CN111713960A - 蒸煮装置与蒸煮方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种蒸煮装置与蒸煮方法，该蒸煮装置包含：一食材容室，用以盛装食材，且具有一常压；一饱和蒸气产生装置，具有一蒸气室，且用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气；一饱和蒸气喷放装置，与该蒸气室相通，并具有一连通至该食材容室的出口，用以将该高压饱和蒸气向该食材释压喷放，且在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点；以及，一水蒸气排出装置，用以将该释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室。借此，将可以在低耗能、减少蒸煮时间、以及减少食材鲜度的流失下，快速且有效地获得一最佳蒸煮效果的高效蒸煮装置与方法。

Description

蒸煮装置与蒸煮方法
技术领域
本发明涉及一种食物蒸煮装置与方法，尤其是一种可发挥高效率蒸气(vapor)潜热，而达成高效率蒸煮食物的高效蒸煮装置与方法。
背景技术
目前市售的蒸气烹饪设备大致有三种，一种是利用常压蒸气，例如常见的电子锅、电蒸锅、蒸气烤箱等，又例如中国专利第CN202681613U号「节能循环式蒸笼」等，其仅着重水蒸气的循环与节能，利用抽气机为动能。此等设备都是借由将水加温到过了饱和液态点而产生水蒸气(steam)，再利用微压差与热对流，让水蒸气与食物接触，而将水蒸气中的热能传递给食物。
然而在此种类型设备中，水被加热而成水蒸气后，大部分在未达到饱和蒸气点以前，即与食物接触，而无法让水蒸气含有最大的潜热含量，且水蒸气中所含极少部分饱和蒸气的热能，会被水蒸气中的水分子所吸收，且即便有部分被食物所吸收，也因为会很快在食物表面回到饱和液态点以下，而没能有很高的潜热释出，更因被食物吸收后将在食物表面形成水膜，而使得后续热能是加热该水膜，使其气化，而不是施加在食物上。因此，整体而言，其热效率不高，蒸煮速度缓慢，所用热能大都被浪费在加热凝结的水膜或释放潜热后的水蒸气上，且蒸煮较大食材时，常发生时间过久而显得食材太老太硬的状况。
第二种蒸气烹饪设备是使用过热蒸气的蒸烤机，如水波炉等，其利用过热蒸气(superheatedvapor)所具有的较高的温度，来达成食材表面加热与表面水分蒸发干燥的现象，此例如中国专利第CN105078219B号「超高温连续蒸烤机」，以及美国专利第US20070227364A1号「Steam Cooker」，其都是利用过热蒸气达成“蒸烤”的目的。
然而，水波炉之类的设备虽然有将水蒸气加热到饱和蒸气点以上而成为过热蒸气，例如摄氐350度高温，但因为在过热蒸气的状态下不易控制蒸气状态，因而将过热空气用于食材上时，将容易造成表皮焦化，而较适于烘烤，对于例如有蒸鱼等蒸煮需求的人而言，则不适合；即使现有技术有将过热蒸气降温至接近饱和温度点，例如前述美国专利，但由于由过热蒸气转变而来的饱和蒸气所含水量很少，因而仍不利于蒸煮。这是因为在热平衡状态下，过热蒸汽与液态水是不能共存的，过热蒸气在损失能量未达凝结点前(即饱和蒸汽点point of saturated vapor)，都还是以气体状态存在，未能释放潜热，即使过热蒸气在过热状态下有部分热能释放给食材表面的水分，在动平衡状态下只要蒸发大于凝结，食材表面水分就会被气化带走达成干燥。
第三种蒸煮设备是高压锅之类的烹饪装置，其使蒸气产生于高压中，以获得高于常压饱和蒸气温度的高温，让食材得以较高的温度受热。然而如同蒸笼一般，其动作是借由将水加热成水蒸气，再使水蒸气于高压中获得较高的温度，并在这温升过程中即已加热食材，因而大部分的热能都被用来加热水或是水蒸气(水与蒸气混合体)中的水，也有未达饱和液态点即对食材加热者，而无法达成一充分利用饱和蒸气所含潜热于食材上的效果，而且由于烹调时食材室处在高压状态，在开关食材室时若有不当操作，也有危险之处。
发明内容
