CN113329642A - 用于供应蔬菜块的水槽和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在液体供应品中供应蔬菜块的水槽，该水槽在水槽入口和水槽出口之间延伸，该水槽包括：沟槽段，该沟槽段具有位于水槽入口处的上游入口端和下游出口端，沟槽段具有相对的侧壁和在相对的侧壁之间的沟槽底板，和散布器段，该散布器段具有相对的第一侧壁和第二侧壁以及在相对的第一侧壁和第二侧壁之间的散布器底板，散布器段具有连接到沟槽段的下游出口端的上游端，散布器段在相对的第一侧壁和第二侧壁之间沿下游方向从散布器段的上游端到下游端逐渐增加宽度，其中，相对的第一侧壁和第二侧壁各自在相应的相反方向上以如下相应的角度远离散布器段的纵向轴线向外倾斜：第一侧壁以相应的角度α°向外倾斜，第二侧壁以相应的角度β°向外倾斜，该纵向轴线从散布器段的上游端延伸到散布器段的下游端，其中，沟槽段的沟槽底板在下游出口端处具有宽度W1，散布器段在散布器段的上游端和下游端之间的长度为N，且无量纲比N/W1在2至15的范围内，并且其中，α°与β°之和为10°至25°。

Description

用于供应蔬菜块的水槽和方法

技术领域

本发明涉及一种用于例如向烹饪设备供应蔬菜块的水槽和一种用于例如向烹饪设备供应蔬菜块的方法。本发明特别应用于马铃薯片制造过程中马铃薯切片的供应。

背景技术

多年来，人们已经知道利用在油(通常是植物油)中油炸的马铃薯切片来生产马铃薯片。当利用大规模商业生产过程，特别是通过油炸烹饪蔬菜块时，重要的是熟食块具有一致和预定的产品属性，包括内部水分含量。基于马铃薯片的总重量，典型的传统马铃薯片的预定内部水分含量约为按重量计占1-2％的水。结合视觉外观，马铃薯片对消费者表现出特定的感官特性。想要购买马铃薯片的消费者对产品中的这些产品属性有明确的期望。消费者不能接受马铃薯片的水分含量的任何显著变化。特别地，如果水分含量太高，则马铃薯片太软，会被认为是不新鲜的。重要的是，在任何给定批次的马铃薯片中，水分含量始终处于在统计学上围绕目标水分含量的可接受范围内。

马铃薯片的大规模商业生产使用油炸锅，该油炸锅对从一个或多个切片机供送的连续供应的马铃薯切片进行烹饪，并从油炸锅中连续地移除所得到的烹饪过的马铃薯片。马铃薯切片进入油炸锅的输入端部，烹饪过的马铃薯片从油炸锅的输出端部离去。典型的单个商业油炸锅可以以每小时超过200万片切片的速度烹饪马铃薯切片。马铃薯切片在输入端部基本上横跨油炸锅的整个宽度被送入。马铃薯片的大规模商业生产通常使用宽度约为2米的油炸锅。

典型的商业马铃薯片生产设备包括位于油炸锅的输入端部与一个或多个切片机之间的水槽。位于作为载送液体的水流中的马铃薯片在水槽的输入端部被送入并流过沟槽段。水槽包括上游沟槽段和下游鱼尾段。鱼尾段具有上游入口和下游出口，该上游入口联接到沟槽段的下游端部，该下游出口将水中的切片排放到传送机上，传送机被构造成从切片中排出水，然后将切片送入油炸锅。鱼尾段在上游入口和下游出口之间的宽度增加，使得马铃薯切片在水中的流动宽度增加，以横跨油炸锅的宽度而散布。典型的沟槽段具有与切片机头部的输出宽度基本上对应的宽度。例如，沟槽段的宽度为0.25米至0.65米，优选为0.4米至0.5米。因此，供应到油炸锅的马铃薯切片需要通过鱼尾段散布，以对应于油炸锅的较大宽度。沟槽段的尺寸被选择为能够接纳切片机输出，且能够实现高的水流量和水流速，从而使马铃薯切片不会堵塞在沟槽段内。水槽的长度尺寸受工厂内整个油炸锅设备所需的面积的限制。马铃薯片油炸锅设备中典型的商业水槽的长度为5米至15米，例如约7.5米。

水槽旨在将马铃薯切片的分布均匀地散布在鱼尾段的下游出口的宽度上，并向油炸锅提供时间一致的马铃薯切片供应。已知的水槽设计的特定问题是马铃薯切片在鱼尾段的下游出口处的流动趋于不均匀。下游出口可以被认为具有在水槽的宽度上延伸的左-中-右(left-centre-right，LCR)分布。在理想情况下，马铃薯切片的LCR分布和马铃薯切片的速度在水槽的宽度上基本上是恒定的。然而，在目前的许多水槽装置中，马铃薯切片的LCR分布并不是恒定的。相反，LCR分布可以偏向水槽的一侧，且这种偏向可能会持续很长一段时间(例如许多分钟)，或者替代地，偏向可以随时间不可预测地变化。由于典型的商业水槽在任何给定的时间内都可能有大约1000-1500片马铃薯切片在鱼尾段上，因此这种不可预测的马铃薯切片供应的变化会显著影响烹饪过的产品的质量。

