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Die Erfindung betrifft einen Kochkessel, insbesondere für Großküchen, mit dessen Hilfe Speisen zubereitet werden können.
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Ein Kochkessel weist eine Kesselwand auf, die ein Kochvolumen ausbildet. Insbesondere bei Großküchen kann das Kochvolumen 40 bis 1000 Liter betragen. Um derartig große Mengen mit Hilfe eines Herds zu erhitzen, ist ein hoher Zeitaufwand erforderlich, der nachteilig für die Qualität der Zubereitung, insbesondere für den Geschmack ist. Ferner werden in Großküchen häufig die Speisen nicht fertig gekocht, sondern lediglich für ein späteres kurzzeitiges Erhitzen vorbereitet („Convinience Food”). Deswegen ist es erforderlich die mit dem Kochkessel gekochten Speisen anschließend zu kühlen.
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Bei dem im Dokument
WO94/16607A2 offenbarten Verfahren und Vorrichtungen zur Einstellung der Temperatur von Lebensmitteln, wie sie insbesondere zur Erwärmung, zur Warmhaltung, zum Garen, Backen oder Frischhalten von zubereiteten oder unzubereiteten Lebensmitteln in Großküchen Verwendung finden, wird eine auf die für den Verwendungszweck geeignete Temperatur gebrachte Flüssigkeit, neben der Wärmeübertragung auch als Speichermedium verwendet. Neben der Speicherwirkung wird auch bei einer ausreichend großen Menge die Pufferwirkung ausgenutzt. Beispielsweise kann in Großküchen eine bestimmte Menge Flüssigkeit erwärmt oder gekühlt werden. Diese dann aus einem isolierten Zentralbehälter über ein Rohrsystem den einzelnen Verbrauchern zugeführt werden. Das für die Verwendung zum Warmhalten, Garen oder Kühlen von Speisen vorzugsweise genutzte Öl wird entsprechend der dort erforderlichen Temperatur dosiert zugeführt und gibt die Wärme oder Kälte durch großflächigen Kontakt an die Flächen ab, die mit den Lebensmitteln in Kontakt stehen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Kochkessel insbesondere für Großküchen, sowie ein Verfahren zur Speisenzubereitung zu schaffen, bei denen die zu kochenden Speisen schnell geheizt und schnell gekühlt werden können.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Kochkessel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Kochkessel zur Speisenzubereitung, der insbesondere für Großküchen geeignet ist, weist eine Kesselwand zur Ausbildung eines Kochvolumens auf.
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Erfindungsgemäß weist der Kochkessel einen Heizkanal zum Heizen des Kochvolumens und einen Kühlkanal zum Kühlen des Kochvolumens auf.
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Dadurch, dass der Kochkessel selbst ein Heizkanal und einen Kühlkanal aufweist kann das Heizen und Kühlen der im Kochvolumen angeordneten Speisen unmittelbar durch den Kochkessel erfolgen. Eine außerhalb des Kochkessels vorgesehene Heizeinrichtung oder Kühleinrichtung ist nicht zwingend erforderlich. Eine externe außerhalb des Kochkessels angeordnete Heizeinrichtung oder Kühleinrichtung kann als eher unterstützende Maßnahme vorgesehen sein. Da die Hitze und Kälte von dem Kochkessel selbst bereitgestellt wird, wird ein Wärmeübergangswiderstand von einer externen Heizeinrichtung oder Kühleinrichtung auf den Kochkessel eliminiert oder zumindest reduziert. Stattdessen ist es möglich den Heizkanal und/oder den Kühlkanal in direktem Kontakt zur Kesselwand vorzusehen, so dass der Wärmeübergang im Wesentlichen durch Wärmeleitung bestimmt wird, die entsprechend schnell realisiert werden kann. Isolierende Luftpolster, die zu einer Erhöhung des Wärmeübertragungswiderstands führen, zwischen einer extern Heizeinrichtung bzw. externen Kühleinrichtung und der Kesselwand werden dadurch vermieden. Fernen kann ein größerer Bereich der Kesselwand als nur der Bodenbereich durch den Heizkanal geheizt und/oder durch den Kühlkanal gekühlt werden. Dadurch ergibt sich eine deutlich größere Warmeübertragungsfläche, so dass ein deutlich größerer Wärmestrom zum Heizen und/oder Kühlen bereitgestellt werden kann.
