DE19720736C2 - Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln unter heißem Dampf in einem verschließbaren Garraum nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beispielsweise aus der EP 0 233 535 A2 ist ein Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln bekannt. Bei dem dort beschriebenen Gargerät sind ein rotierender Zerstäuber sowie in dessen Nähe Heizele­ mente vorgesehen. Dem Zerstäuber wird Wasser zugeführt, das durch die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Zerstäubers in den Garraum geschleudert und durch die Heizelemente zu warmem Dampf aufgeheizt wird. Das an den Wänden des Garraumes sich sammelnde und zu dessen Boden fließende Wasser läuft über ein Ablaufrohr aus dem Garraum ab.

Beim Dämpfen von Nahrungsmitteln kommt es vor, daß Dampf im Überschuß erzeugt wird. Dieser Dampf muß die Möglichkeit haben, aus dem Garraum zu entweichen. Um jedoch nicht allzu viel Dampf in die Umgebung abgeben zu müssen, wird der Dampf momentan niedergeschlagen, und zwar durch Einsprühen von Wasser in die Dampf-Abführleitung.

Zum Niederschlagen des Dampfes wird jedoch ca. dreimal soviel Wasser benötigt, wie zur Erzeugung des zum Garen verwendeten Dampfes. Diese relativ große Wassermenge muß nicht nur zugeführt, sondern auch abgeführt werden.

Aus der JP 55110885 A ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Kondensationseinrichtung mit Heat Pipes aufweist, um Wasserdampf zu verflüssigen. Allerdings durchströmt der im Gas enthaltene Wasserdampf die Kondensationseinrichtung, ohne eine Steuerung des Dampfmilieus zu erfahren. Dadurch kann Wasserdampf durch die Auslaßöffnung entweichen. Des weiteren entsteht während des Betriebes ein erheblicher Energieverbrauch; Maßnahmen, dem Energieverbrauch entgegenzuwirken, sind nicht vorgesehen.

Aus der DE 44 03 386 C1 ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Lebensmitteln bekannt, bei der über einen Temperaturfühler, eine Steuereinrichtung und Ventile die Dampfzufuhr in den Garraum und damit die Wasserzufuhr in den Dampferzeuger gesteuert werden können. Dadurch wird zwar der Energieverbrauch und auch der Wasserverbrauch auf den Bedarf abgestimmt, allerdings ist eine sehr komplexe und kostenintensive Anordnung erforderlich, um eine bedarfsgerechte Lösung dieser Art zu realisieren. Des weiteren entsteht während des Betriebes der Vorrichtung immer noch ein erheblicher Energieverbrauch, vor allem deshalb, weil Wasser zum Niederschlagen des Überschußdampfes benötigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gargerät dahingehend weiterzubilden, daß in einfacher Weise der Wirkungsgrad erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, bei welcher im Garraum Einrichtungen zum Einleiten oder Erzeugen von Dampf vorgesehen sind und ein Auslaß zum Abführen von Überschußdampf mit einer außerhalb des Garraums angeordneten, kühlbaren Kondensationseinrichtung in Verbindung steht, die eine Kondensation des Überschußdampfes bewirkt, wobei ein Gebläse zum Kühlen der Kondensationseinrichtung vorgesehen und derart ausgebildet ist, daß der erzeugte Luftstrom für einen Dunstabzug und/oder zur Kühlung elektronischer Bauteile verwendbar ist.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, den Wirkungsgrad der Vorrichtung dadurch zu erhöhen, daß die kühlbare Kondensationseinrichtung eine Kondensation des Überschußdampfes mit Wasser ersetzt und der für den Betrieb der kühlbaren Kondensationseinrichtung erzeugte Luftstrom gleichzeitig für externe Prozesse eingesetzt wird.

Zweckmäßigerweise ist die Kondensationseinrichtung zweigeteilt und zerfällt in eine Dampfseite sowie eine Luftseite. Die ei­ gentliche Kondensation erfolgt auf der Dampfseite. Die Luftseite der Kondensationseinrichtung ist mit der Dampfseite über Wärmeübertragungsmittel verbunden. Die Kondensationseinrichtung wird von der Luftseite her gekühlt. Bei dieser zweiteiligen Ausgestaltung läßt sich ein großer Temperaturgradient zwischen Dampf- und Luftseite aufrecht erhalten. Durch Wärmeübertra­ gungsmittel mit hohen Wärmeleitungseigenschaften kann die Kon­ densationseinrichtung von der Luftseite her auf äußerst effektive Weise gekühlt werden. Dabei bewirkt die räumliche Trennung des dampfseitigen und luftseitigen Bereichs der Kondensationseinrichtung hohe Kondensationsraten auf der Dampfseite und eine ungestörte Kühlung auf der Luftseite.