有鉴于上述缺失，本发明的目的在于提供一种可以充分利用饱和蒸气(saturatedvapor)的潜热来对食材进行蒸煮的装置与方法，尤其是一种能以常压状态发挥饱和蒸气的潜热效益的高效蒸煮装置与方法。
为了达成本发明的目的，本发明提供一种蒸煮装置，其包含：
一食材容室，用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；
一饱和蒸气产生装置，具有一蒸气室，且用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于该蒸气室中；
一饱和蒸气喷放装置，与该蒸气室相通，并具有一连通至该食材容室的出口，用以将该高压饱和蒸气向该食材释压喷放，且在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，
一水蒸气排出装置，用以将该食材容室中，由释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续被施加到该食材上。
其中，该高压饱和蒸气的释放量，与该水蒸气混合体的排出量，被控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于/等于该常压的饱和蒸气温度。
其中，该饱和蒸气产生装置还包含一位于该蒸气室中的第一水槽，与一加热该水槽的温控加热器，用以使该蒸气室中，含有该具有一对应于该高压压力的饱和蒸气温度的高压饱和蒸气。
其中，还包含一热能回收装置，其具有一供容纳水的第二水槽与一在该第二水槽中的水蒸气混合体排管，该水蒸气混合体排管与该水蒸气排出装置相通，俾将被排出的水蒸气混合体的热能，回收于该第二水槽中的水。
其中，该热能回收装置还包含一加压泵，用以将该第二水槽中的水，加压送给该饱和蒸气产生装置。
为了达成本发明的目的，本发明并提供一种蒸煮方法，其包含：
提供一食材容室，其用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；
一高压饱和蒸气产生步骤，用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于一蒸气室中；
一蒸煮步骤，将该高压饱和蒸气自该蒸气室向该食材释压喷放，且使释压蒸气在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，
一水蒸气排出步骤，将该食材容室中，由释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续施加到该食材上。
其中，该高压饱和蒸气的释放量，与该水蒸气混合体的排出量，被控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于或等于该常压的饱和蒸气温度。
其中，该高压饱和蒸气产生步骤还包含对一位于该蒸气室中的第一水槽进行加热，使该蒸气室中，含有该具有一对应于该高压压力的饱和蒸气温度的高压饱和蒸气。
其中，该水蒸气排出步骤还包含一热能回收步骤，借由使水蒸气混合体流经一容纳水的第二水槽，但不与该第二水槽中的水相混合，而将被排出的该水蒸气混合体的热能，回收于该第二水槽中的水。
根据本发明所揭装置与方法，由于能对于饱和蒸气的产生、利用、及回收，取得精密规划，达到最佳蒸煮效率，因而当该具有比过热蒸气还多水分子的高压饱和蒸气被导入常压食材容室时，压力下降所造成的蒸气流，得以在免除加压风扇等设备的需求下，保证饱和蒸气得以快速地喷射至食材上，并在喷到食材前，仍处于保有潜热的饱和蒸气状态，且在接触食材后立即释放潜热，使该潜热热能穿透食材，作用于食材内的水分，而在不焦化之下煮熟食材。再者，借由水蒸气排出装置，可将释出潜热而散布在食材室中的水蒸气混合体，予以有效排出并回收，或回收其热能，避免其阻碍新饱和蒸气的持续引入，使得新的饱和蒸气可以持续被引入并喷射至食材上，让食材持续受到饱和蒸气的潜热所加热。如此一来，可在低耗能、减少蒸煮时间、以及减少食材鲜度的流失下，快速且有效的破坏食材的结缔组织，使食物软嫩可口，而有别于一般的蒸煮。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。然而，在本发明领域中具有通常知识的技术人员应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利范围。