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Vorzugsweise weist die Kesselwand eine Außenwand und eine Innenwand auf, wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand ein Hohlraum ausgebildet ist. Insbesondere sind der Heizkanal und/oder der Kühlkanal in dem Hohlraum angeordnet. Der Heizkanal oder der Kühlkanal können dadurch als integraler Bestandteil der Kesselwand ausgebildet sein. Ferner kann durch die Außenwand und die Innenwand der Hohlraum abgeschlossen sein, so dass ein konvektiver Wärmeübergang bei dem Heizkanal und/oder bei dem Kühlkanal deutlich reduziert werden kann. Stattdessen ist es möglich den maßgeblichen Wärmeübergang auf den Wärmetransport zwischen dem Heizkanal und dem Kochvolumen und/oder zwischen dem Kühlkanal und dem Kochvolumen zu konzentrieren.
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Besonders bevorzugt sind der Heizkanal und/oder der Kühlkanal mit der Kesselwand insbesondere mit einer Innenwand der Kesselwand, derart verbunden, dass die Kesselwand einen Teil des Heizkanals und/oder des Kühlkanals ausbildet. Dadurch kann ein Heizmedium des Heizkanals und/oder ein Kühlmedium des Kühlkanals in direktem Kontakt mit der Kesselwand gelangen, so dass ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem Heizmedium bzw. dem Kühlmedium und der Kesselwand erfolgt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Heizkanal und der Kühlkanal spiralförmig ausgebildet. Der Heizkanal weist hierbei mindestens zwei Heizkanalsegmente auf, die einen Winkelbereich von ca. 360° umschließen. Entsprechend weist der Kühlkanal mindestens zwei Kühlkanalsegmente auf, die einen Winkelbereich von ca. 360° umschließen. Insbesondere sind mindestens zwei Heizkanalsegmente und mindestens zwei Kühlkanalsegmente alternierend zueinander angeordnet. Durch die spiralförmige Ausbildung des Heizkanals und des Kühlkanals ist es möglich nur genau einen Heizkanal und nur genau einen Kühlkanal vorzusehen, die einen großen Höhenbereich insbesondere die gesamten Höhe der Kesselwand abdecken. Durch die alternierende Anordnung der verschiedenen Heizkanalsegmente zu den verschiedenen Kühlkanalsegmenten können der Heizkanal und der Kühlkanal in Umfangsrichtung in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein, so dass sich für den Heizkanal und den Kühlkanal ein gleichguter Wärmeübergang zum Kochvolumen ergibt. Insbesondere ist es möglich den Heizkanal und den Kühlkanal gleichzeitig zu betreiben so dass sich in dem Kochvolumen zwischen einem geheizten und einem gekühlten Innenwandbereich der Kesselwand deutliche Temperaturunterschiede ergeben, die zu einer natürlichen Strömung, insbesondere einer turbulenten Strömung, innerhalb des Kochvolumens führen. Dies führt zu einer besseren Durchmischung des Kochvolumens und einen schnelleren Wärmetransport von einem radial äußeren Bereich des Kochvolumens zu einem radial inneren Bereich des Kochvolumens.
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In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens zwei Heizkanäle und mindestens zwei Kühlkanäle alternierend zueinander angeordnet. Die Heizkanäle und/oder die Kühlkanäle können sich insbesondere im Wesentlichen ringförmig erstrecken. Durch die alternierende Anordnung der Heizkanäle und der Kühlkanäle ist es möglich bei einem gleichzeitigen Betrieb der Heizkanäle und der Kühlkanäle eine Vermischung des Kochvolumens zu fördern und dadurch den Wärmetransport zu verbessern. Ferner ist es möglich die einzelnen Heizkanäle und die einzelnen Kühlkanäle jeweils unabhängig voneinander zu betreiben. Dadurch ist es beispielsweise möglich die Heizleistung oder die Kühlleistung an die eingefüllte Menge anzupassen. Beispielsweise werden nur die Heizkanäle oder nur die Kühlkanäle betrieben, die sich in Höhe der eingefüllten Speisen befinden. Die oberhalb der eingefüllten Speisen angeordneten Heizkanäle und Kühlkanäle werden nicht betrieben, wodurch der erforderliche Energieeinsatz gering gehalten wird. Insbesondere beim Abkühlen des Kochkessels wird dadurch eine Kondensation von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft minimiert.
