CN1127934C - 控制烹制装置工作的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于罐煎炸器或喷淋煎炸器烹制食品的方法，使食品暴露在由烹制介质传输元件供应至烹制器烹制区的加热的液体烹制介质中，烹制器具有控制元件，在烹制过程中它可以：(a)控制传输至烹制区的烹制介质的温度至专门为食品预定的设定点，方法是控制整个烹制过程中加热烹制介质用热交换器的热输出；(b)控制至食品的对流热传导率，方法是直接控制传输至烹制区的烹制介质的传感状态，而不是步骤(a)控制的温度，它与对流热传导有关；以及任选地(c)控制至食品的对流热传导率，方法是控制烹制区的传感状态，它与对流热传导率有关。还公开了使用这种方法的烹制器。

Description

控制烹制装置工作的方法及装置

技术领域

本发明涉及烹制装置的控制方法，特别涉及在特殊的烹制装置如煎炸装置内对被烹制食品的热传导率的控制。还公开了实现本方法的烹制装置。

背景技术

烹制装置烹制食品是将其暴露于加热的液体介质，例如油、气体或熔化的脂肪。液体可以是油质或水质的，它取决于烹制过程的性质，例如蒸煮或煎炸。气体介质可以包括蒸汽或加热的空气或其他气体。通常，烹制过程是将热量传导至食品材料而实现，它依靠控制两个变量来控制：烹制介质的温度；以及在烹制介质中食品暴露的时间。

在这种形式的控制实践中可以产生一系列问题，例如，虽然温度可以控制，它一般是以某种不精确方式控制，使用者根据最少的温度数据推测出烹制过程最佳温度。类似的不精确性也存在于烹制时间。烹制时间可能大致正确，但不是最佳的。此外，更大程度的复杂性和缺乏精确性可能来源于下列情况，没有单一的烹制温度可以适用于整个烹制过程，而是温度应作为时间的函数，即在整个烹制过程中变化。可以用肉制品件的烹制为例来说明，在烹制开始时可能希望在高温度密封其外部，温度随后降低至一定值，在剩余的烹制过程保持此温度。

烹制温度进一步的可变性可能来源于以下原因引起的温度波动。例如在烹制过程中将冷冻食品装入烹制室或烹制区。这种装入操作会引起冷冻食品接触加热的烹制介质时的温度降低。这个问题需要解决。

在罐煎炸的用途中，例如普通在快餐业中使用的食品的深煎炸原理是将它们浸入加热的烹制介质体内。深煎炸是本申请非常关心的过程。在这种情况下，出现的困难是在普通实践中大量采用的是在烹制介质体内控制一个局部区的温度。这是一种折衷的系统，在其中可能产生局部过热和欠热，这样不仅烹制过程及其烹制的食品的效率和质量是折衷的，而且会导致设备本身工作上的问题。即使尝试温度控制，充填了烹制介质的罐的热惰性导致控制响应差和温度分布图不平衡。

如果存在烹制介质的局部过热，食品可能烹制过火或不均匀。如果接近加热元件的局部温度高，则食品颗粒和碎屑在此区域可被碳化，引起清理和烹制介质质量问题。烹制介质可能降级，食品的纹理可能受损或者食品吸入油量增加。后一种情况是不希望的，因为希望避免富油的食品质量。过热也能成为特殊问题，这里碳化的食品颗粒沉积在烹制装置内传送烹制介质的导管上。

在罐煎炸器内，导管的完全拆卸、清理或更换可能要求每3至5年或更短时间进行，它取决于烹制装置的容量和利用率。无论如何，任何“积垢”的沉积均会干扰热交换器加热烹制介质的效率，以及为了进行补偿所用的技术可能实际加重过热问题，例如，热交换元件或加热介质被加热至更高温度，该处过热变得甚至更为严重。

以前的实践试图使用机械设计方式解决这种问题，例如使用刮离器和螺旋钻清除沉积屑。也可能需要除油装置。例如，煎炸罐可配备横向流动装置，以便导致烹制介质的混合和较均匀的加热。在碎屑易沉积部分可以设置冷区，使其温度保持低于碳化温度。也可以使用蒸汽净化来防止碳化，但这项技术具有潜在危险性。此外，可以安装过滤系统，例如转筒过滤器、纸带或布带过滤器或其他复杂的过滤系统。转筒和带过滤器将油暴露于空气是不希望的。

发明内容

本发明的目的是达到对烹制过程较好的控制，并对复杂的机械装置进行最少的重组以减少上述问题，从而构成本发明的基础。

为实现本发明的上述目的，本发明提供用于罐煎炸器或喷淋煎炸器烹制食品的方法，它是将食品暴露在由烹制介质传输装置传输至烹制器烹制区内的加热的液体烹制介质中，烹制器具有控制元件，它在烹制过程中可以：

(a)控制传输至烹制区烹制介质的温度至食品专门的预定点，方法是控制整个烹制过程中加热烹制介质用热交换器的热输出；

(b)控制至食品的对流热传导率，方法是直接控制传输至烹制区的烹制介质的传感状态，而不是步骤(a)控制的温度，它与对流热传导率有关，以及任选地包括

(c)控制至食品的对流热传导率，方法是控制烹制区的传感状态，它与对流热传导率有关。

整个烹制过程中可以达到温度控制，方法是使用适当的热交换器正确地加热烹制介质至烹制过程的预定点，热交换器的工作应考虑被加热烹制介质的特性。例如，在煎炸的情况下使用的烹制介质为油或熔化的脂肪，加热希望在没有空气条件下进行，例如使用流动加热器排列，如我们的澳大利亚专利No.666944所述；以及同时待审的国际专利申请书No.PCT/AU98/00552，1998年7月16日申请，此处列出内容供参考。这种热交换器可具有烹制介质冷却子系统。借助适当的热交换元件输出的控制在整个烹制过程中温度可以按希望改变。

