DE112020001368T5

DE112020001368T5 - Kochgerät und kochverfahren

Info

Publication number: DE112020001368T5
Application number: DE112020001368.5T
Authority: DE
Inventors: Pin-Chun Huang; Dy-Cheng WANG; Chia-Chi Chang
Original assignee: Team Young Technology Co Ltd
Current assignee: Team Young Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-12-02
Also published as: US20220079371A1; WO2020187294A1; JP2022524737A; CN111713960A; BR112021018353A2

Abstract

Offenbart sind ein Kochgerät (1) und ein Kochverfahren. Das Kochgerät (1) umfasst: eine Zutaten enthaltende Kammer (10) zur Aufnahme von Zutaten (11), die im inneren ein Normaldruck aufweist; eine Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf (20), die eine Dampfkammer (21) aufweist und zur Erzeugung und Ansammlung von gesättigtem Hochdruckdampf mit einem höheren Druck als dem Normaldruck verwendet wird; eine Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung (30), die mit der Dampfkammer (21) in Verbindung steht und mit einem Auslass versehen ist, der mit der Zutaten enthaltenden Kammer (10) in Verbindung steht, um den gesättigten Hochdruckdampf freizusetzen und auf die Zutaten (11) zu sprühen, wobei, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf des gesättigten Hochdruckdampfes die Oberfläche der Zutaten (11) erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf sich immer noch an einem Punkt des gesättigten Dampfes befindet und latente Wärme an die Zutaten (11) von dem Punkt des gesättigten Dampfes freisetzt, so dass der gesättigte Dampf in einen Punkt der gesättigten Flüssigkeit umgewandelt wird; und eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung (40), wobei, wenn der gesättigte Dampf aufgrund der Freisetzung der latenten Wärme den Punkt der gesättigten Flüssigkeit erreicht, der gesättigte Dampf in ein Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt wird und die Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung (40) das Wasser-Dampf-Gemisch aus der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer (10) ausgibt. Auf diese Weise kann ein optimaler Kocheffekt erzielt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Dampfgar- bzw. Dampfkochgerät für Lebensmittel und ein Dampfgar- bzw. Dampfkochverfahren für Lebensmittel, insbesondere ein Dampfkochgerät und ein Dampfkochverfahren für Lebensmittel zum effizienten Dampfkochen von Lebensmitteln durch Anwendung von latenter Wärme von Wasserdampf.
Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Markt gibt es derzeit etwa drei Typen bzw. Arten von Dampfkochgeräten. Die eine nutzt normalen Atmosphärendruck-Dampf, beispielsweise herkömmliche elektronische Töpfe, elektrische Dampferzeuger, Dampföfen, einen „energiesparenden Zirkulations-Dampferzeuger“, der in dem chinesischen Patent Nr. CN202681613U bereitgestellt wird, und so weiter, die lediglich die Vorteile der Zirkulations- und Energiespareigenschaften von Wasserdampf nutzen und eine Gaspumpe zur Erzeugung kinetischer Energie einsetzen. Bei diesem Ausrüstungstyp wird Wasser über einen Punkt der gesättigten Flüssigkeit erhitzt bzw. erwärmt, um Dampf zu erzeugen; aufgrund der geringen Druckdifferenz und der thermischen Konvektion kommt der Dampf mit den Lebensmitteln in Kontakt, und die im Dampf enthaltene Wärmeenergie wird auf die Lebensmittel übertragen.
Bei dieser Art von Ausrüstung kommt jedoch nach der Erwärmung bzw. Erhitzung des Wassers zu Dampf der größte Teil des Dampfes mit den Lebensmitteln in Berührung, bevor der Dampf einen Sättigungsdampfpunkt bzw. einen Punkt gesättigten Dampfes erreicht, und die Menge an latenter Wärme des Dampfes kann nicht den Maximalwert erreichen. Außerdem kann wenig Wärmeenergie des gesättigten Dampfes von den Wassermolekülen im Dampf absorbiert werden; selbst falls ein Teil der Wärmeenergie von den Lebensmitteln absorbiert wird, wird die latente Wärme nicht in nennenswertem Umfang freigesetzt, da der Wasserdampf schnell zum Punkt der gesättigten Flüssigkeit zurückkehren kann, und es kann sich ein Wasserfilm auf einer Oberfläche der Lebensmittel bilden, nachdem die Wärmeenergie teilweise von den Lebensmitteln absorbiert wurde, und die anschließend zugeführte Wärmeenergie erwärmt und verdampft den Wasserfilm und wird nicht auf die Lebensmittel übertragen. Daher ist die thermische Gesamteffizienz unzureichend, die Gargeschwindigkeit ist niedrig, und der größte Teil der Wärmeenergie wird zum Erhitzen des kondensierten Wasserfilms oder des Dampfes, dessen latente Wärme freigesetzt wird, verschwendet. Beim Dampfkochen bzw. -garen von großen Lebensmittelbestandteilen bzw. Lebensmittelzutaten ist die Garzeit übermäßig lang, was dazu führt, dass die Lebensmittel zäh und übergart sind.
