CN117241712A - 无动力真空低温烹调 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种真空低温烹调装置(10)，该真空低温烹调装置用于至少部分地浸入容器(30)中包含的液体(16)中，该真空低温烹调装置(10)包括：外壳(12)，该外壳限定腔(14)，该腔用于与容器(30)流体连通以用该液体至少部分地填充腔(14)；和加热器(32)，该加热器用于加热腔(14)中的液体(16)以产生蒸汽，该蒸汽将经加热的液体(16)中的一些液体从腔(14)置换到容器(30)中。

Description

无动力真空低温烹调
相关申请
本申请要求澳大利亚临时专利申请号2021901290的公约优先权，该申请的全部内容以其引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及热浸循环装置，并且具体地但不仅限于真空低温烹调器具。
背景技术
热浸循环装置使容器中的液体加热并循环至设定温度。循环使整个容器中的液体温度均匀一致。这些装置应用于实验室和工业环境中，但也应用于家庭厨房中，具体地用于真空低温烹调中。
低温烹饪器具，诸如真空低温烹调器具，提供液体(通常是水)循环，在该液体中长时间地烹饪食品。一般来讲，真空低温烹调器具具有电阻加热元件以加热容器中的水，同时马达驱动部件使水围绕容器循环。通常，真空低温烹调器具具有细长外壳，该细长外壳可部分地或完全地浸入容器中。液体由马达驱动的部件抽吸通过细长外壳，以利用加热元件加热，然后循环回到容器中。在烹饪期间，传感器和控制电路控制容器中的液体温度。
真空低温烹调烹饪一般会花费相对长的时间。将食品置于聚合物袋中并浸入液体中，以在适当的低温(如55至75℃)下烹饪数小时。在此期间，真空低温烹调器具使用机动泵或叶轮来提供必要的循环。长时间使用使得马达、泵和其他运动部件易于故障。
本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一些缺点，或者提供有用的替代形式。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种真空低温烹调装置，该真空低温烹调装置用于至少部分地浸入容器中包含的液体中，该真空低温烹调装置包括：
外壳，该外壳限定腔，该腔用于与容器流体连通以用液体至少部分地填充腔；和
加热器，该加热器用于加热腔中的液体以产生蒸汽，该蒸汽将经加热的液体中的一些液体从腔置换到容器中。
优选地，加热器被配置成在腔内产生蒸汽以增加腔内的顶部空间中的压力，使得顶部空间膨胀以将液体中的一些液体置换出腔。
优选地，外壳具有开口，该开口用于容器和腔之间的流体连通。可选地，在真空低温烹调装置使用期间，开口位于腔的下方。可选地，开口定位在外壳上，使得在使用期间，开口在容器中位于最小液体填充水平下方。
优选地，加热器为电阻元件，电阻元件延伸到腔内部中以用于至少部分地浸入腔内的液体中。可选地，加热器具有电阻元件，该电阻元件支撑在外壳的壁上。可选地，加热器在与腔热接触的外壳表面上具有电阻材料的厚膜。可选地，加热器为线圈。可选地，加热器定位在腔的下方。例如，加热器可以在位于腔开口下方的支撑件上，使得蒸汽气泡上升到顶部空间。
优选地，外壳具有排气孔，该排气孔用于顶部空间和大气环境之间的流体连通，排气孔在真空低温烹调装置的使用期间定位在腔的上部处。
优选地，排气孔具有介于0.008mm2至20mm2之间的横截面面积。优选地，排气孔具有直径介于0.1mm和5mm之间的圆形横截面。优选地，直径介于1mm和2mm之间。
优选地，外壳包括绝缘材料层以使容器中的液体与加热器和腔中的液体绝缘。
优选地，真空低温烹调装置还包括第一温度传感器，该第一温度传感器用于感测容器中的液体的温度。
在进一步优选的形式中，真空低温烹调装置具有第二温度传感器，该第二温度传感器用于感测腔内的温度。
优选地，真空低温烹调装置还包括压力传感器，该压力传感器用于感测腔中的液体内的压力。
在本发明的一种形式中，液体通过开口流入腔中并通过开口流出腔外。
在另一种形式中，开口为允许液体流入腔中的入口，并且真空低温烹调还包括用于使液体流出腔外的出口。