Die Wärmeleitungsmittel der Kondensationseinrichtung können durch ein oder mehrere Wärmeleitungsrohre (Heat-Pipes) gebildet sein. Im Vergleich zu Metallen, wie Aluminium oder Kupfer ist eine Heat-Pipe nahezu ein Supra-Wärmeleiter. Die Wärmeleitfähigkeit einer Heat-Pipe mit 25 mm Durchmesser entspricht etwa derjenigen eines Kupferrohres mit einem Durchmesser von 2,7 m.

Eine Heat-Pipe ist üblicherweise aus einem Metallrohr mit einer kapillaren Innenwandstruktur (Maschengitter oder gravierte Längsrillen) aufgebaut. Die Innenwandstruktur sorgt für den Rückfluß einer speziellen Arbeitsflüssigkeit. Die Heat-Pipe ar­ beitet unter hohem Unterdruck.

Um die Kondensation des Überschußdampfes in der Kondensations­ einrichtung zu fördern, sind Kondensationsplatten vorzugsweise aus Aluminium vorgesehen, so daß sich eine relativ große ge­ kühlte Fläche ergibt. Die Kondensationsplatten können direkt, beispielsweise über das Gebläse gekühlt werden. Zweck­ mäßigerweise sind sie aber an den Wärmeübertragungsmitteln, vorzugsweise an der Heat-Pipe angeschlossen.

Durch das im Gegensatz zum Niederschlagen mit Wasser wesentlich effektivere Verfahren der Dampfkondensation, kann das Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln nun unter leichtem Überdruck und mit einem besonders hohem Feuchtigkeitsgrad betrieben werden. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Garraum und der Kondensa­ tionseinrichtung ein Tastventil vorgesehen, mit dessen Tastver­ hältnis sich das Dampfmillieu (Druck, Feuchtigkeit) einstellen läßt.

Um einen Ablauf für das in der Kondensationseinrichtung konden­ sierte Wasser und gleichzeitig für den Dampf eine Art Überdruck- Bypass zu bilden, kann parallel zum Tastventil ein Rohr mit relativ kleinem Querschnitt angeordnet sein. Der relativ kleine Querschnitt bewirkt, daß im Normalbetrieb vorrangig Wasser abläuft und kaum Überschußdampf in Gegenrichtung das Rohr passiert.

Die mit dem Garraum in Verbindung stehende Kondensationseinrich­ tung kann über dem eigentlichen Gargerät angeordnet oder sogar völlig extern angeordnet sein. In einer anderen Variante ist die Kondensationseinrichtung im Gargerät, vorzugsweise im Bereich der Rückwand integriert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Gargerät mit integrierter Kondensationseinrichtung in schematischer Schnittansicht von der Seite;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Kondensationseinrichtung aus Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 eine andere Ausführungsform, bei der die Kondensati­ onseinrichtung über dem Gargerät angeordnet ist, in einer schematischen Schnittansicht von der Seite;

Fig. 4 die Kondensationseinrichtung aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 die Kondensationseinrichtung aus Fig. 4 entlang der Linie V-V in Fig. 4; und

Fig. 6 eine schematische Skizze zur Erläuterung des Verfahrens nach dem Stand der Technik.

Anhand von Fig. 6 soll zunächst das Verfahren nach dem Stand der Technik kurz erläutert werden. Zunächst ist ein verschlossener Garraum 11' erkennbar, in dem eine erste Wasserzuführung 43' in der Nähe eines rotierenden Zerstäubers 26' endet. Die über die erste Wasserzuführung 43' zugeführte Wassermenge ist über ein Ventil Y2 steuerbar. Der Garraum 11' weist einen Abfluß 32' auf, der in eine Abflußleitung 36' mündet. Normalerweise wird an den Wänden kondensiertes Wasser durch den Abfluß 32' und die Abflußleitung 36' abgeführt.

Wenn jedoch der Druck des Dampfes im Garraum steigt, entweicht auch Dampf durch den Abfluß 32', der dann über ein am distalen Ende mit einem Drosselventil 44' verschlossenes Dampfrohr 45' gelangt. Innerhalb des Dampfrohrs ist ein Temperatursensor T angebracht. Weiterhin endet im oberen Bereich des Dampfrohrs 45' eine zweite Wasserzuführung 46', die über ein Ventil Y1 betätigbar ist.