马铃薯含有按重量计占大约85％的水，油炸过程将马铃薯切片爆炸性地脱水到按重量计占大约1％至3％的水。如果马铃薯切片在油炸锅的宽度上的供应不均匀，那么相应地输送到油炸锅的马铃薯中的水分含量也不均匀。切片必须均匀地散布在油炸锅的整个宽度上，使得进入油炸锅的蔬菜块的质量流量相对于油炸锅的宽度和相对于时间都基本上均匀。

在油炸锅的接收相对过剩的马铃薯切片供应的任何区域中，在油炸期间要蒸发的过剩水分含量导致食用油局部冷却，结果马铃薯片可能未煎熟并具有过剩的水分含量。相反，在油炸锅的接收相对不足的马铃薯切片供应的任何区域中，在油炸期间要蒸发的减少的水分含量导致食用油局部过热，结果马铃薯片可能被过度烹饪，从而导致褐变和可能过量的丙烯酰胺含量，且马铃薯片具有不足的水分含量。所得到的包装好的马铃薯片在水分含量、感官特性和视觉上可能是不均匀的。

申请人对一些已知的水槽设计进行了一些建模。

图1(a)、图1(b)和图1(c)示出了一些已知的水槽设计的建模的速度分布。

在图1(a)中，鱼尾段102的相对侧壁100以13°的角度从沟槽段104向外张开，且鱼尾段102比沟槽段104稍短。可以看到，速度分布以及因而马铃薯切片分布强烈偏向于鱼尾段的左侧(向下游方向看)。在图1(b)中，鱼尾段102的相对侧壁100以24°的角度从沟槽段104向外张开，而且鱼尾段102明显比沟槽段104短，因为较大的角度允许较短的鱼尾段从给定的沟槽宽度获得给定的输出宽度。再次可以看到，在这种设计中，速度分布以及因而马铃薯切片分布强烈偏向于鱼尾段的右侧(向下游方向看)。在图1(c)中，鱼尾段102的相对侧壁100以16°的角度从沟槽段104向外张开，而且沟槽段104明显比图1(a)中的沟槽段104窄小。再次可以看到，速度分布以及因而马铃薯切片分布强烈偏向于鱼尾段的左侧(向下游方向看)。

实际上不可能显著增加水槽的长度(例如增加到5米或更长)，以尝试使马铃薯切片供应均匀。这是因为如此长的烟道不能有效地整合到工厂中，而且载体水的供应和初始速度需要显著增加到过量值，以能够可靠地将马铃薯切片输送到油炸锅。

申请人不知道以下任何先前的出版物：这些出版物试图在理论基础上解释或模拟液体沿水槽的流动，以在水槽的输出端部输送固体块，该固体块例如为蔬菜块，特别是马铃薯切片。

在美国Van Nostrand Reinhold公司于1984年出版的题为“Applied FluidDynamics Handbook(应用流体动力学手册)”的教科书中，在Blevins,R.编写的题为“Nozzles,Diffusers,and Venturis(喷嘴、扩散器和文丘里管)”的章节中，在第144页至155页的第7.4节(题为Theoretical Diffuser Performance(理论扩散器性能))和第7.5节(题为Diffuser Pressure Recovery Coefficient(扩散器压力恢复系数))中，公开了扩散器的各个方面。Blevins的公开内容仅涉及气体流动(例如喷气发动机中的气体流动)，而不涉及液体流动，也不涉及作为固体产品(例如食物块)载体的液体流动。

Blevins对二维扩散器确定了五种不同的失速状态，如图2所示。扩散器在输入侧具有两个平行壁，在输出侧具有两个扩张壁。Blevins确定了可能影响失速状态的三个扩散器设计参数，即扩散器角2θ°、W1和N，其中，θ是每个扩张壁与其各自的平行壁的夹角，W1是限定在两个平行壁之间的输入宽度，N是两个扩张壁的、沿着二维扩散器的纵向轴线测量的长度。

图3是来自Blevins的图7至图7(a)的曲线图，示出了这种二维直壁扩散器的失速状态，该失速状态作为扩散器角2θ°和无量纲长度参数N/W1的函数，其中2θ°、N和W1已在上面被定义。

可以看到，较低的扩散器角2θ°和较低的无量纲长度N/W1趋于减少气体流动的失速。

这些参数与在基本水平的水槽中携带固体(例如蔬菜块)的液体流动没有直接关系。此外，当在用于商业蔬菜块加工线(例如马铃薯片生产线)的烟道的背景下解释这种较低的角和较低的无量纲长度时，要么水槽的总长度太高而无法实现所需的“无明显失速”效果，要么必须减小油炸锅宽度以实现所需的“无明显失速”效果，这两种选项在商业上都不能被接受而纳入生产线。

在本领域中，需要能够使用水槽供应蔬菜块，水槽能够在下游处理宽度上实现均匀的产品分布，该产品分布相对于时间也是均匀的。

在本领域中，需要一种用于供应蔬菜块的水槽和使用该水槽的相关供应方法，当需要供应例如用于马铃薯片的大规模商业生产中的大质量流量的蔬菜块时，该水槽可以可靠地提供所需的用于烹饪步骤的蔬菜块(例如马铃薯切片)例如在油炸锅中的产品分布。