由烹制介质至食品热传导率的控制可以用一系列不同的方法达到。在建立这种控制时，申请人理解，烹制过程通常是用对流热传导机构，而非传导热传导机构进行。油和脂肪之类烹制介质的热传导性相当低，真实的油和脂肪是绝热体，它们仅能向烹制的食品传导少量的热。

以此理解为基础的对流热传导率控制机构必须优先考虑烹制过程、烹制食品的性能，此机构可能包括烹制介质内引入紊流，特别是接近烹制食品区部分，或者特别希望控制传输至烹制区烹制介质的压力或流率，或者烹制介质通过食品的流速。这种控制可以采用独立控制烹制介质的温度和烹制时间来特别有利地实现，其中后者也能控制。

更具体地说，传输至烹制区的烹制介质的上述传感状态是以下的一种或数种：烹制介质的传输压力，烹制介质的流率，烹制介质的密度，烹制介质的粘度和烹制介质的紊流；以及使用步骤(c)时，以下的一种或数种：喷头类型，喷嘴类型，液压扼流类型，烹制区内紊流，烹制区的温度，烹制时间和网篮振动频率。

在各种不同类型的烹制装置中这种控制可以在整个烹制过程中实现。按照本方法可以控制的烹制装置的已知类型为喷淋烹制装置，罐型烹制装置和压力煎炸器。煮熟装置也可用这种方式控制。这种方法也可使用于以对流热传导机构为重点的烹制过程使用的其他类烹制装置。大多数烹制过程应归于此类。

在使用喷淋烹制装置的情况下，例如喷淋煎炸器，可控制通过喷头喷嘴进入烹制室的烹制介质的流速，它根据烹制介质的传输压力变动。这些喷头喷嘴在流动分布和工作压力范围上有所不同。

在使用罐型煎炸器的情况下，通过烹制的食品表面烹制介质的紊流或流速以及能量传输率可以控制和变化。通常，提高流速或流量会导致较高的对流热传导。在此种情况下喷头喷嘴可以被液压的代替，使至罐的烹制介质传输管道内流量或压力限制。这些限制和喷头及喷嘴一样具有不同的特性，例如压力头等。也可以在罐的排列中使用隔膜，包括横流排列，以便细调节烹制介质的流动，使其在烹制过程中在罐内可以变化，以保证其中实质上均匀的温度剖面。

烹制装置可以具有多区性能，这样结构的装置允许使用不同的烹制方法对通过烹制区的食品按普通的烹制机制处理，例如，对于每个烹制区喷淋或罐煎炸可以是相同的。这样是考虑到下列事实，在同样食品的最佳烹制时烹制过程的性能时常改变。横跨组成的烹制区的能量和温度剖面可以控制以达到此目的。肉类使用的普通示例是开始烫焦和随后缓慢烹制。在最佳烹制时经过不同制度的另一种食品是马铃薯脆片。

有利的是，在烹制过程中食品吸收的能量可以测量和用于作为控制烹制装置工作的根据。特别是这种测量可以有利地用作控制烹制过程中向食品热传导率的根据。

食品吸收能量的测量可根据进入每个烹制区和离开每个烹制区烹制介质温度之间的温差来确定。温差可能由于烹制介质的流速和比热而迭加。由烹制区的热损失可得出容差。

如果温差超出预定的范围，随后可采取校正行动，使温差和烹制区或每个烹制区内食品吸收的能量处于希望的范围内。

校正行动的采取首先是改变烹制介质的流速，以降低希望的食品的能量吸收与实际达到值之间的误差。与此同时也可以指示报警状态。

可取性较差的是当烹制介质在热交换器内加热至希望的温度时，至烹制区输入烹制介质的温度可以改变以降低食品希望的能量吸收与真实达到的之间的误差。这是更折衷的控制响应，因为烹制介质温度的升高可能对烹制介质的质量产生不利影响。

烹制时间是烹制区的传感状态，它象紊流一样可以用以下控制来改变，例如控制传送带或食品传送元件的速度作为可以控制响应。这些控制响应不是唯一的。此外，所述的这些条件可以任何组合使用。

该控制策略可用于检查喷嘴和至烹制区的其他液体烹制介质传送装置的阻塞。当喷嘴堵塞时，温差偏离正常状态变化。温差可以在烹制介质的3种温度状态之间测量：传输至烹制区液体的温度；烹制区液体的温度；以及离开烹制区液体的温度。结果是食品的吸收能量可能降低以及食品本身的质量可以变化，因为不用产生烹制介质在烹制器的烹制区内希望的喷淋或分布。

该控制策略可使用电子控制装置而顺利地实现，以全面控制烹制装置的工作。最有利和最希望的是本方法的全面自动化，以达到烹制的最佳效率。特别是控制装置实现希望的温度、烹制介质流量和热传导率控制。

控制装置可以程序化，使在给定的烹制过程中烹制介质的温差规定为目标或设定点。该温差设定点可程序化，作为时间、烹制介质流速、食品性能、食品产量和/或其他变数的函数。

本发明的第二方面涉及最佳的烹制装置，提供的烹制装置具有烹制区；传输烹制介质至烹制区的传输管道；由烹制区清除烹制介质的烹制介质清除元件；以及调节清除的和新鲜的烹制介质用于传输至烹制区的烹制介质调节元件，这些元件依次为泵元件；过滤元件及热交换器元件，至少一部分进行调节的烹制介质顺序通过这些元件。