Die zweite Art von Dampfkochausrüstung ist eine Dampfbratmaschine, die mit überhitztem Dampf arbeitet, wie beispielsweise ein Heißdampfofen, der die Oberfläche der Lebensmittelzutaten aufgrund der relativ hohen Temperatur des überhitzten Dampfes erhitzt, verdampft und trocknet. Zum Beispiel zielen das chinesische Patent Nr. CN105078219B „ultra-high temperature continuous steam roasting machine“ und die U.S. Patentveröffentlichung Nr. US20070227364A1 „steam cooker“ beide darauf ab, den Zweck des „Dampfbratens“ durch die Anwendung bzw. Zuführung von überhitztem Dampf zu erreichen.
Aber auch wenn der Heißdampfofen oder ähnliches den Dampf auf eine Temperatur (beispielsweise 350°C) am oder über dem Punkt des gesättigten Dampfes erwärmen kann, um zum überhitzen Dampf bzw. Heißdampf zu werden, kann der Dampf nicht leicht kontrolliert werden, falls er sich im Zustand des überhitzen Dampfes befindet. Wenn der überhitzte Dampf auf die Lebensmittelzutaten aufgebracht bzw. zugeführt wird, können die Oberflächen der Lebensmittelzutaten verbrannt werden. Daher eignet sich der überhitzte Dampf eher zum Braten als zum Dampfkochen von Fisch oder Ähnlichem. Selbst falls die Temperatur des überhitzten Dampfes gemäß dem Stand der Technik, beispielsweise der oben genannten US-Patentveröffentlichung, auf eine Temperatur nahe dem Punkt des gesättigten Dampfes gesenkt werden kann, ist der Wassergehalt des gesättigten Dampfes, der aus dem überhitzten Dampf umgewandelt wird, gering, was dem Dampfkochen immer noch nicht zuträglich ist. Dies liegt daran, dass der überhitzte Dampf und flüssiges Wasser nicht im thermischen Gleichgewicht koexistieren können. Bevor der Energieverlust des überhitzten Dampfes einen Kondensationspunkt (das heißt den Punkt des gesättigten Dampfes) erreicht, existiert der überhitzte Dampf in einem gasförmigen Zustand und gibt die latente Wärme nicht ab. Obwohl die Wärmeenergie des überhitzten Dampfes im überhitzten Zustand teilweise an die Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Lebensmittelzutaten abgegeben wird, wird die Feuchtigkeit an der Oberfläche der Lebensmittelzutaten verdampft und abtransportiert, solange die Verdampfung größer ist als die Kondensation im dynamischen Gleichgewichtszustand, und die Oberfläche wird dann getrocknet.
Die dritte Art von Dampfkochausrüstung ist ein Hochdruckkocher oder ähnliches, wobei der Dampf unter hohem Druck erzeugt wird, um eine hohe Temperatur zu erreichen, die höher ist als die Sättigungsdampftemperatur bei normalem atmosphärischem Druck, so dass die Lebensmittelzutaten bei einer relativ hohen Temperatur erwärmt werden können. Ähnlich wie bei einem Dampfkocher wird der Hochdruckkocher jedoch durch Erwärmen von Wasser zu Wasserdampf und Erhöhen der Temperatur des Wasserdampfes unter hohem Druck betrieben, und die Lebensmittelzutaten wurden während des Prozesses der Temperaturerhöhung erwärmt. Daher wird die Wärmeenergie hauptsächlich zur Erwärmung des Wassers oder des Wassers im Wasserdampf (einer Mischung aus Wasser und Wasserdampf) eingesetzt, und die Lebensmittelzutaten können durch die Mischung aus Wasser und Wasserdampf erwärmt werden, die noch nicht den Punkt einer gesättigten Flüssigkeit erreicht hat. Dadurch kann der Effekt der vollständigen Anwendung der latenten Wärme des gesättigten Dampfes auf die Lebensmittelzutaten nicht erreicht werden. Außerdem befindet sich die Kammer mit den Lebensmittelzutaten während des Kochvorgangs in einem Hochdruckzustand; ein unsachgemäßes Öffnen oder Schließen der Kammer mit den Lebensmittelzutaten kann zu Gefahren führen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht die Erfindung darin, ein Gerät und ein Verfahren bereitzustellen, die die latente Wärme von gesättigtem Dampf zum Dampfkochen von Lebensmittelzutaten in vollem Umfang nutzen können, insbesondere ein Dampfkochgerät und ein Dampfkochverfahren, die die Vorteile der latenten Wärme des gesättigten Dampfes unter normalem atmosphärischem Druck ausüben können.