特别地，需要一种产品分布以在诸如烹饪的下游工艺的宽度上实现蔬菜块的受控质量流量，并因此实现蔬菜块内的水分含量的受控质量流量，该受控质量流量在下游工艺宽度上是均匀的，且相对于时间也是均匀的。

此外，需要这样一种用于供应蔬菜块的水槽，以及使用该水槽的相关供应方法，该水槽可以在对现有部件的干扰最小或者使现有部件更换或移动最少的情况下被改造到现有的商业生产线上，以改善用于烹饪步骤的蔬菜块(例如马铃薯切片)例如在油炸锅中的LCR分布的在烹饪设备的宽度上的均匀性和相对于时间的均匀性。

发明内容

本发明旨在至少部分地满足本领域中的这些需求中的一个或多个。

因此，本发明提供一种用于在液体供应品中供应蔬菜块的水槽，该水槽在水槽入口和水槽出口之间延伸，该水槽包括：

沟槽段，该沟槽段具有位于水槽入口处的上游入口端和下游出口端，该沟槽段具有相对的侧壁和在该相对的侧壁之间的沟槽底板，和

散布器段，该散布器段具有相对的第一侧壁和第二侧壁以及在相对的第一侧壁和第二侧壁之间的散布器底板，散布器段具有连接到沟槽段的下游出口端的上游端，散布器段在相对的第一侧壁和第二侧壁之间沿下游方向从散布器段的上游端到下游端逐渐增加宽度，其中，相对的第一侧壁和第二侧壁各自在相应的相反方向上以如下相应的角度远离水槽的中心纵向轴线向外倾斜：第一侧壁以相应的角度α°向外倾斜，第二侧壁以相应的角度β°向外倾斜，该中心纵向轴线从散布器段的上游端延伸到散布器段的下游端，

其中，沟槽段的沟槽底板在下游出口端处具有宽度W1，散布器段在散布器段的上游端和下游端之间的长度为N，且无量纲比N/W1在2至15的范围内，并且

其中，α°与β°之和为10°至25°。

本发明还提供一种供应蔬菜块的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供根据本发明的水槽；和

(b)向水槽的沟槽段中提供含有蔬菜块的液体供应品，从而形成(i)从沟槽段的在水槽入口处的上游入口端到沟槽段的下游出口端的液体中的蔬菜块的第一流，此后形成(ii)从沟槽段的下游出口端到散布器段的下游端的液体中的蔬菜块的第二流，该第二流在第一流的下游，其中，在第二流中，蔬菜块散布在散布器段的宽度上。

优选特征被限定在从属权利要求中。

本发明人发现，使用特定水槽结构和使用水槽将蔬菜块散布在液体载体的流中的相应处理步骤出乎意料地改善了用于烹饪步骤的蔬菜块(例如马铃薯切片)例如在油炸锅中的LCR分布的在烹饪设备的宽度上的均匀性和相对于时间的均匀性。LCR分布在水槽宽度上更均匀，且相对于时间更稳定。在水槽的一侧，蔬菜块/载送液体流的不可预测的随机局部“喷射”的发生率降低，且通常降低至最小，这相应地与在水槽的相对侧的低速/低蔬菜块产品密度耦合。

本发明人发现，水槽角和无量纲长度N/W1(其中，N是散布器段的长度，W1是沟槽段的底板的宽度)的特定组合可以在水槽的输出端提供高度稳定的蔬菜块均匀流动，水槽角为α+β°之和，其中，α和β是水槽的相对的侧壁各自相对于水槽的中心纵向轴线的倾斜角。

出乎意料的是，用于水槽角(α+β°)和无量纲长度N/W1的具体控制参数在图3的明显失速区域内，图3示出了二维直壁扩散器中用于气体流动的已知失速状态，该具体控制参数已被发现可在水槽的输出端实现高度稳定的蔬菜块均匀流动。

换句话说，本发明人出乎意料地发现，水槽设计的基本参数(即水槽角(α+β°)和无量纲长度N/W1)的组合与已知的二维直壁扩散器的设计不同，水槽设计的基本参数的组合是为了实现蔬菜块在液体载体介质流中均匀分布的期望技术效果，而已知的二维直壁扩散器的设计是为了实现在气体流动中没有明显失速的失速状态。

水槽设计使蔬菜块高度均匀地分布在水槽上，并且基本上没有失速和流体回流。由于载送流体是液体，因此重力的作用可能会影响液体流动和蔬菜块的流动，这在如图3所示的气体流动中是不显著的。此外，由于固体蔬菜块由载送液体传送，因此固体蔬菜块的动量和惯性的作用可能会影响蔬菜块的流动，这在如图3所示的气体流动中是不显著的。例如，蔬菜块在液体流动中具有惯性，因此往往落后于液体流动。

本发明人出乎意料地发现，均匀的水流并不一定在任何水槽的宽度上提供均匀的蔬菜块流。先前假定仅仅提供均匀的水流就能提供均匀的蔬菜块流，但是本发明人发现这种假定是不正确的。本发明的优选实施例提供一种水槽设计，该水槽设计不仅能够提供均匀且均衡的液体流，而且能够在液体流中提供均匀且均衡的蔬菜块(例如马铃薯切片)流，蔬菜块流基本上不存在基于时间和位置(LCR)的涌动。

