-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Gargerät, in Form einer Überdruck-Bratpfanne, mit einem druckfesten Garraum, in dessem feuchten Überdruck-Garklima Nahrungsmittel thermisch zubereitet ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Die
DE 199 55 820 A1 offenbart ein Druck-Gargerät, bei dem sich eine Drucklufterzeugereinheit befindet, die in der Wirkverbindung mit dem Garraum steht und im Garraum, der als Arbeitsraum eines Dampfkombi-Geräts oder eines Heißluftgeräts dient, trockenes Überdruck-Garklima während des Garens erzeugt.
-
Nach dem Beenden des Garprozesses und vor dem Öffnen der Geräte-Tür ist der Überdruck im Garraum durch Kondensation oder durch das Klima-Ablassen abgebaut, wodurch es zum Nachkochen-Effekt kommt. Dieses Nachkochen ist dadurch verursacht, dass die Wasser beinhaltenden Zellen des Garguts auf eine höhere Temperatur aufgewärmt sind als die Wasser-Siedetemperatur des Umgebungsdrucks ist, womit beim Druckabbau vom Öffnen der Tür das Wasser in den Gargutzellen kocht und der generierte Dampf die Zellen zum Platzen bringt. Das Nachkochen hat durch das Platzen der Gargut-Zellen einen negativen Einfluss auf die Gargut-Qualität und ist in dieser Offenbarung nicht gelöst.
-
Die
EP 38686261 offenbart ein druckloses Gargerät in Form eines Kombidämpfers, bei dem die Garraumfeuchte durch das Zuführen der trockenen Umgebungsluft geregelt ist. Da es sich um ein druckloses Gargerät handelt, ist das Nachkochen durch einen Druckabbau nicht relevant.
-
Die
US 5215000 offenbart ein Gargerät, bei dem das Gargut beim atmosphärischen Druck, durch den überhitzten Dampf aufgewärmt und durch anschließend zugeführte heiße Luft getrocknet ist. Diese Gar-Schritte werden während des Garablaufes nach gegebenem Programm kombiniert. Da es sich um ein druckloses Gargerät handelt, findet das, durch den Druckabbau bei Überdruckgeräten verursachte Nachkochen nicht statt.
-
Bei den, auf dem Weltmarkt angebotenen Überdruck-Bratpfannen der Hersteller Elro und MKN findet der, vom Öffnen des Verschlussdeckels notwendige Druckabbau durch das Kondensieren vom Garraum-Druckdampf mit Hilfe vom Wasser statt, des entweder den Verschlussdeckel abkühlt, oder den, aus dem Garraum in den Kondensator geleiteten Dampf dort ablöscht. Bei beiden Methoden findet zuerst die Dampfkondensation, die die Ursache der Druckabsenkung im Garraum ist, statt. Diese Art der Abkühlung muss langsam verlaufen, um die Tiefe des Nachkochens im Gargut möglichst klein zu halten. Durch die Verlangsamung des Kondensationsprozesses verlängert sich die Verweildauer des Garguts im Gargerät und somit werden die Zeit-Vorteile des Druckgarens reduziert. Der Wasserverbrauch in beiden Fällen ist hoch und die, durch die Kavitation verursachte Lärmbelastung der Küche ist schädlich.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Geräte derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Standes der Technik überwunden sind und eine optimale Energienutzung beim Verbessern der Gargutqualität und Verkürzen der Verweildauer des Garguts im Gargerät durch die Geräte-Gestaltung stattfinden.