优选地，真空低温烹调装置还包括基座结构，该基座结构用于将外壳以直立取向支撑在容器的内部基部表面上。在进一步优选的形式中，结构被配置成使得流出腔外的液体促使基座结构与容器的内部底板表面邻接接合。
优选地，外壳是大致管状的。
在进一步优选的形式中，基座结构被设置为倒锥形。
优选地，液体是水，并且由加热器产生的蒸汽是水汽。
优选地，入口具有入口阀，并且出口具有出口阀，其中入口阀和出口阀仅允许液体沿一个方向流动。
优选地，真空低温烹调装置还包括处理器，该处理器用于反馈控制容器中的液体的温度。
在另一个方面，本发明提供了一种在包含液体的容器中烹饪食物的方法，该方法包括以下步骤：
将真空低温烹调装置至少部分地浸入容器中包含的液体中，真空低温烹调装置具有外壳，该外壳限定腔，该腔用于接收容器中包含的液体的一部分；
将预定温度输入到真空低温烹调装置中，该预定温度为食品浸入容器中包含的液体中用于进行真空低温烹调烹饪所需的温度；
加热腔中的液体的一部分以产生蒸汽，使得蒸汽将腔中的液体的一些液体置换回容器中包含的液体中；以及
使蒸汽冷却并降低压力，使得容器中包含的液体流到腔中；以及反复加热和冷却，直至容器中包含的液体达到预定温度。
上述真空低温烹调装置和方法可以提供优于常规真空低温烹调装置的一系列潜在益处和优点，包括以下中的一者或多者：
·制造成本较低
·组装简化
·能量效率更多
·损害食物的风险较低
·更易清洗
·部件上热应力的风险降低
·易于拆卸
·加热时间更快，这是由于加热器可获得更多瓦数。
附图说明
现在，将参考附图仅以举例的方式来描述本发明的优选实施方案，其中：
图1是真空低温烹调装置的第一实施方案的透视图，其中外壳经部分切除以展示腔内的加热器；
图2是图1所示的真空低温烹调装置的第一实施方案的垂直截面图；
图3是真空低温烹调装置的第二实施方案的垂直截面图，其中出口阀打开且入口阀关闭；
图4是真空低温烹调装置的第二实施方案的垂直截面图，其中入口阀打开且出口阀关闭；
图5是图1所示的第一实施方案的透视图，其中增加了用于将水汽排放到大气环境中的排气孔；
图6是图5所示的真空低温烹调装置的垂直截面图，该装置部分地浸入包含液体的容器中；
图7是图5所示的真空低温烹调装置的垂直截面图，该装置部分地浸入液体中并且处于其操作的第一阶段期间；
图8是图5所示的真空低温烹调装置的垂直截面图，该装置处于其操作的第二阶段期间；
图9是图5所示的真空低温烹调装置的垂直截面图，该装置处于其操作的第三阶段期间；
图10是示出真空低温烹调装置的循环操作的流程图，该装置用于在包含液体的容器内烹饪食品；
图11是真空低温烹调装置的第二实施方案的垂直截面图，该装置部分地浸入液体中且处于其操作的第一阶段期间；
图12是真空低温烹调装置的第二实施方案的垂直截面图，该装置处于其操作的第二阶段期间；并且
图13是真空低温烹调装置的第二实施方案的垂直截面图，该装置处于其操作的第三阶段期间。
具体实施方式
在图1、图2和图5至图9中示出了真空低温烹调装置10的第一实施方案。该装置具有细长外壳12，该细长外壳具有内腔14。在使用期间，将该装置置于包含液体16(通常为水)的容器30(见图6)中。该装置竖立在搁置于容器30基部20上的支撑基座22上，并且可以完全或部分地浸入水16中。呈管状主体26形式的细长外壳12限定内腔14，在其下端处具有开口24并且在上端内具有控制电子器件28。水16流过开口24并填充腔14，直到腔14内的水位40与容器30内的水位38匹配(当装置部分浸入时)。如果完全浸入，则腔14完全填充，因为空气被迫离开排气孔34。腔14的顶部空间36中的空气通过排气孔34排出。排气孔34的直径为约0.1mm至5mm，并且优选为约1.5mm(如1mm至2mm)。将排气孔的尺寸设定在此范围内，从而以适当的速率排出空气，同时当加热内部水18时，允许在顶部空间36中建立蒸汽压力。然而，并非所有形式的真空低温烹调装置10都必备有排气孔34，这种装置可水平保持在水16中以填充腔14，然后直立放置在基座22上。
外壳的上表面具有用户界面42，以用于输入包含在容器30中的液体16的期望温度。用户还可以输入烹饪时间和可选的延迟开始时间。控制电子器件28经由与电源(未示出)的受控连接来激活加热器32。附图将加热器32示出为线圈式电阻元件，该线圈式电阻元件从外壳12顶部处的控制电子器件28延伸到腔14靠近开口24的下部。然而，加热器也可以为施加到外壳12壁上的厚膜加热元件。
