ПАРОКОНВЕКТОМАТ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ В СОЧЕТАНИИ ПАРА И ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ КОНВЕКЦИИ Российский патент 2024 года по МПК A21B1/08 

Изобретение относится к области приготовления продуктов питания, в частности к многофункциональным устройствам для приготовления пищи с помощью водяного пара. На предприятиях общественного питания и перерабатывающей промышленности показали высокую эффективность и производительность пароконвектоматы – устройства, совмещающие в себе сразу два вида оборудования – пароварку и конвекционный жарочный шкаф. Важным достоинством пароконвектоматов является также отсутствие эффекта пригорания продуктов в процессе тепловой обработки во всем диапазоне температур.

Недостатком технологии совмещения водяного пара и жарочного шкафа в существующих пароконвектоматах является низкая входная температура пара, который при поступлении в жарочный шкаф устройства догревается за счет температуры рабочей камеры жарочного шкафа, отбирая таким образом энергию из рабочей камеры. В других случаях вместо пара в рабочую камеру впрыскивают непосредственно воду (инжекторный способ получения пара) и рабочая камера жарочного шкафа выполняет роль парогенератора. В результате затрат энергии на догрев пара в существующих пароконвектоматах технологический процесс тепловой обработки пищи затягивается и увеличивается время приготовления блюд.

Низкая температура входящего пара обусловлена тем, что согласно требованиям безопасности в зоне приготовления пищи не должно создаваться избыточное давление, то есть давление входящего в камеру жарочного шкафа насыщенного пара близко к атмосферному. При атмосферном давлении температура насыщенного пара может быть лишь незначительно выше 100 °С.

Известно устройство для приготовления пищи с помощью пара [Патент RU № 2401040, МПК A47J 27/05, опубл. 10.10.2010], в котором с целью повышения температуры пара имеется усиленная паровая камера, рассчитанная на высокое давление и, соответственно, на высокую температуру пара.

Недостатком такого устройства является сложность конструкции, связанная с мерами безопасной эксплуатации парогенератора высокого давления. Как следствие, устройство высокого давления требует затратный регламент технического обслуживания и поэтому данное устройство не получило распространения.

Известно устройство для пропаривания пищи в процессе ее приготовления без превышения атмосферного давления в рабочей камере [US 4173215, МПК A21B1/08, опубл. 06.11.1979]. Для этого в конструкции устройства организована подача в зону приготовления пищи увеличенного количества пара и предусмотрены средства удаления большого количества конденсата. Такое решение затрудняет совмещение его с жарочным шкафом, а также повышает трудоемкость обслуживания конденсатной системы парогенератора в связи со сбором конденсата.

Известно также устройство с двухступенчатым нагревом пара перед подачей его в рабочую камеру приготовления пищи [Патента US № 6911626, МПК A21B3/04, опубл. 28.06.2005]. Первая ступень нагрева, погруженная непосредственно в воду, обеспечивает ее кипение, а вторая с ступень нагрева, расположенная в паропроводе над поверхностью воды, по мнению авторов перегревает пар, поступающий в рабочую зону. (В2). На самом деле подогрев пара сразу после его образования повышает его коэффициент сухости и температуру в полости подающего патрубка, где вследствие местного перегрева пар локально выходит из состояния насыщения, а с переходом в рабочую камеру снова восстанавливает свою температуру, приводя ее в соответствие с атмосферным давлением. Таким образом, многоступенчатый нагрев не дает преимущества устройству, ведет к усложнению его конструкции и регламента на обслуживание.

Известно также устройство - пароконвектомат [Патент RU № 195468, МПК A21B 1/08, A21B 1/26, опубл. 29.01.2020], принятый за прототип, предназначенный для тепловой обработки продуктов питания в сочетании пара и принудительной конвекции, содержащий корпус, рабочую камеру, загрузочную дверь, блок управления, средства подачи пара в рабочую камеру. Данное известное устройство имеет простую по сравнению с другими конструкцию, работает при атмосферном давлении, и, также в полной мере, обладает недостатками известных пароконвектоматов – низкая температура пара, потеря производительности, дополнительные затраты на обслуживание (удаление конденсата, избыточного пара) при работе в режимах пропаривания и совмещенном режиме пар/горячий воздух.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании современного простого и удобного в эксплуатации профессионального оборудования для тепловой обработки пищи с помощью пара.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности работы и технологичности обслуживания пароконвектомата.

