причем фильтрующая коробка имеет часть с увеличенным сечением и донной поверхностью, находящейся под ней, которая холоднее газа, входящего в коробку, благодаря чему скорость газа уменьшается и он охлаждается, при этом содержащиеся в газе взвешенные жиры переходят в жидкую форму и задерживаются донной поверхностью.
В случае, когда печь может готовить пищевой продукт по меньшей мере частично при помощи микроволн, она дополнительно включает средства для генерирования микроволновой энергии и направления микроволновой энергии на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, а газ, исходящий из нагнетателя, направляется в заданном направлении направляющими средствами, и микроволновая энергия от генерирующих и направляющих микроволновую энергию средства предпочтительно передается в противоположном направлении.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа, включает корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее пищевого продукта для его приготовления, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержать определенный объем газа, и каналы для обеспечения сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства для направления газа из нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, и возвратные средства для возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. С нагнетателем соединен тепловой резервуар и нагревательные средства для поддержания высокой температуры теплового резервуара. Вентилятор вызывает возникновение потока газа от возвратных средств через нагнетатель к направляющим средствам. Средства управления предназначены для независимого включения нагревательных средств и вентилятора, при этом средства управления включают средства для поддержания по существу постоянной температуры газа, подаваемого из нагнетателя, несмотря на значительные периодические отдачи тепла газу, проходящему через нагнетатель.
Во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения тепловой резервуар содержит большую массу теплоемкого металла и закрытый объем для содержания в нем металла либо в твердом состоянии, либо в расплавленном состоянии, либо в их комбинации. Включаемые нагревательные средства нагревают теплоемкую массу, а средства управления дополнительно содержат средства для включения нагревательных средств для поддержания теплоемкой массы по меньшей мере в значительной пропорции в расплавленном состоянии. Предпочтительно металл отбирается из группы, включающей цинк и цинковые сплавы. Большая масса теплоемкого металла имеет потенциальное количество тепла при полном расплавлении, которое, по меньшей мере, достаточно для приготовления заданного продукта в камере для приготовления пищи и предпочтительно для приготовления достаточного множества порций пищевых продуктов в камере для приготовления пищи. Средства управления включают средства для включения нагревательных средств в зависимости от по меньшей мере одного фактора, выбранного из группы, включающей падение температуры теплоемкой массы, падение температуры поверхности продукта, находящегося в камере для приготовления пищи, рассчитанная потеря тепла из печи и их комбинации.
Третий вариант осуществления изобретения представляет собой печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа, включающую корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для приготовления в ней пищевого продукта, нагнетатель газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержать определенный объем газа, и каналы для обеспечения сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства для направления газа из нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, и возвратные средства для обеспечения возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. С нагнетателем соединен тепловой резервуар и приводимые в действие нагревательные средства для поддержания высокой температуры теплового резервуара. Вентилятор создает поток газа от возвратных средств через нагнетатель к направляющим средствам. Средства управления предназначены для независимого подключения нагревательных средств и вентилятора. Средства управления включают средства для включения нагревательных средств в зависимости от по меньшей мере одного фактора, выбранного из группы, включающей падение температуры теплового резервуара, падение температуры поверхности пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления пищи, рассчитанная потеря тепла из печи и их комбинации.
В предпочтительных аспектах третьего варианта осуществления изобретения средства управления включают средства расчета тепловых потерь из печи в определенный период времени из-за различных факторов, включая по меньшей мере один из таких, как потеря тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в окружающую среду, потеря тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в готовящийся в ней пищевой продукт, тепловая энергия, генерируемая нагревательными средствами, и их комбинации. Средства управления периодически включают вентилятор для поддержания по меньшей мере предопределенной минимальной температуры камеры для приготовления пищи в периоды между циклами приготовления пищи.
Четвертым вариантом осуществления изобретения является печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока газа, включающая корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее пищевого продукта для его приготовления, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержать определенный объем газа, и каналы для сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства для обеспечения направления газа из нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, и возвратные средства для обеспечения возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. С нагнетателем соединен источник тепловой энергии, предназначенный для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Вентилятор избирательно и в изменяемом режиме создает поток газа от возвратных средств через нагнетатель и к направляющим средствам. Средства управления предназначены для задействования вентилятора в изменяемом режиме. Средства управления включают средства для обеспечения создания вентилятором потока газа от нагнетателя через направляющие средства с предопрелеленным расходом газа, соответствующим требованиям приготовления конкретного пищевого продукта в течение начальной части цикла приготовления, и после него для регулирования расхода газа для обеспечения в различные моменты цикла приготовления соответствующих разниц температур между температурой нагнетателя и температурой поверхности конкретного продукта, находящегося в камере, необходимых для приготовления этого продукта.
В предпочтительных аспектах четвертого варианта осуществления изобретения средства управления включают средства памяти для содержания информации о необходимых для различных типов продуктов разницах температур между температурой нагнетателя и температурой поверхности продукта данного типа, находящегося в камере для приготовления пищи, в различные моменты цикла приготовления. В альтернативном варианте или в дополнение к ним средства управления включают средства памяти для содержания информации о необходимых для различных типов продуктов температурах поверхности продуктов данного типа, находящихся в камере, в различные моменты цикла приготовления. Средства управления дополнительно включают средства для регулирования продолжительности цикла приготовления, например, в зависимости от температуры поверхности конкретного пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления.
Пятый вариант осуществления изобретения представляет печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа и по меньшей мере частично при помощи микроволновой энергии, включающую корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее продукта для его приготовления, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержать определенный объем газа, каналы для обеспечения сообщения между ними и средства для генерирования микроволновой энергии и направления микроволновой энергии на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства, предназначенные для направления газа от нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, и возвратные средства, предназначенные для возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. С нагнетателем соединен источник тепловой энергии, предназначенный для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Вентилятор создает поток газа, идущий от возвратных средств через нагнетатель и к направляющим средствам. Средства управления предназначены для независимого включения источника тепловой энергии, средств генерирования микроволновой энергии и вентилятора. Газ, исходящий из нагнетателя, направляется в заданном направлении направляющими средствами, а микроволновая энергия от средств генерирования и направления микроволновой энергии предпочтительно распространяется в противоположном направлении.
Предпочтительно направляющие средства находятся над пищевым продуктом и направляют газ сверху вниз от нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, а средства для генерирования и направления микроволновой энергии находятся под пищевым продуктом и направляют микроволновую энергию снизу вверх на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи.
Шестой вариант осуществления изобретения представляет собой печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа, включающую корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее пищевого продукта для его приготовления, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержать определенный объем газа, и каналы для обеспечения сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства, предназначенные для направления газа из нагнетателя на пищевой продукт, находящийся в камере для приготовления пищи, и возвратные средства для обеспечения возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. С нагнетателем соединен источник тепловой энергии, предназначенный для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Вентилятор создает поток газа, идущий от возвратных средств через нагнетатель и к направляющим средствам. Средства управления предназначены для приведения в действие вентилятора. Возвратные средства включают фильтрующую коробку, расположенную между пищевым продуктом и нагнетателем, причем фильтрующая коробка имеет сечение, большее, чем сечение находящейся перед ней по ходу подачи газа части возвратных средств, и донную поверхность, которая имеет меньшую температуру, чем газ, поступающий в фильтрующую коробку, благодаря чему скорость газа уменьшается и он охлаждается, при этом содержащиеся в газе взвешенные жиры переходят в жидкую форму, и жиры в жидкой форме задерживаются донной поверхностью фильтрующей коробки.
Предпочтительно между донной поверхностью фильтрующей коробки и нагнетателем располагается фильтр для жиров, благодаря чему остатки взвешенных жиров, также как и содержащиеся в газе другие частицы, поглощаются фильтром.
Седьмой вариант осуществления изобретения представляет собой печь для приготовления пищевых продуктов по меньшей мере частично при помощи потока горячего газа, включающую корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее пищевого продукта для его приготовления и содержания продукта неподвижным в ходе приготовления, нагнетатель горячего газа, имеющий конфигурацию и размеры, позволяющие содержание в нем определенного объема газа, и каналы для обеспечения сообщения между ними. С камерой для приготовления пищи соединены направляющие средства для направления потока газа из нагнетателя на избранные поверхности пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления пищи, причем направляющие средства (необязательно) могут быть неподвижными относительно пищевого продукта в ходе его приготовления, и возвратные средства, предназначенные для возвращения по меньшей мере части газа из камеры для приготовления пищи в нагнетатель. Возвратные средства обеспечивают возврат газа от избранных поверхностей пищевого продукта в нагнетатель только путем прохождения газа над по меньшей мере частью неизбранных поверхностей продукта с теплообменным контактом с ними. С нагнетателем соединен источник тепловой энергии, предназначенный для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Вентилятор создает поток газа, идущий от возвратных средств через нагнетатель и к направляющим средствам. Предпочтительно пищевой продукт и направляющие средства устанавливаются стационарно, причем направляющие средства направляют газ из нагнетателя на избранные поверхности зафиксированного пищевого продукта.
В предпочтительных аспектах седьмого варианта осуществления изобретения и избранные поверхности продукта, и неизбранные поверхности располагаются на поверхности пищевого продукта. Газ в целом проходит над всей поверхностью пищевого продукта и с теплообменным контактом между ними. Возвратные средства способствуют возвращению газа от избранных поверхностей продукта и от неизбранных поверхностей продукта только путем прохождения газа через поверхность пищевого продукта и с теплообменным контактом со значительной частью нижней поверхности пищевого продукта предпочтительно по радиальной ее поверхности. Возвратные средства расположены относительно пищевого продукта таким образом, что газ проходит в целом горизонтальным потоком под пищевым продуктом. Возвратные средства ограничивают имеющееся в них центральное отверстие и допускают возвращение газа из камеры для приготовления пищи только через это центральное отверстие. Возвратные средства печи также ограничивают средства для обеспечения определенного пространства над пищевым продуктом и допускают возвращение газа из указанной камеры для приготовления пищи в указанный нагнетатель только через указанное пространство. Центральное отверстие и/или пространство ограничивает расход газа, проходящего через камеру для приготовления пищи.