附图说明
图1显示一依据本发明的一实施例而成的蒸煮装置的外观示意图。
图2显示一依据本发明的一实施例而成的蒸煮装置的各元件连结示意图。
图3显示一用以解释本发明的效益的潜热示意图。
图4显示一根据本发明的一实施例而成的蒸煮方法流程图。
其中，附图标记：
1 蒸煮装置 2 控制面板
3 门 10 食材容室
11 食材 20 饱和蒸气产生装置
21 蒸气室 22 第一水槽
30 饱和蒸气喷放装置 40 水蒸气排出装置
50 热能回收装置 51 第二水槽
52 水蒸气混合体排管 53 泵
A 饱和蒸气点 B 饱和液态点
Qin 加热器 QR 回收热能
S1,S2,S3,S4 步骤
具体实施方式
以下，配合图式列举各根据本发明而成的较佳实施例，来对本发明所揭蒸者装置与方法的组成构件及步骤，以及其所达成功效作说明。然各图式中所示蒸煮装置的相关构件、形状及设定仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。
图1显示一依据本发明的第一实施例而成的高效蒸煮装置的外观示意图。如图1所示，本实施所揭蒸煮装置1包含：一食材容室10，用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；一饱和蒸气产生装置20，具有一蒸气室21，且用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于该蒸气室21中；一饱和蒸气喷放装置30，与该蒸气室相通(未图示)，并具有一连通至该食材容室的出口(未图示)，用以将该高压饱和蒸气因释压而向该食材释压喷放，使释压蒸气在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，一水蒸气排出装置40，用以将该食材容室中，由该释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续被施加到该食材上。此外，蒸气装置1并具有一内含控制器(未图示)的操作面板2，与一进出食材的门3，且在一较佳实施例中，蒸煮装置1还包含一未显示于图1，但如图2所示的热能回收装置50，此另说明于后。
图2进一步显示一依据本发明的一实施例而成的蒸煮装置中的各元件的连结示意图。如图2所示，在食材容室10中，具有一架子(未标号)供放置食材11，其上方为饱和蒸气喷放装置30，下方为水蒸气排出装置40。此食材容室10的环境压力为常压状态，一般即为一大气压，约为1bar。饱和蒸气喷放装置30与饱和蒸气产生装置20的蒸气室21相通，并控制高压饱和蒸气被释放至食材容室10的释放量。而且，为了使高压饱和蒸气经由出口释压至食材容室10后，很快到达食材11上，在一较佳实施例中该出口能被调整其与食材11的距离。
饱和蒸气产生装置20除了蒸气室21外，还具有一位于该蒸气室21中的第一水槽22，与一加热该水槽的温控加热器Qin，用以使该蒸气室中，含有并蓄积一具有一对应于其高压压力的饱和蒸气温度，例如2bar与120℃，的高压饱和蒸气，且该高压压力指高于常压0.1bar至8bar。第一水槽22用以装水，并接受加热器Qin的加热，加热器Qin的形式可以有很多种，在一较佳实施例中是电热棒，该加热器Qin的加热量大小，可以配合蒸气室21中的温度作调整，使得蒸气室21中的温度与压力分别维持在120℃与2bar，亦即处于一大于常压的高压饱和蒸气状态。这是因为依据饱和蒸气表，得知2bar时，具有120℃的饱和温度。且在饱和蒸气状态下，蒸气呈无色透明状态，且该饱和蒸气的蒸气干度(vapor quality)大于或等于90％。
