Печи для быстрого приготовления пищи путем обработки горячим воздухом и/или микроволновой обработкой - RU2100707C1
Код документа: RU2100707C1
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится как к комбинированным печам для приготовления пищи путем ее обработки горячим воздухом микроволновым облучением пищи, так и к некомбинированным печам для приготовления пищи путем обработки горячим воздухом или микроволновой обработкой, т.е. к печам, которые способны приготавливать пищевые продукты.
Индустрия быстрого питания базируется на той предпосылке, что в соответствии с ожидаемым объемом продаж в часы пик, пищу можно приготавливать до того, как на нее будет сделан заказ. В результате, пища обычно доставляется клиенту через 30 секунд после заказа, так как она уже была приготовлена обычно в течение последних пяти минут, так что ее качество не страдает. Однако это приводит к существенным потерям, если поток заказов оказывается меньше чем предполагалось, а также к существенным задержкам, если поток заказов оказывается больше чем предполагалось, особенно в часы пик.
Попытки подавать пищу высокого качества, изготовленную по заказу, в пределах приемлемого интервала времени не увенчались полным успехом. Действительно, именно из-за этого недостатка не удалось создать удовлетворительно работающих торговых автоматов по продаже горячей пищи, подобных по размерам и по концепции хорошо известным автоматам по продаже безалкогольных напитков, которые могли бы составить основу национальной сети быстрого питания высокого качества с использованием полностью автоматизированных машин.
Печь для удовлетворительного быстрого приготовления должна разогревать или приготавливать пищу из замороженного или охлажденного продукта или из продукта с температурой окружающей среды, будь то уже готовые продукты (например, замороженные обжаренные кусочки курицы), частично готовые (например, замороженная слегка запеченная пицца) или сырые (например, бисквиты, рыба), с помощью процесса, который обычно завершается менее чем за 30 с. Нетрудно видеть, что печь, которая завершает этот процесс за 30 с, позволит продавать пищу вдвое быстрее в часы пик, чем машина, которой требуется для этого минута, независимо от того расположена печь в ресторане быстрого обслуживания или же она является частью торгового автомата. Кроме того, существует пороговое значение того количества времени, которое большинство клиентов способно ожидать пока подадут пищу. Хотя и возможны определенные опоры относительно того, каким должно быть предельное время, ясно, что гораздо меньше клиентов будет сознательно ожидать 90 с, пока им подадут заказ, чем то количество, которое будет ждать 30 с. Эта незначительная группа клиентов будет также давать результат при дополнительных продажах.
Понятно также, что печь быстрого приготовления будет желательна для многих пищевых изделий, поскольку различные характеристики, которые изменяются в процессе приготовления (также как структура, аромат, запах и внешний вид) будут испытывать воздействия различным образом, под которым подразумевается, что более быстрое приготовление, при определенных условиях, может обеспечить более высокое общее качество пищевого продукта, чем более медленные приготовления.
Обычные микроволновые печи могут выдавать большее количество тепла за короткие промежутки времени, но дают в результате синтетический продукт, без поджаривания или не хрустящий. Хотя это может быть приемлемым для некоторых продуктов, такие как жареный картофель, это в общем неприемлемо для ряда пищевых продуктов, таких как пицца, жареная курица, тосты и т.п. Обычные печи с обработкой воздухом могут быстро приготавливать пищевые продукты при интенсивной подаче нагретого воздуха с высокими скоростями на поверхность продукта, вводят таким образом тепло в этот пищевой продукт. Обычные комбинированные печи, которые сочетают в себе как обработку горячим воздухом, так и микроволновую технологию приготовления пищи, могут нагревать и приготавливать пищу быстрее, чем это делается с помощью любого из этих методов в отдельности. Однако, известные комбинированные печи либо работают намного медленнее (например, требуется длительный промежуток, вплоть до пяти минут, чтобы приготовить замороженную пиццу), либо, если они работают от напряжения 220 вольт и/или имеют существенное время разогрева (часто 15 с или около этого), они могут приготавливать тот же самый пищевой продукт быстрее, но все-таки в течение неприемлемо долгого промежутка времени (например, за 90 с). Эти 90-секундные печи обычно используют в качестве нагревающих катушек в фенах для волос, которым требуется несколько секунд для достижения предельных температур и затем только нагревают воздух, когда он проходит через эти нагревательные катушки. Поэтому таким катушкам требуется существенное время разогрева, чтобы нагреть катушки до предельных температур, и затем дополнительное время, чтобы нагреть воздух, уже находящийся в печи, пропуская его через эти катушки. (Следует помнить, что начальная порция горячего воздуха, выходящего из нагревательных катушек, быстро охлаждается, так как воздух смешивается с холодным пищевым продуктом и с воздухом, уже присутствующим в этой камере приготовления). Тогда как в ресторанах быстрого обслуживания обычно имеется напряжение питания 220 В представленное в их распоряжение, то место расположения торгового автомата обычно оборудуется напряжением питания 110 В, предоставленное им в распоряжение, и поэтому здесь не могут использоваться 90-секундные печи, для которых требуется источник питания с напряжением 220 В. Поскольку нагревательные катушки и магнетрон/ы, которые могли бы работать одновременно от источников питания с напряжением 110 В, будут иметь существенно пониженную производительность по сравнению с нагревательными катушками и магнетроном/нами, для которых требуется, по существу, отдельный источник питания на 110 В, чтобы работать эффективно, то для известных комбинированных печей, чтобы обеспечить подобную энергию для приготовления пищи, потребовалось бы напряжение источника питания 220 В.
Некомбинированные печи с обработкой воздухом обычно не используются в тех случаях, когда требуется немедленное приготовление пищи и подача ее клиенту, так как способ обработки горячим воздухом имеет весьма ограниченную возможность обрабатывать пищу внутри и особенно в тех случаях, когда продукт имеет значительные размеры. Даже при этом некомбинированная печь с обработкой горячим воздухом общепринятой конструкции обладает теми же недостатками, что и комбинированная печь и, в частности, ей требуется несколько минут, чтобы приготовить пищу только с помощью обработки им горячим воздухом. Для этих печей, подобно 90-секундным печам, требуется период разогрева в несколько секунд, чтобы достигнуть предельных температур нагревательных катушек и затем еще большее время, чтобы разогреть воздух, уже находящий в системе, путем пропускания его через эти нагревательные катушки.
Соответственно, целью настоящего изобретения является обеспечение печи быстрого приготовления, такой, как комбинированная печь, которая способна приготавливать в пищу самые замороженные пищевые продукты в течение 30 с.
Другой целью является обеспечение такой печи, которая использует как обработку горячим воздухом, так и микроволновое облучение для приготовления пищи.
Следующей целью является обеспечение такой печи, которая работает от источника питания с напряжением 110 В.
Целью настоящего изобретения также является обеспечение некомбинированной печи быстрого приготовления, которая приготавливает пищу только путем обработки горячим воздухом.
Другой целью является обеспечение такой некомбинированной печи быстрого приготовления, которая, в общем, способна приготавливать пищу из очень охлажденных пищевых продуктов в течение 1 мин.
Следующей целью является обеспечение такой печи, которая безопасна, проста и экономична при изготовлении, использовании и обслуживании.
Вышеназванные и зависимые цели достигаются печами быстрого приготовления по изобретению, описанному ниже.