Краткое описание чертежей
Вышеизложенные и относящиеся к ним задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны со ссылками на нижеследующее подробное описание предпочтительных, хотя и иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения, сделанное со ссылками на прилагаемые чертежи:
фиг. 1 - вид в перспективе печи, соответствующей настоящему изобретению;
фиг. 2 - вид в плане сверху в разрезе по линии 2-2 на фиг. 1;
фиг. 3 - вертикальный частичный вид сбоку камеры для приготовления пищи и относящегося к ней окружения в разрезе по линии 3-3 на фиг. 2, показывающий пути горячего воздуха, движущегося вниз (показаны непрерывными стрелками), и микроволн, движущихся вверх (показаны прерывистыми стрелками), в ходе работы;
фиг. 4 - схематический вид отделенных друг от друга основных устройств печи;
фиг. 5 - вертикальный вид спереди устройства для содержания и передачи тепловой энергии;
фиг. 6 - схема последовательности основных производственных этапов;
фиг. 7а и 7б вместе составляют схему последовательности операций контроля приготовления пищи.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Поскольку настоящее изобретение будет описано с точки зрения создания автономной быстродействующей печи, которую можно было бы встретить в сети розничной торговли, основанной на самообслуживании (например, в магазинах с вспомогательными точками питания), или в заведениях с полным обслуживанием (например, в ресторанах или кафе с быстрым обслуживанием), специалистам в области торговых автоматов, знакомым с предшествующим уровнем техники, будет понятно, что печь, соответствующая настоящему изобретению, может легко встраиваться в автономный торговый автомат, подобный автоматам для продажи безалкогольных напитков или сигарет, в котором потребитель выбирает и оплачивает конкретное блюдо, которое затем обычным способом подается из запаса таких продуктов в камеру для приготовления, быстро готовится в соответствии с требованиями, присущими приготовлению выбранного блюда, после чего извлекается из камеры для приготовления и подается потребителю, причем все это происходит без вмешательства человека и с применением техники, применяемой в торговых автоматах, хорошо известной специалистам, знакомым с предшествующим уровнем техники в этой области.
Обратившись к чертежам, и в частности к фиг. 1-4, видим, что здесь показана комбинированная печь, соответствующая настоящему изобретению, в целом обозначенная цифрой 10, предназначенная для приготовления пищевых продуктов 12 (показан на фиг. 1 отдельно от печи 10) при помощи как нагнетания горячего воздуха, так и применения микроволновой энергии. Печь 10 по существу включает корпус, в целом обозначенный цифрой 14, камеру для приготовления пищи, в целом обозначенную цифрой 16 и приспособленную для помещения в нее продукта 12 для его приготовления, нагнетатель горячего воздуха, в целом обозначенный цифрой 18 и имеющий конфигурацию и размеры, необходимые для содержания определенного объема воздуха, и каналы, в целом обозначенные цифрой 20, для избирательного обеспечения сообщения между камерой для приготовления пищи 16 и нагнетателем 18. Хотя нагнетатель 18 показан расположенным сзади и выше камеры для приготовления пищи 16, в зависимости от необходимой конфигурации печи (которая может выполняться индивидуально в соответствии с доступными требованиями по ее объему) могут применяться другие варианты размещения нагнетателя 18 относительно камеры для приготовления пищи 16. Более детально, средства газового сообщения или каналы 20 включают как входной канал 22 для прохождения горячего воздуха из нагнетателя 18 в камеру для приготовления пищи 16, так и выходной канал 24 для прохода охлажденного воздуха из камеры для приготовления пищи 16 в нагнетатель 18. Горячий воздух может также проходить через фильтрующие средства 300 и через импеллер 40, что будет описано ниже.
С нагнетателем 18 соединен и предпочтительно помещен внутрь него источник тепловой энергии 25, предназначенный для нагревания воздуха, находящегося в нагнетателе 18. Поскольку обычный источник тепловой энергии, питающийся от сети с напряжением 110 - 120 V (которая обычно применяется в домах и других некоммерческих учреждениях в США), не может соответствовать требованиям, предъявляемым к нагнетателю, который должен подавать достаточно горячий воздух для приготовления ряда пищевых продуктов быстро и последовательно, необходимо использовать большой тепловой резервуар из металла, такого как сталь или медь, применяемый в качестве теплообменника для накопления тепла от источника энергии в промежутках между циклами приготовления пищи и обеспечивающий быструю отдачу тепла от резервуара окружающему воздуху внутри нагнетателя при приготовлении пищи. Однако даже если эта подача тепла от резервуара нагнетателю длится короткий промежуток времени приготовления одной порции пищевого продукта, температура резервуара может ощутимо упасть, причем, как правило, источник энергии с напряжением 110 V не способен дать количество энергии, эквивалентное количеству энергии, затраченной для быстрого приготовления пищи. Соответственно нагнетатель предпочтительно должен иметь массу, по меньшей мере равную массе камеры для приготовления пищи, или предпочтительно большую массу. Большой сброс тепла позволяет получить относительно стабильные результаты от одного цикла приготовления к другому, но устанавливает нежелательные пределы компактности печи. С другой стороны, когда более мощный источник энергии (такой как 220 V) доступен для подключения источника тепловой энергии 25, нагревающего воздух в нагнетателе (либо с резервуаром, либо без него), количества энергии, поступающего в нагнетатель, в целом достаточно для соответствия потребностям в тепле, при этом температура нагнетателя может поддерживаться по существу постоянной, и, таким образом, обеспечивается стабильность приготовления блюд. Соответственно нагнетатель в этом случае служит только теплообменником, а не резервуаром горячего воздуха, и поэтому может быть относительно небольшим, таким образом допуская создание относительно компактной печи.
Состав и размеры теплового резервуара предпочтительно подбираются так, чтобы обеспечивать как высокую удельную теплоемкость, так и высокую тепловую производительность при нагревании воздуха, находящегося в нагнетателе. Высокая удельная теплоемкость обеспечивает выдачу единицей массы теплового резервуара достаточного количества тепла для нагревания большого числа единиц массы воздуха, находящегося в нагнетателе, а высокая тепловая производительность обеспечивает то, что общее количество тепла, содержащегося в тепловом резервуаре, способно нагревать большую массу воздуха, находящегося в нагнетателе, без чрезмерного охлаждения самого нагнетателя.
Теперь обратимся к фиг. 5. Было обнаружено, что в нагнетателе 18 может поддерживаться по существу постоянная температура горячего воздуха, несмотря на существенные периодические отдачи тепла воздуху, проходящему через нагнетатель, без применения чрезмерно большого нагнетателя и без потребности в источнике энергии с напряжением 220 V. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения источник тепловой энергии 25 включает как тепловой резервуар, в целом обозначенный цифрой 26, так и задействуемые нагревательные средства 28 для поддержания высокой температуры теплового резервуара, которые, как правило, (но не обязательно) располагаются в нагнетателе. Тепловой резервуар 26 ограничивает закрытый объем, содержащий большую теплоемкую массу металла, причем металл может быть в твердом состоянии, расплавленном состоянии или в сочетании этих состояний. Металл предпочтительно отбирается из группы, включающей цинк и цинковые сплавы, причем конкретный сплав подбирается исходя из его точки плавления (то есть температуры, при которой он меняет свое состояние между твердым и жидким), а также с учетом его теплоемкости и теплоотдачи, токсичности и других свойств. Вместо цинка может применяться широкий круг других металлов и их сплавов, имеющих температуры плавления в диапазоне температур, представляющих интерес (то есть примерно в диапазоне максимальных температур, применяемых при приготовлении пищи). Цинковый сплав заключается в трубку из нержавеющей стали или другого термостойкого металла с применением в трубке пригодных средств, допускающих ее расширение при расширении цинкового сплава.
Соответственно, даже низкотемпературный источник тепловой энергии, такой как питающийся от напряжения 110 V, может со временем передать металлу в резервуаре 26 достаточное количество энергии для перехода значительной доли массы металла в жидкое состояние, которая таким образом поглощает значительный объем тепла, имея температуру плавления. Затем, когда резервуар применяется для нагревания воздуха, проходящего через нагнетатель, все это накопленное тепло расплавленного металла может использоваться для нагревания воздуха без каких-либо изменений температуры резервуара. Предпочтительно металл в резервуаре имеет потенциальное общее количество тепла расплавленной массы, достаточное для приготовления по меньшей мере одной заданной порции пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления пищи, а в оптимальном варианте - количество тепла, достаточное для последовательного приготовления в камере для приготовления пищи множества отдельных заданных порций пищевых продуктов без понижения температуры.
Резервуар 26 действует по принципу сброса тепла и соответственно может оснащаться примыкающими рядами тонких ребер 27 или пластин, проходящих параллельно друг другу, отделенными (не обязательно) прокладками для обеспечения промежутков, равных примерно 6,35 - 3,175 см, для облегчения движения воздуха между ребрами 27 и рядом с ними и, таким образом, для передачи тепла от резервуара воздуху. Цилиндрические стержни (например, покрытые металлом керамические стержни) нагревательных средств 28 расположены, как правило, горизонтально, и ребра или пластины 27 также, как правило, расположены горизонтально, но с вертикально ориентированными плоскостями (для сведения к минимуму помех циркуляции воздуха в нагнетателе) и перемежающимся образом прикреплены к электроизоляции вокруг спиралей нагревательных средств 28. Передача тепла увеличивается при помощи создания большого значения площади теплопередающих поверхностей в тепловом резервуаре 26 в пропорции к объему воздуха в нагнетателе 18.
Корпус резервуара и примыкающие ребра и прокладки должны изготовляться из материала, способного выдерживать необходимые высокие температуры в течение продолжительного времени без неблагоприятных эффектов для материала, из которого они изготовлены, при этом листовые медь и сталь являются теми материалами, которые относятся к тем, которые предпочтительны для этих целей. Отобранные материалы должны также выдерживать перепады температур от температур окружающей среды до температур, достигающих предпочтительно 371oC, также было бы желательным, чтобы в соответствии с настоящим изобретением такие перепады температур могли быть строго ограниченными, поскольку тепловой резервуар будет, как правило, допускать его охлаждение с уровня повышенной температуры предварительного нагревания, а именно температуры плавления металла для устройства с теплообменником, основанным на принципе изменения состояния металла, до комнатной температуры как минимум раз в день (в конце рабочего дня), и, что очень предпочтительно, чтобы эти материалы могли выдерживать поддержание постоянной повышенной температуры в готовности к использованию в любой момент (подобно холодильнику, который постоянно поддерживается в состоянии пониженной температуры). Соответственно металл, применяемый для изготовления резервуара 26, имеет длительный рабочий ресурс, поскольку он не подвергается перепаду температур от охлажденного состояния (температуры окружающей среды) до нагретого состояния каждый раз, когда пища помещается в камеру для приготовления, а содержится предпочтительно уже однажды предварительно нагретым. Резервуар 26, конечно, будет периодически заново нагреваться при помощи нагревательных средств 28 при необходимости поддержания его необходимой температуры.
В случае, когда применяется теплообменник, основанный на принципе изменения состояния металла, требованием, заключающимся в том, что тепловой резервуар должен быть подобран как для обеспечения высокой удельной теплоемкости, так и для обеспечения высокой теплоотдачи в воздух, находящийся в нагнетателе, можно пренебречь, так как количество содержащегося в резервуаре тепла расплавленного металла позволяет нагреть столь большое число единиц масс воздуха, сколь это необходимо.