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Vorzugsweise sind mindestens zwei Heizkanäle und/oder zwei Kühlkanäle vorgesehen, wobei die mindestens zwei Heizkanäle mit einer gemeinsamen Heiz-Sammelleitung und/oder die mindestens zwei Kühlkanäle mit einer gemeinsamen Kühl-Sammelleitung verbunden sind. Insbesondere sind die mindestens zwei Heiz-Sammelleitungen und/oder zwei Kühl-Sammelleitungen für unterschiedliche Höhenbereiche der Kesselwand vorgesehen. Über die Heiz- bzw. Kühl-Sammelleitungen können jeweils mehrere Heizkanäle bzw. Kühlkanäle über einen gemeinsamen Zulauf bzw. Ablauf betrieben werden. Die Heizkanäle und/oder die Kühlkanäle können dadurch geometrisch einfach ausgebildet sein und gleichzeitig über die jeweilige Sammelleitung einfach betrieben werden. Die jeweilige Sammelleitung wird vorzugsweise bei Bedarf nach dem Tichelmann-Prinzip angeschlossen, um eine gleichmäßige Durchströmung der einzelnen Kanäle sicherzustellen. Insbesondere wenn mehrere Heiz-Sammelleitungen und/oder mehrere Kühl-Sammelleitungen vorgesehen sind, ist es möglich für einen bestimmten Höhenbereich der Kesselwand über die Sammelleitungen unterschiedliche Wärmeleistungen einzustellen. Insbesondere ist es möglich bei einem nur teilweise gefüllten Kochkessel nur einen unteren Bereich zu betreiben und einen oberen Bereich abzuschalten.
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Insbesondere sind der Heizkanal und/oder der Kühlkanal zumindest teilweise durch einen von der Kesselwand verschiedenes gemeinsames Begrenzungselement, insbesondere ein geformtes Blech ausgebildet. Dadurch ist es möglich mit der Kesselwand einerseits und im Begrenzungselement andererseits mehrere Heizkanäle und/oder mehrere Kühlkanäle insbesondere sämtliche Heizkanäle und/oder sämtliche Kühlkanäle auszubilden. Beispielsweise kann ein Wellblech vorgesehen sein, dass an einer Innenseite oder einer Außenseite der Kesselwand stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen oder Löten befestigt ist, so dass die durch die Wellen ausgebildeten Hohlräume zwischen dem Wellblech und der Kesselwand mehrere Kanäle ausbilden, die als Heizkanal und/oder Kühlkanal verwendet werden können. Das Begrenzungselement kann auch aus mehreren einzelnen Blechen, die beispielsweise miteinander verlötet oder verschweißt sind, ausgebildet werden.
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Vorzugsweise ist das Begrenzungselement zur Begrenzung eines einzelnen Heizkanals und/oder Kühlkanals im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig, teilrohrförmig oder rechteckförmig ausgebildet. Durch diese Formgebung lässt sich bei einem geringen Materialeinsatz ein vergleichsweise hoher Kanalquerschnitt einfach realisieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlkanal ein Kühlmedium mit einer Kühltemperatur auf. Die Kühltemperatur liegt insbesondere unterhalb der aktuellen Temperatur der in das Kochvolumen eingefüllten Speisen. Dass Kühlmedium weist insbesondere Kühlwasser, Eisbrei, mindestens einen verdampfbaren Bestandteil oder Frostschutzmittel auf. Der Eisbrei ist insbesondere eine Mischung aus Kühlwasser, das gefrorene Partikel aufweist Die gefrorenen Partikel können beim Kühlen aufschmelzen und dadurch dem Kochvolumen Wärme entziehen ohne dass sich die Temperatur des Eisbreis wesentlich ändert. Entsprechend können die verdampfbaren Bestandteile beim Kühlen verdampfen und dem Kochvolumen Wärme entziehen ohne die Temperatur innerhalb des Kühlkanals wesentlich zu ändern. Mit Hilfe von Frostschutzmitteln kann beispielsweise Kühlwasser auf Temperaturen unterhalb 0°C gekühlt werden ohne dass das Kühlwasser in dem Kühlkanal gefriert. Dadurch lässt sich eine besondere niedrige Temperatur des Kühlmediums erreichen, so dass eine besonders schnelle Abkühlung des Kochvolumens erfolgen kann.