Первым примером осуществления настоящего изобретения является комбинированная печь для приготовления пищи, как с помощью обработки горячим воздухом, так и с помощью микроволновой обработки продуктов. Эта печь содержит корпус, образующий камеру приготовления, предназначенную для приема пищевого продукта для приготовления, узел подготовки горячего воздуха, выполненный по форме и размерам, достаточным, чтобы вместить объем воздуха, соизмеримый с объемом камеры приготовления, и средства для избирательного обеспечения газового сообщения между ними. Предусмотрены также включаемое/выключаемое средство микроволновой обработки продукта в камере приготовления и включаемое/выключаемое средство подачи горячего воздуха из узла подготовки горячего воздуха на продукт, находящийся в камере для приготовления. С узлом подготовки воздуха совмещен тепловой резервуар с высокой удельной теплоемкостью и высокой теплопроизводительностью по воздуху, расположенному в узле подготовки воздуха и нагревающие средства для поддержания теплового резервуара при высокой температуре. Предусмотрены средства управления для включения средств микроволнового приготовления и средств подачи воздуха в определенной временной зависимости друг от друга.
По предпочтительному примеру осуществления печи узел подготовки воздуха имеет объем по меньшей мере 1,5 кубических футов воздуха (0, 042 м3), кроме теплового резервуара и нагревающих средств, а этот тепловой резервуар содержит по меньшей мере 60 фунтов (около 27 кг) металла такого как медь. Нагревательные средства имеют мощность в узле подготовки по меньшей мере до температуры 700oF (около 370oC). Эта печь работает от источника питания с напряжением 110 В и отличается способностью приготавливать и обжаривать очень замороженное или сильно охлажденные продукты, размещенные в камере приготовления в течение 30 с, если тепловой резервуар и воздух в узле его подготовки будут предварительно подогреты.
Предпочтительно, чтобы средства управления принуждало нагревательное средство предварительно нагревать тепловой резервуар и воздух в узле его подготовки по меньшей мере за один час до включения средств подачи воздуха. Средства управления включают нагревательные средства для предварительного нагрева теплового резервуара и воздуха с температурой окружающей среды в узле для подготовки только перед включением и, если необходимо, после выключения средств микроволновой обработки и средств подачи воздуха. Средства управления обычно включают средства подачи воздуха, по существу, одновременно с включением средств микроволновой обработки.
Средства для избирательного газового сообщения между узлом подготовки воздуха и камерой приготовления предотвращают прохождение горячего воздуха из узла подготовки в камеру приготовления, когда камера приготовления не загерметизирована, тем самым предотвращая утечку горячего воздуха из узла подготовки.
Предпочтительно, чтобы камера приготовления была выполнена по форме и размерам, достаточным для того чтобы направлять воздух из узла подготовки по меньшей мере на одну поверхность продукта в камере приготовления (предпочтительно также по бокам продукта) и отражала такой воздух обратно на значительную часть поверхности продукта, противоположную по меньшей мере одной поверхности и поперек нее. Камера приготовления содержит средства, такие как огнеупорный диск с центральным отверстием, ограничивающие прохождение воздуха от камеры приготовления к узлу для подготовки воздуха до тех пор, пока этот воздух не пройдет, в значительной степени вдоль радиуса этой противоположной поверхности продукта. Микроволны направляются на противоположную поверхность этого продукта, т.е. на поверхности, противоположную поверхности продукта, на которую первоначально был направлен обрабатываемый воздух.
В предпочтительном примере осуществления печь дополнительно содержит кулинарный поддон, подвижный (под управлением средств управления) между позицией приготовления внутри камеры приготовления и позицией загрузки/разгрузки за пределами камеры приготовления. Поддон приготовления содержит поверхность для приема продукта, способную перемещаться (под управлением средств управления) между положением удержания продукта, в которой поверхность для приема продукта поддерживает этот корпус, и положением освобождения от продукта, в которой эта поверхность для приема продукта не удерживает этот продукт, тем самым позволяя продукту упасть. Поверхность для приема продукта способна двигаться от ориентации удержания продукта к ориентации для освобождения продукта, только когда поддон приготовления находится в позиции загрузки/разгрузки.
Вторым примером осуществления настоящего изобретения является печь для приготовления с помощью обработки горячим воздухом. Эта печь содержит корпус, образующий камеру приготовления, предназначенную для приема пищевого продукта для приготовления, узел подготовки горячего воздуха, выполненный с формой и имеющий размеры достаточными, чтобы вмещать объем воздуха, по существу, соизмеримый с объемом воздуха в камере приготовления и средства для избирательного обеспечения газового сообщения между ними. Предусмотрены также включаемое средство подачи воздуха из угла подготовки воздуха на продукт в камере для приготовления. С узлом подачи воздуха совмещен тепловой резервуар с высокой удельной теплоемкостью и высокой тепловой производительностью по воздуху, расположенному в этом узле подготовки, и нагревательные средства для поддержания теплового резервуара с высокой температурой. Управляющие средства предусмотрены для включения средств подачи воздуха, а также для включения нагревательных средств для предварительного нагрева теплового резервуара и воздуха в узле его подготовки до включения средств подачи воздуха.
Эта печь способна приготавливать и зажаривать сильно замороженные и сильно охлажденные продукты, размещенные в камере приготовления, в течение 1 мин, если тепловой резервуар и воздух в узле его подготовки предварительно разогреты.
Настоящее изобретение также относится к печи для приготовления по меньшей мере частично, путем обработки горячим воздухом, содержащей корпус, образующий камеру приготовления, предназначенную для приема пищевого продукта для приготовления, узел подготовки горячего воздуха, выполненный по форме и имеющий размеры, достаточные, чтобы вместить требуемый объем воздуха и для избирательного обеспечения газового сообщения между ними. Камера приготовления выполнена такой формы и размеры ее выбраны так, чтобы направлять воздух из узла подготовки воздуха на одну поверхность продукта в камере приготовления и отражать такой воздух обратно, поперек значительной части противоположной поверхности этого продукта и на нее предусмотрены также включаемые/выключаемые средства подачи воздуха из узла его подготовки на продукт в камере приготовления, средства управления для включения средств подачи воздуха, а также совмещенные с узлом подготовки воздуха тепловой резервуар и нагревательные средства для поддержания теплового резервуара при высокой температуре.
Предпочтительно, чтобы камера приготовления была выполнена по форме и размеры ее были выбраны так, чтобы направлять воздух из узла подготовки воздуха по меньшей мере на одну поверхность продукта в камере приготовления (предпочтительно, также по бокам этого продукта) и отражать такой воздух обратно, поперек значительной части поверхности этого продукта и на него противоположной этой одной поверхности. Камера приготовления содержит средства, вроде огнеупорного диска с центральным отверстием, ограничивающее проход воздуха из этой камеры приготовления в узел подготовки воздуха до тех пор, пока этот воздух не пройдет, в значительной мере, вдоль радиуса противоположной поверхности продукта.
На фиг. 1 изображен изометрический вид печи по изобретению; на фиг. 2 - вид спереди на панель управления; на фиг. 3 вертикальный разрез камеры приготовления и связанное с ней окружающее пространство, прерывистыми линиями показано прохождение горячего воздуха и микроволн во время использования печи; на фиг. 4 вертикальный разрез по линии 4-4 на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - увеличенные виды на механизм загрузки разгрузки, иллюстрирующими загрузку и разгрузку, соответственно; на фиг. 7-9 сечения по 5-5, 6-6 и 7-7, соответственно, на фиг.4; на фиг. 10 вид на вертикальный разрез по линии 8-8 на фиг. 4; на фиг. 11 частичный вид сечения по 9-9 на фиг. 4; на фиг. 12 - вид спереди узла подготовки воздуха, вертикальный разрез; и на фиг. 13 - сечение по 11-11 (фиг. 12).