Нагревательные средства 28 подобраны так, чтобы они обеспечивали предварительное нагревание резервуара 26 и воздуха, находящегося в нагнетателе, до повышенной температуры и поддерживали ее на уровне 260 - 282oC (хотя - необязательно - этот уровень может достигать 371oC или выше), так что нагнетатель 18 действует подобно печи для обжига и, будучи однажды предварительно нагретым, обеспечивает подачу горячего воздуха в камеру для приготовления пищи 16 по потребности, без какого-либо периода разогрева, таким образом делая предварительно нагретую печь 10 готовой к немедленному приготовлению пищи при помощи нагнетания горячего воздуха и, если они применяются, при помощи микроволн. Нагревательными средствами 28 могут быть обычные нагревательные спирали, такие как проволока, намотанная на цилиндрический керамический стержень, которые при подключении к ним электроэнергии в течение продолжительного периода времени (как правило, предварительное нагревание длится максимум 1-2 часа при применении источника энергии с напряжением 110-120 V и минимум 20-30 минут при применении источника энергии с напряжением 220 V) способны довести резервуар 26 и окружающий воздух, находящийся в нагнетателе 18, до необходимой рабочей температуры.
Работа нагревательных средств 28 может контролироваться средствами управления 250, что будет описано ниже, включающими термостат и выключатель, который выключает подачу энергии к нагревательным средствам 28 как в случае, когда источник энергии применяется для работы магнетронов или вентилятора подачи горячего воздуха и при этом источник энергии недостаточен для одновременной работы магнетронов, вентилятора подачи горячего воздуха и нагревательных средств 28 (например, в 110-120-вольтовой комбинированной печи), так и в случае, когда реальная температура нагнетателя превышает "заданную" температуру, как правило, температуру плавления металла теплоемкой массы, находящейся в нагнетателе в варианте применения устройства, работающего на принципе изменения состояния металла. Для этой цели резервуар оснащен сенсором 30 температуры нагнетателя (таким как термопара), расположенным так, чтобы измерять температуру теплоемкой массы металла.
В то время как средства управления 250 могут продолжительно задействовать нагревательные средства 28 до того момента, когда нагревательные средства 28 будут отключены выключателем из-за того, что температура резервуара превысила заранее установленный максимальный уровень, в предпочтительном варианте осуществления изобретения средства управления включают нагревательные средства 28 способом, описанным ниже.
Для печи, имеющей размеры 76,2 х 76,2 х 83,8 см, нагнетатель 18 с применением теплообменника, основанного на изменении состояния металла, может иметь размеры 33 х 22,9 х 17,8 см с общей емкостью около 0,014 м3 (около 0,007 м3 из них остается для воздуха), а камера для приготовления пищи 16 может иметь форму цилиндра с диаметром 38,1 см и высотой 20,3 см с емкостью около 0,024 м3 и приспособлена для приготовления пищевого продукта 12, имеющего максимальный диаметр 30,5 см и максимальную высоту 7,62 см.
На фигурах 2 - 4 вентилятор подачи горячего воздуха 40 предназначен для обеспечения циркуляции воздуха в закрытой воздушной системе между нагнетателем 18 и камерой для приготовления пищи 16 и выполняет функцию обдува пищевого продукта горячим воздухом. Вентилятор 40 приводится в действие мотором вентилятора 42. Мотор вентилятора 42 предпочтительно работает от источника тока с напряжением 110 V, хотя может применяться также источник тока с напряжением 220 V (как правило, фактически 208 V), в зависимости от доступности высоковольтного источника тока и размеров вентилятора. Для печи с размерами 76,2 х 76,2 х 83,8 см пригоден вентилятор, имеющий производительность 17,08 м3/мин (или давление столба воды высотой 10,2 см).
Вентилятор 40 забирает отработанный горячий воздух из камеры для приготовления пищи 16 и вдувает его через выходной канал 24 в нагнетатель 18 для обеспечения его подогрева и рециркуляции (в качестве меры предосторожности, вентилятор 40 автоматически выключается при открывании двери камеры для приготовления пищи, таким образом предотвращая как возможный несчастный случай, так и ненамеренную утечку тепла из камеры для приготовления пищи через окно 16a). Горячий воздух проходит через входной канал 22, сообщающийся каналом для горячего воздуха 52 с рассеивателем 53, имеющим в целом вертикально ориентированные прорези 54 в его донной пластине. Рассеиватель 53 применяется для выравнивания и расширения потока воздуха, идущего из канала для горячего воздуха 52. Воздух, идущий через входной канал 22, проходит с высокой скоростью и значительной силой в канал для горячего воздуха 52; однако воздух не распределен равномерно по всему объему, такому по величине, как объем с сечением камеры для приготовления пищи. Это существенно для случаев, когда камера для приготовления пищи имеет конфигурацию и размеры, позволяющие поместить в нее либо большой пищевой продукт, либо множество отдельных, меньших по размеру продуктов, размещенных на одной поверхности для приготовления (например, три порции пиццы диаметром 15,2 см каждая, расположенные в виде трилистника на огнеупорном подносе 64).
Из выходных прорезей 54 рассеивателя теперь уже расширенный поток горячего воздуха проходит входную пластину 55, имеющую в целом вертикально ориентированные прорези 56 (которые подают направление струи горячего воздуха в камеру для приготовления пищи 16), расположенную близко к верхней поверхности пищевого продукта 12, находящегося в камере для приготовления пищи. При потребности в различных вариантах распределения воздуха входная пластина 55 может легко и быстро заменяться оператором на другую, когда печь бывает холодной.
Специалистам, знакомым с предшествующим уровнем техники приготовления пищи, будет понятно, что образование направленных струй воздуха для обдувания пищевого продукта может осуществляться при помощи обычных труб для нагнетания воздуха на продукт, как описано в вышеуказанной исходной заявке, при помощи входных пластин, как показано здесь, или какими-либо подобными средствами.
Принципы приготовления пищи при помощи нагнетания горячего воздуха (либо с применением труб для нагнетания, либо прорезей входных пластин) хорошо известны по предыдущему уровню техники, и нет необходимости описывать их здесь подробно. Горячий воздух под значительным давлением продувается сквозь узкие прорези 54 рассеивателя, после чего - сквозь прорези 56 входной пластины при помощи вентилятора 40, благодаря чему образуются струи горячего воздуха, направленные под небольшим углом, которые вытесняют холодный воздух, находящийся в граничащем с поверхностью продукта пространстве, и удаляют влагу из поверхности продукта, благодаря чему обеспечивают быстрое приготовление продукта, образуя румяную или хрустящую корочку на поверхности, подвергающейся воздействию горячего воздуха. В случаях, когда пищевой продукт 12 достаточно мал в диаметре (или, если он не имеет не округлой формы, имеет достаточно малую длину и ширину) относительно множества прорезей 56 входной пластины, эффект обдува горячим воздухом обеспечивается не только непосредственно на верхней поверхности пищевого продукта 12 (которая является поверхностью, обращенной к прорезям 56 входной пластины), но и на боковых поверхностях пищевого продукта 12. При необходимости вместо входной пластины могут применяться трубы для обдува горячим воздухом.
Однако существует хорошо известная проблема, связанная с приготовлением пищи при помощи обдува горячим воздухом, а именно заключающаяся в том, что быстро готовятся только те районы, которые непосредственно прилегают к поверхности пищевого продукта, подвергающейся воздействию обдува горячим воздухом из труб или прорезей входной пластины (например, находящиеся непосредственно под струей горячего воздуха), а другие районы верхней поверхности, также как и другие поверхности (например, противоположная от верхней или, возможно, боковые поверхности), готовятся не так быстро. Такие проблемы становятся серьезными, когда пищевой продукт 12 очень толст или когда не обращенная непосредственно к струям горячего воздуха поверхность продукта или другие поверхности требуют воздействия по существу такого же тепла, как и непосредственно обращенные к струям горячего воздуха поверхности пищевого продукта. Например, в то время как пицца требует равномерной обработки и/или подрумянивания верхней части, один или более находящиеся на ее поверхности ингредиентов (такие как сыр) может требовать приготовления и/или подрумянивания иначе, чем путем непосредственно воздействия на них (например, путем направления на них) труб для нагнетания горячего воздуха или прорезей входной пластины, то есть без непосредственного воздействия на них (без направления на них). Другим примером данной проблемы является случай, когда пицца имеет толстый слой теста и требует значительной обработки слоя теста в нижней ее части, также как и в верхней части блюда.
Действительно, чтобы не только поверхности, непосредственно обращенные к трубам для обдува горячим воздухом или к прорезям входной пластины (например, на которые они направлены), но и другие (например, на которые они не направлены) районы этой же поверхности подвергались соизмеримому нагреванию во многих печах, в которых используется способ приготовления при помощи нагнетания горячего воздуха, применяются средства для перемещения либо пищевого продукта относительно струй горячего воздуха (исходящих из труб для обдува горячим воздухом или прорезей входной пластины), либо перемещения струй горячего воздуха относительно пищевого продукта. Таким же образом, перемещение струй горячего воздуха и пищевого продукта относительно друг друга позволяет воздействовать горячим воздухом на различные избранные районы пищевого продукта в различные моменты и, таким образом, достигать общего равномерного приготовления поверхности, непосредственно обращенной к трубам для обдува горячим воздухом или к прорезям входной пластины, и добиваться преимуществ, заключающихся в сокращении времени приготовления пищи в результате распространения обдува горячим воздухом без заметной порчи пищевого продукта. Однако такие операции приготовления пищи неэффективны, поскольку горячий воздух, первоначально падающий на избранные районы пищевого продукта, отражается от него, при этом остающееся в нем тепло не используется для последующего приготовления других районов пищевого продукта.
По этой причине во многих печах, основанных на приготовлении пищи путем ее обдува горячим воздухом, горячий воздух направляется либо одновременно, либо последовательно на обе противоположные стороны пищевого продукта так, что, например, верхняя и нижняя поверхности пищевого продукта подвергаются тепловой обработке в одинаковой или подобной степени. Такие решения проблемы, однако, оказались недостаточно удовлетворительными на практике, поскольку они в некоторой степени обесценивают преимущества, которые дает обдув горячим воздухом, требуя вдвое большего количества труб для обдува воздухом или входных пластин и/или требуют введения дополнительных элементов конструкции для обеспечения необходимого перемещения пищевого продукта и труб для обдува или выходных пластин, находящихся в камере для приготовления пищи, относительно друг друга. Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения сводит к минимуму или полностью устраняет эти проблемы, несмотря на то, что в нем горящий воздух первоначально направляется на пищевой продукт только с одной его стороны, то есть со стороны рассеивателя 53 и входной пластины 55 и без перемещения пищевого продукта 12 или входной пластины 55.
Теперь рассмотрим фиг. 3 в подробностях. Камера для приготовления пищи 16 по существу воздухонепроницаема, таким образом, весь воздух, идущий из нагнетателя 18 через рассеиватель 53 и входную пластину 55 и на по меньшей мере первую поверхность 12a пищевого продукта 12 (здесь - верхняя поверхность), возвращается в нагнетатель 18 только после прохождения по всей оставшейся части первой поверхности 12a и по значительной части второй поверхности 12b пищевого продукта 12 (здесь - нижняя поверхность), противоположной этой первой поверхности. Расширяющаяся сверху вниз конфигурация камеры для приготовления пищи 16 над уровнем пищевого продукта 12 повышает эффективность приготовления пищи при помощи микроволн за счет сокращения числа "неработающих" волн, которые типичны для камер прямоугольной или цилиндрической формы, и повышает эффективность приготовления пищи при помощи горячего воздуха (например, за счет передачи тепла от обдувающего горячего воздуха пищевому продукту) за счет сведения к минимуму "мертвых" для воздуха зон, которые типичны для прямоугольных или цилиндрических камер.