Um eines oder einen Teil der oder alle der Ziele oder andere Ziele zu erreichen, stellt eine Ausführungsform der Erfindung ein Dampfkochgerät bereit, das enthält:

eine Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer, die zur Lagerung einer Lebensmittelzutat konfiguriert ist und einen normalen atmosphärischen Druck aufweist;
eine Vorrichtung zur Erzeugung von Sättigungsdampf bzw. gesättigtem Dampf, die eine Dampfkammer aufweist und so konfiguriert ist, dass sie gesättigten Hochdruckdampf mit einem Druck, der größer als der normale atmosphärische Druck ist, in der Dampfkammer erzeugt und ansammelt;
eine Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung, die mit der Dampfkammer in Verbindung steht und einen Auslass aufweist, der mit der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer in Verbindung steht, um den gesättigten Hochdruckdampf freizusetzen und auf die Lebensmittelzutat zu sprühen, wobei, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf an einem Punkt des gesättigten Dampfes verbleibt und latente Wärme an die Lebensmittelzutat durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, der von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu einem Punkt der gesättigten Flüssigkeit umgewandelt wird, so dass die Lebensmittelzutat durch die latente Wärme, die von dem freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, erwärmt wird; und
eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Wasser-Dampf-Gemisch aus der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer abgibt, so dass der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutat aufgebracht wird und dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich erwärmt wird durch die latente Wärme, die von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu dem Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, wobei der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt wird, wenn der gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch sich zu der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung bewegt,
wobei eine Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und eine Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemischs so gesteuert werden, dass eine Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer größer oder gleich einer Sättigungsdampf-Temperatur bei normalem atmosphärischem Druck gehalten wird,
wobei die Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf ferner einen ersten Wassertank, der sich in der Dampfkammer befindet, und eine temperatursteuernde Heizung enthält, die den ersten Wassertank erwärmt, so dass die Dampfkammer den gesättigten Hochdruckdampf mit einer dem hohen Druck entsprechenden Sättigungsdampf-Temperatur aufweist,
wobei das Dampfkochgerät ferner eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem zweiten Wassertank zur Aufnahme von Wasser und einem Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr in dem zweiten Wassertank aufweist, wobei das Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr mit der Wasser-Dampf-Gemisch-Abgabevorrichtung in Verbindung steht, so dass Wärmeenergie des ausgetragenen bzw. abgegebenen Wasser-Dampf-Gemisches in das Wasser in dem zweiten Wassertank zurückgeführt wird,
wobei die Wärmerückgewinnungsvorrichtung ferner eine Druckpumpe enthält, die so konfiguriert ist, dass sie Wasser in dem zweiten Wassertank unter Druck setzt und zu der Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf überträgt.

Um eines oder einen Teil der oder alle Ziele oder andere Ziele zu erreichen, stellt eine Ausführungsform der Erfindung ein Dampfkochverfahren bereit, das enthält:

Bereitstellen einer Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lebensmittelzutat lagert und einen normalen atmosphärischen Druck aufweist;
Durchführen eines Schritts des Erzeugens von gesättigtem Hochdruckdampf und Sammeln des gesättigten Hochdruckdampfs mit einem Druck, der höher als der normale atmosphärische Druck ist, in einer Dampfkammer;
Durchführen eines Dampfkochschritts, um den gesättigten Hochdruckdampf aus der Dampfkammer freizusetzen und den gesättigten Hochdruckdampf auf die Lebensmittelzutat zu sprühen, wobei, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf an einem Punkt des gesättigten Dampfes bleibt, und latente Wärme an die Lebensmittelzutat abgegeben wird, durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf, der vom Punkt des gesättigten Dampfes zu einem Punkt der gesättigten Flüssigkeit transformiert wird, so dass die Lebensmittelzutat durch die latente Wärme, die von dem freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf abgegeben wird, erwärmt wird; und
Durchführen eines Wasserdampfabgabeschrittes, um ein Wasser-Dampf-Gemisch aus der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer durch eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung abzugeben, wobei der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt wird, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit vom Punkt des gesättigten Dampfes erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch sich in Richtung der Wasserdampfauslassvorrichtung bewegt, so dass der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutat aufgebracht wird und dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich durch die latente Wärme, die vom Punkt des gesättigten Dampfes zum Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, erwärmt wird.

In dem Dampfkochgerät und dem Dampfkochverfahren, die in der Erfindung bereitgestellt werden, werden eine Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und eine Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemisches so gesteuert, dass die Umgebungstemperatur der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer größer oder gleich der Temperatur des gesättigten Dampfes bzw. Sättigungsdampf-Temperatur bei normalem Atmosphärendruck gehalten wird.
Hier enthält der Schritt der Erzeugung des gesättigten Hochdruckdampfes ferner das Erwärmen eines ersten Wassertanks, der sich in der Dampfkammer befindet, so dass die Dampfkammer den gesättigten Hochdruckdampf mit einer dem hohen Druck entsprechenden Sättigungsdampf-Temperatur aufweist.
Hier enthält der Wasserdampfabgabeschritt ferner einen Schritt der Rückführung bzw. Rückgewinnung von Wärmeenergie des Wasser-Dampf-Gemisches in Wasser in einem zweiten Wassertank, indem das Wasser-Dampf-Gemisch durch den zweiten Wassertank, der das Wasser enthält, strömt, und das Wasser-Dampf-Gemisch nicht mit dem Wasser im zweiten Wassertank vermischt wird.