Хотя настоящее изобретение ниже описывает, как отдельно стоящую печь быстрого приготовления, какую можно найти в сети розничной торговли самообслуживания (например, в магазине), для специалистов в технике торговых автоматов будет очевидно, что печь в соответствии с настоящим изобретением может быть легко встроена в отдельно стоящий торговый автомат, подобный торговым автоматам для продажи безалкогольных напитков или сигарет, в которых пользователь выбирает и платит за конкретную продуктовую позицию, которая затем выбирается современным способом из запаса подобных продуктовых позиций и подается в камеру приготовления, быстро приготавливается в соответствии с указаниями для выбранной пищевой позиции и затем выбрасывается из камеры приготовления и доставляется покупателю. Все это делается без вмешательства человека и с использованием техники торговых автоматов, хорошо известной специалистам. И наоборот, такая печь быстрого приготовления может быть приспособлена для использования в ресторане или в подобных, профессионально обслуживаемых помещениях.
Согласно чертежам, на фиг. 4, на них показана комбинированная печь в соответствии с настоящим изобретением, обозначенная позицией 10 и предназначенная для приготовления пищевого продукта 12 (показан на фиг. 3 штрихпунктирными линиями) как путем обработки горячим воздухом, так и микроволновой обработкой. Эта печь 10 содержит корпус 14, образующий камеру 16 приготовления, предназначенную для принятия пищевого продукта 12 для его приготовления, узел 18 для подготовки горячего воздуха, выполненной такой формы и с такими размерами, чтобы вместить требуемый объем воздуха и средства для избирательного обеспечения газовой коммуникации между камерой 16 приготовления и узлом 18. Хотя узел 18 показан расположенным позади камеры 16 приготовления, в зависимости от желаемой конфигурации печи (которая может быть индивидуализирована для удовлетворения требованиям доступного пространства), могут использоваться альтернативные расположения узла относительно камеры 16 приготовления. Более конкретно, средства газовой коммуникации содержат как входной трубопровод 22 для прохода горячего воздуха из узла 8 в камеру 16 и выходной трубопровод 24 для прохода охлажденного воздуха из камеры 16 в узел 18.
Согласно фиг. 12 и 13, узел 18 должен быть, по меньшей мере, равен по размеру, а предпочтительно, больше чем камера 16, предпочтительно, чтобы узел 18 был выполнен такой формы и таких размеров, чтобы вмещать по меньшей мере 1,5 кубических футов воздуха (примерно 0,042 м3 ) в дополнение к тепловому резервуару, в общем обозначенному цифрой 26 и управляемые нагревательные средства 28 для поддержания этого теплового резервуара 26 при высокой температуре, причем оба последние средства обычно (но не обязательно) расположены внутри узла 18. Тепловой резервуар 26, предпочтительно, содержит по меньшей мере 60 фунтов (чуть больше 27 кг), исключая вес корпуса узла 18) металла, такого как сталь или медь, выполненного с конфигурацией теплообменника (что означает максимальную площадь его поверхности) так, чтобы облегчить быструю передачу тепла между резервуаром 26 и окружающим воздухом в узле 18. Резервуар 26 функционирует как поглотитель тепла или как теплообменник, и соответственно может быть подходящим образом образован из серий ребер 27 или пластин, проходящих параллельно друг другу и разделенных прокладками 29 для получения промежутков приблизительно в 0,5 дюйма (1,27 см), с целью облегчить движение воздуха между и над ребрами 27 и тем самым, передачу тепла от резервуара 26 к воздуху. Теплопередача будет максимальной при обеспечении высокого отношения площади поверхности теплового резервуара к объему воздуха внутри узла подготовки 18 воздуха.
Конструкция и размеры теплового резервуара выбирают так, чтобы обеспечить как высокую теплоемкость, так и высокую производительность для воздуха, расположенного в этом пространстве 18 для заполнения. Высокая теплоемкость обеспечивается тем, что единица массы теплового резервуара может отдавать достаточно тепла для нагревания большого числа единиц массы воздуха, расположенного в узле подготовки воздуха, а высокая производительность обеспечивается тем, что общая теплота, накопленная внутри теплового резервуара, способна нагревать большую массу воздуха, расположенного в узле подготовки воздуха, без чрезмерного охлаждения самого резервуара. Резервуар 26 должен быть выполнен из материала, который может поддерживать высокую температуру в течение продолжительного периода времени без вредных последствий для материала, из которого он выполнен, медь и сталь относятся к этим материалам, которые предпочтительны для этих целей.
Выбранный материал должен быть также способен выдерживать воздействие тепловых циклов до температур окружающего воздуха, достигающих, предпочтительно по меньшей мере 700oF (около 370oC) хотя следует учитывать, что в соответствии с настоящим изобретением такие тепловые циклы могут быть жестко ограничены, так как обычно допускается, что тепловой резервуар охлаждается от повышенной температуры предварительного подогрева до комнатной температуры, самое большее, один раз в день (в конце рабочего дня), и, предпочтительно, он будет поддерживаться постоянно при повышенной температуре предварительного подогрева, готовым для использования в любое время (во многом подобно тому, как рефрижератор поддерживается постоянно при пониженной температуре охлаждения). Соответственно, металл, используемый в резервуаре 26, имеет длительный срок службы, так как он не подвергается воздействию температурных циклов от холода (температура окружающего воздуха) к теплу каждый раз, как пища размещается в камере приготовления, а предпочтительно, остается при высокой температуре, будучи один раз предварительно подогрет. Резервуар 26 будет, конечно, подвергаться периодическому повторному нагреванию, при необходимости поддержания желаемой температуры, предпочтительно, между циклами приготовления, чтобы мощность, необходимая для обеспечения характеристик приготовления (т.е. магнетронов и воздуходувки горячего воздуха) не использовалась одновременно с мощностью для нагревания этого резервуара.
Для печи 10, имеющей размеры 24x24x24 дюйма (61x61x61 см) узел 18 может иметь размеры 22x20x8 дюймов (56x51x20 см) при полном объеме около двух куб. футов (0,57 м3) или около 1,5 куб. футов (или 0,042 мм3) емкости, имеющейся в распоряжении для воздуха, а камера 16 может иметь форму цилиндра 14 дюймов (90 см) в диаметре и 8 дюймов (20 см) в высоту, при полном объеме около 0,75 кубических фута (0,021 м3 ) для приготовления пищевого продукта 12, имеющего максимум 12 дюймов (30,5 см) в диаметре и максимум три дюйма (7,62 см) в высоту. Объем узла 18 должен быть достаточно большим по сравнению с объемом камеры 16, чтобы гарантировать, что в нем окажется достаточное количество предварительно подогретого воздуха, даже если он смешивается с первоначально холодным воздухом в камере приготовления 16, его должно быть достаточно, чтобы быстро довести этот воздух в камере 16 до желаемых рабочих уровней. Предпочтительно, чтобы объем узла подготовки воздуха 18, доступный для воздуха (т.е. исключая резервуар 26 и нагреватель 28), превышал объем камеры приготовления, и в идеальном случае был бы по меньшей мере вдвое больше последнего.
Нагревательные средства 28 выбираются так, чтобы позволить резервуару 26 и воздуху в узле 18 его подготовки нагреваться до повышенной температуры и поддерживать ее, предпочтительно по меньшей мере 700oF (370oC), чтобы узел 18 действовал как печь для обжига или сушки, которая, будучи один раз предварительно нагрета, обеспечивает горячий воздух для камеры 16 по требованию, без всякого периода разогрева, тем самым предоставляя предварительно разогретой печи 10 возможность мгновенно быть готовой к приготовлению пищи, как путем обработки горячим воздухом, так и с помощью микроволн. Нагревательное средство 28 может быть общеизвестной нагревательной катушкой такой, как катушка из керамического цилиндрического сердечника с намотанным вокруг него проводом, которая, находясь под током, (обычно в течение 1-2 ч) может довести резервуар 26 и окружающий воздух в узле 18 до желаемой рабочей температуры. Цилиндрические керамические стержни нагревательного средства 28 обычно расположены горизонтально, тогда как ребра или пластины 27 теплового резервуара 26 обычно располагаются вертикально, чтобы снизить до минимума влияние циркуляции воздуха в этом пространстве для заполнения и промежуточно прикреплены к электрической изоляции 28' вокруг катушек 28.