这些泵元件、过滤元件及热交换器元件可以由希望数量的泵、过滤器和热交换器按希望串联或并联排列组成组件。

泵元件最好是可变速度的离心泵。泵送之后的过滤为压力过滤，与以往的实践对比，后者要求泵的吸入边具有较大的过滤面积，在泵送之前有粗孔的初次过滤网以保护泵元件以及泵送之后和热交换器之前有细孔的二次过滤网。

按照本发明可在泵送之后使用单级过滤，以减少过滤面积和随后达到精减系统。

泵的速度可以考虑用至烹制区烹制介质传输元件的传感压力来控制，即根据烹制装置的性能先于流量、压力或液压扼流、喷头或喷嘴。离心泵特别适合这种用途，因为叶轮的速度可以变化以便在过滤压力升高时保持烹制介质的流率，而又无损于烹制介质的质量，特别是可氧化的或可受损的介质，如油或脂肪。申请人已测量，在压力至5bar时油的质量没有大的损害。烹制介质的流率可保持基本恒定或者变化以适应任何或全部烹制区达到控制至食品热传导率的目的。烹制介质的温度以同样方式控制，例如，借助热交换器元件的输出或热交换器的加热介质的控制达到整个烹制过程中特殊用途烹制介质的最佳温度或温度范围。控制通过热交换器的烹制介质的流率和速度也可以达到希望的烹制介质温度。

应该理解，流率、热交换元件的输出以及烹制介质的压力和流率是可以变化的以达到整个烹制过程中热传导率的变化，如果希望这样做，它与烹制过程的性能和/或烹制食品的性能有关。

测量的压力典型地可用作过滤元件堵塞程度的函数，甚至与泵的特性无关。如果烹制介质内的传感压力降至预定值以下，过滤元件可进行清理程序，例如冲洗或更换。这些清理程序或更换也可以指示泵叶轮的速度增加超过预定值以补偿传输元件内的压力降。也可以使用测定此点的其他技术，例如过滤器堵塞的光学或超声试验。

烹制装置可以具有测量烹制时食品吸收能量的元件，例如，传感烹制介质温度的温度传感元件可以这样设置，使能测定传输和清除的烹制介质之间的温差，和用于计算上述吸收的能量。

本发明以上方面的方法和装置可以用烹制装置的控制元件方便地监督，它实现希望的温度、流量和热传导率控制；以及/或过滤元件工作。控制的设置可参考烹制食品的性能、烹制介质、特殊食品顾客的愿望，按照本发明的方法设置在烹制装置的不同位置。控制元件可以是电子式的和用于计算温差和保持希望的温度范围。此方法也可以使用在不同于本发明第二方面的那些烹制装置。

附图说明

本发明的各个方面可以通过最佳实施例的以下说明和附图更全面地理解，附图中：

图1为按照本发明一个实施例制造和工作的喷淋煎炸器的工艺流程的控制图；

图2为按照本发明另一实施例制造和工作的喷淋煎炸器的工艺流程的控制图；

图3为按照本发明另一实施例制造和工作的罐煎炸器的工艺流程的控制图；

图4为按照本发明另一实施例制造和工作的多区罐煎炸器的工艺流程的控制图；

图5为按照本发明第五实施例制造和工作的多区喷淋煎炸器的工艺流程的控制图。

具体实施方式

现在参见各图，按照本发明制造和工作的烹制装置的主要部件包括烹制装置，其具有烹制食品的烹制区或烹制室；液体运送或调节系统，用以加热、过滤和泵送或传输所需烹制介质至烹制区以及实施烹制管理控制单元和控制系统。烹制装置在外观和烹制区设计上属于普通型，并且可使用不同的烹制介质。但是液体运送系统和控制单元及控制系统与普通设计有极大的区别。然而一旦做了这些改进，就能改造其他普通设计的烹制装置，无论是分组或连续式，篮式或传送带式，均可按本发明的方法工作。

参见图1，示出喷淋烹制装置的工艺流程和控制图，它具有喷头30组成的喷头阵列29，为了说明目的，喷头30排列在循环网带型传送带16的上面。传送带也可以是倾斜滚筒型或其他类型，传送食品通过烹制室14组成的烹制区。这样一来，烹制装置是按连续的模式排列。它也可以按分批模式排列，配备食品放置容器，例如静止或转动的网篮、托盘等。喷头30把加热的烹制介质喷淋到被传送带传送通过烹制区的食品上，对食品进行烹制。如果烹制装置是煎炸器，优选的烹制介质是油或脂肪。然而，其它烹制介质(但有意传输的空气除外)也可使用以及其它烹制装置也可用来进行一系列的烹制工序。以下介绍的烹制装置和部件使用控制元件100控制，它最好是程序逻辑电子控制元件(ECU)。实践中尽可能多地使用自动化控制喷淋煎炸器的工作。人工调节保持极少，以提高食品的质量，除非为了安全或类似考虑而决定使用人工过载模式。

烹制介质的调节方式如下。烹制介质吸自主贮箱150，它吸收通过喷头30喷淋的多余的烹制介质；以及它还与一烹制介质源连接以保证系统内所需的烹制介质量。调节系统也在开始阶段和以后的情况下处理新鲜的烹制介质。多余的烹制介质通过管道86回收至主贮箱150，这可利用正确设计烹制室14的底板和正确设计传送带16来实现。主贮箱液面的控制系统可用于控制介质的供应，见同时悬而未决的国际专利申请No.PCT/AU99/00073(1999年2月4日申请)，该文件结合作为本申请的参考。烹制介质借助离心泵40从主贮箱150吸出，离心泵40由变速电动机42驱动。泵40的动力源可以是普通型和选择工作以便在下述压力范围内以希望的流率和速度传输烹制介质。用控制元件100达到控制叶轮速度的目的。