在加热器32加热腔14内的水18时，在内部水位40上方的顶部空间36中产生蒸汽(在这种情况下为水汽)。如果水汽的产生速率超过排放到大气中的蒸汽和空气流速，则在顶部空间36中建立压力并且向下推动内部水位40，以将经加热的水18从开口24排出并进入容器30中。经置换的已加热水18扩散到容器中的水16中并升高其温度。外壳12的浸入部分上的温度传感器44监测水温，并且如果当前温度低于期望的烹饪温度，则控制电子器件28维持向加热器32供电。
尽管有加热器32，但是顶部空间36中的蒸汽最终略微冷却且压力降低。虽然通过排气孔34的流动也降低了顶部空间36中的压力，但是没有排气孔的真空低温烹调的实施方案仍然会随着顶部空间36中的温度波动具有小的压力降低。
压力下降允许内部水位40上升，并且相对冷的水16通过开口24吸入腔14中。这导致内部水18进一步冷却顶部空间36，继而进一步降低压力且内部水位40上升。最终，内部水位40与容器30中的水位38持平(或至少几乎持平)。这消除了通过开口24将较冷的水供给到腔14中的流体静水压力差，并且在加热器32再次产生蒸汽以升高顶部空间36中的压力时重复该过程。
将经加热的水18置换到容器30中并用来自容器30的较冷的水16替换该经加热的水，连续这种循环，直到温度传感器44检测到期望的烹饪温度。虽然控制电子器件28停用加热器32，但连续经由温度传感器44监测容器水16的温度。当容器水16冷却预定余量(并且预设烹饪时间未到期)时，控制电子器件28重新激活加热器32。
图3和图11至图13示出了真空低温烹调装置26的第二实施方案。真空低温烹调装置26的第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，外壳12具有入口46和出口52，而非仅具有提供入口和出口两者的开口。入口46具有单向阀48，该单向阀允许容器水16进入外壳12内的腔14中。打开入口阀48需要阀内侧上的流体静水压力小于入口46外侧上的流体静水压力。相反，当内部水18的静水压力大于容器水16在入口46外侧上的静水压力时，入口阀关闭。
出口52位于出口管50的下游端。虽然出口52在外壳12的外部，但出口管50的大部分位于腔14内，其中一部分出口管延伸穿过加热器32的线圈，以用于在内部水18从上游端流到出口管流到下游端时更好地将热传导到内部水。
出口52处的出口阀54以与入口阀48类似的方式操作。即，当出口52处的内部水18的静水压力超过容器水16在出口52外侧上的静水压力时，出口阀54打开。类似地，当容器水16中的流体静水压力超过内部水18在出口52处的流体静水压力时，出口阀54关闭。
出口管50的上游端56接近腔14的底部，以降低腔水位40下降到上游端以下的风险。这会将水汽气泡抽吸到出口管中并将其从出口52以这样一种方式喷出，即，可以使真空低温烹调装置26在最初置于容器30中时(见图6)不稳定。真空低温烹调装置26部分地浸入容器水16中，使得细长外壳12在上端处具有用户界面42、控制电子器件28，而入口46和出口52在下端处，在该下端处装置搁置于容器底板上。一些形式的真空低温烹调装置被配置成使得该装置附接到容器的侧面，使得其完全或部分地浸入，从而避免对支撑基座(见图1中所示的基座22)的需要。
如果真空低温烹调装置具有排气孔，则内部水18填充腔14，直到腔水位40匹配容器水位38。如果真空低温烹调装置26不具有排气孔，则腔水位40可以不同于容器水位38，或可以在激活加热器32之前根本不存在顶部空间36。
一旦用户经由界面42激活加热器32，则产生水汽并在界面36中建立蒸汽压力。如图12所示，该压力增加了顶部空间36的体积以降低内部水位40。内部水18中增加的压力关闭入口阀48并将水置换到出口管50的上游端56，水通过出口阀54排出到容器水16中。来自腔14的相对热的内部水18与容器水16混合以使温度升高接近烹饪温度。
如图13中最佳所示，顶部空间36膨胀到水汽开始冷却的点，这迅速降低了压力而且也减小了顶部空间体积。在内部水位上升时，出口阀54关闭，并且降低的内部压力打开阀48。相对冷的容器水16流入腔14中以冷却内部水18。冷却内部水18进一步冷却了顶部空间36中的蒸汽，以进一步减小顶部空间体积并且允许更多的容器水18进入腔14中。