Sobald der Temperatursensor T eine erhöhte Temperatur im Dampfrohr 45' feststellt, gibt er ein erhöhtes Temperatursignal an eine Steuerung (nicht gezeigt) weiter, die daraufhin eine Betätigung des Ventils Y1 veranlaßt. Durch diese Anordnung wird bei aufsteigendem Dampf im Dampfrohr 45' Wasser über die zweite Wasserzuführung 45' in das Dampfrohr 45' eingespritzt. Das eingespritzte Wasser bewirkt, daß der Dampf niedergeschlagen wird und praktisch kein Dampf über das Drosselventil 44' in die Umgebung gelangt.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Gargeräts mit Kondensationseinrichtungen gezeigt, bei der die Kondensations­ einrichtung im Bereich der Rückwand des Gargeräts integriert ist.

Das Gargerät weist einen Garraum 11 auf, der sich mittels einer seitlichen öffenbaren Tür 24 verschließen läßt. Zur Erzeugung von Dampf sind Heizelemente 25 sowie ein rotierender Zerstäuber 26, der mittels eines Motors 27 betrieben wird, vorgesehen. Die Heizelemente 25, der rotierende Zerstäuber 26 und der Motor 27 sind hier nur rein schematisch dargestellt und sind in der bereits genannten EP 0 233 535 A2 näher erläutert.

Der Garraum 11 wird durch eine untere Wand 28, eine obere Wand 29, eine Rückwand 30, seitliche Wände und die Tür 24 definiert. Der rotierende Zerstäuber 26 ist zwischen der Rückwand 30, an dem der Motor 27 angeflanscht ist, und einer dampfdurchlässigen Zwischenwand 31 angeordnet.

An den Wänden des Garraums 11 kondensierendes Wasser kann durch einen Abfluß 32 in der unteren Wand 28 abgeführt werden. Um je­ doch einen leichten Überdruck im Garraum 11 aufrechterhalten zu können, ist im Abfluß 32 meist eine Drossel (nicht gezeigt) vorgesehen.

In der Rückwand 30 des Garraums 11 befindet sich ein Auslaß 14, der über ein Rohr 33 mit einer Kondensationseinrichtung 15 in Verbindung steht. Die Kondensationseinrichtung 15 weist eine Vorkammer 34 und eine Hauptkammer 35 auf. Vorkammer 34 und Hauptkammer 35 sind über ein Tastventil 20 sowie ein Rohr 23 miteinander verbunden. Das Rohr 23 weist einen relativ geringen Querschnitt auf und ist vorgesehen, um Kondensationswasser aus der Hauptkammer 35 in die Vorkammer 34 zurückzuleiten. Das in der Hauptkammer 35 und in der Vorkammer 34 kondensierte Wasser wird aus der Vorkammer 34 über eine Abflußleitung 36 zu einem Abflußrohr 37 geführt, das mit dem Abfluß 32 des Garraums 11 in Verbindung steht.

Das Tastventil 20 läßt Überschußdampf 13 bedarfsweise aus der Vorkammer 34 in die Hauptkammer 35 der Kondensationseinrichtung 15. Das Tastventil 20 kann in einer ersten Alternative mit einer vorbestimmten Gegenkraft vorbelastet sein, so daß es bei einem vorbestimmten Druck über Atmosphärendruck öffnet. Das Tastventil 20 kann aber in einer zweiten Alternative auch aktiv von einer Steuer- bzw. Regelung angesteuert werden, so daß sich das Dampfmillieu (Druck, Feuchtigkeit) aktiv einstellen läßt. Im Falle eines passiven Tastventils 20 können aber auch Einrichtungen vorgesehen sein, mittels derer sich die Vorspannung des Tastventils 20 variieren läßt.

In der Hauptkammer 35 der Kondensationseinrichtung 15 sind großflächige Kondensationsplatten 18 angeordnet. Die Kondensa­ tionsplatten 18 sind an Wärmeübertragungsmittel, hier zwei Wärmeleitungsrohre (Heat-Pipes) angeschlossen, welche die Kondensationsplatten kühlen. Der Überschußdampf 13 strömt zwi­ schen den gekühlten Kondensationsplatten 18 hindurch und schlägt sich an deren Oberfläche nieder, so daß Kondensations­ wasser an den Kondensationsplatten 18 abläuft. Für tatsächlich noch vorhandenen Restdampf ist in der Hauptkammer 35 ein Aus­ tritt 38 vorgesehen, durch den der Restdampf im Bedarfsfall austreten kann.