本发明人已经发现，通过将液体流中的蔬菜块均匀地输送到沟槽段，并通过保持沟槽段中的液体流量(其根据蔬菜块流量选择)和液体流速(例如至少0.6米/秒)来保持蔬菜块在沟槽段中的液体中的悬浮，可以基本上避免随后在散布器段中的蔬菜块相对于时间和位置(LCR)的涌动。

本发明的水槽和相关方法是可扩展的，并且可以用于通过水槽的蔬菜块的各种质量流量。

LCR分布的高度均匀性确保每个蔬菜片受到均衡且一致的下游加工条件，从而接受相同产品爆炸性脱水和可选的后续干燥，以实现所需的最终水分含量。这又确保了由烹饪步骤(例如油炸步骤)生产的所得休闲食物产品(例如马铃薯片)持续地具有高水平的产品均衡性，并且持续地具有所得的烹饪蔬菜产品(例如马铃薯片)的风味、感官特性和保质期的所需目标组合。

附图说明

现在，将参照附图仅通过示例描述本发明的实施例，在附图中：

图1(a)、图1(b)和图1(c)示出了一些已知的水槽设计的建模的速度分布；

图2示出了用于气体流动的已知二维扩散器的五种不同失速状态；

图3是示出了二维直壁扩散器中气体流动的已知失速状态的曲线图，已知失速状态作为扩散器角2θ°和无量纲长度参数N/W1的函数；

图4是根据本发明的实施例的用于在烹饪之前供应马铃薯切片的水槽的示意性平面图；

图5是图4中的线A-A上的示意性截面；

图6是图4中的线B-B上的示意性截面；

图7是示出了根据本发明的水槽的、作为水槽角(α+β°)和无量纲长度N/W1的函数的特性的曲线图；

图8是示出了根据本发明的水槽的、作为水槽角(α+β°)和沟槽段中的载送液体速度的函数的特性的曲线图；

图9示出了根据本发明的另一实施例的水槽的建模的速度分布；

图10使用图9中的水槽示出了LCR马铃薯切片分布；

图11示出了根据本发明的另一实施例的水槽的建模的速度分布；以及

图12a和图12b示出了根据本发明的其他实施例的水槽的散布器段的可选喇叭状设计。

具体实施方式

图4至图6示出了根据本发明的一个方面的、用于在通过在油中煎炸来烹饪马铃薯切片以形成马铃薯片之前，在水中供应马铃薯切片的设备的实施例。

参照图4至图6，用于分离液体供应品中供应的蔬菜块或水供应品中的示例马铃薯切片的设备(一般用2表示)包括水槽4。马铃薯切片的厚度典型地为1mm至2.5mm，更典型地为约1.3mm(千分之51英寸)。用于马铃薯片制造的马铃薯切片的宽度通常从40mm变化至120mm，其中，相当大比例的马铃薯切片是60mm至80mm范围内的“中等尺寸”切片。

水槽4在水槽入口6和水槽出口8之间延伸。典型地，整个水槽4的长度为10米至15米。水槽包括沟槽段10，该沟槽段具有位于水槽入口8处的上游入口端12和下游出口端14。沟槽段10通常是线性的，即在平面图中是直的，但在平面图中可选地具有一定曲率。沟槽段10的横截面是大体U形的，并具有相对的侧壁16、18和在相对的侧壁16、18之间的沟槽底板20。在示出的实施例中，沟槽段10的沟槽底板20沿沟槽底板20的长度具有恒定的宽度。典型地，沟槽段10的上游入口端12处的沟槽底板20的宽度为0.25米至0.65米，例如为0.4米至0.55米。

在示出的实施例中，沟槽段10以与水平方向成0.5度至5度、典型地1度至3度、例如约2度的角度而向下朝向下游出口端14倾斜。

在示出的实施例中，沟槽段10的相对的侧壁16、18在向上和向外远离水槽4的中心纵向轴线L-L的方向上以高达20°、典型地5°至7°的角度向竖直方向倾斜。

水槽4还包括散布器段32，该散布器段具有相对的第一侧壁34和第二侧壁36以及在相对的第一侧壁34和第二侧壁36之间的散布器底板38。散布器段32具有连接到沟槽段10的下游出口端14的上游端40。

散布器段32在相对的第一侧壁34和第二侧壁36之间沿下游方向从散布器段32的上游端40到下游端42逐渐增加宽度。相对的第一侧壁34和第二侧壁36各自在相应的相反方向上以如下相应的角度远离水槽4段的中心纵向轴线L-L向外倾斜：第一侧壁34以相应的角度α°向外倾斜，第二侧壁36以相应的角度β°向外倾斜，中心纵向轴线L-L从散布器段32的上游端40延伸到散布器段32的下游端42。

相对的第一侧壁34和第二侧壁36是线性的。第一侧壁34和第二侧壁36中的每一个相对于中心纵向轴线L-L各自以如下恒定的角度扩张：第一侧壁34以恒定的角度α°扩张，第二侧壁36以恒定的角度β°扩张。