Gemäß dem Gerät und dem Verfahren, die in der Erfindung bereitgestellt werden, sind die Schritte der Erzeugung, Verwendung und Rückgewinnung des gesättigten Dampfes gut geplant, um eine optimale Effizienz beim Dampfkochen zu erreichen. Daher, falls der gesättigte Hochdruckdampf, der mehr Wassermoleküle als die Wassermoleküle des überhitzten Dampfes enthält, in die Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer mit normalem Druck eingeleitet wird, kann der durch den Druckabfall verursachte Dampfstrom sicherstellen, dass der gesättigte Dampf schnell auf die Lebensmittelzutat gesprüht wird, ohne dass irgendein Druckgebläse oder eine andere Ausrüstung erforderlich ist, und bevor der Dampf auf die Lebensmittelzutat gesprüht wird, ist der Dampf noch in Form von gesättigtem Dampf mit der latenten Wärme, und die latente Wärme wird sofort freigesetzt, nachdem der Dampf die Lebensmittelzutat erreicht hat, so dass die latente Wärme in die Lebensmittelzutat eindringen und mit dem Wasser in der Lebensmittelzutat reagieren kann. So kann die Lebensmittelzutat gegart werden, ohne dass sie verbrennt. Außerdem kann durch die Verwendung der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung das Wasser-Dampf-Gemisch, das latente Wärme freigesetzt hat und in der Kammer für die Lebensmittelzutaten verteilt ist, effektiv abgegeben und rückgewonnen werden, oder die Wärmeenergie des Wasser-Dampf-Gemisches kann rückgewonnen werden, so dass der gesättigte Dampf nicht blockiert wird und kontinuierlich eingeleitet und auf die Lebensmittelzutat gesprüht werden kann, und dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich durch die latente Wärme von dem gesättigten Dampf erwärmt werden. Auf diese Weise kann das Bindegewebe der Lebensmittelzutat schnell und effektiv zerstört werden, unter den Bedingungen eines geringen Energieverbrauchs, einer verkürzten Garzeit und einer Verringerung des Frischeverlusts der Lebensmittelzutat, so dass das Lebensmittel weich und zart wird. Dies ist ein Unterschied zum gewöhnlichen Dampfkochen.
Um die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlicher und verständlicher zu machen, werden im Folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Jedoch sollten Personen mit normalen Kenntnissen auf dem Gebiet der Erfindung in der Lage sein zu verstehen, dass die detaillierten Beschreibungen und spezifischen Ausführungsformen, die für die Umsetzung der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, lediglich dazu dienen, die Erfindung zu erklären und nicht dazu dienen, den in der Erfindung vorgesehenen Umfang zu begrenzen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Erscheinungsform eines Dampfkochgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht, die Verbindungen von Vorrichtungen eines Dampfkochgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die die Wirksamkeit der latenten Wärme in der Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Flussdiagramm eines Dampfkochverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Bezugszeichen in den Zeichnungen sind:

1: Dampfkochgerät
3: Tür
11: Lebensmittelzutat
21: Dampfkammer
30: Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung
50: Wärmerückgewinnungsvorrichtung
52: Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr
A: Punkt des gesättigten Dampfes
Qin: temperatursteuernde Heizung
S1, S2, S3, S4: Schritte
2: Bedienfeld
10: Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer
20: Vorrichtung zur Erzeugung gesättigten Dampfes
22: erster Wassertank
40: Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung
51: zweiter Wassertank
53: Druckpumpe
B: Punkt der gesättigten Flüssigkeit
QR: Wärmeenergie

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen und begleitende Zeichnungen zur Veranschaulichung der Komponenten des Geräts, der Verfahrensschritte und der sich daraus ergebenden Effekte, die durch die Erfindung bereitgestellt werden, bereitgestellt. Die in den Zeichnungen dargestellten relevanten Komponenten, Formen und Einstellungen des Dampfkochgeräts dienen jedoch lediglich der Veranschaulichung der technischen Merkmale der Erfindung und sollten nicht als Einschränkungen der Erfindung verstanden werden.