Технический результат достигается за счет того, что пароконвектомат для тепловой обработки продуктов питания в сочетании пара и принудительной конвекции, содержит корпус с блоком управления и загрузочной дверью, за которой внутри корпуса образована рабочая камера, с расположенными в ней средствами для нагрева рабочей камеры и принудительной циркуляции в ней горячего воздуха и водяного пара, соединенная посредством атмосферного канала с атмосферой и посредством паропровода перегретого водяного пара с прямоточным индукционным пароперегревателем, состоящим из магнитного сердечника, первичной катушки на этом сердечнике, подключенной к сети переменного тока, и вторичной обмотки, выполненной из трубчатого проводника, замкнутой накоротко электрической перемычкой, за пределами которой один конец трубчатого проводника присоединен к паропроводу перегретого пара, а другой – к напорному трубопроводу водяного насоса.

В качестве средств для нагрева и принудительной циркуляции горячего воздуха и водяного пара применяются, например соответственно, резистивные нагреватели и вентилятор.

В предлагаемой конструкции прямоточный индукционный пароперегреватель пароконвектомата генерирует ненасыщенный водяной пар, давление которого слабо зависит от его температуры, поэтому пар можно разогревать до температуры 600°С и подавать в рабочую камеру пароконвектомата малым расходом, определяемым объемом рабочей камеры. При попадании в рабочую камеру перегретый пар немедленно остывает до температуры рабочей камеры, но при этом не поглощает энергию и не нарушает температурный режим обработки находящихся в ней продуктов.

Прямоточный индукционный пароперегреватель пароконвектомата обладает высоким быстродействием, сопоставимым с быстродействием электрических исполнительных устройств, например, контакторов. С учетом этого прямоточный индукционный пароперегреватель можно эксплуатировать в режиме старт/стоп и таким способом регулировать количество подаваемого в рабочую камеру ненасыщенного перегретого пара, например, в совмещенном режиме конвекция/пар можно подавать пар порциями, пополняя его в рабочей камере до нужного количества в соответствии с рецептом приготовления.

В рабочих режимах пароконвектомата ненасыщенный перегретый пар поступает в рабочую камеру, вытесняет из нее кислород воздуха, впитывается в обрабатываемый в рабочей камере продукт, оказывая на него ожидаемое гастрономическое действие. Показателем нормальной работы пароконвектомата в режиме конвекция/пар может служить минимальный выход пара в атмосферный канал из рабочей камеры. Кроме того, ненасыщенный пар практически не создает конденсата в пароконвектомате, что в значительной мере облегчает его эксплуатацию за счет сокращения времени и затрат на его техническое обслуживание.

Применение ненасыщенного (перегретого) пара в пароконвектомате обеспечивает такое же высокое качество приготовления, как и с использованием насыщенного пара, но при этом сокращается технологическое время приготовления блюд, повышается производительность пароконвектомата.

Таким образом, перечисленные выше преимущества пароконвектомата достигнуты благодаря применению в его конструкции прямоточного индукционного пароперегревателя.

На чертеже показано устройство пароконвектомата.