在示出的实施例中，散布器段32的散布器底板38的下游端的宽度W2是2至8的因数或4至6的因数，该宽度W2大于沟槽底板20在沟槽段10的下游出口端14处的宽度W1。典型地，散布器段32的下游端42处的散布器底板38的宽度为1米至2.5米。

在示出的实施例中，散布器段32以与水平方向成0.5度至5度、典型地1度至3度、例如约2度的角度而向下朝向水槽出口8倾斜。

在示出的实施例中，散布器底板38是平坦表面，而且没有从散布器底板38向上延伸的任何三维元件或三维表面。这样的平坦平面提供的优点是使散布器段中的切片堆积最小化，并且通常避免散布器段中的切片堆积，散布器段中的这种切片堆积是基于时间和位置的涌动而导致的。

在示出的实施例中，散布器段32的相对的第一侧壁34和第二侧壁36在向上和向外远离中心纵向轴线L-L的方向上以高达20°、典型地5°至7°的角度向竖直方向倾斜。

根据本发明，沟槽段10的沟槽底板20在下游出口端14处具有宽度W1，散布器段32在散布器段32的上游端42和下游端42之间的长度为N，且无量纲比N/W1在2至15的范围内，优选地在6至13的范围内。此外，根据本发明，α°和β°之和为10°至25°，优选为14°至24°，更优选为20°至22°。优选地，α°和β°是相同的，并且散布器段32在中心纵向轴线L-L的相对两侧是对称的。

在示出的实施例中，水槽4还包括排放槽50，排放槽50在排放槽的上游端52处连接到散布器段32的下游端42。排放槽50具有相对的侧壁54、56和在相对的侧壁54、56之间的排放底板58。排放槽50通常以与水平方向成如下角度而向下倾斜：该角度大于散布器段32与水平方向之间的角度。例如，排放槽50可以与水平方向成2度至10度、可选地4度至8度、还可选地约5度的角度而向下倾斜。典型地，排放槽50沿排放槽的长度具有恒定的宽度。典型地，排放底板58是平坦表面，而且没有从排放底板58向上延伸的任何三维元件或三维表面。

在示出的实施例中，散布器段32将散布的蔬菜块供应给排放槽50，排放槽50然后将散布的蔬菜块排放到传送机60上，传送机60然后将蔬菜块传送到烹饪设备62(例如油炸锅)。替代地，排放槽50可以将散布的蔬菜块排放到浸泡箱(未示出)中。

然而，在替代实施例中，排放槽50被省略。散布器段32可将散布的蔬菜块直接供应到传送机60上、或供应到浸泡箱中、供应到用于进一步加工或处理蔬菜块的任何其他设备上。

根据本发明的水槽的替代实施例，图9中示出了该水槽具有散布器段，该散布器段具有线性倾斜的相对侧壁。

在根据本发明的水槽的另一实施例中，如图11所示，水槽具有“喇叭状”设计。在这种“喇叭状”设计中，没有如图4所示那样在沟槽段的平行侧壁和散布器段的相应的相对侧壁之间存在尖锐的拐角，而是在沟槽段的平行侧壁下游提供曲率以帮助从沟槽段到散布器段的流动趋于平滑。因此，如图11所示，相对的第一侧壁34和第二侧壁36包括弯曲部分35、37，弯曲部分35、37连接到沟槽段10的相应侧壁16、18，且散布器段32在平面图中是喇叭形的。

在图11的具体实施例中，“喇叭状”设计使得用于散布器段32的相应的相对侧壁34、36可以包括上游平滑且连续凸起地弯曲(具有恒定或变化的曲率半径)的过渡段39、41，过渡段39、41连接到下游线性段(即直的段)43、45，并且散布器段32的相对侧壁34、36终止于线性壁截头圆锥形端部段47。

替代地，如图12a所示(为了清楚说明，未按比例绘制)，用于散布器段32的相应的相对侧壁34、36平滑且连续凸起地弯曲，在“喇叭状”设计中具有恒定或变化的曲率半径，在连接到沟槽段10的散布器段32的上游端和下游端之间延伸。

在如图12b所示的“喇叭状”设计的另一实施例中(为了说明清楚，未按比例绘制)，用于散布器段32的相应的相对侧壁34、36具有提供“钟状”形状的弯曲壁，且可以包括上游平滑且连续凸起地弯曲的过渡段51、中间下凹地弯曲的中间段53和下游凸起地弯曲的段55。每个弯曲段可以具有恒定的或变化的曲率半径。替代地，下游段55可具有线性壁(即直的壁)和截头圆锥形端部。过渡段51连接到沟槽段10。

在“喇叭状”设计的每个实施例中，纵向轴线的相对侧上的角度α°和β°被限定在纵向轴线和从散布器段32的上游端延伸到散布器段32的下游端的线性线(即直的线)之间。用于“喇叭状”设计的散布器段32的物理上各自相对的侧壁34、36(特别是其基部部分)与限定各自的角度α°和β°的线性线基本对齐，而对于图4至图6以及图9的线性壁设计，用于散布器段32的物理上各自相对的侧壁34、36与限定各自的角度α°和β°的线性线重合。