-
Erfindungsgemäße Lösung
-
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1 bis 10 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Gargerät, dessen Basis ein pfannenartiges Überdruck-Gargerät mit druckfestem Garraum und druckfestem Verschluss-Deckel bildet, findet die Wärmezufuhr in den Garraum durch den von außen beheizten Boden statt. Beim Überdruck-Garen im gesättigten Dampf ist der Überdruck durch das Erhitzen des Wassers über die Wasser-Siedetemperatur des atmosphärischen Drucks gegeben. Durch die Dampfentwicklung wird der Außen-Grenzbereich des im Garraum sich befindenden Garguts annährend auf die Kondensationstemperatur des gesättigten Überdruck-Dampfes aufgewärmt. Während des Druckabbaus im Garraum nach Beenden des Garprozesses, der vor dem Öffnen der Tür hervorgerufen werden muss, oder beim regelbedingten Druckreduzieren des Dampf-Überdrucks im Garraum, kommt es zu so genanntem Nachkochen. Diejenigen Gargut-Zellen, deren Temperatur über die Siedetemperatur des in der Überdruckabbau-Phase oder Regel-Phase sich befindenden Garklimas liegt, weisen diesen Effekt auf. Es sind nicht nur die Gargut-Zellen der Außenschicht, sondern auch die tiefer im Gargut sich befindenden Zellen, die auf eine höhere Temperatur aufgewärmt sind, als die Wasser-Siedetemperatur beim Umgebungsdruck ist. Dieses Nachkochen verursacht Dampfbildung mit gleichzeitiger Drucksteigerung in den Gargut-Zellen, die dadurch platzen. Somit hat sich die Qualität des Garguts verschlechtert. Um das Platzen der Gargut-Zellen zu verhindern, ist es notwendig, den Garklimadruck konstant auf dem Überdruckwert des Garens zu halten und währenddessen das Überdruck-Garklima und somit auch das Gargut abzukühlen. Dieses Verfahren wird durch das gesteuerte und kontinuierliche Zuführen von unter Überdruck stehendem, zum Gargut neutral wirkendem und mit kühlem Wasser gesteuert angereicherten kalten Gas, bewirkt. Beim Verwenden der komprimierten kalten Umgebungsluft wird diese in den Garraum unter Überdruck und beim Beimischen vom kalten Wasser geleitet. Diese komprimierte, im Vergleich zur Garklima-Temperatur, kühlere Umgebungsluft zusammen mit dem Versprühen vom kalten Wasser verursacht im Garraum Kondensation vom Wasserdampf, dessen Volumen sich verkleinert und gleichzeitiges Abkühlen vom Gargut. Dieses Volumen-Implodieren ist aber durch die nachströmende kalte Druckluft ausgeglichen, wodurch auch der Überdruck im Garraum auf einem konstanten Wert gehalten ist. Somit dient die durchlaufend zugeführte komprimierte kalte Luft mit zugesetztem kalten Wasser nicht zum Garen, sondern nur zum Abkühlen des unter Überdruck stehenden Garklimas. Der Zuführungs-Querschnitt der Druckluftzuleitung muss auf die Druck-Schwankung des Garklima-Überdrucks dimensioniert werden, damit der Garklima-Überdruck nicht unter den maximalen Anwendungs-Garklima-Überdruck absenkt. Um die Abkühlwirkung zu optimieren, strömt die kühle Druckluft mit kalten Wasser in den abzukühlenden Garraum gesteuert nach. Die Kühlwirkung der zugeführten kalten Druckluft ist noch durch die gesteuerte Beimischung des kalten Wasser verstärkt, wobei die Dosierung des kalten Wassers sich nach der Beschaffenheit des Garguts richtet.
-
Jedes Überdruck-Gargerät ist mit einem Überdruck-Sicherheitsventil ausgestattet. Falls der Garraum-Überdruck den erlaubten maximalen Druckwert überschreitet, öffnet sich das Überdruck-Sicherheitsventil. Dieser Überdruck ist weiter als der Auslöse-Druck genannt. Beim Zuführen der kalten Druckluft, deren Fließdruck annährend bis zu 10% über den Auslöse-Druck des Sicherheitsventils liegt und dem Beimischen des Kühlwassers, öffnet sich das Sicherheits-Ventil und lässt das Luft-Dampf-Gemisch des Garklimas ab. Falls der Überdruck im Garraum unter den Auslöse-Druck-Wert des Sicherheitsventils absinkt, unterbricht das Sicherheitsventil das Ausströmen des Garklimas, es schließt sich. Dieser Auslöse-Druckwert unterschreitet den maximalen anwendbaren Garüberdruck nicht. Somit ist nicht nur das warme Überdruck-Garklima durch die gesteuert zugeführte kalte Druckluft und kaltes Wasser, beim Nichtunterschreiten des maximalen Anwender-Garüberdrucks kontinuierlich abgekühlt sondern auch das Gargut, das während dieser Abkühl-Phase nicht zum Nachkochen gebracht wird. Das Gargut kühlt gesteuert und schonend ab, wobei der Garraum-Überdruck auf dem Auslöse-Druck des Sicherheitsventils gehalten ist. Die Zuführung der kühlen Druckluft mit Wasser ist durch die Temperatur des abzukühlenden Garklimas, durch die Dampf-Druckluft-Gemisch-Temperatur im Ausblasebereich des Überdruck-Sicherheitsventils und durch die Gargut-Kerntemperatur gesteuert.