1 ist eine schematische Ansicht einer Erscheinungsform eines Dampfkochgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1 dargestellt ist, enthält ein in der Ausführungsform bereitgestelltes Dampfkochgerät 1: eine Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer 10, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lebensmittelzutat 11 speichert und einen normalen atmosphärischen Druck aufweist; eine Vorrichtung zur Erzeugung gesättigten Dampfes 20, die eine Dampfkammer 21 aufweist und so konfiguriert ist, dass sie gesättigten Hochdruckdampf mit einem Druck, der größer als der normale atmosphärische Druck ist, erzeugt und in der Dampfkammer 21 ansammelt; eine Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung 30, die mit der Dampfkammer (nicht dargestellt) in Verbindung steht, einen Auslass (nicht dargestellt) aufweist, der mit der die Lebensmittelzutat enthaltenden Kammer 10 in Verbindung steht, und so konfiguriert ist, dass sie den gesättigten Hochdruckdampf auf die Lebensmittelzutat 11 freisetzt und sprüht, so dass, wenn der freigesetzte und gesprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat 11 erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf an einem Punkt des gesättigten Dampfes verbleibt und latente Wärme an die Lebensmittelzutat 11 durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, der von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu einen Punkt der gesättigten Flüssigkeit umgewandelt wird, wodurch die Lebensmittelzutat 11 durch die von dem freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzte latente Wärme erwärmt wird; eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40, die so konfiguriert ist, dass sie ein Wasser-Dampf-Gemisch aus der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 abgibt, so dass der freigesetzte gesättigte Hochtemperaturdampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutat 11 aufgebracht werden kann und dass die Lebensmittelzutat 11 durch die latente Wärme, die von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu dem Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, kontinuierlich erwärmt wird. Dabei wird der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt, wenn der gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch bewegt sich in Richtung der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40. Darüber hinaus verfügt das Dampfkochgerät 1 über ein Bedienfeld 2 mit einer Steuerung (nicht dargestellt) und eine Tür 3 zum Be- und Entladen der Lebensmittelzutat 11. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Dampfkochgerät 1 ferner eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung 50, die in 1 nicht dargestellt ist, aber in 2 gezeigt ist, die im Folgenden beschrieben wird.
2 ist eine schematische Ansicht, die die Verbindungen von Vorrichtungen eines Dampfkochgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in 2 dargestellt, weist die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 eine (in den Zeichnungen nicht markierte) Ablagefläche zum Platzieren der Lebensmittelzutat 11 auf, eine Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung 30 ist oberhalb der Ablagefläche angeordnet, und eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40 ist unterhalb der Ablagefläche beschrieben. Ein Umgebungsdruck der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 ist ein normaler atmosphärischer Druck, im Allgemeinen ein Atmosphärendruck (etwa 1 bar). Die Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung 30 steht mit der Dampfkammer 21 der Sättigungsdampf-Erzeugungsvorrichtung 20 in Verbindung und steuert die Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes, der an die die Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer 10 freigesetzt werden soll. Zudem, um zu beschleunigen, dass der gesättigte Hochdruckdampf die Lebensmittelzutat 11 erreicht, nachdem der gesättigte Hochdruckdampf durch den Auslass in die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 abgegeben wurde, kann der Abstand zwischen dem Auslass und den Lebensmittelzutaten 11 in einer Ausführungsform der Erfindung eingestellt werden.
Zusätzlich zu der Dampfkammer 21 verfügt die Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf 20 ferner über einen ersten Wassertank 22, der sich in der Dampfkammer 21 befindet, und eine temperatursteuernde Heizung Qin, die den ersten Wassertank 22 erwärmt, so dass die Dampfkammer 21 den gesättigten Hochdruckdampf mit einer Sättigungsdampf-Temperatur, die seinem hohen Druck entspricht, beispielsweise 2 bar bei 120°C, enthält und speichert. Der Hochdruck bezieht sich hier auf einen Druck, der über dem normalen atmosphärischen Druck liegt, um 0,1 bar bis 8 bar. Der erste Wassertank 22 ist so konfiguriert, dass er Wasser aufnimmt und von der temperatursteuernden Heizung Qin mit Wärme versorgt wird. Die temperatursteuernde Heizung Qin kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die temperatursteuernde Heizung Qin ein elektrischer Heizstab sein, und die Heizleistung der temperatursteuernde Heizung Qin kann in Abhängigkeit von der Temperatur in der Dampfkammer 21 eingestellt werden, so dass die Temperatur und der Druck in der Dampfkammer 21 auf 120°C bzw. 2 bar gehalten werden, das heißt in einem Zustand des gesättigten Hochdruckdampfes, dessen Druck höher ist als der normale atmosphärische Druck. Gemäß einer Sättigungsdampftabelle ist bekannt, dass die Sättigungstemperatur 120°C beträgt, wenn der Druck 2 bar beträgt. Außerdem ist der Dampf im Zustand des gesättigten Dampfes farblos und transparent, und die Dampfqualität des gesättigten Dampfes ist größer oder gleich 90%.