Так как предварительный нагрев будет осуществляться только раз в день или один раз в смену, предпочтительнее осуществлять медленный предварительный нагрев, продолжительностью по меньшей мере от 1-2 ч, с помощью источника питания с напряжением всего 110 В. Однако, они могут быть использованы для пускового периода, необходимого для предварительного нагрева там, где имеются в распоряжении источники питания 220 или более вольт, как те, что используются в ресторанах. Работа нагревательных средств 28 может контролироваться средствами 250 управления, которые будет рассмотрены ниже, содержащими термостат и выключатель отсечки, который отключает напряжение питания нагревательных средств 28, либо, когда этот источник питания используется для магнетронов или воздуходувки горячего воздуха, и мощности этого источника питания оказывается недостаточно, чтобы обеспечить одновременным питанием магнетроны, воздуходувку горячего воздуха и нагревательные средства 28, либо, когда реальная температура узла подготовки 18 воздуха превышает установочную температуру.
Согласно фиг. 4-7 и фиг. 10, воздуходувка 40 горячего воздуха обеспечивает циркуляцию воздуха в замкнутой воздушной системе между узлом 18 и камерой 16 приготовления, т.е. является средством подачи на продукт горячего воздуха. Воздуходувка 40 приводится в действие двигателем 42 воздуходувки, соединенным гибким ремнем 44 с валом 46 воздуходувки. Ременная передача, предпочтительнее, чем жесткая или прямая передача для того, чтобы свести до минимума передачу тепла от воздуходувки 40 к двигателю 42 воздуходувки, такая передача может привести к перегреву двигателя 42 воздуходувки. Двигатель 42 воздуходувки, предпочтительно работает от источника напряжения 110 В, хотя может использоваться и источник с напряжением питания 220 В, в зависимости от наличия этого напряжения 220 В и размеров воздуходувки. Для печи с размерами 24x24x24 дюйма (61x61x61 см) подойдет воздуходувка, имеющая производительность 610 кубических футов/мин (17,2 м3/мин) или воздуходувка 40 забирает отработанный горячий воздух из камеры 16 и прогоняет его через выходной раструб 24 в узел 18 с целью повторного обогрева и рециркуляции. Согласно фиг. 4, когда воздуходувка 40 работает, демпфер 50, расположенный вблизи от входного отверстия 22, находится в открытом состоянии (показано пунктирными линиями), разрешая проход воздуха из узла 18 в камеру 16. Когда воздуходувка 40 не работает, демпфер 50 находится в закрытом состоянии (показано сплошными линиями), не допуская проход воздуха из узла 18 в камеру 16. В качестве меры предосторожности, демпфер 50 может оперативно соединяться с кожухом 80 камеры приготовления таким образом, чтобы этот демпфер 50 мог быть переведен в его открытое положение только когда кожух 80 находится в закрытом состоянии, предотвращая тем самым непреднамеренную утечку тепла из печи через отверстие в камере 16. Демпфер 50 переводится между состояниями его крайних положений с помощью двигателя 51 демпфера (фиг. 7,8). Горячий воздух, проходящий через входное отверстие 22, сообщается через канал 52 горячего воздуха с вертикально, в основном, положенными трубками 54 для обработки воздухом, которые подают воздух в камеру 16 весьма близко от верхней поверхности пищевого продукта 12.
Однако с приготовлением пищи путем обработки горячим воздухом связана хорошо известная проблема, состоящая в том, что быстро приготавливаются только те поверхности, которые открыты для воздействия трубок для обработки горячим воздухом, а остальные поверхности (противоположная поверхность и, возможно, боковые стороны) не приготавливаются так быстро. Такая проблема может встать очень остро, в частности, когда пищевой продукт 12 имеет большую толщину или когда поверхность пищевого продукта непосредственно не выпячивается и требует существенно такого же или большего количества тепла, чем выделяющаяся поверхность (например, когда для пиццы с толстой корочкой требуется существенно время для приготовления корочки, а для верха допустимо только меньшее время, чтобы не произошло пересыхания или обжига). Настоящее изобретение сводит до минимума или полностью исключает эту проблему, направляя воздух на продукт только с одной его стороны, т.е. со стороны, расположения трубок 54 обработки воздуха.
Согласно, в частности, фиг. 3 камера 16 приготовления выполнена такой формы и имеет такие размеры, чтобы направлять воздух из узла 18 и трубок 54 обработки по меньшей мере на первую поверхность пищевого продукта 12 (здесь верхняя поверхность) и затем отражать воздух обратно, поперек значительной части второй поверхности этого пищевого продукта 12 и на нее (здесь, нижняя поверхность) противоположной этой первой поверхности. Наклоненная под углом снаружи вниз форма камеры 16 над пищевым продуктом 12 повышает эффективность микроволнового приготовления, благодаря снижению стоячих волн, которые обычно образуются в прямоугольной или цилиндрической камере приготовления и повышает эффективность обработки горячим воздухом (т.е. передачу тепла от горячего воздуха, подаваемого на пищевой продукт) благодаря уменьшению до минимума зон мертвого воздуха, которые обычно образуются в прямоугольной или цилиндрической камере приготовления. Огнеупорный диск 64 из прозрачного для микроволн и теплостойкого материала (такого, как керамика) образует центральное отверстие 66 и расположен вблизи, но с определенным промежутком от второй поверхности этого пищевого продукта 12 (здесь нижняя поверхность) таким образом, что отраженный воздух вынужден обойти по бокам и, по существу, вдоль полного радиуса нижней поверхности продукта, прежде чем воздух попадает в центральное отверстие 66 керамического диска 64 и будет выведен, в конечном счете, в узел 18 через канал 120 обратного воздуха и с помощью воздуходувки 40 для повторного нагрева и рециркуляции.
Более конкретно, камеры 16, которая может быть круглой или многоугольной (например, 12-гранной в поперечном сечении) имеет верхнюю боковую стенку 60 и нижнюю боковую стенку 62, эти верхняя и нижняя боковые стенки 60, 62 соединяются друг с другом под острым углом (предпочтительно около 60o) в точке, промежуточной между нижней поверхностью пищевого продукта 12 и верхней поверхностью керамического диска 64. В качестве альтернативы, верхняя и нижняя боковые стенки 60, 62 могут составлять единую, с изгибом наружу боковую стенку. Так как керамический диск 64 по своим размерам, по существу равен полному диаметру в плоскости камеры приготовления 16, в которой он расположен, центральное отверстие 66 этого диска является единственным проходом через который использованный воздух может выйти из камеры 16 и возвратиться обратно в узел 18 и только после этого он проходит через значительную часть пищевого продукта 12 в камере 16. В числовом выражении эта часть почти всегда больше 50% площади нижней поверхности пищевого продукта 12, а предпочтительно, больше 75% в зависимости от относительных размеров центрального отверстия 66 и нижней поверхности пищевого продукта 12.