在“喇叭状”设计中，距离N是从散布器段32的自由下游端和限定沟槽段10的线性壁16、18的端部测量的。“喇叭状”设计在沟槽段10和散布器段32之间提供更平滑的过渡，这可以允许增加N，或者对于给定的N增加角度α°和β°，而不损害散布器在水槽出口的宽度上提供均匀的蔬菜块流动分布的性能。

水槽被用在根据本发明的供应蔬菜块的方法中。

在该方法中，提供如上所述的水槽。

将含有蔬菜块的液体供应品供给到水槽4的沟槽段10中。在优选实施例中，沟槽段10的上游入口端12被提供有液体(例如水)供应品，该液体供应品含有多个蔬菜块，蔬菜块例如为来自马铃薯切片机出口的用于制造马铃薯片的马铃薯切片。优选地，含有马铃薯切片的恒定水流进入沟槽段10，且相应的含有马铃薯切片的恒定水流离开沟槽段10。沟槽段10中的液体流动速度优选为0.6米/秒至1.4米/秒，例如为0.6米/秒至1.0米/秒。

形成液体中的蔬菜块的第一流F1，该第一流从沟槽段10的在水槽入口6处的上游入口端12延伸到沟槽段10的下游出口端14。

此后，形成液体中的蔬菜块的第二流F2(第二流F2在第一流F1的下游)，该第二流从沟槽段10的下游出口端14延伸到散布器段32的下游端42。在第二流F2中，蔬菜块散布在散布器段32的宽度上。

在散布器段32的下游端42，第二流F2的速度通常高于第一流F1的速度且大于1.0米/秒。速度的增加是由水槽4和散布器段32向下倾斜造成的。

在散布器底板38的表面区域上，第二流F2的最小速度至少为0.6米/秒。这样的最小速度高于蔬菜切片在水中的典型失速速度，其结果是蔬菜切片的流基本上均匀地散布在散布器段32的宽度上，第二流F2的速度分布在散布器段32的宽度上基本上是均匀的。

排放槽50退离到输出传送机60(通常是环形带式传送机)上，传送机60位于排放槽50的下方，并且可以沿着流动方向定向或与流动方向成一定角度而定向，甚至垂直于流动方向而定向。输出传送机60可以是水平的，或者与水平方向成小角度(例如高达10度)倾斜。输出传送机60通常具有0.1m/s至0.8m/s、可选地0.2m/s至0.5m/s的平移速度。

输出传送机60安装在水回收箱62的上方。输出传送机60是能渗透水的，例如包括由金属网(例如不锈钢网)组成的环形带。水可以从马铃薯切片排出，然后可以穿过网滴入回收箱62中以用于随后的再使用，可选地用于在清理(例如过滤)之后再使用。

蔬菜块由传送机60供应到烹饪设备64，烹饪设备64可选地是油炸锅。因此，水槽出口8将液体中的蔬菜块排放到传送机60上。传送机60将蔬菜块传送到烹饪设备64。传送机60是能渗透液体的，并且液体至少部分地从传送机60上的蔬菜块中排出，使得将蔬菜块上最少量的自由水引入到烹饪设备64中。

在本发明的修改的实施例中，水槽可以并入多层水槽组件中。在这种组件中，上水槽被设置在下水槽的上方，上水槽和下水槽各自输出到相应的传送机上，以用于将块传送到烹饪设备(该烹饪设备可以是公共烹饪设备或相应的烹饪设备)，或者传送到公共浸泡箱或相应的浸泡箱中。上水槽和下水槽可以由来自公共切片机的输出部(该输出部被分开以提供上部流和下部流)供给，或者可以由各自的切片机头供给。

尽管关于马铃薯切片描述了本发明的实施例，但是任何蔬菜的任何形状的块都可以通过本发明的设备和方法散布；块例如为用于形成红薯薯条的红薯块。此外，尽管关于在烹饪之前散布蔬菜块描述了本发明的实施例，但是散布的蔬菜块可以以其他方式处理；其他方式例如为在包装之前调味。此外，尽管蔬菜块使用水(该水可以含有诸如抗氧化剂、防腐剂等添加剂)作为载体介质沿着水槽流动，但是可以使用任何其他液体介质作为载体介质；任何其他液体介质例如为包括诸如葵花籽油的食用油或由诸如葵花籽油的食用油组成的介质。

现在，将参照以下非限制性示例更详细地描述本发明的各个方面。

示例1

使用液体载体对各种水槽结构进行建模，以表示水槽在水槽宽度上的LCR固体产品分布方面的特性。结果如图7所示，图7是示出了根据本发明的水槽的、作为水槽角(α+β°)和无量纲长度N/W1的函数的特性的曲线图。

根据实验建模发现，如果水槽角(α+β°)大于25°，则会导致载送液体中供应的固体产品的喷射，不利结果是载送液体中的固体产品的窄射流只能沿水槽的宽度的一小部分定位。因此，LCR分布很差且不可预测。喷射可以自发地、随机地在水槽的宽度上动态迁移。

此外，还发现，如果水槽角(α+β°)低于10°，则载送液体中供应的固体产品以最小限度进行散布，不利结果是用于并入商业食品生产设施(特别是马铃薯片油炸锅生产线)中的水槽过长，或输出宽度过窄。此外，在这样长的水槽中，流动速度沿水槽的长度减小，并可降低至最低悬浮速度以下。这意味着载送液体中的固体产品会失速，并在水槽出口的上游建立静态的产品主体。这样的水槽几何形状也不能被有效地改造到任何现有的马铃薯片油炸锅生产线上。