Пароконвектомат включает корпус 1, внутри которого расположена рабочая камера 2 и полки 3 для гастроемкостей. Полки 3 для гастроемкостей окружены циркуляционным экраном 4. Для нагрева рабочей камеры 2 в простенке между корпусом 1 и циркуляционным экраном 4 установлены нагреватели 5 и вентилятор 6, осуществляющий режим принудительной конвекции атмосферы во внутренней полости рабочей камеры 2. Внутри рабочей камеры 2 поддерживается постоянное атмосферное давление благодаря наличию атмосферного канала 7. Для контроля температуры в рабочей камере 2 установлен датчик температуры камеры 8. Доступ внутрь рабочей камеры 2 осуществляется через загрузочную дверь 9. Пароснабжение рабочей камеры 2 перегретым паром производится через паропровод перегретого пара 10 от прямоточного индукционного пароперегревателя 11, расположенного в корпусе 1 и состоящего из первичной катушки 12 с магнитным сердечником 13 и трубчатой вторичной обмотки 14, замкнутой накоротко электрической перемычкой 15. За пределами электрической перемычки 15 один конец трубчатой вторичной обмотки 14 подсоединен к напорному трубопроводу 16 водяного насоса 17, а другой конец трубчатой вторичной обмотки 14 подсоединен к паропроводу перегретого пара 10, открывающемуся во внутреннюю полость рабочей камеры 2. Температура пара контролируется датчиком температуры пара 18, установленном на паропроводе перегретого пара 10. Водяной бак 19 содержит запас питательной воды для водоснабжения индукционного прямоточного пароперегревателя 11 при включении водяного насоса 17. Блок управления 20 предназначен для приведения в действие вентилятора 6, нагревателей 5, первичной катушки 12 прямоточного индукционного пароперегревателя 11, водяного насоса 17, и для обеспечения безопасной работы устройства.

Оборудование пароконвектомата обеспечивает возможность реализации всех стандартных режимов работы: конвекция (сухой нагрев), конвекция плюс пар (комбинированный нагрев), разогрев с паром, пропаривание. Дополнительным является режим конвекция/пар (поочередное включение), в котором при поддержании заданной температуры нагреватели 5 работают в режиме старт/стоп, а прямоточный индукционный пароперегреватель 11 с насосом 17 - в противофазе стоп/старт, то есть при включении нагревателей 5 выключается первичная катушка 12 и насос 17, а при выключении нагревателей 5 включается первичная катушка 12 прямоточного индукционного пароперегревателя 11 и насос 17. Режим конвекция/пар является наиболее экономичным режимом с расходом пара. Преимуществом пароконвектомата является оперативность при использовании режимов с паром, отсутствие конденсата, повышение производительности по сравнению с аналогами.

Пароконвектомат работает следующим образом.

Перед началом работ по приготовлению пищи рабочую камеру 2 пароконвектомата разогревают предпочтительно путем включения режима конвекция плюс пар. Для этого с помощью блока управления 20 устанавливают температуру нагрева рабочей камеры 2 и включают режим конвекция плюс пар, в котором включена непрерывно первичная катушка 12 прямоточного индукционного пароперегревателя 11, насос 17 непрерывно подает воду из бака 19 через напорный трубопровод 16 в короткозамкнутую трубчатую обмотку 14, в которой вода нагревается и переходит в фазу перегретого пара, перегретый пар по паропроводу перегретого пара 10 поступает во внутреннюю полость рабочей камеры 2, вентилятор 6 включен непрерывно, а нагреватели 5 - в режиме старт/стоп. Контроль температуры рабочей камеры 2 и перегретого пара осуществляется соответственно датчиками температуры 8 и 18. Рабочая камера 2 разогревается до установленной температуры и одновременно проветривается перегретым паром с выходом пара через атмосферный канал 7. По окончании разогрева (достижения установленной температуры рабочей камеры) пароконвектомат готов к работе и автоматически переходит в ждущий режим, в котором отключается прямоточный индукционный пароперегреватель 11 (отключается от питания катушка 12), водяной насос 17, а нагреватели 5 и вентилятор 6 продолжают работать в ранее установленном режиме и поддерживать установленную оператором температуру в рабочей камере 2. Прямоточный индукционный пароперегреватель 11 сконструирован так, что температура его замкнутой вторичной обмотки 14 при включении составляет 600°С. В случае превышения указанной температуры, блок управления 20 по сигналу датчика 18 блокирует работу прямоточного индукционного пароперегревателя 11 и водяного насоса 17 в связи с осушением по причине отсутствия воды в водяном баке 19.

Для загрузки исходных для приготовления продуктов в разогретый пароконвектомат открывают дверь 9 и устанавливают гастроемкости с сырыми продуктами на полки 3 для гастроемкостей. После этого с помощью блока управления 20 выбирают и включают программу приготовления.