Огнеупорный поднос 64 из проницаемого для микроволн и термостойкого материала (такого как керамика) ограничивает центральное отверстие 66 и множество направленных вверх выступов 67. Керамический поднос 64 поддерживается основой 65 подноса, отступающей внутрь камеры от дверцы 80 печи, и служит основанием для пищевого продукта. Он расположен близко, но на некотором расстоянии от нижней поверхности 12b пищевого продукта, который поддерживается выступами 67. Нагнетаемый воздух проходит от верхней поверхности 12a к краям и по существу по всему радиусу нижней поверхности 12b пищевого продукта до того, как достигает центрального отверстия 66 керамического подноса 64, и в конечном счете отводится возвратным воздушным каналом 120 при помощи вентилятора 40 в нагнетатель 18 для подогрева и рециркуляции.
Если рассмотреть более детально, камера для приготовления пищи 16 имеет округлое или многоугольное (например, 12-угольное) сечение, предпочтительно имеет расширяющиеся вниз верхние боковые стенки 60 и в целом вертикальные нижние боковые стенки 62, причем верхние и нижние боковые стенки 60, 62 соединяются под острым углом (предпочтительно около 45-60o) на уровне, примыкающем к верхней поверхности 12a пищевого продукта, и по существу выше верхней поверхности керамического подноса 64. Предпочтительно отступающий по окружности выступ 61 для изменения направления движения воздуха расположен по внутренней окружности нижних боковых стенок 62, отступая внутрь для переориентации нисходящего потока воздуха внутрь (после того, как он прошел края пищевого продукта), в направлении пространства, разделяющего нижнюю поверхность пищевого продукта 12b и верхнюю поверхность керамического подноса 64. В альтернативном варианте верхние и нижние боковые стенки 60, 62 могут ограничивать единую выгнутую наружу боковую стенку. Поскольку керамический поднос 64 предпочтительно простирается по существу по всему диаметру в плане камеры для приготовления пищи 16, в которой он расположен, его центральное отверстие является единственным проходом, по которому отработанный воздух может покинуть камеру для приготовления пищи 16 и двигаться назад в нагнетатель 18, то есть только после прохождения по значительной части поверхности пищевого продукта 12, находящегося в камере для приготовления пищи 16. Точная пропорция пищевого продукта предпочтительно больше, чем 75% нижней поверхности продукта, в зависимости от относительных размеров центрального отверстия 66 и нижней поверхности пищевого продукта 12.
Как показано непрерывными стрелками 68 на фиг. 3, горячий воздух, выходящий из прорезей 56 входной пластины, падает на верхнюю поверхность 12a пищевого продукта 12 в районах, например, находящихся на одной линии с прорезями 56. Часть воздуха отражается вверх к верхней боковой стенке 60 камеры для приготовления пищи 16 и оттуда направляется вниз к нижней боковой стенке 62. Однако, как показано непрерывными стрелками 68а, большая часть горячего воздуха, который контактирует с районами пищевого продукта, находящимися на одной линии с прорезями 56, не отражается вверх, а проходит в стороны по верхней поверхности 12а пищевого продукта в направлении его краев, таким образом проходя также и по районам верхней поверхности 12а, которые не находятся на одной линии с прорезями 56. Все еще горячий воздух, перемещающийся радиально в наружном направлении по районам, не находящимся на одной линии с прорезями, остается в соответствии позволяющем передавать тепло районам, не находящимся на одной линии с прорезями так, что достаточно однообразное приготовление всей верхней поверхности 12a пищевого продукта 12 достигается без перемещения прорезей 56 и пищевого продукта 12 относительно друг друга.
Верхняя поверхность керамического подноса 64 (при содействии выступа 61 для изменения направления движения воздуха, если он применяется) преграждает путь еще горячему воздуху (и отраженному вниз верхней боковой стенкой 60 камеры для приготовления пищи 16, и проходящему по верхней поверхности 12a и через края пищевого продукта 12) и не позволяет ему покинуть камеру для приготовления пищи 16 до тех пор, пока, как показано непрерывными стрелками 68b, он не пройдет радиально по направлению к середине, между нижней поверхностью 12b пищевого продукта 12 и верхней поверхностью керамического подноса 64 с теплообменным контактом с нижней поверхностью 12b, достигнет центрального отверстия 66 подноса и пройдет через него вниз, как показано непрерывными стрелками 68c. При прохождении по всей нижней поверхности 12b горячий воздух обеспечивает улучшенную тепловую обработку нижней поверхности 12b пищевого продукта 12. Воздух проходящий через центральное отверстие 66 керамического подноса 64, в конечном счете возвращается к вентилятору 40 через различные возвратные отверстия 112 для воздуха, которые будут описаны ниже, после чего воздух от вентилятора 40 поступает через выходной канал 24 в нагнетатель 18 для подогрева и рециркуляции. Центральное отверстие 66 и возвратные отверстия 112 для воздуха должны быть достаточно большими, для того чтобы предотвратить сужение потока воздуха по типу горлышка бутылки, при этом регулирующие функции, как правило, выполняет центральное отверстие 66, поскольку керамический поднос может легко извлекаться и заменяться.
Соответствующее пространство между нижней поверхностью 12b пищевого продукта 12 и верхней поверхностью керамического подноса 64 подбирается так, чтобы достигать максимальной тепловой обработки нижней поверхности 12b пищевого продукта без чрезмерного ограничения потока воздуха, проходящего через печь. Так как весь воздух движется в одном направлении под пищевым продуктом 12, а именно горизонтально и радиально к середине, создается хороший теплообменный контакт между потоком воздуха и нижней поверхностью 12b пищевого продукта. Предпочтительно пространство по вертикали под нижней поверхностью невелико, поэтому сила потока воздуха относительно велика, благодаря чему он сносит слой воздуха, граничащий с нижней поверхностью 12b продукта (также как и падающий поток воздуха сносит слой воздуха, граничащий с верхней поверхностью 12a продукта).
Для того, чтобы добиться максимальной отдачи тепла нижней поверхности 12b продукта, высота выступов 67 должна быть как можно меньшей без ограничения потока воздуха (также как и размер центрального отверстия 66 является ограничивающим фактором). И наоборот, для уменьшения отдачи тепла нижней поверхности 12b высота выступов 67 должна быть увеличена, из-за чего в контакт с нижней поверхностью 12b входит меньшая часть потока воздуха (вследствие того, что между керамическим подносом и нижней поверхностью 12b образуется пространство с большим объемом) без воздействия на скорость потока.
Небольшое увеличение радиуса центрального отверстия 66 приведет к значительному увеличению скорости потока воздуха, проходящего как по верхней, так и по нижней поверхностям 12a, 12b продукта, при этом центральное отверстие является ограничивающим поток воздуха фактором в устройстве (более чем пространство по вертикали между нижней поверхностью 12b пищевого продукта и верхней поверхностью керамического подноса 64).
Специалистам, знакомым с предшествующим уровнем техники, будет понятно, что описанный выше поток воздуха из нагнетателя 18 через камеру для приготовления пищи 16 и назад в нагнетатель 18 под действием вентилятора 40 допускает одновременное приготовление как верхней поверхности 12a, так и нижней поверхности 12b продукта 12 (также как и краев продукта) без необходимости перемещения прорезей 56 и пищевого продукта 12 относительно друг друга или применения входных пластин с прорезями 56, располагаемых с обеих противоположных сторон продукта против его поверхностей 12a, 12b. Соответственно нет необходимости помещать пищевой продукт 12 на конвейер, который бы перемещал продукт относительно входной пластины 55, и нет необходимости в колебаниях входной пластины 55 для обеспечения обработки горячим воздухом всех районов верхней поверхности 12a пищевого продукта 12, хотя выгодные эффекты, которые дает ход потока воздуха, соответствующий настоящему изобретению, позволяет достигнуть наличия такого относительного движения. К тому же печь не требует наличия прорезей 56 входной пластины, направленных на нижнюю поверхность 12b пищевого продукта 12, также как и на верхнюю поверхность 12a. Соответственно печь, соответствующая настоящему изобретению, не только готовит продукт быстрее и более равномерно, но и более экономична в производстве и эксплуатации, более компактна и более надежна, поскольку имеет меньшее количество подвижных частей.
Горячий воздух, падающий на верхнюю поверхность 12a пищевого продукта 12, затем всасывается с распространением радиально в стороны, а не просто отражается вверх, что способствует образованию завихрений над продуктом, что обычно наблюдается при направлении на него воздуха с высокой скоростью перпендикулярно вниз. Соответственно растекание падающих струй горячего воздуха не только выполняет полезную функцию, заключающуюся в том, что благодаря этому обеспечивается тепловая обработка всех районов пищевого продукта 12, но и устраняет одну из главных проблем, связанных с приготовлением пищи при помощи обдува горячим воздухом, а именно образование завихрений, которые препятствуют последовательному приготовлению пищи при помощи обдува горячим воздухом, так как они разрушают и отклоняют направленные струи воздуха. Что еще более важно, горячий воздух, первоначально падающий на избранные поверхности продукта, после этого вводится в теплообменный контакт с другими районами пищевого продукта так, что объем горячего воздуха эффективно применяется также и для нагревания других районов пищевого продукта.
Как лучше видно на фиг. 3, металлический экран 82, имеющий форму чаши, располагается ниже керамического диска 64, поддерживающего пищевой продукт 12. Экран 82 установлен на округлый волновод 106 внутри возвратного воздушного канала 120 и ограничивает возвратные отверстия 112, соединенные с возвратным воздушным каналом 120, ведущим к вентилятору 40. Размеры и разнесение друг от друга возвратных отверстий 112 для воздуха металлического экрана 82 позволяют переотразить вверх часть микроволн, которые были отражены вниз поверхностью пищевого продукта 12 или верхней частью камеры для приготовления пищи 16, когда для приготовления пищи применяются микроволны.
Предпочтительно неимеющая отверстий чаша для отходов 84 (лучше видна на фиг. 2) помещается в экран 82 и поддерживается верхней частью округлого волновода 106. Чаша 84 легко извлекается из печи 10, при этом открывается дверца 80 (при этом керамический поднос выдвигается из корпуса 14), чаша 84 приподнимается (так, что ее основание оказывается выше края экрана 82) и затем она извлекается в боковом направлении через окно 16a камеры для приготовления пищи 16 (см. фиг. 1 и 2). Это позволяет легко извлекать из печи крошки, соки и другие отходы, падающие с пищевого продукта 12, при этом приготовлении, в чашу для отходов 84.