-
Um den Wirkungsgrad der Luftkühlung zu verstärken, ist der Joule-Thomson-Effekt angewandt. Nach diesem Joule-Thomson-Effekt erfährt ein reales Gas oder Gasgemisch mit positiven Joule-Thomson-Koeffizienten durch eine Drosselung eine Temperaturänderung. Für die Umgebungsluft unter Überdruck um die 200 bar ergibt sich beim Entspannen auf den Gar-Überdruck von 1 bar eine Temperatur-Absenkung von mehr als 40°K. Bei diesem Verfahren wird das Wasser nur in kleinen Mengen beigemischt, um das Zufrieren im Eintrittsbereich in den Garraum zu vermeiden. Dieses Verfahren des direkten Abkühlens vom, im Überdruckgarraum sich befindenden Gargut durch die komprimierte kühle Umgebungsluft mit dem beigemischten kalten Wasser unter der Einwirkung des, auf konstantem Druckwert gehaltenen Überdruckklimas beim Reduzieren des Dampfanteils und Absenken dessen Temperatur und beim Verwenden des Joule-Thomson-Effekts wird auch bei allgemeinen Überdruckgargeräten angewandt. Diese Methode führt zum reduzierten Verbrauch des kalten Wassers.
-
Der Erfindung liegt damit die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass durch die Vorrichtung für kontinuierliche und gesteuerte Zuführung vom kalten Druckluft-Wasser-Gemisch in den Garraum während der Abkühlphase vom Garklima und durch das auf dieser kontinuierlichen Zuführung vom Druckluft-Wasser-Gemisch basierende Verfahren eine wesentliche Verbesserung der Gargut-Qualität, eine Verkürzung der Verweildauer des Garguts im Garraum und eine Reduzierung des Wasserverbrauchs stattfinden.
-
Weitere, als vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und deren Kombinationen sowie aus den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert werden.
-
Es zeigt:
-
1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gargeräts im Überdruck-Garbetrieb
-
2 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Gargeräts in der Abkühlungsphase vom Garraum-Klima und vom Gargut
-
3 schematische Darstellung des Garguts mit Temperatur-Verteilung
-
Ausführliche Beschreibung der Figuren
-
Bei den in den 1 bis 3 dargestellten Aufbauten des Gargeräts sind sämtliche umgebene Komponenten wie Antriebe, Hardware-Komponenten, Verbindungselemente und der gleichen, weggelassen.
-
1 schematische Darstellung vom erfindungsgemäßen pfannenartigen Überdrück-Gärgerät (29), dessen Tiegel (33) aus der Wandung (1) und dem Boden (2) besteht. Der drehbar gelagerte und druckfeste Verschlussdeckel (3) ist mit Überdruck-Sicherheitsventil (9) vom Auslöse-Druck P As (37), den Verriegelungen (5), mit zumindest einer der Zuführvorrichtung (13) und mit zumindest einer der Zuführvorrichtung mit dem Eintauchrohr (38) für das kalte Wasser-Druckluft-Gemisch (34) versehen. Die Sperrventile der Druckluft- (15) und der Wasser (19)-Zuführung sind während des Garprozesses geschlossen. Der Boden (2) ist durch die Heizung (4) beheizt. Die, auf dieser Weise erwärmte Garflüssigkeit (11) verdampft und bildet im Druck-Garraum (33) den Dampf. Da die Garflüssigkeit (11) einen hohen Anteil vom Wasser aufweist, bildet sich überwiegend der Wasserdampf, dessen Druck von der Temperatur der Garflüssigkeit (11) abhängt. Üblicherweise wird der Überdruck bis zum 1 bar Druckdifferenz zum atmosphärischen Druck erreicht. Das abgebildete Gargerät (29) befindet sich im Überdruck-Garbetrieb, während dessen das Gargut (10) in der Garflüssigkeit (11) und/oder dem Dampf gegart ist. Der Garprozess ist durch die nichtabgebildeten Temperatur- und Druck-Sensoren erfasst und durch die Gerätesteuerung (35) geregelt. Falls der Garraum-Überdruck (24) über den Auslöse-Druck P As (37) des Überdruck-Sicherheitsventils (9) übersteigt, öffnet sich das Sicherheitsventil (9) und lässt das überschüssige Garklima nach außen ab.