Как показано стрелками 68 из прерывистых линий, слева на фиг. 3, горячий воздух, выходящий из трубок 54 обработки, ударяет по верхней поверхности пищевого продукта 12 и отражается по направлению вверх, к верхней боковой стенке 60 и затем вниз, в направлении нижней боковой стенки 62. Верхняя поверхность керамического диска 64 пересекает этот горячий воздух, отраженный вниз верхней боковой стенкой 60 и не позволяет ему выйти из камеры 16, пока он не пройдет радиально внутрь, между нижней поверхностью пищевого продукта 12 и верхней поверхностью керамического диска 64, и не достигнет центрального отверстия 66. Во время своего полного прохода вдоль нижней поверхности пищевого продукта 12 горячий воздух осуществляет тепловую обработку нижней поверхности пищевого продукта 12, обеспечивая тем самым улучшенное приготовление этой нижней поверхности. Воздух, выходящий через отверстие 66 керамического диска 64, окончательно возвращается к воздуходувке 40 через различные прорези 112 для возврата воздуха и отверстия 114 для возврата воздуха, которые будут описаны ниже, и затем от воздуходувки 40 через выход 24 в узел 18 для повторной теплоотдачи и рециркуляции. Желательно, чтобы центральное отверстие 66, прорези 112 и отверстия 114 для возврата воздуха, предпочтительно, были достаточно велики, чтобы не допустить образования узкого места для воздушного потока.
Как лучше видно на фиг. 3, керамический диск 64 имеет форму перевернутой шляпы с полями, параллельными поддону 82 для приготовления, который поддерживает пищевой продукт 12, и с цилиндром шляпы расположенным вниз, в круговом волноводе 106, внутри канала 120 для возврата воздуха, и образующим прорези 112 для возврата воздуха, сообщающиеся с воздушными отверстиями 114 канала 120 для возврата воздуха, ведущего к воздуходувке 40. Предпочтительно, чтобы керамический диск 64 был легко съемным и заменяемым в печи 10 путем простого снятия выступа 88 (который легко поднимается вверх и наружу из корпуса 14), поднятия кожуха 30, снятия поддона 82 приготовления с места поднятия керамического диска 64 (так, чтобы его цилиндр находился над цилиндрическим волноводом 106), и затем вынимают его в боковом направлении через отверстие 16а камеры приготовления 16 (фиг. 7). Это позволяет легко удалять отходы, соки и т.п. которые выделяются во время приготовления из пищевого продукта 12 и падают на керамический диск 64.
Специалисты в этой области техники охотно согласятся, что там где это подходит для конкретного пищевого продукта 12 вся рабочая конструкция печи 10 может быть преобразована таким образом, что трубы 54 обрабатывающего горячего воздуха расположены ниже пищевого продукта 12, чтобы непосредственно направлять горячий воздух в нижнюю часть (дно) пищевого продукта 12, а керамический диск 64 при этом расположен над верхом пищевого продукта 12, принуждая отраженный воздух проходить вдоль радиуса верхней поверхности этого пищевого продукта 12. Действительно, для тех конкретных случаев, когда желательно максимально улучшить приготовление одной поверхности за счет другой поверхности, поверхность, которая должна быть приготовлена наилучшим образом, может располагаться непосредственно напротив трубок 54 обработки, а керамический диск 64 может быть уменьшен так, чтобы другая поверхность приготавливалась только слегка. Следует также понимать, что число трубок 54 обработки, показанных на чертеже, является только показательным и может быть уменьшено или увеличено и, что вертикальные расстояния от трубок 54 приложения и керамического диска 64 до смежных поверхностей пищевого продукта 12 (например, около 4 дюймов и около 1 дюйма (около 10-2,5 см), соответственно) не отражают масштаба, так как эти реальные расстояния будут зависеть от конкретного назначения этой печи.
Если имеется несколько печей, в соответствии с настоящим изобретением, расположенных в непосредственной близости друг к другу, как это может быть в ресторане, экономия может быть получена за счет обеспечения различных печей общим пространством для заполнения, которое соединено с камерами приготовления различных печей так, чтобы обеспечивать их горячим воздухом для приготовления пищи путем обработки воздухом. Это общее пространство для заполнения, конечно, должно иметь другие размеры по сравнению с узлом 18 отдельной печи 10, также как и тепловые резервуары 26 и нагревательные средства 28. Но так как требования, предъявляемые в общем к узлу 18 со стороны индивидуальных камер приготовления, предположительно со временем будут усредняться, то маловероятно, чтобы к этому узлу 18 предъявлялись бы слишком высокие требования по объему горячего воздуха, и поэтому в общем узел 18 может иметь меньшую резервную тепловую производительность, чем имел бы отдельный узел горячего воздуха, предназначенный для одной камеры приготовления.
Для сокращения утечки тепла из внутренней части камеры приготовления 16 через ее переднее отверстие 16а во время приготовления, а также во время, когда доступ внутрь камеры не требуется, камера 16 имеет кожух 80 (имеющий форму перевернутой тарелки), который в своем опущенном положении (фиг. 3, 8 и 11, на последней показана прерывистыми линиями) покрывает вершину и боковые стороны камеры 16, закрывая ее отверстие 16a, подобно двери, чтобы предотвратить утечки тепла, а в своем поднятом положении (фиг. 4, 7, 10 и 11, на последней сплошными линиями) открывает это отверстие, чтобы обеспечить возможность установить пищевой продукт 12 в камеру к или вынуть его из камеры. Кожух 80 имеет отверстие или углубление 80a (фиг. 8) для прохода плеча 90, соединяющего поддон 82 приготовления и его поворотный механизм 84. Механизм 81 подъема/опускания кожуха (фиг. 7-8 и 10) управляется от средств 250 управления передвигающих этот кожух 80 между двумя его положениями.
Для обеспечения возможности легкой, безопасной и быстрой установки пищевого продукта 12 в камере 16 печь 10, предпочтительно, имеет поддон 82 для приготовления пищи, который установлен с возможностью вращения поворотным механизмом 84 внутри корпуса 14 так, что этот поддон может качаться между положениями загрузки/разгрузки в выступе 88 полностью за пределами печи (фиг. 1 и 4), через промежуточное положение (фиг. 7), если кожух 80 был открыт (т.е. поднят) в положение приготовления (фиг. 8), при котором полностью находится внутри камеры 16 приготовления, и затем кожух может быть закрыт (т.е. опущен).
Предпочтительно, чтобы поддон 82 приготовления имел форму колеса со спицами, изготовленными из огнеупорного материала. Таким образом, поддон 82 приготовления, предпочтительно, состоит из металлического кольца или колеса 85, имеющего множество радиальных керамических спиц 86. Поддон 82 приготовления поддерживает пищевой продукт 12 в любом из его предельных положений и во время передвижений между ними, в то же время представляя собой минимальную помеху для того, чтобы подставить нижнюю поверхность пищевого продукта 12 горячему воздуху, проходящему между дном пищевого продукта 12 и вершиной керамического диска 64. Спицы 86 способны поворачиваться между вообще плоской и вообще вертикальной ориентациями спицы 86, принимают и поддерживают пищевой продукт 12, когда они находятся в горизонтальном положении и позволяют подавать (т.е. сбрасывать) приготовленный пищевой продукт на плиту 99, расположенную в выступе 88', когда эти спицы 86 опускаются в вертикальное положение. Когда спицы 86 имеют горизонтальную ориентацию внутри камеры 16 приготовления, они также действуют как отражатели, направляя воздух поперек донной поверхности пищевого продукта 12.
Когда поддон 82 приготовления расположен вне камеры приготовления, он находится внутри выступа 88, выходя наружу из корпуса 14, и защищен от случайного прикосновения пользователя (хотя в целях техобслуживания и очистки весь выступ 88 может быть легко снят). Плечо 90, соединяющее поворотный механизм 84 поддона приготовления и поддон 82 приготовления, может иметь телескопическую конструкцию или быть фиксированной длины, как это предпочтительнее для конкретной конфигурации печи, и может содержать механизм (зависящий от средств 250 управления) для поворота спиц 86 поддона 82 приготовления.