泵40可以是单泵，但也可考虑具有一组泵40按所需连接成的组件。

泵40把烹制介质传输到过滤元件50，它是任何希望型号的过滤器，用于在传输至热交换器240之前清除基本上全部食品颗粒和其他固体物质。在此方面过滤元件50具有的功能是防止固体颗粒量的堆积，从而避免热交换器的管道内形成积垢、喷头的喷嘴积碳和堵塞。还有一些重要的因素是可以在最大程度上防止由于褪色等损害食品质量。

过滤元件50可具有一组平行排列的过滤器，其中任何过滤器可保持脱离生产线状态，直至工作的过滤器需要清洗或更换。随后脱离生产线的过滤器投入使用。过滤元件的排列允许清除滤垢，反向冲洗及其他形式的清洗。可以设置旁路活门以利于清洗。可设置使烹制介质由过滤元件50排出的装置，以利于清洗。在过滤元件50上可设置对堵塞的单独的压力监控装置。在工作时过滤器不应暴露在空气中以防止油质变坏。

热交换器240也可以具有一组串联或并联热交换器组成的组件，以任何希望形式彼此相互连接。热交换器240优选地和最好为流动加热器型，允许在不存在空气或其他氧化或有害剂的情形下进行烹制介质的加热。流动加热器的优点见澳大利亚专利No.666944，该文件结合作为本申请的参考。特别优选的热交换器的设计见同时待审的国际专利申请No.PCT/AU98/00552(1998年7月17日申请)，该文件结合作为本申请的参考。

热交换器240可以任何希望的方式把热供给烹制介质，例如气体、电能或其他。电加热器具有的电加热元件的热输出应控制使允许考虑烹制介质的性能加热，特别加以选择以避免其变坏。热输出最终用控制元件100控制，从而传输至烹制室14的烹制介质的温度为希望的温度。希望的温度是为烹制过程预先确定的设定点。比例积分微分控制器(PID)控制温度是有利的，加热元件输出的脉冲宽度调制是优选地使用的，参见国际专利申请No.PCT/AU98/00552。加热元件的控制也可以采用下面要说明的适合的控制。

为了反映烹制介质温度对实现烹制过程希望的控制的重要性，在热交换器组件240的输出处的传输管70内设置温度探头60。温度探头60可以是普通型号的，但优选的型号是一个负温度系数(NTC)热敏电阻。探头60传感的温度用于控制热交换器元件的热输出，以达到希望的温度设定点。热输出随烹制装置的功率变化。如果探头60的传感温度超出温度上限和下限，可以指示报警状态和根据需要采取补救行动。

温度探头60传感的温度可以与在过剩烹制介质管子86中的温度探头87传感的温度一起使用，希望探头87与探头60为同样种类的。煎炸器工作的控制详见下述。

传输管70传输至压力平衡管子72，再传输至沿其长度带有喷头30的一组供给管子74。喷头30具有希望型号的喷嘴以及可以选择在烹制室14内的正确位置，以保证希望的可能符合烹制过程的特性(例如，烫焦和随后缓慢烹制)的流量分布或传输压力。这样要求对不同的食品和烹制过程进行实验性观察，将其作为煎炸器正确设计和控制的基础。

在压力平衡管子72内设有压力换能器80。通常，当进行煎炸操作时，过滤器50被封闭或堵塞，平衡管子72内的压力降低。压力降低信号被控制元件100监控到和被泵40叶轮速度的提高来补偿。这样就保证了所需的烹制介质的流量继续传输至喷头30(或者根据设计送至喷头30的任何组件)以及烹制室14。结合烹制介质温度的仔细控制，而烹制介质的传输受到热交换器240内热交换的控制，达到对在烹制室14内的温度和至烹制食品的对流热传导率希望的控制。

离心泵40的变速电动机希望仅在一定的速度范围内工作以及如果传感到的速度超过安全速度，可指示报警状态和采取必要的补救行动。安全速度可具有两条限制带。如果速度超过泵的最高额定速度的设定比例，例如90％，可启动过滤器清洗或更换，如果速度太接近或超过泵的最高额定速度，则可以停机。反之，如果传感的叶轮速度低于安全速度，可指示泵有故障和采取必要的补救行动。

由压力换能器80传感的压力也可以这种方式使用，例如，传感的压力低于预定值，则启动备用的过滤器50进行必要的过滤器50清洗程序。否则，控制元件100可发生过滤器50需要更换或脱线清洗信号。通常，如果传感的压力降低，则泵40叶轮的速度增加以补偿，如果压力升高，则叶轮的速度降低以补偿。

作为进一步的安全措施是对温度探头60的校正工作进行交叉检查，特别是按分组模式工作时在烹制室14内至少再设置一个温度探头90。食品的温度可被传感。探头90传感的温度可不用于控制目的，而与探头60传感的温度比较用作一种检查机制。如果需要，控制元件100可以程序化以允许短期使用探头90传感的温度控制，作为一种“松弛-返位”模式。