-
2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Überdruck-Gargeräts (29), das sich in der Abkühlphase des Garklimates befindet. Die Sperrventile (15; 19) sind geöffnet und durch die Zuführvorrichtung (13) und/oder durch die Zuführvorrichtung mit dem Eintauchrohr (38) strömt das kalte Druckluft-Wasser-Gemisch (34) in den Druck-Garraum (33) und/oder in die Garflüssigkeit (11) hinein, wobei der Fließdruck vom Druckluft-Wasser-Gemisch (34) über den Auslöse-Druck P As (37) des Überdruck-Sicherheitsventils (9) liegt. Es reicht bereits 5 bis 10% über den Auslöse-Druck-Wert P As (37) höherer Fließdruck aus. Der Volumenstrom des kalten Druckluft-Wasser-Gemisches (34) muss so bemessen sein, dass die, durch die Dampfimplosion verursachten Garraum-Druck-Absenkung ausgeglichen ist. Das, zu der kalten Druckluft (16) beigemischte kalte Wasser (18) verursacht durch die, zum Wasser-Verdampfen notwendige Verdampfungsenergie und durch die, im Vergleich zur Luft höhere spezifische Wasser-Wärme, schnelle Abkühlung vom Garklima und der Garflüssigkeit (11). Damit kühlen sich das Gargut (10) und die Garflüssigkeit (11) ab, wobei auch die statische Druckkomponente des Garraum-Drucks über den Auslöse-Druck P As (37) des Überdruck-Sicherheitsventils (9) liegt. Der Abkühlprozess läuft so lange, bis der, im Gargut (10) und/oder in der Garflüssigkeit (11) eingeführte Kerntemperaturfühler (30) ein Absenken der Kerntemperatur Tk (25) übermittelt und die, an dem Temperatursensor (36) gemessene Temperatur vom ausgeblasenen Dampf-Luft-Gemisch (17) für die Dauer der voreingestellten Zeit unterhalb der, für eine sichere Verschlussdeckel-Öffnung bestimmte Temperatur liegt. Der Verschlussdeckel (3) kann geöffnet werden. Das Gargut (10) weist keinen Nachkochen-Effekt aus und ist somit schonend gegart. Die Verweildauer des Garguts (10) und der Garflüssigkeit (11) im Druck-Garraum (33) im Vergleich zum Stand der Technik hatte sich verkürzt, der Wasserverbrauch ist reduziert.
-
Um den Wirkungsgrad der Luftkühlung zu verstärken, ist der Joule-Thomson-Effekt angewandt. Nach diesem Joule-Thomson-Effekt erfährt ein reales Gas oder Gasgemisch mit positiven Joule-Thomson-Koeffizienten durch eine Drosselung eine Temperaturänderung. Für die Umgebungsluft unter Überdruck um die 200 bar ergibt sich beim Entspannen auf den Gar-Überdruck von 1 bar eine Temperatur-Absenkung von mehr als 40°K. Somit kann die entspannte Druckluft mehr Wärme aus dem Garraum abführen als nicht entspannte Druckluft. Die Drosselung findet durch die Düse (14). Der Wirkungsgrad dieser Abkühlung ist somit höher als beim Abkühlen ohne Joule-Thomson-Effekt, wobei der Luftvolumen-Strom in beiden Fällen identisch ist.