3 ist eine schematische Ansicht, die die Wirksamkeit der latenten Wärme in der Erfindung veranschaulicht. Wie in 3 gezeigt, beträgt die Sättigungstemperatur bei 100Kpa, das heißt bei einem normalen atmosphärischen Druck von etwa einem Atmosphärendruck und 1 bar, 100°C. Zwischen einem Punkt A des gesättigten Dampfes und einem Punkt B der gesättigter Flüssigkeit bei 100°C liegt eine beträchtliche Menge an latenter Wärme, und ein Gemisch aus gesättigtem Wasser und Dampf wird hier als Wasserdampf oder Wasser-Dampf-Gemisch bezeichnet. Bei normalem atmosphärischem Druck wird der Wasserdampf nach Überschreiten der Sättigungstemperatur zu überhitztem Dampf. Daher kann während eines Heizvorgangs, solange der erste Wassertank 22 noch Wasser enthält und die Dampfkammer 21 Druck aufbaut bzw. sammelt, der darüber liegende gesättigte Dampf erwärmt werden, und sein Druck kann gleichzeitig erhöht werden; der gesättigte Dampf sollte hier jedoch nicht in überhitzten Dampf umgewandelt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Dampfspeicherkammer (nicht dargestellt), die mit der Dampfkammer 21 in Verbindung steht und von dieser gesteuert wird, so eingestellt werden, dass sie den gesättigten Hochdruckdampf mit dem gewünschten Druck und der gewünschten Temperatur speichert.
Wie in 2 gezeigt, ist die Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40 so konfiguriert, dass sie das Wasser-Dampf-Gemisch abgibt, dessen latente Wärme in der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 freigesetzt wurde, so dass ein innerer Umgebungsdruck der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 auf dem normalen atmosphärischen Druck bleiben kann, obwohl der gesättigte Hochdruckdampf oder der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich eingeführt wird. Außerdem wird eine Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemischs so gesteuert, dass sie einer Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes entspricht, durch die Steuerung (nicht dargestellt), was durch einen Drucksensor entsprechend gesteuert werden kann. In einer modifizierten Ausführungsform kann das Dampfkochgerät 1 zusätzlich zu der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40 ferner eine Ablassvorrichtung (nicht dargestellt) am Boden der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 aufweisen, um das möglicherweise kondensierte Wasser abzulassen oder zu zurückzugewinnen.
Wie in 2 dargestellt, wird das abgeleitete Wasser-Dampf-Gemisch zu einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung 50 geleitet, die einen zweiten Wassertank 51 zur Aufnahme von Wasser und ein Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr 52 im zweiten Wassertank 51 aufweist. Das Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr 52 steht mit der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung 40 in Verbindung, so dass das abzugebende Wasser-Dampf-Gemisch nicht mit dem Wasser im zweiten Wassertank 51 vermischt wird und dessen Wärmeenergie dennoch in das Wasser im zweiten Wassertank 51 zurückgeführt werden kann. Die rückgewinnbare Wärmeenergie ist mit Q_R gekennzeichnet. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Wärmerückgewinnungsvorrichtung 50 ferner eine Druckpumpe 53, die so konfiguriert ist, dass sie das Wasser im zweiten Wassertank 51 unter Druck setzt und an die Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf 20 überträgt, die von einer Steuerung (nicht dargestellt) gesteuert werden kann und nach der Druckbeaufschlagung direkt in die Dampfkammer 21 gesprüht werden kann, oder es kann unter Druck gesetzt und in den ersten Wassertank 22 eingespritzt werden, um den gesättigten Dampf unter hohem Druck zu erzeugen. In einer modifizierten Ausführung kann das abgegebene Wasser-Dampf-Gemisch auch direkt in den zweiten Wassertank 51 abgegeben und in das Wasser im zweiten Wassertank 51 umgewandelt werden, das von der Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf 20 direkt weitergeleitet und genutzt werden kann. Auf diese Weise wird nicht nur die im Wasserdampf enthaltene Wärmeenergie, sondern auch das Wasser-Dampf-Gemisch zurückgewonnen. Der Prozess der Wärmerückgewinnung ist in der modifizierten Ausführungsform enthalten.
Das gesamte in 2 dargestellte Verbindungssystem ermöglicht es, den gesättigten Hochdruckdampf in der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 von 2 bar auf 1 bar zu reduzieren aufgrund von Druckentlastung und Temperaturabfall, und der gesättigte Hochdruckdampf kann in den Punkt A des Sättigungsdampfes eintreten, wie in 3 dargestellt. Außerdem wird die Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes so gesteuert, dass der freigesetzte und versprühte Sättigungsdampf am Punkt A des Sättigungsdampfes verbleibt, wenn der freigesetzte und versprühte Sättigungsdampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat 11 erreicht, und daher kann die Lebensmittelzutat 11 durch den Wasserdampf (Dampf) erwärmt werden, dessen latente Wärme vollständig freigesetzt zu werden beginnt, am Punkt A des Sättigungsdampfes. Hier, wie in 3 gezeigt, obwohl der im Dampfofen verwendete überhitzte Dampf auch in den Punkt A des gesättigten Dampfes eintreten kann, nachdem der überhitzte Dampf abgekühlt ist, wie oben erwähnt, ist im Zustand des überhitzten Dampfes aufgrund des spezifischen Volumens die Menge des Wasserdampfes im überhitzten Dampf viel geringer als die im gesättigten Hochdruckdampf, was für das Dampfkochverfahren nicht förderlich ist.