Специалистам, знакомым с печами, соответствующими предшествующему уровню техники, будет легко понять, что при предназначении для приготовления особых пищевых продуктов 12 вся рабочая конфигурация печи 10 может быть "перевернута" так, что входная пластина 55 для горячего воздуха будет располагаться под пищевым продуктом 12, направляя горячий воздух непосредственно на нижнюю часть пищевого продукта 12, а керамический поднос 64 будет расположен над верхней поверхностью пищевого продукта 12, заставляя отраженный воздух двигаться в радиальном направлении по верхней поверхности пищевого продукта 12 (конечно, в этом случае потребуется другая опора для пищевого продукта 12). Конечно, в тех случаях, когда необходимо усилить тепловую обработку одной поверхности и одновременно ослабить обработку другой поверхности, та поверхность, которая должна быть более интенсивно обработана, может располагаться непосредственно против входной пластины 55, а керамический поднос 64 из конструкции исключается, благодаря чему другая поверхность обрабатывается лишь слегка. Должно также быть понятно, что количество прорезей 54 рассеивателя и прорезей 56 входной пластины, показанное на чертежах, условно, и может быть применено большее или меньшее количество прорезей 54, 56, а также то, что разнесение по вертикали между прорезями 54, керамическим подносом 64 и примыкающими к ним поверхностям 12a и 12b пищевого продукта 12 (например, составляющее около 10,2 см и 1,27 см соответственно) не показано на чертежах в реальном масштабе, поскольку фактическое разнесение будет зависеть от варианта выполнения печи, имеющей конкретное предназначение.
В случаях, когда будет применяться множество печей, соответствующих настоящему изобретению и близких по своим характеристикам, как может быть в ресторане, может быть получена экономия за счет снабжения различных печей общим нагнетателем, соединенным с камерами для приготовления пищи различных печей так, чтобы обеспечивать их горячим воздухом для приготовления пищи при помощи обдува воздухом. Конечно, общий нагнетатель будет иметь большие размеры по сравнению с нагнетателем автономной печи, так как будет иметь больший резервуар и нагревательные средства. Однако поскольку требования к общему нагнетанию обусловлены предположительтной средней общей производительностью отдельных различных камер для приготовления пищи за единицу времени, общий нагнетатель менее подвержен чрезвычайно высоким требованиям по подаче горячего воздуха в любой заданный момент времени и, таким образом, может иметь пропорционально меньшую "резервную" производительность тепла, чем та, которая характерна для отдельного нагнетателя, предназначенного для автономной камеры для приготовления пищи.
Поскольку чаша для отходов 84 и возвратные отверстия для воздуха 112 возвратного воздушного канала 120 не обладают 100-процентной эффективностью в задержании жировых и других отходов (особенно если эти отходы находятся в жидкой или взвешенной форме), в предпочтительном варианте осуществления изобретения применяется фильтрующая коробка, в целом обозначенная цифрой 300. Поток воздуха, содержащий отходы, проходит из камеры для приготовления пищи 16 через находящиеся на одной линии отверстия 302, 304 возвратного воздушного канала 120 и фильтрующую коробку 300 соответственно в фильтрующий канал 306. Район фильтрующего канала 306 имеет в значительной степени большее сечение, чем находящиеся на одной линии отверстия 302, 304, благодаря чему скорость воздуха, входящего в фильтрующий канала 306, снижается, способствуя падению многих взвешенных частиц на донную поверхность 306a фильтрующего канала 306. Кроме того, донная поверхность 306a фильтрующего канала 306 предпочтительно имеет меньшую температуру, чем камера для приготовления пищи 16 или возвратный воздушный канал 120 (который, как правило, в значительной степени нагрет горячим воздушным потоком, покидающим камеру для приготовления пищи 16). Относительно низкая температура нижней поверхности 306a канала может достигаться рациональным его размещением на удалении от источников тепла и, когда в печи применяются магнетроны для генерирования микроволн, использованием вентиляторов охлаждения магнетронов для обдува донной поверхности фильтрующего канала 306. Относительно холодная поверхность 306a вызывает переход взвешенных жиров в жидкое состояние и их конденсацию, при этом они могут легко удаляться при периодической очистке фильтрующего канала. Поток воздуха, проходящий через фильтрующую коробку 306, после этого проходит через фильтрующий экран 308, следующий за выходным отверстием фильтрующей коробки 310, и отсюда поступает к вентилятору 40. Фильтрующий экран 308 легко извлекается через проход 312 в поздней стенке корпуса печи 10, при этом проход 312 снабжен крышкой 314.
Как правило, фильтрующий экран извлекается в конце каждого рабочего дня для извлечения из него отходов, в то время как донная поверхность 306a фильтрующей коробки 306 (также доступная благодаря проходу 312 при снятой крышке 314) требует очистки только после недели или около того работы печи, в зависимости от типа пищи, приготовляемой в ней. Чаша для отходов 84 может извлекаться и очищаться при необходимости, как правило, по меньшей мере, ежедневно, если печь эксплуатируется постоянно, но эта периодичность может изменятся в зависимости от типа пищи, которая готовится в печи.
Поскольку в печи 10, соответствующей настоящему изобретению, может применяться вентилятор с постоянной скоростью вращения (как правило, с мотором, приводящим в действие вентилятор с постоянной скоростью) в комбинации с рядом дверок, заслонок, клапанов и подобных средств для управления соединением между камерой для приготовления пищи и нагнетателем, такой конструкции может достигаться только грубый уровень управления. Соответственно в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вентилятор 40 представляет собой вентилятор с изменяемой скоростью вращения (фактически - с мотором, способным вращать вентилятор с изменяемой скоростью), и, таким образом, нет необходимости в применении каких-либо дверок, заслонок, клапанов или подобных регулирующих средств для управления потоком воздуха между нагнетателем и камерой для приготовления пищи. Доступные на рынке вентиляторы с изменяемой скоростью вращения могут избирательно и с изменяемой скоростью обеспечивать сообщение газа между нагнетателем и камерой для приготовления пищи с отклонениями, не большими, чем 5% от максимального расхода воздуха, а в некоторых случаях - не более 1% максимального расхода воздуха. Таким образом, вентилятор с изменяемой скоростью вращения позволяет осуществлять точное регулирование потока воздуха между нагнетателем и камерой для приготовления пищи, и, таким образом, количества тепла, передаваемого нагнетателем в камеру для приготовления пищи.
Будет понятно, что печь, соответствующая настоящему изобретению, с применением теплообменника, основанного на изменении состояния металла, неизбежно действует по принципу, отличающемуся от принципа действия обычной печи с нагнетанием горячего воздуха. В обычной печи с нагнетанием горячего воздуха можно изменять не только время приготовления пищи, но и температуру горячего воздуха (в определенных границах) при помощи регулирования с течением времени энергии, подаваемой в систему для генерирования тепловой энергии. Однако в соответствии с настоящим изобретением в нормальных условиях температура горячего воздуха по существу зафиксирована на уровне температуры плавления металла. Но было обнаружено, что для изменения эффективности температуры горячего воздуха, то есть температуры, передаваемой пищевому продукту 12, может применяться вентилятор с изменяемой скоростью вращения, при помощи которого изменяется скорость падающего на продукт горячего воздуха и, таким образом, толщина остаточного граничащего с продуктом слой воздуха. Когда граничащий слой воздуха делается тоньше, пищевой продукт принимает более высокую температуру горячего воздуха, то есть температуру, которая ближе к реальной температуре горячего воздуха.
Средства управления 250 принимают данные от по меньшей мере двух сенсоров температуры или термопар. Обе термопары 30 (см. фиг. 5) располагаются в теплообменнике, основанном на принципе изменения состояния металла, и дают средствам управления информацию о температуре в нагнетателе, то есть температуру, которая при нормальных условиях должна оставаться фактически постоянной на уровне температуры изменения состояния металла, когда применяется теплообменник, работающий по принципу изменения состояния металла, описанный выше, но который, понятно, может иметь и другой принцип действия (например, когда нет теплообменника, работающего по принципу изменения состояния металла). Другая термопара 32 (см. фиг. 3) дает средствам управления информацию о температуре в камере для приготовления пищи 16, в частности о температуре на верхней поверхности 12a пищевого продукта 12. Эта термопара 32, расположенная в камере для приготовления пищи, как правило, размещается в верхней части камеры для приготовления пищи 16 и, как показано на фиг. 3, может находиться прямо над входной пластиной 55, чтобы быть защищенной от воздействия микроволн, распространяющихся в камере для приготовления пищи. Поскольку падающий на продукт горячий воздух по существу удаляет слой холодного воздуха, граничащий с пищевым продуктом 12, термопара 32 высоко чувствительна к температуре верхней поверхности 12a пищевого продукта 12 и считывает данные относительно температуры этой поверхности (например, постоянно считывает температуру, на фиксированное количество градусов более высокую, чем температура верхней поверхности 12a).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения средства управления 250 обеспечивают автоматическое управление операциями приготовления пищи по принципу "на лету". Вручную, при помощи панели управления пользователь вводит время приготовления и устанавливает необходимую температуру (последняя часто будет определяющей для управляемой термостатом подачи горячего воздуха в печи с нагнетанием горячего воздуха, или уровень образования микроволн в микроволновой печи). Однако с применением автоматических средств управления пользователь должен следить за соответствующими установками и вводить их для конкретных пищевых продуктов. Это нежелательно, в индустрии быстрого питания необходимо как можно больше упростить каждый установившийся аспект работы. С применением "статических" автоматических средств управления пользователь должен ввести на панели управления только тип пищи, которую нужно подготовить, а средства управления выбирают соответствующие время и температуру приготовления для этого конкретного типа пищи из хранящейся в их памяти таблицы (другими словами, 40 секунд при температуре воздуха 268oC либо только при помощи горячего воздуха, либо в комбинации с таким-то временем микроволнового нагревания с конкретным уровнем образования микроволн, начинающегося в конкретный момент цикла тепловой обработки воздухом). Однако средства управления продолжают применять эту установку температуры и времени независимо от того, что реально происходит в камере для приготовления пищи.
Для сравнения, автоматические средства управления 250, действующие по принципу "на лету", могут при необходимости изменять параметры приготовления пищи по ходу работы для получения оптимального приготовления в рамках допустимых рабочих параметров печи и независимо от информации, переданной печи пользователем. Средства управления 250 достигают этого благодаря хранению в памяти не просто единой установки для каждого пищевого продукта. Предпочтительно таблица, хранящаяся в их памяти, содержит соответствующие или ожидаемые максимальный и минимальный уровни температур для различных временных этапов цикла приготовления и может (необязательно) содержать диапазон разниц между температурой нагнетателя и температурой камеры для приготовления пищи. Если температура нагнетателя после разогрева поддерживается по существу постоянной при помощи теплообменника, основного на изменении состояния металла, средства управления могут регулировать цикл приготовления пищи, полагаясь исключительно на ожидаемые установки термопары, находящейся в камере для приготовления пищи. Однако при отсутствии теплообменника, основанного на изменении состояния металла, температура нагнетателя может изменяться средствами управления, исходя из ожидаемой разницы между температурой нагнетателя и температурой камеры для приготовления пищи, и эта ожидаемая разница температур может храниться в памяти средств управления.