-
3 ist eine schematische Abbildung vom Gargut (10) während des Garprozesses. Einfachheitshalber ist das Gargut (10) kugelförmig abgebildet. In so einem homogenen Gargut (10) ist die Verteilung der inneren Temperatur auch homogen, das heißt, die identische Temperatur T2 ist Eigenschaft der kugelförmigen Fläche mit dem Radius R2. Sinngemäß für die Temperaturen T1; T3; T4, Tk. Bei einer Garraumtemperatur T Gr (23) von 118°C bildet sich im Garraum der Überdruck P Gr (24) von 0,8 bar. Die Temperatur T4 ist annährend 118°C, zum Beispiel die T3 ist 107°C, die T2 ist 99°C, die Kerntemperatur Tk (25) ist 85°C. Die 85°C ist der Grenzwert für die Kerntemperatur Tk (25) und somit ist der Garprozess beendet. Beim plötzlichen Druckabbau im Druck-Garraum (33) auf den atmosphärischen Druck der Gargeräte-Umgebung und bei diesem thermischen Zustand vom Gargut (10) werden alle Gargutzellen, die sich zwischen den kugelförmigen Flächen R4 bis R2 befinden, platzen, weil deren Temperatur über die Wasser-Siedetemperatur der Gargeräte-Umgebung liegt, bei der Annahme, dass die Wasser-Siedetemperatur für gegebene Höhe 100°C beträgt.
-
Wenn während der Abkühlphase kontinuierlich das kalte Druckluft-Wasser-Gemisch (34) durch die Zuführvorrichtungen (13; 38) in den Garraum hineingeleitet wird, kühlen sich nicht nur das Garklima sondern auch das Gargut (10) und die Garflüssigkeit (11) ab, bis die gemessene Kerntemperatur Tk (25) anfängt zu sinken. Es ist eine Information darüber, dass es keine Verdampfung oberhalb des 100°C Wertes stattfindet und dass der Verschlussdeckel (3) ohne Verbrennungsgefahr geöffnet werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wandung des Tiegels
- 2
- Boden des Tiegels
- 3
- Verschlussdeckel
- 4
- Heizung
- 5
- Verriegelung
- 6
- Dichtung
- 7
- Ablasshahn
- 8
- Ablassrohr
- 9
- Überdruck-Sicherheitsventil
- 10
- Gargut
- 11
- Garflüssigkeit
- 12
- nicht belegt
- 13
- Zuführvorrichtung für Wasser-Druckluft-Gemisch
- 14
- Düse
- 15
- Sperrventil der Druckluft-Zuführung
- 16
- kalte Druckluft (deren Temperatur nicht über die Gargeräte-Umgebungs-Temperatur liegt)
- 17
- Dampf-Luft-Gemisch
- 18
- kaltes Wasser (dessen Temperatur nicht über die Gargeräte-Umgebungs-Temperatur liegt)
- 19
- Sperrventil der Wasser-Zuführung
- 20
- nicht belegt
- 21
- nicht belegt
- 22
- Gargut in Form einer Kugel
- 23
- T Gr: Garraum-Temperatur
- 24
- P Gr: Druck im Garraum
- 25
- Rk/Tk: Kerntemperatur auf dem Radius Rk
- 26
- Kugelfläche (Isotherme)
- 27
- R2: Radius auf der Isotherme 2
- 28
- T2: Temperatur auf der Isotherme 2
- 29
- Gargerät (bratpfannenartiges Gargerät)
- 30
- Kerntemperatur-Fühler
- 31
- Messpunkte im Kerntemperatur-Fühler
- 32
- Tiegel
- 33
- Druck-Garraum
- 34
- kaltes Druckluft-Wasser-Gemisch
- 35
- Gerätesteuerung
- 36
- Temperatursensor
- 37
- P As: Auslöse-Druck des Überdruck-Sicherheitsventils
- 38
- Zuführvorrichtung mit dem Eintauchrohr
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19955820 A1 [0002]
- EP 38686261 [0004]
- US 5215000 [0005]