顶部空间连续减小，直到腔14中的压力与容器水16的压力相等。通常，这将涉及腔水位40上升到与容器水位38相同的高度。
在此阶段，入口阀48将关闭，使得相对冷的容器水16停止流入腔14中。在加热器32仍然起作用时，内腔水18开始再次加热以产生水汽并在顶部空间36中建立压力。重复该过程，直到温度传感器(未示出)检测到容器水16处于期望的烹饪温度。一旦达到了烹饪温度，控制电子器件28周期性地监测容器水16的温度，以便一旦温度下降预设余量或预定值，就重新激活加热器32。
现在将参照图10所示的流程图来描述真空低温烹调装置的操作。将待烹饪的食物置于食品级聚合物袋中并密封关闭(优选真空密封关闭)。将食物浸入含有液体(通常为水)的容器中。然后，将真空低温烹调装置与食品一起部分或完全地浸入容器中所含的水中。如上所述，用户经由外壳顶表面上的界面设定期望的烹饪温度。烹饪时间也经由用户界面输入，并且如果必要的话延迟开始。
真空低温烹调装置定位在容器中，使得细长外壳大致直立。外壳可以具有至少一个支撑基座，以用于在容器的底部上竖立真空低温烹调装置。然而，该装置也可以钩挂在容器的侧壁上，或者经由另一种方法(诸如与容器磁耦合等)可拆卸地保持在直立位置。
来自容器的水部分或完全地填充外壳内的腔。腔包括水位传感器，一旦用户激活了装置62，该水位传感器就向控制电子器件提供输出，控制器电子器件确定腔中的水位是否高于预设的最小值64。如果水位低于最小值，则在界面上显示通知，要求用户增加容器中的水位66。
当控制电子器件已确定腔水位高于预设最小值时，真空低温烹调装置测量容器中的水温68。
所检测的容器水温和所选择的烹饪时间用于腔中的加热器的反馈控制70。控制电子器件周期性地检测容器中的水温，以确定水温是高于还是低于由用户设定的烹饪温度72。当容器水温低于烹饪温度时，控制电子器件激活加热器74。
加热器开始以下循环过程：加热腔中的水以产生水汽并使顶部空间膨胀以将相对热的水置换到容器中。如以上详细讨论的，然后顶部空间冷却并收缩以将容器水抽吸到腔中以用于加热。
最终，控制电子器件检测到容器水高于烹饪温度72，并且控制电子器件检测到用户选择的烹饪时间未到期。控制电子器件每隔一段时间激活加热器以使整个容器中的水温维持均匀。该间隔由控制电子器件通过测量闪光检测温度随时间的下降以及计算将温度恢复到烹饪温度而没有过冲所需的再循环次数来确定。
这里仅通过示例的方式描述了本发明。本技术领域的技术人员将容易地认识到，可以在不脱离广泛发明构思的实质和范围的情况下进行变型和修改。

Claims (27)

1.一种真空低温烹调装置，所述真空低温烹调装置用于至少部分地浸入容器中包含的液体中，所述真空低温烹调装置包括：
外壳，所述外壳限定腔，所述腔用于与所述容器流体连通以用所述液体至少部分地填充所述腔；和
加热器，所述加热器用于加热所述腔中的所述液体以产生蒸汽，所述蒸汽将所述经加热的液体中的一些液体从所述腔置换到所述容器中。
2.根据权利要求1所述的真空低温烹调装置，其中所述加热器被配置成在所述腔内产生所述蒸汽以增加所述腔内的顶部空间中的压力，使得所述顶部空间膨胀以将所述液体中的一些液体置换出所述腔。
3.根据权利要求2所述的真空低温烹调装置，其中所述外壳具有开口，所述开口用于所述容器和所述腔之间的流体连通。
4.根据权利要求3所述的真空低温烹调装置，其中在所述真空低温烹调装置的使用期间，所述开口位于所述腔的下方。
5.根据权利要求3或4所述的真空低温烹调装置，其中所述开口定位在所述外壳上，使得在使用期间，所述开口在所述容器中位于最小液体填充水平下方。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述加热器为电阻元件，所述电阻元件延伸到所述腔内部中以用于至少部分地浸入所述腔内的所述液体中。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述加热器具有电阻元件，所述电阻元件支撑在所述外壳的壁上。