Согласно фиг. 1 и 5, поддон 92 загрузки расположен над большим центральным отверстием в верхней поверхности выступа 88, выходящего за пределы корпуса 14. Поддон 92 загрузки по форме и размерам подобен поддону 82 приготовления и содержит кольцо или полое колесо 95 и спицы 96, но (в отличие от поддона 82 приготовления) не может поворачиваться в корпусе 14 печи. Клиент размещает пищевой продукт, подлежащий приготовлению, на поднос 92 загрузки, который поддерживает этот пищевой продукт 12. Когда должен начаться процесс приготовления, например, нажата кнопка 206 ТАРТ (фиг. 2), спицы поддона 92 загрузки поворачиваются средствами 250 управления по направлению вниз, тем самым позволяя пищевому продукту упасть на поддон 82 приготовления. Как описано выше, поддон 82 приготовления затем поворачивается внутрь камеры 16 приготовления, пищевой продукт 12 приготавливается, и затем поддон 82 приготовления разворачивается наружу, обратно в выступ 88. Теперь согласно фиг. 4в, спицы 86 поддона 82 приготовления затем поворачивается вниз, и приготовленный пищевой продукт 12 доставляется (т.е. сбрасывается) на плиту 99, предварительно расположенную во втором выступе 88', ниже выступа 88.
Как лучше видно на фиг. 4 и поддон приготовления 82 (через плечо 90 и поворотный механизм 84), и поддон 92 загрузки, оба поддерживаются общим, обычно цилиндрическим монтажным штырем 97, прикрепленным к корпусу 14.
Так как настоящее изобретение относится исключительно к печи 10, здесь раскрывается достаточно простая система подачи пищевого продукта в сочетании с ней. Однако, для специалистов в технике торговых автоматов будет понятно, что в полностью автоматизированном торговом автомате, использующем такую печь 10, могут быть предусмотрены средства дозирования пищевого продукта из запаса пищевых продуктов непосредственно на вершину поддона 82 и средства для выдачи приготовленного пищевого продукта 12 из поддона 82 приготовления клиенту. Более того, малые пищевые продукты, такие как фри по-французски, могут содержаться в жаропрочных и прозрачных для микроволн сосудах, чтобы они не падали между спицами 86, 96.
Обратимся теперь к особенностям микроволнового приготовления настоящего изобретения, микроволновые печи хорошо известны в технике и поэтому здесь подробно не описаны. Обратимся теперь, в частности, к фиг. 4 10, пара магнетронов 100 расположена так, что их микроволновая мощность передается на стержни уголкового общего волновода, обозначенного цифрой 102. Импедансы этих двух магнетронов 100 умышленно рассогласованы, чтобы не позволить выходу одного магнетрона 100 сообщаться с выходом другого магнетрона 100. Хотя магнетроны 100, предпочтительно, работают от источника питания с напряжением 110 В, там, где имеется источник питания с напряжением 220 В или выше (например, в ресторане или в коммерческом предприятии), может использоваться источник с более высоким напряжением, и фактически эти два магнетрона могут быть даже заменены на один большой магнетрон, что исключает необходимость в уголковом волноводе, промежуточном уголковом волноводе и в этих магнетронах. Средства 103 охлаждения магнетрона, такое как воздуходувка, подают охлаждающий воздух к магнетронам 100 через каналы холодного воздуха.
Как лучше видно из фиг. 9, предпочтительно, чтобы общий волновод 102 имел конфигурацию прямого угла, при этом каждый стержень составляет часть прямоугольного волновода, а вершина или стык действует как связывающее устройство, позволяющее подавать микроволны от каждого стержня или прямоугольного волновода, уголкового волновода 102 в круглый волновод 106, расположенный выше. Общий волновод 102 и круглый волновод 106 привариваются друг к другу для предотвращения искрения или утечки микроволн. Круглый волновод 106, в свою очередь, переносит микроволны, подаваемые в него по направлению вверх, к поддону 82 приготовления и к пищевому продукту 12, как показано стрелками из прерывистых линий 109 справа на фиг. 3.
Более конкретно, у основания круглого волновода 106, там, где он соединяется с магнетронами 100 через связывающее устройство 104 и прямоугольные стержни углового волновода 102, предусмотрена тепловая герметизация 110, чтобы горячий воздух из камеры 106 приготовления не мог приблизиться к относительно чувствительным магнетронам 100. Тепловая герметизация или барьер 110 выполнена из прозрачного для микроволн и жаропрочного материала, такого как керамика. В предпочтительном примере реализации настоящего изобретения, на месте изготовления, устройство генерации и передачи микроволн, включая магнетроны 100, общий волновод 102, тепловой барьер 110 и круглый волновод 106, может передвигаться вертикально вверх и вертикально вниз относительно поддона 82 приготовления, чтобы сфокусировать микроволны на гипотетическом пищевом продукте на поддоне 82 приготовления. Для предотвращения утечки микроволн из места пересечения между этим устройством генерации и передачи микроволн, описанным выше, и каналом 120 обратного воздуха, через который проходит волновод 106, каждое место пересечения снабжается тепловой герметизацией 116, 118 в форме металлической пластины размером около 5-6 дюймов (12,5- 15 см). Вместе с тем, микроволновая герметизация 116 устройства генерации и передачи микроволн может передвигаться, приближаясь или удаляясь от стационарной микроволновой герметизации 118 канала 120 обратного воздуха.
На фиг. 2, где показана панель управления печью, вообще обозначенная цифрой 200, и содержащая дисплей 202 состояния, выполненный, например, на светодиодах, систему 204 ввода данных, подобную стандартной телефонной клавиатуре, но с символами звезды и фунта, замененными на буквы М и А, соответственно и четыре клавишных переключателя 206, 208, 210, 212, обозначенных START, STOP, TEMP и MAIN, соответственно.
Дисплей 202 состояния отображает данные, вводимые в систему с помощью клавиатуры 204, информационные сообщения для пользователя и текущую операцию этой машины. Клавиатура 204 содержит десять цифровых или числовых клавиш, которые функционируют как цифры.
Клавиша M (режима времени микроволн) клавиатуры 204 заставляет дисплей 202 запросить ввод времени длительности микроволновой операции, которое пользователь затем может ввести (до 99 с), используя цифровые или числовые клавиши до вывода этого режима путем повторного нажатия на клавишу M (или путем ввода неверной информации через клавиатуру). Клавиша A (режима-времени-горячего воздуха) клавиатуры 204 заставляет дисплей 202 запросить ввод времени продолжительности обработки горячим воздухом, которое пользователь может затем ввести (до 99 с), используя цифровые клавиши, до вывода этого режима путем повторного нажатия на клавишу A (или путем ввода неверной информации через клавиатуру). Таким образом, эти клавиши M и A действуют как кнопки переключения, заставляющие панель управления ввести технологический режим из-за ввода числовых данных с цифровых клавиш клавиатур 204.
Клавишные переключатели 206, 208 START и STOP, соответственно, являются функциональными клавишами, для которых не требуется никакого другого ввода. Клавиша 206 START начинает цикл приготовления и использует либо введенные, либо по умолчанию предполагаемые сроки продолжительности обработки микроволнами или горячим воздухом. Предполагаемое по умолчанию время обработки горячим воздухом составляет 30 с, предполагаемое по умолчанию время обработки микроволнами составляет 30 с. Клавиша 208 STOP останавливает цикл приготовления и может быть использована как альтернатива времени цикла, просто считающего до нуля.