图3显示一用以解释本实施例所利用的饱和蒸气的潜热的示意图。如图3所示，在100Kpa，亦即约一大气压与1bar的常压下，饱和温度为100℃。在100℃的饱和蒸气点A与饱和液态点B之间，含有相当大的潜热，这之间为饱和水与蒸气的混合体，在此称之为水蒸气或水蒸气混合体。在常压下，过了饱和温度，即成为过热蒸气。因此，在加热过程中，只要第一水槽22中还含有水，且该蒸气室21蓄压，即可让上方的饱和蒸气升温同时升压，但不致于变成过热蒸气。在一较佳实施例中，可以另设一与蒸气室21相通并受管控的蓄气室(未图示)，以蓄积所要压力与温度的高压饱和蒸气。
再回到图2，水蒸气排出装置40用以将食材容室10中已释放潜热的水蒸气混合体排出，俾使食材容室10的内部环境压力，可以在持续引进新的高压或释压饱和蒸气时，仍能维持常压，且其排出量，与高压饱和蒸气的释放量，被一前述控制器(未显示)所控制成相对应，这可通过压力传感器来适当控制该释放量与排出量。在一变形例中，除了水蒸气排出装置40以外，蒸煮装置1也可以再于食材容室10底部包含一排水装置(未图标)，用以将可能凝结的水，加以排出或回收利用。
如图2所示，被排出的水蒸气混合体被导引到一热能回收装置50，其具有一供容纳水的第二水槽51与一在该第二水槽中的水蒸气混合体排管52，该水蒸气混合体排管52与该水蒸气排出装置40相通，俾将被排出的水蒸气混合体，在不与第二水槽中的水相混合之下，将其热能回收于该第二水槽51中的水，其可被回收的热能标示为QR。在一较佳实施例中，热能回收装置50还包含一加压泵53，用以将该第二水槽51中的水，加压送给饱和蒸气产生装置20，其可以受控制器(未显示)的控制，而在加压后直接喷洒于蒸气室21中，也可以被加压注入第一水槽22中，以供产生高压饱和蒸气之用。在一变形例中，被排出的水蒸气混合体也可以直接被排入第二水槽51中，而成为第二水槽51中的水，直接拿来被送给饱和蒸气产生装置20利用，如此即不仅回收了水蒸气中的热能，也回收了水蒸气混合体，因此所述热能的回收，包含此变形例。
借由图2所示的整个连结系统，即可让高压饱和蒸气在食材容室10中，因为释压与降温，从2bar降到1bar，并进入图3所示的饱和蒸气点A，且因为将高压饱和蒸气的释放量，控制成释压饱和蒸气在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点A，因而可以使食材受到一从饱和蒸气点A开始释放全部潜热的水蒸气(steam)所加热。其中，如图3所示，虽然水波炉所用的过热蒸气也可以借由降温而进入饱和蒸气点A，但如前所述，在进入过热蒸气状态后，因为比容积的关系，其水蒸气含量比高压饱和蒸气低很多的，因而不利于蒸煮这种煮法。
又，在一较佳实施例中，除了将高压饱和蒸气的释放量，控制成在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点的方式外，也可以将该高压饱和蒸气的喷放量，与该水蒸气混合体的排出量，控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于或等于该常压的饱和蒸气温度。由于释压蒸气在喷流到食材表面时，仍维持于饱和蒸气点，故仍能有效地自饱和蒸气点A释放潜热；若释放量能大到使食材容室的环境温度很快达到饱和温度，亦即约100℃，则即使之后的高压蒸气释放量降低，而非呈喷流状态接触食材表面，仍可将被放出的释压蒸气于扩散到食材表面时，维持于饱和蒸气点，而达成以最大潜热量进行高效加热的目的。因此，实务上这释放量是可因应状况或依阶段而变的。
根据前述实施例所述，本发明亦揭示了一如图4所示的蒸煮方法。亦即，依据本发明的一实施例而成的蒸煮方法，将包含以下步骤：首先，在步骤S1中，提供一食材容室，其用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；接着，利用一高压饱和蒸气产生步骤S2，用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于一蒸气室中；再来，进入一蒸煮步骤S3，将该高压饱和蒸气自该蒸气室向该食材释压喷放，使释压蒸气在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，适时进行一水蒸气排出步骤S4，将该食材容室中，由该释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续施加到该食材上。且在一较佳实施例中，此水蒸气排出步骤S4并可配合蒸煮步骤S3的高压蒸气释放量，将该高压饱和蒸气的释放量，与该水蒸气混合体的排出量，控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于或等于该常压的饱和蒸气温度，俾取得最经济的加热方式。