8.根据权利要求7所述的真空低温烹调装置，其中所述加热器在与所述腔热接触的所述外壳表面上具有电阻材料的厚膜。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述加热器定位在所述腔的下方。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述外壳具有排气孔，所述排气孔用于所述顶部空间和大气环境之间的流体连通，所述排气孔在所述真空低温烹调装置的使用期间定位在所述腔的上部处。
11.根据权利要求10所述的真空低温烹调装置，其中所述排气孔具有介于0.008mm2至20mm2之间的横截面面积。
12.根据权利要求10或11所述的真空低温烹调装置，其中所述排气孔具有直径介于0.1mm和5mm之间的圆形横截面。
13.根据权利要求12所述的真空低温烹调装置，其中所述直径介于1mm和2mm之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述外壳包括绝缘材料层以使所述容器中的所述液体与所述加热器和所述腔中的所述液体绝缘。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的真空低温烹调装置，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于感测所述容器中的所述液体的所述温度。
16.根据权利要求15所述的真空低温烹调装置，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于感测所述腔内的所述温度。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的真空低温烹调装置，还包括压力传感器，所述压力传感器用于感测所述腔中的所述液体内的压力。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的真空低温烹调装置，其中在使用期间，所述液体通过所述开口流入所述腔中并且通过所述开口流出所述腔外。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述开口为允许所述液体流入所述腔中的入口，并且所述真空低温烹调装置还包括用于使液体流出所述腔外的出口。
20.根据权利要求19所述的真空低温烹调装置，其中所述入口具有入口阀，并且所述出口具有出口阀，其中所述入口阀和所述出口阀仅允许液体沿一个方向流动。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的真空低温烹调装置，还包括基座结构，所述基座结构用于将所述外壳以直立取向支撑在所述容器的内部基部表面上。
22.根据权利要求21所述的真空低温烹调装置，其中所述基座结构被配置成使得流出所述腔外的液体促使所述基座结构与所述容器的所述内部底板表面邻接接合。
23.根据权利要求21或22所述的真空低温烹调装置，其中所述基座结构被设置为倒锥形。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述外壳是大致管状的。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的真空低温烹调装置，其中所述液体是水，并且由所述加热器产生的所述蒸汽是水汽。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的真空低温烹调装置，还包括处理器，所述处理器用于反馈控制所述容器中的所述液体的所述温度。
27.一种在包含液体的容器中烹饪食物的方法，所述方法包括以下步骤：
将真空低温烹调装置至少部分地浸入所述容器中包含的所述液体中，所述真空低温烹调装置具有外壳，所述外壳限定腔，所述腔用于接收所述容器中包含的所述液体的一部分；
将预定温度输入到所述真空低温烹调装置中，所述预定温度为食品浸入所述容器中包含的所述液体中用于进行真空低温烹调烹饪所需的温度；
加热所述腔中的所述液体的所述一部分以产生蒸汽，使得所述蒸汽将所述腔中的所述液体的一些液体置换回所述容器中包含的所述液体中；
使所述蒸汽冷却并降低压力，使得所述容器中包含的液体流到所述腔中；以及
反复加热和冷却，直至所述容器中包含的所述液体达到所述预定温度。
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