По окончании работ осуществляют мойку рабочей камеры 2 пароконвектомата. Для этого используют описанный выше режим конвекция плюс пар с установкой температуры нагрева рабочей камеры 2 ниже 100 ℃. В этом случае поступающий непрерывно в рабочую камеру 2 перегретый пар конденсируется на поверхности элементов конструкции рабочей камеры 2 пароконвектомата и способствует отделению от нее различных загрязнений.

Для проверки заявленных преимуществ изобретения известный пароконвектомат тепловой мощностью 7,8 КВт был реконструирован в пароконвектомат путем замены инжекторного парогенератора на проточный индукционный пароперегреватель ненасыщенного пара мощностью 2,0 КВт. Разогрев рабочей камеры 2 пароконвектомата нагревателями 5 с включенным вентилятором 6 без пара (отключена первичная катушка 12 прямоточного индукционного пароперегревателя 11 и водяной насос 17) до максимальной рабочей температуры 270°С длился 335 секунд. Разогрев этой же камеры 2 с помощью режима конвекция плюс пар (включена первичная катушка 12 прямоточного индукционного пароперегревателя 11 и водяной насос 17) длился незначительно меньше – 305 секунд за счет дополнительно поступающей тепловой энергии пара, при этом надо учесть, что осуществлялось проветривание рабочей камеры 2 паром и часть тепловой энергии покидала рабочую камеру 2 пароконвектомата через атмосферный канал 7 вместе с выходящим через него паром.

Проветривание рабочей камеры 2 паром известного пароконвектомата, участвовавшего в сравнительных испытаниях, можно было осуществить только после предварительного разогрева рабочей камеры 2, так как в известной конструкции пароконвектомата пар образуется за счет энергии тепла рабочей камеры и данный режим является затратным продолжительным по времени.

Затем были взяты две одинаковые по весу порции мясного блюда и по общему рецепту были приготовлены при одинаковой температуре 180°С в известном пароконвектомате (использовался имеющийся в нем режим конвекция плюс пар) и пароконвектомате (новый режим конвекция/пар). По сравнению с известным пароконвектоматом график установившейся в рабочей камере пароконвектомата температуры отличался высокой стабильностью, не имел глубоких провалов, характерных в моменты инжекции воды в камере пароконвектомата. Экономия времени приготовления в пароконвектомате составила 18%. Выделений пара в атмосферный канал 7 во время работы пароконвектомата не наблюдалось. Испытания подтвердили повышение производительности и технологичность пароконвектомата в режиме приготовления пищи с помощью пара.

Изобретение относится к многофункциональным устройствам для приготовления пищи с помощью водяного пара и принудительной конвекции. Пароконвектомат включает корпус с блоком управления и загрузочной дверью, за которой внутри корпуса образована рабочая камера, с расположенными в ней резистивными нагревателями и вентилятором, соединенная посредством атмосферного канала с атмосферой и посредством паропровода перегретого водяного пара с прямоточным индукционным пароперегревателем. Пароперегреватель состоит из магнитного сердечника, первичной катушки на этом сердечнике, подключенной к сети переменного тока, и вторичной обмотки, выполненной из трубчатого проводника, замкнутой накоротко электрической перемычкой, за пределами которой один конец трубчатого проводника присоединен к паропроводу перегретого пара, а другой – к напорному трубопроводу водяного насоса. Изобретение обеспечивает повышение производительности пароконвектомата. 1 ил.

Пароконвектомат для тепловой обработки продуктов питания в сочетании пара и принудительной конвекции, содержащий корпус с блоком управления и загрузочной дверью, за которой внутри корпуса образована рабочая камера, с расположенными в ней резистивными нагревателями и вентилятором, соединенная посредством атмосферного канала с атмосферой и посредством паропровода перегретого водяного пара с прямоточным индукционным пароперегревателем, состоящим из магнитного сердечника, первичной катушки на этом сердечнике, подключенной к сети переменного тока, и вторичной обмотки, выполненной из трубчатого проводника, замкнутой накоротко электрической перемычкой, за пределами которой один конец трубчатого проводника присоединен к паропроводу перегретого пара, а другой – к напорному трубопроводу водяного насоса.