综合上述，借由本发明所揭各种实施例所揭示的技术思想，将可以获得一具有最佳蒸煮效率，让食材持续受到饱和蒸气的完整潜热所加热的蒸煮装置与方法，并可在低耗能、减少蒸煮时间、以及减少食材鲜度的流失下，快速且有效地获得一最佳蒸煮效果的蒸煮装置与方法。
最后强调，本发明于前揭实施例中所揭露的构成组件，仅为举例说明，并非用来限制本案的范围，其它等效组件的替代或变化，亦应为本案的申请专利范围所涵盖。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种蒸煮装置，其特征在于，包含:
一食材容室，用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；
一饱和蒸气产生装置，具有一蒸气室，且用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于该蒸气室中；
一饱和蒸气喷放装置，与该蒸气室相通，并具有一连通至该食材容室的出口，用以将该高压饱和蒸气向该食材释压喷放，且在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，
一水蒸气排出装置，用以将该食材容室中，由该释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续被施加到该食材上。
2.根据权利要求1所述的蒸煮装置，其特征在于，该高压饱和蒸气的释放量，与该水蒸气混合体的排出量，被控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于/等于该常压的饱和蒸气温度。
3.根据权利要求1所述的蒸煮装置，其特征在于，该饱和蒸气产生装置还包含一位于该蒸气室中的第一水槽，与一加热该水槽的温控加热器，用以使该蒸气室中，含有该具有一对应于该高压压力的饱和蒸气温度的高压饱和蒸气。
4.根据权利要求1所述的蒸煮装置，其特征在于，还包含一热能回收装置，其具有一供容纳水的第二水槽与一在该第二水槽中的水蒸气混合体排管，该水蒸气混合体排管与该水蒸气排出装置相通，俾将被排出的水蒸气混合体的热能，回收于该第二水槽中的水。
5.根据权利要求4所述的蒸煮装置，其特征在于，该热能回收装置还包含一加压泵，用以将该第二水槽中的水，加压送给该饱和蒸气产生装置。
6.一种蒸煮方法，其特征在于，包含:
提供一食材容室，其用以盛装食材，且具有一常压的环境压力；
一高压饱和蒸气产生步骤，用以产生并蓄集一大于该常压的高压饱和蒸气于一蒸气室中；
一蒸煮步骤，将该高压饱和蒸气自该蒸气室向该食材释压喷放，使释压蒸气在到达该食材表面时，仍处于饱和蒸气点，以使该食材受释压饱和蒸气所释放的潜热所加热；以及，
一水蒸气排出步骤，将该食材容室中，由该释压饱和蒸气因释放潜热而产生的水蒸气混合体，排出该食材容室，以使新的释压饱和蒸气得以持续施加到该食材上。
7.根据权利要求6所述的蒸煮方法，其特征在于，该高压饱和蒸气的释放量，与该水蒸气混合体的排出量，被控制成使该食材容室的环境温度，维持于一大于或等于该常压的饱和蒸气温度。
8.根据权利要求6所述的蒸煮方法，其特征在于，该高压饱和蒸气产生步骤还包含对一位于该蒸气室中的第一水槽进行加热，使该蒸气室中，含有该具有一对应于该高压压力的饱和蒸气温度的高压饱和蒸气。
9.根据权利要求6所述的蒸煮方法，其特征在于，该水蒸气排出步骤还包含一热能回收步骤，借由使水蒸气混合体流经一容纳水的第二水槽，但不与该第二水槽中的水相混合，而将被排出的该水蒸气混合体的热能，回收于该第二水槽中的水。
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