控制元件100适于实现本方法和程序化以达到希望的烹制过程。因此，为不同的食品可以提供不同的烹制程序由操作者选择，如温度-时间曲线，多区烹制器控制，烹制介质的本性和物理性能以及其他与烹制器型号和特殊的烹制过程相关的参数。控制元件100也程序化以达到对探头60和87传感的温差的闭合环路控制。这样提供了煎炸器10内食品吸收热的测量，和从而也对其控制。控制元件100按观察图程序化，而观察图按特殊烹制介质的设定点温差或能量吸收数据、烹制介质的流率、食品的性能以及产量和/或热交换输出程序化。设定点数据可以采取传感温差的允许范围的形式以及在考虑不同温差值达到的食品质量条件下用实验法测定。

如果传感的温差超出预定范围，可以启动控制响应。控制响应可采用几种形式。如果温差不在设定点范围内，它可能指示煎炸器10内向食品传输希望的热能出现故障或问题，应该了解，供给煎炸器10的食品常常是冷冻的食品。因此，流入管子86多余的烹制介质显示对于给定的烹制介质流率温度探头60传感温度极大的温度降低，它反映解冻和水蒸发(控制元件100允许这样做)。因此管子86内多余的烹制介意的能量可以计算和与传输至烹制室14烹制介质的能量比较。当对烹制室14的热损失校正时(热损失可用绝热层降低)，此差值是食品吸收的能量。

如果测量的吸收能量值小于控制元件100的程序化设定点，可启动一组校正行动。

在第一控制响应中，烹制介质的流量可以提高。这样就增加了至烹制室14的热输入以及，如果食品吸收的能量回复至希望的水平，烹制介质的流量可保持在校正值。在所示系统中，烹制介质的流量可借助泵40的变速电动机42速度的增加而提高。热交换器240的热输出也可用同样方式提高以加热增加数量的烹制介质至所需水平。

与此相反，如果吸收的能量大于设定点，烹制介质的流量可以降低和/或热交换器240的热输出可以减少。

在特殊的情况下，控制元件100可以这样编程，使得当停止向烹制室14传输食品时，例如，当煎炸器10的工作处于“备用”模式，烹制介质的传输停止。在“备用”模式中烹制介质可以简单地重复循环，而不传输至喷头30，或者烹制介质储存在主贮箱150内。

在可能的第二控制响应中，特别是食品吸收的能量小于希望值时，可在烹制介质相同的流量下增加热交换器240的热输出。这样的控制响应不是最佳的。因为不希望油过热，否则有损害油质量的危险。一种折衷的响应是用提高变速电动机42的速度和离心泵40传输率的方法少量调节烹制介质的流速。

在可能的第三响应中，烹制时间可以增加，例如通过降低食品传送带的速度来实施。对于给定的烹制介质流量，食品在烹制介质中的暴露时间增加。这样一来，食品吸收的能量同样增加。与此相同，也可以用增加食品产量的方法减少烹制时间，例如通过提高传送带速度来实施。

这些控制响应可以任意组合使用。这样给予控制响应最大的灵活性，可改变食品的能量吸收，偏离控制元件100指定的设定点。

控制元件100可按诊断模式程序化。在这种模式，控制元件100可以使用吸收能量作为探测不正常工作的手段，例如烹制介质在传输装置如喷头30内的故障或堵塞。这就是说，如果喷头30的喷嘴堵塞，会导致加热不均匀，而它又导致食品吸收能量水平降低。因此，如果烹制介质的传输率、热交换器的热输出及传输温度和食品产量是预期的，但测量的能量吸收是不正常的，则控制元件100警示有可能是喷头30的喷嘴堵塞。在任何情况下，当测量的能量吸收超出预定的范围，控制元件100会警示这种情况，煎炸器的操作者可以根据显示和/或声响警报器获知。

在上述的实施例中，推荐了温度探头60和87的优选位置。然而，即使传输至烹制室的能量和由烹制室排出的能量是用不同方法测量的，上述方法可以用若干形式实现。对于管子86也希望进行流量测量达到更高的精确性，虽然也可由控制元件(ECU)100的计算提供，允许烹制介质被“中止操作”，如果很大。

现在参见图2，这里示出的喷淋煎炸器具有由喷头30组成的上喷头阵列32和由喷头30组成的下喷头阵列33。每个喷头阵列32和33不采用为每个喷头阵列32和33配置的专用的液体传送/调节系统供给烹制介质(虽然可以这样做)，液体传送系统可以具有顺序排列的单独泵组件40，单独的过滤组件50和单独的热交换组件240。喷淋煎炸器的控制与图1所示装置极为相似，但是由于设置喷头阵列32和33而可以制造得更灵便。可为每个喷头阵列32和33建立单独的流量设定点。使用这种喷头形式可达到对滚筒机构更少的依赖而获得希望的烹制和食品质量。还可以有效地传送顶涂料食品。

在这种喷淋煎炸器中在每个喷头阵列的供应管子中可达到压力的基本均匀，使用正确尺寸的管子，使管子中静压的变化最少。管子可以定尺寸或设置流量控制元件，包括正确的喷嘴或控制阀等以达到每个喷头阵列32和33有不同的烹制介质的流量。对于顶涂料食品可能希望这样做，这里可能希望在入口点以较低的供应压力和/或较低的喷头喷嘴流量运行，以避免涂料脱落。对于每个烹制过程或在烹制过程中喷嘴流量和/或压力可以变化或选择，以达到同样的结果或者考虑食品性能希望的结果。喷嘴可以根据在烹制室14中的位置改变其压力或流量特性，例如，在烹制室入口处可使用低流量喷嘴，而沿烹制室14使用高流量喷嘴。全部喷嘴使用同样压力工作可使工作简便。喷嘴可设螺纹或配置快速连接器，以便根据工作要求或维修进行连接或拆卸。流量控制元件可以包括在烹制介质传输元件内，以便改变烹制介质的传输行为。