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Besonders bevorzugt weist der Heizkanal ein Heizmedium mit einer Heiztemperatur auf. Die Heiztemperatur liegt insbesondere oberhalb der aktuellen Temperatur der in das Kochvolumen eingefüllten Speisen. Das Heizmedium weist insbesondere Heißwasser, Heißdampf und/oder Thermoöl auf. Durch den Heißdampf lassen sich besonders hohe Temperaturen erreichen, so dass das Kochvolumen geheizt werden kann. Dass Thermoöl kann auf Temperaturen deutlich oberhalb von 100°C erwärmt werden ohne zu verdampfen, so dass das Thermoöl auf einem hohen Temperaturniveau eine hohe Wärmemenge transportieren kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Rührer zum Rühren des Kochvolumens vorgesehen, wobei der Rührer insbesondere mit Hilfe der Kesselwand gelagert ist. Der Rührer kann beispielsweise eine Rührerwelle aufweisen, die in einem Bodenbereich der Kesselwand gelagert ist. Der Rührer kann mit Hilfe eines Motors, insbesondere eines Elektromotors, betrieben werden, der oberhalb und/oder unterhalb der Kesselwand angeordnet ist. Durch den Rührer kann das Kochvolumen, das insbesondere 40 bis 1000 Liter beträgt, gemischt werden, so dass sich eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Kochvolumen ergibt. Insbesondere ist es durch den Rührer möglich durch einen konvektiven Stofftransport den Wärmeübergang von der Kesselwand zum Kochvolumen und/oder von dem Heizkanal bzw. von dem Kühlkanal zum Kochvolumen zu verbessern.
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Insbesondere weist der Rührer mindestens einen Rühr-Heizkanal zum Heizen des Kochvolumens und/oder einen Rühr-Kühlkanal zum Kühlen des Kochvolumens auf. Dadurch ist es möglich nicht nur über die Kesselwand sondern auch über den Rührer das Kochvolumen zu heizen und/oder zu kühlen. Der Rührer kann insbesondere eine Rührerwelle aufweisen, die als Hohlwelle ausgebildet ist. Von der Rührerwelle können sich Rührelemente, beispielsweise Rührerblätter, nach radial außen erstrecken. Die Rührelemente können zumindest teilweise hohl ausgeführt sein, um den Rührer-Heizkanal und/oder den Rührer-Kühlkanal auszubilden. Besonders bevorzugt weist die Rührerwelle an einer Stelle oberhalb der Kesselwand und an einer Stelle unterhalb der Kesselwand ein Zulauf und/oder ein Ablauf auf, so dass es möglich ist den Rührer von oben nach unten und/oder von unten nach oben mit einem Heizmedium und/oder einem Kühlmedium zu durchströmen.
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Besonders bevorzugt weisen der Rühr-Heizkanal und der Heizkanal ein gleiches Heizmedium auf Zusätzlich oder alternativ kann der Rühr-Kühlkanal und der Kühlkanal ein gleiches Kühlmedium aufweisen. Dadurch ist es möglich sowohl den Rühr-Heizkanal als auch den Heizkanal von einer gemeinsamen Quelle aus mit dem gleichen Heizmedium zu betreiben. Entsprechend kam sowohl der Rühr-Kühlkanal als auch der Kühlkanal aus derselben Quelle mit dem gleichen Kühlmedium betrieben werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Speisenzubereitung, das insbesondere bei Großküchen angewendet wird. Bei dem Verfahren wird ein Kochkessel verwendet, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Insbesondere bei Großküchen, bei denen Kochkessel mit einer Größe mit 40 bis 1000 Litern verwendet werden, kann durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Kochkessels erreicht werden, dass die in dem Kochvolumen vorgesehenen Speisen schnell geheizt und schnell gekühlt werden können.
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Vorzugsweise wird mit dem Heizkanal geheizt und gleichzeitig mit dem Kühlkanal gekühlt, insbesondere zur Erhöhung der Turbulenz im Kochvolumen. Durch die sich zwischen dem Kühlkanal und dem Heizkanal ergebenen Temperaturunterschied wird eine natürliche Konvektion innerhalb des Kochvolumens erreicht, die zu einer verbesserten Durchmischung des Kochvolumens und zu einem schnelleren Wärmetransport zwischen dem Kochvolumen und dem Heizkanal sowie Kühlkanal führt.
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Besonders bevorzugt werden die Kühlleistung und Heizleistung des Kochkessels zur Erreichung einer definierten Temperatur innerhalb des Kochvolumens aufeinander abgestimmt. Insbesondere werden die Kühlleistungen und die Heizleistung während des Aufheizens und/oder während des Abkühlens variiert, um ein definiertes zeitabhängiges Temperaturprofil im Kochprofil zu regeln. Dadurch ist es beispielsweise möglich je nach Kochrezept für eine bestimmte Speise die Temperatur im Kochvolumen entsprechend anzupassen. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass während des Kochvorgangs zu unterschiedlichen Zeitpunkten weitere Zutaten in das Kochvolumen eingefüllt werden, welche die Temperatur im Kochvolumen beeinflussen. Ferner kann je nach Empfindlichkeit der Speisen im Kochvolumen ein Anbrennen oder vergleichbare Qualitätseinbußen beim Kochen vermieden werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert:
Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Kochkessels in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine schematische Schnittansicht eines Kochkessels in einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine schematische Schnittansicht eines Kochkessels in einer dritten Ausführungsform,
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4 eine schematische Schnittansicht einer Kesselwand in einer ersten Ausführungsform,
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5 eine schematische Schnittansicht einer Kesselwand in einer zweiten Ausführungsform,
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6 eine schematische Schnittansicht einer Kesselwand in einer dritten Ausführungsform,
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7 eine schematische Schnittansicht einer Kesselwand in einer vierten Ausführungsform,
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8 eine schematische Schnittansicht eines Kochkessels in einer vierten Ausführungsform und
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9 eine schematische Schnittansicht des Kochkessels aus 8.