Остающиеся клавишные переключатели 210, 212, TEMP и MAIN, соответственно, работают как клавиши переключения, заставляющие панель управления ввести технологический режим. Приведение в действие клавиши 210 TEMP (температура) заставляет панель управления ввести режим ввода температуры, при этом дисплей 202 показывает температуру печи (т.е. действительную температуру печи в камере приготовления) в первой строке и установочную температуру (т. е. температуру, которая была задана пользователем), во второй строке. Установочная температура, показанная первоначально, есть температура, которая была введена последней пользователем или предполагалась по умолчанию равной 650oF (343oC), но пользователь может ввести любую температуру от 0oF (-18oC) до 999oF (537oC), используя цифровые клавишные средства 204 ввода данных (предпочтительно, не выше 800oF (427oC). Пользователь выводит этот режим ввода температуры повторным нажатием на клавишу 210 TEMP или вводом неправильной информации с клавиатуры. Приведение в действие клавиши 212 MAIN (техобслуживание) заставляет панель управления ввести режим техобслуживания с дисплеем 202, показывающим, что печь находится в режиме эксплуатации. Клавиши 204 теперь находятся в режиме переключения и переопределяются для выполнения диагностических и зависимых функций, необходимых для эксплуатации, транспортирования и т.п.
Средства 250 управления (фиг. 7, 8), совмещенные с панелью 200 управления, обеспечивают средства включения средств микроволновой обработки (т.е. магнетронов 100) и средств подачи воздуха (т.е. воздуходувки 40), находящихся во временной зависимости друг от друга. В зависимости от предпочтительного цикла обработки пищи, средства подачи воздуха и средства микроволновой обработки продукта могут приводиться в действие, преимущественно, одновременно. Однако, поскольку приведенные в действие воздуходувки 40 в тот же момент времени, что и магнетронов 100, может вызвать колебания мощности и привести в действие различные предохранители, предусмотренные для обнаружения таких колебаний мощности, то, предпочтительно, чтобы воздуходувки 40 приводились в действие по меньшей мере на две секунды раньше, чем магнетроны 100. Для конкретных пищевых продуктов, как микроволновая обработка, так и обработка горячим воздухом, могут продолжаться в течение одинакового промежутка времени, или же одна или другая обработка может начинаться раньше и/или заканчиваться позже, чем другая обработка пищи. Например, для определенных продуктов (например, для незамороженных продуктов) может потребоваться относительно короткий период микроволновой обработки по сравнению с периодом приготовления путем обработки горячим воздухом, поэтому период обработки горячим воздухом может начинаться до введения в действие волновой обработки и продолжаться после прекращения микроволнового приготовления. Обычно обе обработки действуют одновременно, по крайней мере, в какой-то промежуток времени.
Средства 250 управления может заставить нагревательные средства 28 предварительно нагреть тепловой резервуар 26 и окружающий воздух в узле 18 за какое-то время до включения средств 40 подачи воздуха и, предпочтительно, до включения средств 100 микроволновой обработки и средства 40 подачи воздуха, которое значительно больше, чем время приготовления, необходимое для пищевого продукта 12. В зависимости от таких факторов, как размер узла 18, мощность источника питания используемого для нагревательных средств 28, желаемой температуры окружающего воздуха в узле подготовки воздуха и т.п. печь 10 предварительно нагревается, т.е. приводится в действие нагревательные средства 28, значительно раньше, чем печь будет действительно использоваться для приготовления. Когда имеется в распоряжении только источник питания с напряжением 110 В, то обычно период предварительного нагрева, предшествующий использованию печи, составляет около 1-2 ч. Включение этого предварительного нагрева может осуществляться с помощью таймера с таким расчетом, чтобы предварительный нагрев печи происходил до прихода персонала, использующего эту печь. Однако, более типично, когда подобно холодильнику, печь готова для использования (т.е. предварительно нагрета) в любое время.
Поскольку тепловой резервуар 26 имеет высокую теплоемкость и высокую тепловую производительность по воздуху, расположенному в узле подготовки воздуха, температура внутри этого теплового резервуара остается достаточно постоянной, несмотря на повторяющееся использование печи. Узел термостатического регулирования средств 250 управления контролирует воздух в узле 18 и, когда температура воздуха падает ниже установленного значения, включает нагревательные средства 28 для подачи дополнительного тепла к нагревательному резервуару. Если мощность имеющегося источника питания ограничена до 110 В, то предпочтительно, чтобы термостатический регулятор включает нагревательное средство только тогда, когда магнетроны 110 (или оптимально, как магнетроны 110, так и воздуходувка 40) отключены, что исключает чрезмерный расход мощности. Альтернативно, термостатический регулятор может использовать более низкое напряжение для повторного включения нагревательных средств по сравнению с напряжением, использовавшимся во время предварительного нагрева, опять же с целью сократить расход энергии, вызываемый повторным включением нагревательных средств.
Кроме включения и выключения воздуходувки 40 и магнетронов 100, средства 250 управления выполняют различные функции, связанные с загрузкой и разгрузкой камеры 16 приготовления. При управлении механизмами загрузки и разгрузки (например, механизмом 81 поднятия и опускания кожуха и поворотным механизмом 84 поддона приготовления) средства 250 управления обеспечивают во время операций загрузки и разгрузки, чтобы кожух 80 был поднят, а демпфер 50 закрыт до передвижения поддона 82 приготовления между его внешним положением, или положением загрузки/разгрузки и внутренним положением или положением приготовления. Как указывалось ранее, средства 250 управления включает воздуходувку 40 и магнетроны 100 в определенной временной зависимости друг от друга, после операции загрузки, и обеспечивает их выключение до начала операции разгрузки. Средства 250 управления также управляют поворотом спиц поддона 92 разгрузки и поддона 82 приготовления.
Примеры времени для быстрого приготовления пищи характерные для настоящего изобретения, с использованием источником питания напряжением 110 В, составляют 30 с для замороженной предварительно приготовленной пиццы, для замороженной сырой пиццы с тонкой корочкой, для замороженных предварительно приготовленных кусков курицы и для сырого гамбургера и 15 с для предварительно замороженного фри по-французски и для сырых бисквитов. С другой стороны, для приготовления сырого мяса может потребоваться до 45 с. Таким образом, сильно замороженные и охлажденные продукты такого типа, которые продаются в ресторанах быстрого обслуживания, могут быть приготовлены за 30 с.
Как было показано, источники энергии (т.е. микроволны и горячий воздух) попадают в камеру 16 приготовления с противоположных направлений, при этом воздух покидает камеру 16 приготовления с той же стороны (например, здесь это нижняя сторона), с которой входят в нее микроволны. Как будет очевидно для специалистов в этой области техники, в других примерах реализации эти источники энергии могут входить из одного и того же направления или из перпендикулярных направлений.
Работа печи, в соответствии с настоящим изобретением, достаточно проста в использовании даже для относительно неподготовленных людей, нанимаемых для работы в ресторанах быстрого обслуживания. Пользователь размещает замороженный или охлажденный пищевой продукт 12, подлежащий приготовлению на поддон 92 загрузки. Если необходимо, пользователь изменяет время микроволнового приготовления, используя клавишу M, или время обработки горячим воздухом, используя клавишу A, наряду с цифровыми или числовыми клавишами клавиатуры. В противном случае он полагается на значения, предполагаемые по умолчанию, которые установлены производителем при изготовлении. Предположим, что печь уже была установлена в ресторане на определенную установочную температуру, с помощью клавиши TEMP и цифровых клавиш на клавиатуре, или же работает по умолчанию. Пользователю надо только нажать на клавишу START, чтобы запустить в работу всю процедуру.
Затем кожух 80 передвигается механизмом 81 поднятия/опускания в открытое или поднятое положение, и поддон 82 приготовления поворачивается наружу из камеры 16 приготовления в выступ 88 его поворотным механизмом 84. Затем спицы поддона 92 загрузки движутся в направлении к вертикальному положению, позволяя пищевому продукту 12 упасть с поддона 92 загрузки на, расположенные горизонтально, спицы 86 поддона приготовления 82 в выступе 88. Затем поддон приготовления 82 поворачивается внутрь в камеру 16 приготовления своим поворотным механизмом 84. Как только пищевой продукт 12 и поддон 82 приготовления окажутся внутри камеры 16 приготовления, кожух 80 передвинется в свою закрытую или опущенную позицию, а демпфер 50 в канале горячего воздуха повернется в свое открытое положение.