Как правило, временные этапы произвольно подразделяются на интервалы 5-10 секунд или около этого. Периодически, в ходе выполнения операций приготовления пищи, измеренные уровни температуры сравниваются с ожидаемыми уровнями температуры, и когда измеренные уровни значительно отклоняются от ожидаемых уровней, соответственно регулируются установки для приготовления пищи. Например, если термопара 30 нагнетателя показывает, что температура в нагнетателе (которая является температурой горячего воздуха, подающегося в камеру для приготовления пищи) падает ниже ожидаемого уровня, цикл нагнетания продлевается. Если термопара 32 камеры для приготовления пищи показывает, что температура на верхней поверхности 12а пищевого продукта превысила ожидаемый уровень, длительность цикла приготовления пищи сокращается. Если термопара 32 камеры для приготовления пищи показывает слишком низкий уровень температуры по сравнению с ожидаемым уровнем, длительность цикла приготовления пищи может быть увеличена. Соответственно, даже если пользователь введет в систему ошибочные установки (например, поместив в камеру для приготовления пищи замороженный продукт, при этом введя на панели управления установки, касающиеся приготовления охлажденного продукта), средства управления 250 обнаружат это (поскольку данные, считываемые термопарой, не совпадут с ожидаемыми уровнями) и отрегулируют установки до соответствующих реальной ситуации, определяемых температурными профилями термопар.
Будет понятно, что в течение первых десяти секунд (или около этого) приготовления пищи на данные, считываемые термопарой камеры для приготовления пищи, воздействуют различные посторонние кратковременные факторы, такие как, как долго дверца печи была открыта, эффект наличия граничащего с поверхностью пищи слоя воздуха и т.п. Соответственно средства управления 250 не предпринимают действий по изменению цикла приготовления, избранного пользователем (обозначением типа продукта на панели управления), до тех пор, пока не пройдет соответствующий интервал времени (например, 10 секунд). Таким образом, средства управления заставляют вентилятор 40 продувать газ из нагнетателя через прорези рассеивателя с предопределенным расходом, соответствующим требованиям приготовления конкретного пищевого продукта в течение начальной стадии цикла приготовления, и только после этого регулируют расход газа для различных моментов цикла приготовления для поддержания соответствующих температур камеры для приготовления пищи или соответствующих разниц температур между температурой нагнетателя и температурой камеры для приготовления пищи.
Средства управления 250 также включают средства для включения нагревательных средств, находящихся в нагнетателе, в соответствии с по меньшей мере одним фактором, отобранным из следующей группы: (a) падение температуры теплового резервуара, (b) падение температуры камеры для приготовления пищи (в частности, температуры верхней поверхности пищевого продукта, находящегося в камере для приготовления пищи), (с) расчетные потери тепла из печи и (d) комбинации этих факторов. Падение температуры теплового резервуара и падение температуры камеры для приготовления пищи, конечно, определяются данными, считываемыми термопарой 30 нагнетателя и термопарой 32 камеры для приготовления пищи соответственно.
Тепловые потери из печи за данный период времени рассчитываются исходя из различных факторов, включая по меньшей мере один из следующих: (a) потери тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в окружающий газ, (b) потери тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в пищевой продукт, обрабатываемый в камере для приготовления пищи, (c) тепловой энергии, генерируемой нагревательными средствами, и (d) комбинации этих факторов. Потери тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в окружающий газ, как правило, происходят через окно 16a, когда дверца 80 открыта, и могут определяться как функция времени, в течение которого дверца была открыта (либо полностью, либо наполовину), пренебрегая незначительными изменениями, зависящими от температуры окружающей среды, и т.п. Тепловая энергия, генерируемая нагревательными средствами, легко рассчитывается как функция производительности нагревательных средств и времени работы нагревательных средств. Тепловая энергия, передаваемая камерой для приготовления пищи продукту, обрабатываемому в ней, известна из эмпирических испытаний, приводящихся с каждым конкретным пищевым продуктом (неправильный выбор количества тепловой энергии может быть причиной ошибок, связанных с тем, что данные о пищевом продукте, вводимые пользователем на панели управления, которые вызывают из памяти запрограммированные установки для приготовления, оказываются неверными). Также нужно принимать во внимание тепловые потери из печи (например, потери тепла через стенки корпуса 14 печи) и т.д.
В предпочтительном варианте выполнения печи, в соответствии с настоящим изобретением, третья термопара 33 располагается в возвратном канале 120, вне путей распространения микроволн, показанных стрелками 109 на фиг. 3. Комбинация второй термопары 32, расположенной непосредственно над камерой для приготовления пищи, и третьей термопары 33, расположенной непосредственно под камерой для приготовления пищи (обе предпочтительно экранированы от воздействия микроволн), позволяет с высокой точностью определить количество тепловой энергии, которая передается из камеры для приготовления пищи в пищевой продукт, приготавливаемый в камере для приготовления пищи, поскольку известна температура поступающего и выходящего воздушных потоков. Таким образом, хотя, как описано выше, средство управления 250 получает данные по меньшей мере от двух датчиков температуры или термопар, оно может получать данные от трех температурных датчиков или термопар. Термопара 30, расположенная внутри теплообменника, предназначена только для того, чтобы средство управления 250 могло выполнять свою функцию управления по отношению к теплообменнику, в то время как термопары 32, 33, расположенные вблизи камеры для приготовления пищи, используются для получения значения температуры в камере для приготовления пищи. Таким образом, средство управления 250 может хранить в своей памяти требуемое или ожидаемое значение максимальной и минимальной температуры для различных временных этапов в цикле приготовления пищи, предпочтительно хранимые как разница между температурой газа, входящего в камеру для приготовления пищи, получаемой с помощью термопары 32, и температурой газа, покидающего камеру для приготовления пищи, получаемой с помощью термопары 33. Как указано выше, таким образом, обеспечивается способ, с помощью которого средство управления 250 может с достаточной степенью точности отслеживать потери тепловой энергии из камеры для приготовления пищи в пищевой продукт, который в ней готовится.
Желательно, поскольку действительно значение температуры измеряется по отношению к значениям ожидаемой или хранимой в памяти температуры для определенных точек в цикле приготовления пищи, чтобы не было необходимым начинать работу камеры для приготовления пищи от "холодного" значения или от комнатной температуры. Соответственно средство управления периодически включает вентилятор для поддержания в камере для приготовления пищи температуры на уровне, по меньшей мере, заранее определенного значения минимальной температуры между циклами приготовления пищи. Например, в фиксированные интервалы времени (скажем, примерно через минуту) либо в моменты, когда термопара камеры для приготовления пищи показывает, что температура в камере приготовления пищи ниже, чем заранее определенное значение минимальной температуры, вентилятор может включаться так, что горячий воздух от нагнетателя повысит значение температуры в камере для приготовления пищи выше заранее определенного минимального значения температуры (обычно в течение примерно 15 секунд или менее).
Будучи однажды включенным, устройство управления 250 выполняет большое количество разнообразных исходных проверок для подтверждения того, что каждый рабочий элемент печи находится в рабочем состоянии и что печь вообще безопасна для применения. Среди элементов, подвергающихся проверке, находятся надежность закрывания двери (для предотвращения потери высокочастотной и тепловой энергии), утечка высокочастотного излучения, эффективность работы магнетрона, работоспособность теплообменника, работоспособность нагревательного элемента, работоспособность вентилятора, работоспособность магнетрона и т. п. В зависимости от типа обнаруженного несоответствия рабочим условиям (например, зависит от этого безопасность и может ли выполняться процесс приготовления пищи, несмотря на несоответствия) об этом несоответствии докладывается с помощью синтезатора голоса либо с помощью генератора с заранее записанных сообщений (не показан), дисплея (например, дисплея на жидких кристаллах) или с помощью того и другого одновременно, причем разрешается продолжение работы печи или работа немедленно прекращается.
Более того, непосредственно во время процесса приготовления пищи практически постоянно повторяется сокращенный набор "проверок процесса приготовления" для проверки того, что дверь находится в безопасном состоянии (закрыта), что нет утечки высокочастотной энергии, что высокочастотная энергия находится в пределах соответствующих ограничений, что температура теплообменника меньше заранее определенного максимума, что температура внутри камеры для приготовления пищи в пределах соответствующих ограничений и т.д. Затем, в некоторых случаях, средство управления потребует выполнения корректирующих действий (таких, как закрыть дверь) и обеспечит продолжение процесса после того, как корректирующее действие будет выполнено; в других случаях, в целях безопасности, оно прекратит работу печи (например, в случае утечки высокочастотной энергии или если одно из значений температуры превысит максимум); в других же случаях оно предпримет соответствующие действия самостоятельно (например, увеличит мощность магнетрона или нагревательного средства в случае, если она слишком мала).
Несмотря на довольно высокий уровень сложности настроек, необходимых для инициализации печи 10 (например, для того, чтобы ввести параметры приготовления пищи для определенных продуктов питания), пользователь настроенной печи найдет, что печь 10 исключительно проста в управлении и даже способна исправлять ошибки пользователя. Пользователь, см. фиг. 6, должен только открыть дверцу печи, поместить продукт питания на поверхность для приготовления (т. е. на выступы 67 керамического подноса 64) и закрыть дверь. Он затем нажимает соответствующую кнопку на панели ввода средства управления, указывая тип продукта питания, который он заложил (например, маленькая пицца, большая пицца, филе цыпленка, замороженная пицца и т.п.) и, наконец, нажимает кнопку "Старт" (см. блок 450). Средство управления 250 отвечает, называя название продукта питания ("Рецепт") и сколько времени потребуется на выполнение приготовления данного продукта питания 12 (см. блок 452). Как будет описано ниже, затем производится серия проверок процесса приготовления пищи (см. блок подпроцедуры "проверки процесса приготовления" 454). Затем средство управления определяет, была ли нажата пользователем кнопка "Стоп" (см. блок принятия решения 456) и, если она была нажата, прекращает выполнение рецепта (см. блок 458). Однако если кнопка "Стоп" не была нажата, средство управления определяет, был ли или не был выполнен РЕЦЕПТ (см. блок принятия решений 459) и, если так, включает звуковой сигнал "Закончено" и готовится к принятию нового РЕЦЕПТА для выполнения (см. блок 460). Однако в случае, если выполнение рецепта не завершено, средство управления возвращается к блоку 452, повторяя название РЕЦЕПТА и время, оставшееся для его завершения (возможно, измененного после корректировок, выполненных как часть процедуры "проверки процесса приготовления").