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Der in 1 dargestellte Kochkessel 10 weist eine Kesselwand 12 auf, durch die ein Kochvolumen 14 ausgebildet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Kesselwand 12 eine Außenwand 16 und eine Innenwand 18 auf, zwischen denen ein Hohlraum 20 ausgebildet wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Bodenbereich 22 der Kesselwand 12 ein Heizkanal 24 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Heizkanal 24 gleichzeitig ein zum Kochvolumen 14 weisende Bodenseite 26 der Kesselwand 12 aus. Ferner ist ein Kühlkanal 28 vorgesehen mit dessen Hilfe der Inhalt des Kochvolumens 14 schnell gekühlt werden kann. Es ist beispielsweise möglich, dass nur der Kühlkanal 28 in einem Wandbereich 30 der Kesselwand 12 innerhalb des Hohlraums 20 angeordnet ist (linke Seite). Ferner ist es möglich, dass mehrere Heizkanäle 24 und mehrere Kühlkanäle 28 in dem Hohlraum 20 alternierend angeordnet sind (rechte Seite). Die Kesselwand 12 weist ferner Anschlüsse 32 zum Befüllen und/oder Entleeren des Heizkanals 24 und/oder Kühlkanals 28 auf.
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Bei dem in 2 dargestellten Kochkessel 10 ist im Bodenbereich 22 ein Heizkanal 24 vorgesehen und im Wandbereich 30 ein einzelner spiralförmiger Kühlkanal 28. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kühlkanal 28 mehrere Anschlüsse 32 auf, die auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Kühlmedium am unteren Anschluss 32 eingeleitet werden und je nach Füllgrad des Kochkessels 10 am mittleren Anschluss 32 oder am oberen Anschluss 32 entnommen werden.
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Bei dem in 3 dargestellten Kochkessel 10 sind im Wandbereich 30 der Heizkanal 24 und der Kühlkanal 28 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Wandbereich 30 genau ein Heizkanal 24 und genau ein Kühlkanal 28 vorgesehen, die jeweils spiralförmig ausgebildet sind und zueinander alternierend angeordnet sind.
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Bei der in 4 dargestellten Kesselwand 12 ist mit der Innenwand 18 ein Begrenzungselement 34 verbunden. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Begrenzungselement 34 mehrere rechtwinklig umgebogene Blechelemente 36 auf, die an einer Seite mit der Innenwand 18 und einer anderen Seite mit dem nächsten Blechelement 36 über eine Verbindungsnaht 38 verschweißt und/oder verlötet sein können. Zwischen der Innenwand 18 und dem Begrenzungselement 34 werden mehrere Hohlräume ausgebildet, welche als Heizkanal 24 und/oder als Kühlkanal 28 verwendet werden können.
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Das Begrenzungselement kann auch als gefalztes Blech ausgeführt sein, das ein im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweist (5). Ferner kann das Begrenzungselement 34 als winkelförmiger Blechstreifen (6) oder halbrunde Rohrschale (7) ausgestaltet sein.
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Bei dem in 8 dargestellten Kochkessel 10 ist in dem Kochvolumen 14 ein Rührer 40 vorgesehen, der über einen Elektromotor 42 über eine Rührerwelle 44 in Drehung versetzt werden kann. Der Rührer 40 weist ein oder mehrere Rührblätter 46 auf, die jeweils ein Rühr-Heizkanal 48 und/oder ein Rühr-Kühlkanal 50 aufweisen können. Die Rührerwelle 44 ist insbesondere als Hohlwelle ausgeführt, um die Rühr-Heizkanäle 48 und/oder die Rühr-Kühlkanäle mit einem Heizmedium bzw. Kühlmedium zu versorgen.
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Insbesondere ist es möglich die Reihenfolge der Rühr-Heizkanäle 48 und der Rühr-Kühlkanäle 50 in radialer Richtung bei verschiedenen Rührblättern 46 zu variieren (9). Dadurch wird ein homogeneres Heizen und/oder Kühlen erreicht.