应该了解，位于平衡管子172内的压力换能器80可以是唯一使用的换能器，但是如果希望，在平衡管子173内也可以设置压力换能器以增加安全或控制。在传输管170的支管170a和170b内可以设置加热器以及过滤器以使喷头阵列32和33有进一步的加热灵活性。管子170a、170b，172和173都是压力平衡管子，具有足够大的尺寸使沿其长度具有基本相同的静压力。的确，喷头30可以设置在许多贮箱内，按要求传输相同的或不同的流率或温度的烹制介质。如果这样做，还可以按需要增加温度探头和使用探头60进行供应前方温度控制。的确，甚至在更简单的结构中可以这样做，使温度探头位于热交换器组件240之前。

同样，图1或2所示的喷淋煎炸器可以设计成多区烹制模式以及根据需要每区的烹制介质的供应或传输元件可以具有由控制活门或压力或流量限制改变的流动特性，以保证烹制介质的传输率和压力被控制，使在每个区内食品达到特殊的要求的能量传输率。

在这种情况下，能量吸收可以由控制元件100按照区基础计算，以便更有效地控制。特别是流率和温度可以根据需要改变，以响应测量的能量吸收偏离设定点的变化。在此种情况下，难以将改变烹制时间作为控制响应，特别是当同一传送带通过所有区时。控制元件100可以程序化以达到正确的响应。

这样的喷淋煎炸器示于图5。在此喷淋煎炸器内示出3个烹制区501，502，503。当然，可以按需要选择任何数目的烹制区。每个区具有由喷头阵列532和533传输的烹制介质，喷头阵列532和533位于传送食品通过各区的传送带590的上面和下面。

来自每个区501，502和503的多余的烹制介质的温度由NTC热敏电阻511，512和513传感，它们位于从每个区回收多余烹制介质的支管521，522和523内。在喷淋煎炸器内这样做是需要的。因为烹制室本身温度的传感不允许计算当其温度几乎与传输的烹制介质温度相等时的能量吸收。传输至每个区501-503的烹制介质的温度是NTC热敏电阻520传感的温度。热敏电阻587可用于计算能量平衡或交叉检查，但也可取消。

控制元件100可以方便地计算每个区的温差，以及，因此，每个区501-503内食品吸收的能量可以计算出以及如图1和2所述形式必须的控制响应会启动以响应能量吸收偏离在控制元件100中编程的设定点范围的变化。

虽然仅示出单独的传送带590，应该了解，每个区501-503可以设置自己的传送带。这样就可使烹制时间作为能量吸收偏离设定点变化的控制响应而改变。

这样做还具有操作上的优点。如果使用细丝传送带使下部喷头达到传送带上的食品，则使用同样丝径的单独的传送带通过烹制区514的整个长度会由于载荷限制而产生困难。基本上需要使用粗丝径来达到要求的强度。使用模块结构可以避免这样的问题，虽然每个传送带的驱动轴可以同步和由同一电动机通过辊链或类似元件驱动。如果每个传送带配置自己的电动机，每个电动机由控制元件100控制，每个区501-503的传送带的速度可以被控制以达到食品在每个烹制区501-503内要求的停留时间。

现在参见图3，这里示出在快餐业典型使用的批量槽式煎炸器。槽式煎炸器可以为连续型。罐煎炸器的工作原理与图1和2所示喷淋煎炸器相同，但应考虑下列区别。食品通常放在网篮或类似容器内，浸入盛热油的槽120中。可能它们需要时常摇晃。这种摇晃有利于对流热传导。因此，应优选地使用控制或自动振动(烹制区的传感状态)，以获得烹制过程更精确的控制。网篮适合放置在机械振动装置中以达到这种结果，振动的幅度和时间由控制元件100控制。

然而，影响达到对流热传导的主要机制是网篮内通过食品烹制介质的流率。因此，烹制介质传输元件应该处于网篮附近以达到这种结果，此外，最好设置一组传输管子，和槽式煎炸器按交叉流动模式工作。

虽然不排除，但希望避免在槽中加热烹制介质。因此，烹制介质调节系统(包括热交换器组件240)与上述喷淋煎炸器所用最好相同。可以使用模片、控制阀或其它形式的限流元件(包括喷嘴)以达到要求的烹制介质流量通过烹制介质传输管子。膜片可以由薄金属垫圈组成。为了说明目的，示出的膜片130在单独的传输管子270内。压力换能器80用于控制泵40工作，如上所述。压力换能器80和膜片130组合后起到液体流量计和对流控制器的功能，也可以使用专用的流量计和用阀控制。

在这种情况下，可使用图1和2所述的类似的控制方法。槽中的温度由NTC热敏电阻90测量，排出管子86的温度由NTC热敏电阻87测量和传输管子270的温度由NTC热敏电阻87测量。这样一来，槽式煎炸器内食品吸收能量的测量用以下方法之一进行：(a)传输管子270与排出管子86之间的温差或(b)槽本身的温度。如果使用槽的温度，可单独使用，省去使用温差和流动时间的排出管子86。温度探头87的传感可用于交叉检查目的。偏离设定点的能量吸收变化可以用图1和2所述方式记录，并以流率和热交换器的热输出作为主要的控制变数。