Darüber hinaus wird in einer Ausführungsform der Erfindung zusätzlich zur Steuerung der Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes, um an dem Punkt des gesättigten Dampfes zu sein, wenn der gesättigte Hochdruckdampf die Oberfläche der Lebensmittelzutat 11 erreicht, wahrscheinlich auch die Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und die Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemischs gesteuert, um die Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutat enthaltenden Kammer 10 größer als oder gleich einer Sättigungsdampftemperatur bei normalem atmosphärischem Druck zu halten. Da der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf zum Zeitpunkt des Erreichens der Oberfläche der Lebensmittelzutat 11 am Punkt des gesättigten Dampfes verbleibt, kann das effektive Freisetzen der latenten Wärme am Punkt A des gesättigten Dampfes beginnen; falls die Freisetzungsmenge groß genug ist, um die Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer 10 schnell auf die Sättigungstemperatur zu erhöhen, das heißt, etwa 100°C, obwohl die nachfolgende Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes reduziert ist und der gesättigte Hochdruckdampf nicht auf die Oberfläche der Lebensmittelzutat gesprüht wird, kann der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf immer noch am Punkt des gesättigten Dampfes verbleiben, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf die Oberfläche der Lebensmittelzutat 11 erreicht, wodurch der Dampfkochprozess, der die maximale Menge an latenter Wärme anwendet, sehr effektiv ist. In der Praxis kann die Freisetzungsmenge je nach den tatsächlichen Bedingungen geändert werden und in verschiedenen Phasen variieren.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird in einer Ausführungsform der Erfindung auch ein Dampfkochverfahren, wie in 4 gezeigt, bereitgestellt. Das Dampfkochverfahren, das in einer Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt ist, enthält die folgenden Schritte. In Schritt S1 wird eine Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lebensmittelzutat aufnimmt und die einen normalen atmosphärischen Druck aufweist, bereitgestellt. In Schritt S2 wird gesättigter Hochdruckdampf mit einem Druck, der größer als der normale atmosphärische Druck ist, erzeugt und in einer Dampfkammer angesammelt. In einem Dampfkochschritt S3 wird der gesättigte Hochdruckdampf aus der Dampfkammer freigesetzt und auf die Lebensmittelzutat gesprüht, so dass der freigesetzte und gesprühte gesättigte Dampf an dem Punkt des gesättigten Dampfes bleibt, wenn der freigesetzte und gesprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat erreicht, und latente Wärme wird an die Lebensmittelzutat abgegeben durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf, der vom Punkt des gesättigten Dampfes in einen Punkt der gesättigten Flüssigkeit umgewandelt wird, wodurch die Lebensmittelzutat durch die vom freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf abgegebene latente Wärme erwärmt wird. In einem Wasserdampfabgabeschritt S4 wird ein Wasser-Dampf-Gemisch in der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer aus der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer abgelassen, so dass der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutaten aufgebracht werden kann und die Lebensmittelzutat durch die latente Wärme, die vom Punkt des gesättigten Dampfes zum Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, kontinuierlich erwärmt wird. Hier wird der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt, wenn der gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch bewegt sich in Richtung der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Wasserdampfabgabeschritt S4, unter Berücksichtigung der Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes in Schritt S3, die Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und die Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemisches so steuern, dass die Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer größer oder gleich einer Sättigungsdampftemperatur bei normalem Atmosphärendruck gehalten wird, was recht wirtschaftlich und kostengünstig ist.
Zusammengefasst, können das Dampfkochgerät und das Dampfkochverfahren, die in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sind, eine optimale Kocheffizienz erreichen und es ermöglichen, dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich durch die gesamte latente Wärme des gesättigten Dampfes erwärmt wird; unter den Bedingungen eines geringen Energieverbrauchs, einer reduzierten Kochzeit und einer Verringerung des Frischeverlusts der Lebensmittelzutat können das Dampfkochgerät und das Dampfkochverfahren mit dem optimalen Kocheffekt schnell und effektiv angewendet werden.
Schließlich wird betont, dass die in den Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellten Komponenten lediglich beispielhaft sind und nicht dazu dienen, den Umfang der Erfindung zu begrenzen. Modifikationen oder Ersetzung anderer gleichwertiger Elemente sollte ebenfalls in den Anwendungsbereich der Erfindung einbezogen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 202681613 U [0002]
CN 105078219 B [0004]
US 20070227364 A1 [0004]

Claims

Dampfkochgerät, umfassend: eine Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer, die zur Lagerung einer Lebensmittelzutat und einen normalen atmosphärischen Druck aufweisend konfiguriert ist; eine Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf, die eine Dampfkammer aufweist und so konfiguriert ist, dass sie gesättigten Hochdruckdampf mit einem Druck, der größer als der normale atmosphärische Druck ist, in der Dampfkammer erzeugt und ansammelt; eine Sättigungsdampf-Sprühvorrichtung, die mit der Dampfkammer in Verbindung steht und einen Auslass aufweist, der mit der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer in Verbindung steht, um den gesättigten Hochdruckdampf freizusetzen und auf die Lebensmittelzutat zu sprühen, wobei, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf an einem Punkt des gesättigten Dampfes verbleibt und latente Wärme an die Lebensmittelzutat durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu einem Punkt der gesättigten Flüssigkeit, so dass die Lebensmittelzutat durch die latente Wärme, die von dem freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, erwärmt wird; und eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie ein Wasser-Dampf-Gemisch aus der Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer abgibt, so dass der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutat aufgebracht wird und dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich erwärmt wird, durch die latente Wärme, die von dem Punkt des gesättigten Dampfes zu dem Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, wobei der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt wird, wenn der gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch sich in Richtung der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung bewegt.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei eine Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und eine Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemischs so gesteuert werden, dass eine Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer größer oder gleich einer Sättigungsdampf-Temperatur bei dem normalem atmosphärischem Druck gehalten wird.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf ferner einen ersten Wassertank, der sich in der Dampfkammer befindet, und eine temperatursteuernde Heizung umfasst, die den ersten Wassertank erwärmt, so dass die Dampfkammer den gesättigten Hochdruckdampf mit einer dem hohen Druck entsprechenden Sättigungsdampf-Temperatur aufweist.