进一步发现，如果无量纲长度N/W1大于15，则水槽的散布段过长。如上所述，过长的散布段在低速时会导致失速，而且不能容易地安装在马铃薯片油炸锅生产线上。此外，使沟槽段的宽度最小化会导致过高的速度，从而导致喷射，如上文所述，这是不可取的。

还进一步发现，如果无量纲长度N/W1低于2，则载送液体中供应的固体产品以最小限度进行散布，如上文所述，这是不可取的。

还对水槽结构进行建模，以提供如图8所示的实验数据，图8是示出了根据本发明的水槽的、作为水槽角(α+β°)和沟槽段中的载送液体速度的函数的特性的曲线图。

至于图7，图8示出了根据实验建模发现，如果水槽角(α+β°)大于25°，则可以导致载送液体中供应的固体产品的喷射，如果水槽角(α+β°)小于10°，则载送液体中供应的固体产品以最小限度进行散布。

此外，图8示出了发现，如果沟槽段中载送液体的速度低于0.6米/秒，则固体产品未充分悬浮在载送液体中。还发现，如果沟槽段中载送液体的速度大于1.4米/秒，则会导致载送液体中供应的固体产品的喷射。

这些实验数据尽管基于建模，但是表明在水槽中，无量纲比N/W1应在2至15的范围内，α°和β°之和应在10°至25°的范围内，以实现产品在水槽出口上期望的均匀LCR散布，并且表明在沟槽段中，液体载体流的速度优选为在0.6米/秒至1.4米/秒。

示例2

提供一种水槽，该水槽的结构如图9(未按比例绘制)所示。该水槽的无量纲比N/W1约为6.43，α°和β°之和为21°。沟槽段和散布器段(即鱼尾坡道)各自在流动方向上以与水平方向成2°的角度向下倾斜。

可以看到，图9中建模的LCR分布基本上是均匀的。

当物理水槽用于使马铃薯切片散布在水流中时(其中，沟槽段中的水流速为1米/秒至1.2米/秒)，获得图10所示的LCR切片分布。LCR切片分布表示为每条分道的切片百分比，水槽输出端的宽度在理论上被划分为九个连续的分道。该数据是通过在统计学上相当长的时间段内物理地测量每个相应分道中的切片来获得的。该LCR切片分布结果基本上是均匀的，并在关于目标切片分布的统计学上可接受的范围内。

示例3

提供一种水槽，该水槽的结构如图11(未按比例绘制)所示。该水槽的无量纲比N/W1约为8.4，α°和β°之和为20°。沟槽段和散布器段(即鱼尾坡道)各自在流动方向上以与水平方向成2度的角度向下倾斜。在该示例中，水槽没有如图9所示那样具有散布器段的线性倾斜的相对侧壁，而是具有如上所述的“喇叭状”设计。在示出的“喇叭状”设计中，没有如图9所示那样在沟槽段的平行侧壁和散布器段的相应的相对侧壁之间存在尖锐的拐角，而是沟槽段的平行侧壁和用于散布器段的相应的相对侧壁通过平滑弯曲的中间段连接，并且散布器段的倾斜的相对侧壁以大曲率半径连续且平滑地弯曲并终止于线性壁截头圆锥形端部段。在散布器段的上游端和下游端之间延伸的线性线与纵向轴线之间的角度在纵向轴线的相对侧上限定各自相对的等角α°和β°。距离N是从线性壁截头圆锥形端部段的自由下游端和线性壁的限定沟槽段的端部测量的。

可以看到，图11中建模的LCR分布基本上是均匀的。

对于本领域技术人员来说，对示出的实施例进行的各种其他修改将是显而易见的，并且这些修改旨在在由所附的权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (28)

1.一种用于在液体供应品中供应蔬菜块的水槽，所述水槽在水槽入口和水槽出口之间延伸，所述水槽包括：

沟槽段，所述沟槽段具有位于所述水槽入口处的上游入口端和下游出口端，所述沟槽段具有相对的侧壁和在所述相对的侧壁之间的沟槽底板，和

散布器段，所述散布器段具有相对的第一侧壁和第二侧壁以及在所述相对的第一侧壁和第二侧壁之间的散布器底板，所述散布器段具有连接到所述沟槽段的下游出口端的上游端，所述散布器段在所述相对的第一侧壁和第二侧壁之间沿下游方向从所述散布器段的上游端到下游端逐渐增加宽度，其中，所述相对的第一侧壁和第二侧壁各自在相应的相反方向上以如下相应的角度远离所述水槽的中心纵向轴线向外倾斜：所述第一侧壁以相应的角度α°向外倾斜，所述第二侧壁以相应的角度β°向外倾斜，所述中心纵向轴线从所述散布器段的上游端延伸到所述散布器段的下游端，