在食品传送通过槽的情形下，可以用控制传送带速度的方法改变烹制时间。如果使用网篮，可以控制烹制时间和用显示和/或声响警报通知操作者。

现在参见图4，这里示出槽式煎炸器400，它具有多烹制区槽480。为了举例目的，这里示出4个烹制区401，402，403和404，每个区用隔板410与相邻区隔离，而各区之间仍有液体流动以便达到液面平衡。可以设置任何希望数目的烹制区。传送带430带着食品由左至右通过罐煎炸器400的4个不同的烹制区401，402，403和404。可以使用多重传送带或其他连续传送元件以相同或不同速度传送，以达到希望的烹制时间。也可以进行批量操作。

每个烹制区配置普通型温度探头440，最好为NTC型。温度探头440为控制元件100提供温度数据。

烹制介质由供应管子451，452，453和454供应至烹制区401，402，403和404，它们组成相应的烹制介质传输元件部分。管子451至454由平衡管子465供应，其中设置压力换能器80，其功能与上述相同。烹制介质管子451至454设置在接近每个烹制区传输点处和带有膜片461，462，463和464。这些膜片可以这样排列，使在给定的压力降时通过组合膜片的流率总量等于图3所示单独膜片的流率。如果需要，这些膜片可用其它压力扼流或控制活门代替。它们可制成快速更换型。

烹制介质被变速的离心泵40由罐480吸出通过管子86，泵40，过滤组件50和热交换器组件240。在此之后，烹制介质调节至正确的温度、流率和过滤元件50限定的固体含量，其特性适合于反馈通过管子470，压力平衡管子465和烹制介质管子451至454，到达上述罐480的不同烹制区401，402，403和404。

这里有几种可能的工作模式。膜片461至464可以是相同尺寸的，从而至每个区401至404烹制介质的流率也是相同的。随后提供的食品至烹制装置400的供给率也保持相同，这里存在最低的总流率，超过它位于每个区401至404内单独的温度探头440传感的温度是相同的。食品的供给率，特别是食品在烹制装置内保持的时间取决于传送带430的速度，它也由控制元件100控制。应该了解，食品的供给率也可用其他方式控制，例如，食品贮存在贮箱内，设置有闸门、星形活门或其他元件，直接或间接控制食品至传送带的供给率。

低于该最低的流率，由烹制区401至404建立温度变化的增加。因此，跨越这些区的不同的温度剖面可成为希望的控制参数，使食品供给率小量改变以补偿总流率的全盘控制，从而希望的温度剖面得到保持，特别是在商用批量煎炸器中。

控制元件100抑制温度剖面的控制，它可用观察图程序化，用于指示报警状态或者失常状态，即温度探头440读出反常的，超出每个烹制区401至404设定点允许范围值。当跨越烹制装置400的温度剖面超出允许范围时，也可以提供类似的响应。泵40的工作也可以用类似方式监控，参考上面对喷淋煎炸器的叙述。希望的限制和校正规则可以程序化编入控制元件100以达到此目的。位于热交换器组件240后面温度探头460传感的温度也可以用类似方式监控。此值与烹制装置400的每区401至404内温度探头440传感值之间的分歧也可以按正确值补偿。

控制元件100的校正规则和限制允许用于这些温度探头校正工作的交叉检查。这就是说，如果一个或多个区传感的温度与食品的供给率和/或热交换器的热输入量和/或烹制介质的总流量或至每区401至404的流量不协调，则控制元件100可以指示温度探头工作不正确和需要维修或更换。

图1至3和5所示装置的控制元件100的功能是控制食品吸收的能量数量。由于是多区煎炸器，最好控制也建立在一个区的基础上，并带有上述的控制响应。作为至每区的流动特性是与上述相同的每区内吸收能量的测量，它可以由控制元件100使用管子486内的温度探头487计算和进行能量平衡。然而，烹制装置400也可设计成带排出总管，使多余的烹制介质由每区401至404排至总管。用支管连接每个区至排出总管以及每个支管中可设置温度探头从而每区吸收的能量可以专门测量。控制响应可以随后被至每个区烹制介质流动的改变而启动。每个区内的烹制时间可以被控制作为能量吸收误差的响应，方法是控制每个区401至404内单独设置的传送带的速度。

在代替的实施例中，可以使用跨越烹制区401至404的温度剖面以识别与食品能量吸收有关的问题。因此，如果温度剖面的变化偏离控制元件100的程序化，则可启动控制响应以校正温度剖面。

压力换能器80测量平衡管子内的压力。离心泵40的速度可用变速电动机42来改变，而压力的改变可保持希望的流率。如果压力降低至低于允许水平和/或泵速增加至超过设定水平，控制元件100可能指示过滤元件50需要清洗或更换。如同上述，清理程序可以自动实现。如果泵速超过安全水平，则实现停机。

另一工作模式使用不同尺寸的膜片461至464，从而达到至每个区401至404的烹制介质流率的希望的比例。也可以用控制活门代替膜片达到此目的，保证希望的比例。应该了解，此比例可以这样控制，使每区烹制介质的流率相等，这样就覆盖了上述第一种工作模式。

这种工作模式特别适合于典型烹制过程的性能，在这里大量的能量是在烹制过程开始时消耗在水的蒸发上，这时食品，特别是冷冻食品被传送至烹制装置的烹制区。在这种情况下，在占烹制时间至75％的大部分时间，由于水分强烈地由食品流失，食品吸入的脂肪极少。在这种情况下，在烹制过程的开始阶段需要较高的能量，而在烹制过程的结束阶段需要较低的能量。使用控制元件100可达到此目的。