Затем приводятся в действие магнетроны 100 и воздуходувка 40 горячего воздуха в соответствии с временем цикла, введенным на панели управления (или значениями, предполагаемыми по умолчанию). Микроволны, генерируемые магнетронами 100, направляются на прямоугольные стержни уголкового волновода 102 и затем в керамическую тепловую герметизацию 110 и через него в круглый волновод 106, который предварительно был отрегулирован на заводе так, чтобы микроволны, подаваемые круглым волноводом 106, были правильно сфокусированы через керамический диск 64 на пищевом продукте 12. Воздуходувка 40 прогоняет уже подогретый воздух из узла 18 через канал 52 горячего воздуха и через трубки 54 обработки горячим воздухом. Струи горячего воздуха, выходящие из трубок 54 обработки горячим воздухом ударяют по верхней поверхности и боковым сторонам пищевого продукта 12, откуда они отражаются вверх, и верхней боковой стенке 60 камеры 16 для пищи и затем вниз, в направлении нижней боковой стенки 62. Этот отраженный теплый воздух задерживается керамическим диском 64, который затем направляет горячий воздух радиально внутрь, вдоль нижней поверхности пищевого продукта, пока этот горячий воздух не выйдет из камеры 16 приготовления через центральное отверстие 66 керамического диска 64. Горячий воздух, попадающий в центральное отверстие 66, не проходит дальше, в направлении магнетронов 100, он задерживается тепловой герметизацией 110 и проходит через прорези 112 керамического вкладыша в воздушные трубки 114 канала 120 обратного воздуха, возвращаясь таким образом через воздуходувку 40 в узел 18 на повторный обогрев и рециркуляцию. Даже когда воздух из трубок 54 обработки воздухом непосредственно не воздействует на стороны пищевого продукта 12, воздуходувка 40 заставляет этот отраженный от пищевого продукта 12 и от поверхности 60 верхней боковой стенки воздух двигается вниз, около сторон этого пищевого продукта, и затем через его нижнюю поверхность.
Когда пищевой продукт 12 приготовлен, что определяется завершением работы средств приготовления (или в качестве альтернативы, нажатием оператора на клавишу STOP), операция загрузки реверсируется на обратную с помощью демпфера 50, который движется к своему закрытому положению, кожух 80 поднимается в свое открытое, или поднятое положение, а поддон 82 приготовления поворачивается наружу, из камеры 16 приготовления обратно в выступ 88. Как только поддон 82 приготовления вернется к выступу 88, его спицы 86 примут вертикальное положение и приготовленный продукт 12 выпадет из выступа 88 на пластину 99 в выступе 88'. Затем поддон 82 приготовления возвратится в свое начальное положение в камеру 16 приготовления, а кожух 80 опустится в закрытое или опущенное положение для сохранения тепла в камере 16 приготовления.
Хотя к поддону 82 никогда не прикасается рука служащего, опасность того, что пользователь получит ожог, исключается. Аналогично, так как демпфер 50 и кожух 80 сокращают утечки горячего воздуха из печи 10, то печь экономична в работе. Поскольку нагревательные средства не возобновляют цикл после каждого приготовления, но обычно поддерживаются вообще при повышенной температуре (охлаждаясь, самое большее один раз в день), обслуживание печи минимально.
Следует иметь ввиду, что когда магнетроны 100 и воздуходувка 40 выключены средствами 250 управления, а узел 18 загерметизирован путем возврата демпфера 50 в его закрытое положение, термостатический регулятор контроля средств 250 управления вводит в действие нагревательные средства, когда необходимо возвратить воздух в пространство для заполнения к установочной температуре.
Как очевидно для специалистов в этой области техники, печь в соответствии с настоящим изобретением может использоваться либо для комбинированного приготовления, когда применяются как микроволны, так и обработка горячим воздухом, только для приготовления с помощью микроволн (когда воздуходувка 40 просто не включена), или для приготовления только путем обработки горячим воздухом, когда магнетроны 100 просто не включены. Если печь не предназначается для комбинированного использования, части, не относящиеся к ее непосредственному использованию, могут быть исключены для снижения стоимости изготовления, или наоборот, могут быть сохранены, чтобы обеспечить возможность позднее переключить печь на другой режим работы, либо на другую отдельную операцию, либо на комбинированную работу.
Продленный цикл приготовления будет необходим в некомбинированной печи, использующей только обработку горячим воздухом, когда пищевой продукт требует значительного внутреннего нагревания (например, когда он заморожен). Однако, пищевой продукт, который требует больше внешней обработки чем внутренней, не пострадает так сильно от исключения микроволнового приготовления. Например, когда пищевой продукт имеет большое отношение площади поверхности к объему, как в предварительно-приготовленном охлажденном фри по-французски, то быстро движущийся нагретый воздух может создавать фри по-французски, имеющий хрустящую корочку, без применения микроволн, примерно за 30 с, что примерно, вдвое медленнее чем было бы, если бы использовалось также микроволновое приготовление. Таким образом, некомбинированная печь, полезна, в первую очередь, но не исключительно с незамороженными продуктами, хотя могут быть продуктивно использованы конкретные замороженные продукты, имеющие большое отношение площади поверхности к объему.
В итоге, настоящее изобретение обеспечивает печь быстрого приготовления, такую как комбинированная печь, использующую приготовление с обработкой горячим воздухом и с микроволновой обработкой, с целью приготовления многих замороженных или охлажденных пищевых продуктов в течение 30 с, или некомбинированную печь, которая, в общем, способна приготавливать сильно охлажденные пищевые продукты в течение 1 мин. В предпочтительном примере осуществления, печь способна работать с источником питания напряжением 110 В и является надежной, простой и экономичной в изготовлении, использовании и обслуживании. Эта комбинированная печь может также использоваться, как некомбинированная печь быстрого приготовления, которая приготавливает пищу только путем обработки горячим воздухом или как отдельная некомбинированная печь, использующая только обработку горячим воздухом.
Теперь, когда предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения были показаны и описаны в деталях, его различные модификации и улучшения очевидны для специалистов в этой области техники. Соответственно, объем и сущность настоящего изобретения должны пониматься в широком смысле и ограничиваться только приложенной формулой изобретения, а не изложенным описанием.
Реферат
Изобретение касается комбинированной печи для приготовления пищи, как с помощью обработки горячим воздухом, так и микроволновой обработки, которая содержит корпус, образующий камеру приготовления, предназначенную для приема пищевого продукта для его обработки, узел подготовки горячего воздуха, выполненный по форме и размерам, достаточным для вмещения значительного, относительно камеры, объема воздуха и трубопровод для обеспечения выборочного газового сообщения между ними. В пространстве расположены совмещенный с пространством тепловой резервуар высокой теплоемкости и высокой тепловой производительности по воздуху и приводимый в действие нагреватель для поддержания теплового резервуара при высокой температуре. Средства регулирования предусмотрены для приведения в действие нагревателя, чтобы предварительно нагревать тепловой резервуар и окружающий воздух в пространстве перед тем, как будет введена в действие воздуходувка, для включения магнетрона и для введения в действие воздуходувки с заранее заданным временным режимом относительно введения в действие магнетрона, благодаря чему работа воздуходувки вызывает обработку предварительно нагретым воздухом из узла его подготовки через трубопровод продукта в камере приготовления. 5 с. и 37 з.п.ф-лы, 13 ил.