其中，所述沟槽段的沟槽底板在所述下游出口端处具有宽度W1，所述散布器段在所述散布器段的上游端和下游端之间的长度为N，且无量纲比N/W1在2至15的范围内，并且

其中，α°与β°之和为10°至25°。

2.根据权利要求1所述的水槽，其中，α°和β°是相同的，所述散布器段在所述纵向轴线的相对两侧是对称的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的水槽，其中，α°和β°之和为14°至24°，或者为20°至22°。

4.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述无量纲比N/W1在6至13的范围内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水槽，其中，所述相对的第一侧壁和第二侧壁是线性的，且所述第一侧壁和所述第二侧壁中的每一个相对于所述纵向轴线各自以恒定的角度扩张。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的水槽，其中，所述相对的第一侧壁和第二侧壁包括弯曲部分，所述弯曲部分连接到所述沟槽段的相应侧壁，且所述散布器段在平面图中是喇叭形的。

7.根据权利要求6所述的水槽，其中，(i)相应的相对侧壁各自包括连接到下游线性段的上游连续凸起地弯曲的过渡段，且所述散布器段的相对侧壁终止于线性壁截头圆锥形端部段；或者(ii)相应的相对侧壁各自连续凸起地弯曲，在所述散布器段的上游端和下游端之间延伸；或者(iii)相应的相对侧壁各自具有弯曲壁，并包括上游连续凸起地弯曲的过渡段、中间下凹地弯曲的中间段以及下游段，所述下游段是凸起地弯曲的端部段或线性壁截头圆锥形端部段。

8.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述散布器段的散布器底板的下游端的宽度W2是2至8的因数或4至6的因数，所述宽度W2大于所述沟槽底板的在所述沟槽段的下游出口端处的宽度W1。

9.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述沟槽段的沟槽底板沿所述沟槽底板的长度具有恒定的宽度。

10.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述沟槽段的上游入口端处的所述沟槽底板具有0.25米至0.65米的宽度。

11.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述沟槽段以与水平方向成0.5度至5度或1度至3度或约2度的角度向下朝向所述散布器段倾斜。

12.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述散布器段以与水平方向成0.5度至5度或1度至3度或约2度的角度向下朝向所述水槽出口倾斜。

13.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述散布器底板是平坦表面。

14.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述散布器底板没有从所述散布器底板向上延伸的任何三维元件或三维表面。

15.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述散布器段的下游端处的所述散布器底板的宽度为1米至2.5米。

16.根据任一前述权利要求的水槽，其中，所述沟槽段的相对的侧壁和/或所述散布器段的相对的第一侧壁和第二侧壁在向上和向外远离所述纵向轴线的方向上以高达20°的角度向竖直方向倾斜。

17.根据权利要求16所述的水槽，其中，所述沟槽段的相对侧壁和/或所述散布器段的相对的第一侧壁和第二侧壁以5°至7°的角度向竖直方向倾斜。

18.根据任一前述权利要求所述的水槽，其中，所述水槽还包括排放槽，所述排放槽在所述排放槽的上游端处连接到所述散布器段的下游端，所述排放槽具有相对的侧壁和在所述相对的侧壁之间的排放底板。

19.根据权利要求18所述的水槽，其中，所述排放槽以与水平方向成如下角度而向下倾斜：所述角度大于所述散布器段与水平方向之间的角度，可选地其中，所述排放槽以与水平方向成2度至10度或4度至8度或约5度的角度向下倾斜。

20.根据权利要求18或权利要求19所述的水槽，其中，所述排放槽沿所述排放槽的长度具有恒定的宽度。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的水槽，其中，所述排放底板是平坦表面，而且没有从所述排放底板向上延伸的任何三维元件或三维表面。

22.一种供应蔬菜块的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供根据任一前述权利要求所述的水槽；和

(b)向所述水槽的沟槽段中提供含有蔬菜块的液体供应品，从而形成(i)从所述沟槽段的在所述水槽入口处的上游入口端到所述沟槽段的下游出口端的液体中的蔬菜块的第一流，此后形成(ii)从所述沟槽段的下游出口端到所述散布器段的下游端的液体中的蔬菜块的第二流，所述第二流在所述第一流的下游，其中，在所述第二流中，蔬菜块散布在所述散布器段的宽度上。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，蔬菜块是用于制造马铃薯片的马铃薯切片，并且所述液体是水。

24.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中，在所述沟槽段中，所述第一流的速度为0.6米/秒至1.4米/秒，或为0.6米/秒至1.0米/秒。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，在所述散布器段的下游端，所述第二流的速度高于所述第一流的速度且大于1.0米/秒。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中，在所述散布器底板的表面区域上，所述第二流的最小速度至少为0.6米/秒。

27.根据权利要求22至26中任一项所述的方法，其中，蔬菜块被供应到烹饪设备，所述烹饪设备可选地是油炸锅，并且其中，在步骤(a)中，所述水槽出口安装到传送机的输入端，所述传送机用于将蔬菜块供应到烹饪设备；

并且，所述方法还包括以下步骤：

(c)将液体中的蔬菜块从所述水槽出口排放到所述传送机上；和

(d)将所述传送机上的蔬菜块传送到所述烹饪设备，其中，所述传送机是能渗透液体的，并且液体至少部分地从所述传送机上的蔬菜块中排出。

28.根据权利要求22至27中任一项所述的方法，其中，蔬菜块被排放到浸泡箱中。

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