选择膜片尺寸可以达到恒定温度的烹制，从而使各区之间希望的能量传输率如同上述烹制过程实例所述，与通过膜片的液体流速匹配。

应该了解，进入烹制装置食品数量的变化引起热能需要的改变。根据食品的进入数量正确改变烹制介质的总流率，即可保持在所有的区内基本恒定的温度。如果仅仅要求在希望的热传导率和温度下以希望的流率进行烹制，则烹制介质的要求可以优化。烹制介质总流率的相继降低可缩小液体处理系统，减少过滤面积和减少通过热交换器组件通道的横截面。

如果需要，罐烹制装置的膜片461至464的尺寸可以改变，从而使每个区401至404达到希望的热交换器输出温度和总流率，希望的温度和能量传输率。与此类似，同样的方法可使用于单区烹制装置。

在单罐批量烹制时，可用改变烹制时通过罐480的烹制介质流率的方法达到恒定的温度。获得的优点是较好的食品质量以及颜色、结构、口味和油含量一致(如果使用油烹制介质)，而且可使食品工艺师具有灵活性使用该烹制过程按需要烹制不同种类的食品。

专业技术人员在考虑公开的内容后可对本发明的烹制装置和控制方法做出改进和变动。这些改进和变动应不脱离本发明的范围。特别是这里所述的增强对流热传导的机构不应受限制以及其他机构可用于代替或补充上述的机构。例如，在罐煎炸器的情况下，可使用在罐中搅拌烹制介质的机构，而不必使用烹制介质传输管子的设计。烹制介质可以根据其物理性能选择，例如使其对食品的对流热传导性更好，因此，烹制介质的热传导性，粘度-温度和/或密度-温度剖面可根据选择最正确烹制介质的观点来考虑。任何种类的烹制装置可用本发明的方法控制。例如，下列专利申请书公布的烹制装置，澳大利亚临时专利申请书No.PP 6623(1998年9月1日申请)；澳大利亚临时专利申请书No.PP 5622(1998年9月1日申请)，此处列出供参考，它们可以按照公布的控制方法工作。

Claims (24)

1.一种用于罐煎炸器或喷淋煎炸器烹制食品的方法，使食品暴露在由烹制介质传输元件供给至烹制器烹制区的加热的液体烹制介质中，烹制器具有控制元件，在烹制过程中它可以：

(a)控制传输至烹制区的烹制介质的温度至专门为食品预定的设定点，方法是控制整个烹制过程中加热烹制介质用热交换器的热输出；

(b)控制至食品的对流热传导率，方法是直接控制传输至烹制区的烹制介质的传感状态，而不是步骤(a)控制的温度，它与对流热传导率有关；以及任选地包括

(c)控制至食品的对流热传导率，方法是控制烹制区的传感状态，它与对流热传导率有关。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于食品吸收的能量按照至少步骤(a)至(c)之一测量和用于烹制器的控制。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征于在步骤(b)中，传输至烹制区的烹制介质的上述传感状态是下列一种或数种：烹制介质的传输压力，烹制介质的流率，烹制介质的密度，烹制介质的粘度和烹制介质的紊流；以及使用步骤(c)时是下列一种或数种：喷头类型，喷嘴类型，液压扼流类型，烹制区内紊流，烹制区温度，烹制时间和网篮的振动频率。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于烹制器具有多个烹制区，由烹制介质传输元件向每区传输烹制介质。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于每个区至少一个与对流热传导有关的变数被控制以达到跨越多个烹制区的希望的能量剖面。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于每个烹制区的温度被控制，以达到跨越多个烹制区的希望的温度剖面。

7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于传输的和排出的烹制介质之间的温差被传感和用于按照步骤(a)和(b)中至少一项控制烹制器。

8.按照权利要求2所述的方法，其特征在于上述烹制介质传输元件具有至少一个喷头喷嘴和扼流器。

9.按照权利要求5所述的方法，其特征在于烹制介质传输元件被控制用于按照步骤(a)和(b)中至少一项控制烹制过程。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于温度和对流热传导率被控制作为整个烹制过程中的时间变数。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于温度和对流热传导率被控制作为整个烹制过程中的常数。

12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于上述烹制介质是油或脂肪，以及烹制介质的加热在烹制区以外实质上无空气条件下进行。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于烹制器是罐煎炸器。

14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于烹制器是喷淋煎炸器。

15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于上述控制元件用特殊烹制过程的设定点温差数据程序化。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于上述设定点温差是下列一个或数个因素的函数：烹制时间，烹制介质的流率，食品的性能以及食品的产量。

17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于能量吸收的测量用于探测上述烹制介质传输元件的反常工作。

18.按照权利要求2所述的方法工作的烹制装置。

19.按照权利要求1所述的方法工作的烹制装置，它具有：

(a)至少一个烹制食品的烹制区；

(b)向每个烹制区传输烹制介质的烹制介质传输元件；

(c)由烹制区排除烹制介质的烹制介质排除元件；以及

(d)调节传输至每个烹制区的排除的和新鲜的烹制介质的调节元件，而该调节元件包括顺序排列的泵元件、过滤元件和热交换器元件，至少部分烹制介质顺序通过它。

20.按照权利要求19所述的烹制装置，其特征在于上述泵元件为至少一台变速离心泵。

21.按照权利要求19所述的烹制装置，它具有在烹制时测量上述食品吸收能量的元件。

22.按照权利要求19所述的烹制装置，其特征在于上述烹制介质传输元件具有压力传感器，其传感的压力用于控制上述变速离心泵的速度。

23.按照权利要求19所述的烹制装置，它具有多个烹制区。

24.按照权利要求23所述的烹制装置，其特征在于烹制介质传输元件的排列是为了建立跨越组成的烹制区希望的温度或能量图形。

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