Рассмотрим теперь фиг. 7а и 7б, где представлены определенные проверки процесса приготовления, выполняемые средством управления 250 (как часть подпроцедуры "проверок процесса приготовления"), в результате которых меняется время приготовления пищи либо скорость вращения вентилятора. Прежде чем будут выполнены какие-либо проверки, средство управления определяет, был ли включен вентилятор, по меньшей мере, на 10 секунд (см. блок принятия решения 500) и что с момента начала выполнения рецепта прошло, по меньшей мере, 10 секунд (см. блок принятия решения 502), таким образом, игнорируются исходные, неправильные показания датчиков. Затем средство управления определяет, не упал ли уровень температуры внутри камеры для приготовления пищи ниже установленного уровня или ожидаемой температуры, определяемой в соответствии с таблицей, хранящейся в памяти (см. блок принятия решения 504), и, если это так, предпринимает соответствующее действие для увеличения времени работы вентилятора и нагревательного элемента на количество процентов, соответствующее проценту несоответствия температуры по отношению к установленным значениям (см. блок 506). Другими словами, если измеренное значение температуры в камере для приготовления пищи составляет x процентов от установленного значения, время работы вентилятора и нагревателя должно быть увеличено на 100 - x процентов. Затем средство управления 250 подсвечивает соответствующую кнопку проверки на панели управления (см. блок 508) и сообщает (голосом или на дисплее) "удлиненное время приготовления пищи" (см. блок 510). Затем средство управления 250 определяет, не превышает ли разница значения температур, получаемых с помощью двух термопар 30, 32, установленное или хранимое в памяти значение максимальной разницы температур (см. блок принятия решения 520); в случае этого оно увеличивает время работы вентилятора и нагревателя на коэффициент, равный отношению разности температур к максимальному значению разницы температур (см. блок 522), подсвечивает соответствующую кнопку проверки (см. блок 524) и сообщает "температура продукта ниже требуемой - увеличенное время приготовления" (см. блок 526). И, наконец, средство управления 520 проверяет, не превышает ли температура, измеренная с помощью термопары 32 в камере для приготовления пищи, заданное значение, хранимое в памяти (см. блок принятия решения 530); если это так, оно уменьшает скорость вращения вентилятора на коэффициент, равный отношению ожидаемого высокого значения температуры в камере для приготовления пищи к значению температуры в камере для приготовления пищи (см. блок 532), подсвечивает соответствующую кнопку проверки (см. блок 534) и выдает сообщение "пониженная скорость вентилятора" (см. блок 536). Желательно, чтобы ожидаемое значение высокой температуры в камере для приготовления пищи, по отношению к которому измеряется температура в камере (в блоке принятия решений 530), имело бы меньшее значение, чем максимальная температура в камере для приготовления пищи. В случае превышения максимального значения температуры в камере для приготовления пищи печь выключается в целях безопасности.
Переходя к описанию свойств настоящего изобретения, связанных с приготовлением пищи с помощью микроволн, следует отметить, что микроволновые печи широко известны в предшествующем уровне техники и поэтому нет необходимости в очень подробном описании этого. Ссылаясь, в частности, на фигуру 4, пара магнетронов 100 расположена таким образом, что микроволны, выходящие из них, поступают в плечи коленчатого волновода, обозначенного в целом цифрой 102. Входные сопротивления этих двух магнетронов 100 умышленно выбраны различными для того, чтобы предотвратить воздействие выходной энергии одного магнетрона 100 на другой магнетрон 100. Хотя магнетроны 100 предпочтительно работают от источника питания с напряжением 110 V, в то время как доступными являются источники питания с напряжением 220 V и выше (так, как в ресторанах или в коммерческих учреждениях), может быть использован источник питания с более высоким напряжением и, несомненно, два магнетрона могут быть даже заменены одним, более крупным магнетроном, устраняя, таким образом, необходимость применения коленчатого волновода, включенного между круглым волноводом 106 и магнетронами. Средства охлаждения магнетронов, такие как вентиляторы (не показаны), подводят охлаждающий воздух к магнетронам 100 через воздуховоды охлаждающего воздуха.
Общий волновод 102 предпочтительно имеет прямоугольную конфигурацию, в которой каждое плечо является составляющей частью прямоугольного волновода, а вершина или стык действует как соединение, позволяющее микроволнам из каждого плеча или прямоугольного волновода коленчатого волновода 102 поступать в круглый волновод 106, расположенный выше. Общий волновод 102 и круглый волновод 106 сварены вместе для предотвращения возникновения дугового разряда между ними или любой утечки микроволновой энергии между ними. Круглый волновод 106, в свою очередь, передает поступающую в него микроволновую энергию вверх по направлению к подносу для приготовления пищи 64 и продукту питания 12, как показано пунктирными стрелками 109 в левой части фигуры 3.
Кроме того, в основании круглого волновода 106, там, где он соединяется с магнетронами 100, посредством соединителя и колен прямоугольного водновода коленчатого волновода 102, установлен тепловой экран 110 так, что горячий воздух из камеры для приготовления пищи 16 не может пройти к относительно чувствительным магнетронам 100. Тепловой экран или барьер 110 изготовлен из проницаемого для микроволн и теплостойкого материала, такого как керамика. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения при производстве печи устройство генерирования и передачи микроволн - включая магнетрон 100, общий волновод 102, тепловой экран 110 и круглый волновод 106 - могут быть смещены вертикально вверх или вниз по отношению к лотку для приготовления пищи 64 так, чтобы сфокусировать микроволны на гипотетическом продукте питания, находящемся на лотке для приготовления пищи 64. Для предотвращения утечки микроволн из зоны соединения между генератором микроволн и устройством их передачи, описанным выше, а также возвратным средством воздуха 120, через которое проходит круглый волновод 106, каждое из них снабжено микроволновым уплотнителем в форме металлической пластины, выступающей на примерно 12,7 - 15,2 см. Микроволновый уплотнитель генератора микроволн и устройств их передачи является подвижным по отношению к ним для того, чтобы обеспечить возможность приближаться или удаляться от неподвижного микроволнового уплотнителя на возвратном канале для воздуха 120. Для того чтобы свести к минимуму потери тепла из внутреннего пространства камеры для приготовления пищи 16 через имеющееся в нем переднее окно 16а во время приготовления пищи или во время, когда не требуется доступ в нее, камера для приготовления пищи 16 снабжена дверцей 80, которая в закрытом положении (показано на фиг. 3) предотвращает утечку тепла из нее и в открытом положении (показано на фигурах 1 и 2) открывает отверстие 16а для прохода через него продукта питания 12.
Для того чтобы обеспечить возможность легкого, безопасного и быстрого помещения продукта питания 12 в камеру для приготовления пищи 16, керамический поднос 64 предпочтительно монтируется на опоре 65, закрепленной на дверце 80, для обеспечения возможности совместного с ней движения. Сборка дверца/опора 80/65 шарнирно закреплена на механизме шарнира 84 внутри корпуса 14 (см. фиг. 2) так, что керамический поднос 64 может передвигаться из положения загрузки/выгрузки - полностью вне печи (как показано на фиг. 1) через промежуточное положение (представленное на фиг. 2) в положение приготовления пищи (представлено на фиг. 3), когда она полностью находится внутри камеры для приготовления пищи 16. Пользователь помещает продукт питания 12, который необходимо приготовить, на керамический поднос 64 (который затем поддерживает продукт питания 12) и закрывает дверцу 80 для перемещения продукта питания в камеру для приготовления пищи 16.
Рассмотрим теперь фигуру 1, на которой представлена панель управления печи, в целом обозначенная цифрой 200 и включающая дисплей состояния 202, представляющий собой, например, жидкокристаллическую панель, блок кнопок 204, такую как панель кнопок с надписями, обозначающими различные типы продуктов питания, и тремя кнопочными переключателями, обозначенными "Старт", "Стоп" и "Техническое обслуживание" соответственно.
На дисплее состояния 202 представляются данные, вводимые в систему с помощью блока кнопок 204, информационные сообщения для пользователя и текущая операция устройства. Блок кнопок 204 может содержать 10 цифровых кнопок или номерных кнопок, которые действуют как номера или, в качестве альтернативы, каждая из кнопок блока может действовать как номерная кнопка в режиме технического обслуживания печи. Так, кнопочный переключатель технического обслуживания может работать как переключатель регистра для перевода панели управления в специфический режим для ввода цифровых данных с помощью кнопок блока 204. Переключение кнопочного переключателя ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ переводит панель управления в состояние ввода режима технического обслуживания, причем дисплей 202 показывает, что печь находится в режиме "Техническое обслуживание". При этом кнопки переключаются в другой регистр и выполняют функцию различных включений диагностических и подобных им операций, используемых для настройки, технического обслуживания, транспортировки и т.п.
Кнопочные переключатели "Старт" и "Стоп" являются функциональными ключами, которые не требуют какого-либо другого ввода. Кнопка "Старт" включает цикл приготовления пищи, а кнопка "Стоп" останавливает цикл приготовления пищи и может использоваться как альтернатива момента завершения цикла, попросту сбрасывая оставшееся время до нуля.
Средство управления 250, связанное с панелью управления 200, обеспечивает работу средств микроволнового приготовления пищи (таких как магнетрон 100) и средств, формирующих струи газа (таких как вентилятор 40), во временном соответствии по отношению друг к другу. В зависимости от предпочтительного цикла приготовления пищи для данного продукта средства тепловой обработки при помощи горячего воздуха и средства микроволнового приготовления пищи могут быть задействованы в достаточной степени одновременно. Однако, поскольку работа вентилятора 40 одновременно с работой магнетронов 100 может привести к флуктуациям напряжения питания и вызвать срабатывание различных механизмов обеспечения безопасности, установленных специально для определения подобных флуктуаций напряжения питания, предпочтительно, чтобы вентиляторы 40 включались, по меньшей мере, за ок. 2 секунд до включения магнетронов 100. Для определенных продуктов питания возможно одновременное применение микроволнового приготовления пищи и приготовления пищи с помощью струй горячего воздуха либо один или другой способ приготовления пищи могут начинаться до и/или заканчиваться после другого способа приготовления пищи. Определенные продукты питания (например, не замороженные продукты питания) могут потребовать относительно короткого периода микроволновой обработки по сравнению с приготовлением с помощью струй горячего воздуха так, что период приготовления с помощью струй горячего воздуха может начинаться до включения микроволнового приготовления пищи и продолжаться после выключения микроволнового приготовления пищи. Обычно оба способа включаются одновременно, по меньшей мере, на некоторый период времени.
Средство управления 250 включает нагревательное средство 28 для предварительного разогрева теплового резервуара 26 и атмосферного воздуха в нагнетателе 18 до момента включения средства, формирующего поток воздуха 40 (и предпочтительно до включения средства микроволнового приготовления пищи 100 и средства, формирующего поток воздуха 40), причем это время предварительного разогрева значительно больше, чем время приготовления пищи, требуемое для продукта питания 12. В зависимости от таких факторов, как размер нагнетателя 18, тип источника питания, используемого для средства нагрева 28, требуемая температура атмосферного воздуха в нагнетателе и т.п., печь 10 подвергается предварительному нагреву (то есть включается нагревательное средство 28) в течение значительного периода времени до непосредственного использования печи для приготовления пищи. В случае, если доступен только источник с напряжением 110 V для питания нагревательного средства 28, обычно период предварительного разогрева составляет приблизительно 1-2 часа до использования печи. Включение предварительного нагрева может производиться с помощью таймера так, что предварительный нагрев печи 10 будет завершен еще до прибытия персонала для ее использования. Наиболее типичным, однако, является использование печи в таком же режиме, в каком работает холодильник, когда печь 10 поддерживается в готовности для использования (т.е. в нагретом состоянии) постоянно.