Gerät gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung, die einen zweiten Wassertank zur Aufnahme von Wasser und ein Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr in dem zweiten Wassertank aufweist, wobei das Wasser-Dampf-Gemisch-Abgaberohr mit der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung in Verbindung steht, so dass Wärmeenergie des abgegebenen Wasser-Dampf-Gemisches in das Wasser in dem zweiten Wassertank zurückgeführt wird.
Gerät gemäß Anspruch 4, wobei die Wärmerückgewinnungsvorrichtung ferner eine Druckpumpe umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Wasser in dem zweiten Wassertank unter Druck setzt und zu der Vorrichtung zur Erzeugung von gesättigtem Dampf überträgt.
Dampfkochverfahren, umfassend: Bereitstellen einer Lebensmittelzutaten enthaltende Kammer, die so konfiguriert ist, dass sie eine Lebensmittelzutat speichert und einen normalen atmosphärischen Druck aufweist; Durchführen eines Schritts des Erzeugens von gesättigtem Hochdruckdampf und Sammeln des gesättigten Hochdruckdampfs mit einem Druck, der höher als der normale atmosphärische Druck ist, in einer Dampfkammer; Durchführen eines Dampfkochschritts, um den gesättigten Hochdruckdampf aus der Dampfkammer freizusetzen und den gesättigten Hochdruckdampf auf die Lebensmittelzutat zu sprühen, wobei, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf eine Oberfläche der Lebensmittelzutat erreicht, der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf an einem Punkt des gesättigten Dampfes bleibt, und latente Wärme an die Lebensmittelzutat freigesetzt wird, durch den freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf, der vom Punkt des gesättigten Dampfes zu einem Punkt der gesättigten Flüssigkeit transformiert wird, so dass die Lebensmittelzutat durch die latente Wärme, die von dem freigesetzten und versprühten gesättigten Dampf freigesetzt wird, erwärmt wird; und Durchführen eines Wasserdampfabgabeschrittes, um ein Wasser-Dampf-Gemisch aus der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer durch eine Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung abzugeben, wobei der gesättigte Dampf in das Wasser-Dampf-Gemisch umgewandelt wird, wenn der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf die latente Wärme freisetzt und den Punkt der gesättigten Flüssigkeit vom Punkt des gesättigten Dampfes erreicht, und das Wasser-Dampf-Gemisch sich in Richtung der Wasser-Dampf-Abgabevorrichtung bewegt, so dass der freigesetzte und versprühte gesättigte Dampf kontinuierlich auf die Lebensmittelzutat aufgebracht wird und dass die Lebensmittelzutat kontinuierlich durch die latente Wärme, die vom Punkt des gesättigten Dampfes zum Punkt der gesättigten Flüssigkeit freigesetzt wird, erwärmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei eine Freisetzungsmenge des gesättigten Hochdruckdampfes und eine Abgabemenge des Wasser-Dampf-Gemischs so gesteuert werden, dass eine Umgebungstemperatur der die Lebensmittelzutaten enthaltenden Kammer größer oder gleich einer Sättigungsdampf-Temperatur bei dem normalem atmosphärischem Druck gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt des Erzeugens des gesättigten Hochdruckdampfes ferner das Erwärmen eines ersten Wassertanks umfasst, der sich in der Dampfkammer befindet, so dass die Dampfkammer den gesättigten Hochdruckdampf mit einer dem hohen Druck entsprechenden Sättigungsdampf-Temperatur aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt des Abgebens des Wasserdampfs ferner einen Schritt der Rückgewinnung von Wärmeenergie des Wasser-Dampf-Gemischs in Wasser in einem zweiten Wassertank umfasst, indem das Wasser-Dampf-Gemisch durch den zweiten Wassertank, der das Wasser enthält, strömen gelassen wird, und das Wasser-Dampf-Gemisch nicht mit dem Wasser im zweiten Wassertank vermischt wird.