Примеры времени быстрого приготовления пищи, достижимые при применении настоящего изобретения с использованием источника питания 110 вольт, составляют от 30 до 80 секунд обработки для поочередно вводимых порций замороженной, предварительно приготовленной пиццы, замороженных сырых грудок цыпленка и сырых бифштексов и 15 секунд обработки для предварительно приготовленного и замороженного французского картофеля фри и сырых бисквитов. С другой стороны, приготовление охлажденных грудок цыпленка или пиццы может занять 45 секунд. Таким образом, большинство охлажденных и замороженных продуктов, типа продаваемых в ресторанах быстрого питания, могут быть приготовлены в течение от 15 до 80 секунд в зависимости от продукта питания и его объема без потери качества по отношению к уровню стандартного качества в индустрии быстрого питания.
Специалистам в области приготовления пищи, знакомым с предшествующим уровнем техники, будет понятно, что печь, соответствующая настоящему изобретению, не только обеспечивает значительное сокращение времени приготовления пищи по сравнению с традиционными средствами приготовления пищи, но часто существенно повышает качество продукта по сравнению с традиционными средствами приготовления пищи. Например, если в процессе приготовления пищи из продукта будет удалено слишком большое количество влаги, овощи могут в значительной степени потерять запах и сильно изменить свою консистенцию. Уменьшенное время приготовления делает возможным с помощью печи в соответствии с настоящим изобретением сохранить в различных продуктах питания (таких, как овощи, цыплята, сосиски и т.д.) больше аромата и влаги.
Как показано, источники энергии (т.е. микроволны и горячий воздух) проникают в камеру для приготовления пищи 16 из противоположных направлений, в то время как воздух, покидающий камеру для приготовления пищи 16, выходит с той же стороны (т.е. снизу), с которой проходят микроволны. Для специалистов в данной области будет ясно, что в других вариантах осуществления изобретения потоки энергии могут входить с одного и того же направления или с перпендикулярных направлений.
Управление печью в соответствии с настоящим изобретением достаточно простое для использования даже для относительно низко квалифицированной рабочей силы, занятой обычно в ресторанах быстрого питания. Пользователь открывает дверцу 80, помещает охлажденный или замороженный продукт 12, который необходимо приготовить, на поднос 64 и закрывает дверцу 80. Затем пользователь указывает тип продукта питания, нажимая одну из кнопок на панели кнопок 204. Производитель или менеджер магазина уже заранее настраивает печь на требуемый профиль времени и температуры так, что теперь пользователь должен только нажать на кнопку "Старт" для того, чтобы включить весь процесс приготовления.
Магнетроны 100 и вентилятор горячего воздуха 40 включаются в соответствии со средствами управления 250. Микроволны, генерируемые магнетронами 100, направляются в плечи прямоугольного коленчатого волновода 102 и затем через керамический тепловой экран 110 в круглый волновод 106, который был заранее установлен на заводе таким образом, чтобы обеспечить передачу микроволн, правильным образом сфокусированных с помощью круглого волновода 106, через керамический поднос 64 на продукт питания 12. Вентилятор 40 нагнетает предварительно нагретый воздух из нагнетателя 18 через канал для горячего воздуха 52 и через прорези 54 рассеивателя струи горячего воздуха. Горячий воздух формируется в направленные струи при проходе через прорези 56 входной пластины, причем эти струи воздействуют на верхнюю поверхность и на края продукта питания 12 и направляются от вершины продукта питания вниз по направлению к керамическому подносу 64. Отраженный горячий воздух перехватывается вначале с помощью выступа 61 и затем керамическим подносом 64, которые направляют горячий воздух радиально внутрь вдоль нижней поверхности продукта питания 12 до тех пор, пока горячий воздух не найдет выход из камеры для приготовления пищи через центральное отверстие 66 керамического подноса 64. Горячий воздух, входящий в центральное отверстие 66, блокируется от дальнейшего прохода по направлению к магнетронам 100 с помощью теплового экрана 110 и проходит, таким образом, через отверстие для прохода воздуха 112 в металлическом экране 82 и далее в возвратное средство для воздуха 120, возвращаясь оттуда через фильтр 300 и вентилятор 40 в нагнетатель 18 для разогрева и рециркуляции. Даже если прорези 54 рассеивателя не направляют струи воздуха непосредственно на боковые поверхности продукта питания 12, вентилятор 40 заставляет горячий воздух отражаться от поверхности продукта питания 12 и поверхности 60 верхней части боковых стенок так, что он протекает по направлению вниз вдоль боков продукта питания и вдоль его нижней поверхности.
После завершения приготовления продукта питания 12, что определяется последней командой программы для включения средства приготовления пищи (или в качестве альтернативы - при нажатии пользователем кнопки "Стоп"), функция загрузки выполняется в обратном порядке.
Было бы предпочтительно, чтобы в любое время в течение процесса приготовления пищи или сразу после его выполнения (но предпочтительно в момент, когда магнетроны 100 и вентилятор 40 включены с помощью средства управления 250 после приготовления пищи) средства термостатического управления или средства управления 250 в случае необходимости включали бы нагревательные средства для восстановления температуры воздуха, находящегося в нагнетателе, до установленного значения во время или между циклами приготовления пищи.
Для специалистов в области приготовления пищи является очевидным, что печь, соответствующая настоящему изобретению, может использоваться для комбинированного приготовления пищи, с использованием как микроволнового нагревателя, так и нагревания при помощи горячего воздуха, только для микроволнового приготовления пищи (просто не включая вентилятор 40) или для приготовления пищи только с помощью горячего воздуха (просто не включая магнетроны 100). Когда такая печь не предназначается для комбинированного применения, части, не являющиеся необходимыми для предлагаемого ее использования, могут быть исключены для уменьшения стоимости производства либо в качестве альтернативы могут быть оставлены для обеспечения возможности переключения печи в будущем в другой режим работы (для работы в другом режиме либо для комбинированной работы). Естественно, что при использовании печи только с нагреванием горячим воздухом различные ограничения, необходимые для использования микроволнового приготовления пищи, не являются обязательными, например вместо использования керамического подноса 64 (необходимость применения керамики была вызвана возможностью прохода через нее микроволн) может использоваться некерамический поднос. При этом в случае, когда поднос изготовлен из металла или другого материала, имеющего высокую теплопроводность, может быть получен эффект поджаривания, когда верхняя поверхность продукта питания поджаривается входящим потоком воздуха, а нижняя поверхность продукта питания поджаривается горячим подносом. Аналогично, металлический экран может быть изготовлен из другого материала, поскольку больше нет требования направлять и отражать микроволны.
В случае, когда продукт питания требует существенного внутреннего прогрева (например, замороженный продукт) при использовании некомбинированной печи с приготовлением при помощи горячего воздуха, потребуется более длительный цикл приготовления пищи. Однако процесс приготовления продукта питания, при котором требуемая степень приготовления во внешних слоях больше, чем внутренних, не значительно пострадает от исключения микроволновой обработки. Например, когда продукт питания имеет большое отношение поверхности к объему - например, замороженный французский картофель фри - с помощью быстро движущегося нагретого воздуха можно получить картофель фри, имеющий хрустящую корочку, без обработки микроволнами в течение примерно 30 секунд (например, в два раза дольше, чем это заняло бы, если бы использовалась также и микроволновая обработка). Так, некомбинированная печь является прежде всего, но не исключительно, полезной при приготовлении незамороженных продуктов, хотя определенные замороженные продукты, имеющие большое значение отношения площади поверхности к объему, также можно продуктивно использовать в такой печи.
Таким образом, настоящее изобретение описывает печь для быстрого приготовления пищи, такую, как комбинированная печь, использующая нагревание с помощью струй горячего воздуха и микроволнового нагрева для того, чтобы готовить большое количество поочередно закладываемых порций замороженных или охлажденных продуктов питания в течение от 30 до 70 или от 15 до 50 секунд соответственно, или некомбинированную печь, которая, в общем, способна приготовлять большинство охлажденных продуктов питания в течение 20-60 секунд в зависимости от продукта питания и его объема, причем продукты готовятся последовательно один за другим до уровня качества, аналогичного принятому в ресторанах быстрого питания. В предпочтительном варианте осуществления изобретения печь работает от источника питания напряжением 110 V и является безопасной, простой и экономичной в производстве, эксплуатации и техническом обслуживании. Комбинированная печь может также использоваться как некомбинированная печь быстрого приготовления пищи, которая готовит пищу только с помощью передачи тепла от горячего воздуха, или может быть изготовлена отдельная некомбинированная печь, использующая только передачу тепла от горячего воздуха.
Хотя были представлены и детально описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области будет очевидна возможность применения различных модификаций и возможность улучшения данной конструкции. Соответственно, дух и рамки изобретения могут быть истолкованы более широко и ограничиваются только прилагаемой формулой изобретения, а не вышеизложенным описанием.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ПЕЧИ ДЛЯ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ ПУТЕМ ОБРАБОТКИ ГОРЯЧИМ ВОЗДУХОМ И/ИЛИ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКОЙ | 1994 |
|
RU2100707C1 |
| НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ НАГРЕВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ | 2004 |
|
RU2282791C2 |
| МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ С КОФЕВАРКОЙ | 2004 |
|
RU2335098C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА И ОБРАБОТКИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2001 |
|
RU2220517C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ (ВАРИАНТЫ) | 1996 |
|
RU2143088C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ | 2006 |
|
RU2414651C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ | 2006 |
|
RU2406036C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ | 2007 |
|
RU2395040C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ | 2018 |
|
RU2780986C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ | 2006 |
|
RU2411414C2 |
Печь для приготовления пищи при помощи направления на нее горячего воздуха включает корпус, ограничивающий камеру для приготовления пищи, приспособленную для помещения в нее пищевого продукта для его приготовления, нагнетатель горячего воздуха, имеющий конфигурацию и размеры для содержания определенного объема воздуха, вентилятор для создания избирательного и изменяемого поток газа для направления струи газа на продукт, средства управления для изменения режима вентилятора, независимого включения нагревательных средств и вентилятора, канал для обеспечения сообщения газа между ними, с нагнетателем соединен источник тепловой энергии для нагревания газа, находящегося в нагнетателе. Технический результат заключается в создании быстродействующей печи, способной готовить широкий круг пищевых продуктов, безопасной, простой и экономичной в производстве, применении и обслуживании. 4 с. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
| Установка для обработки грунтовых блоков СВЧ излучением | 1989 |
|
SU1807587A1 |
| Комбинированная СВЧ-печь | 1990 |
|
SU1758914A1 |
| Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы | 1917 |
|
SU93A1 |
| Пюпитр для работы на пишущих машинах | 1922 |
|
SU86A1 |
| US 4835351 A1, 30.05.89 | |||
| US 5147994 A, 15.09.92 | |||
| US 5264823 A, 19.10.93 | |||
| Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы | 1917 |
|
SU93A1 |
| Пожарный двухцилиндровый насос | 0 |
|
SU90A1 |