Die Wärmeübertragungsmittel bzw. die Heat-Pipes 17 führen - wie in der Schnittansicht in Fig. 2 erkennbar - aus der Hauptkammer 35 heraus und in eine Kühlkammer 39 hinein. Die Kondensationseinrichtung 15 zerfällt damit in eine Dampf- und eine Luftseite. Auf der Dampfseite sind die bereits erwähnte Vorkammer 34 und die Hauptkammer 35 angeordnet. Auf der Luft­ seite befindet sich die Kühlkammer 39. Die dampfseitige Haupt­ kammer 35 und die luftseitige Kühlkammer 39 sind - wie bereits erwähnt - über das Paar von Heat-Pipes 17 miteinander verbun­ den.

Das luftseitige Ende der Heat-Pipes 17 wird durch einen Luftstrom 21, der mittels eines Gebläses 16 erzeugt wird, ge­ kühlt. Um den Wirkungsgrad des kühlenden Luftstroms 21 noch zu erhöhen, sind auch auf der Luftseite der Heat-Pipes 17 Metallplatten, nämlich Kühlplatten 40 angeschlossen. Die Kühlplatten 40 können genauso wie die Kondensationsplatten 18 aus Metall, vorzugsweise auch aus Aluminium bestehen und auch ansonsten in ihren Außenabmessungen den Kondensationsplatten 18 entsprechen.

Der vom Gebläse 16 erzeugte Luftstrom 21 tritt zwischen den auf den Heat-Pipes 17 angeordneten Kühlplatten 40 hindurch und be­ wirkt damit eine Kühlung des luftseitigen Endes der Heat-Pipes 17.

Der Luftstrom 21 kann gleichzeitig für einen Dunstabzug und/oder zur Kühlung elektronischer Bauteile des Gargeräts verwendet werden und das Gebläse 16 so eine Doppel- oder Mehrfachfunktion erfüllen.

Statt der hier beschriebenen Luftkühlung der Wärmeübertragungs­ einrichtungen in der Kühlkammer 39, kann auch eine Fluid- bzw. Wasserkühlung der Wärmeübertragungsmittel bzw. der Heat-Pipes 17 auf der Luftseite vorgesehen werden.

Die Wärmeübertragungseigenschaften von Heat-Pipes sind bereits bei waagerechtem Einbau enorm. Ihre Effizienz ist jedoch bei senkrechtem Einbau maximal, so daß ein Einbau in dieser Lage zu bevorzugen ist.

Für den Betrieb der Kondensationseinrichtung ist eine Heat-Pipe 17 bereits völlig ausreichend. Der Einbau von mindestens zwei parallel angeordneten Heat-Pipes 17 wird jedoch bevorzugt. Die Anordnung kann jedoch auch dadurch erweitert oder modifiziert werden, daß weitere Heat-Pipes nebeneinander oder übereinander angeordnet werden.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform der Kondensationseinrichtung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Kondensationseinrichtung über dem eigentlichen Gargerät angeordnet. Da der Garraum 11 im wesentlichen wie bei der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Anordnung aufgebaut ist, kann hier eine nähere Beschreibung entfallen. Auch werden für gleiche oder entsprechende Teile der nun leicht modifizierten Kondensationseinrichtung der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen wie bei der Kondensationseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 verwendet.

In der Rückwand 30 des Garraums 11 befindet sich auch bei die­ ser Ausführungsform ein Auslaß 14, über den Überschußdampf 13 zur Kondensationseinrichtung 15 geleitet wird. In dieser Aus­ führungsform sind Vorkammer 34 und Hauptkammer 35 nicht direkt sondern über eine Zwischenkammer 41 verbunden. Zwischen Vorkam­ mer 34 und Zwischenkammer 41 ist ein Tastventil 20 angeordnet, dessen Funktion zu der anhand von Fig. 1 erläuterten Funktion identisch ist.

Der Überschußdampf 13 gelangt bei dieser Ausführungsform also über den Auslaß 14, die Vorkammer 34, das Tastventil 20, die Zwischenkammer 41 schließlich in die Hauptkammer 35. Dort trifft er auf Kondensationsplatten 18, die ebenfalls wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 oder Fig. 2 auf einem Paar von Heat-Pipes 17 angeordnet sind. Die als Wärmeübertragungsmittel dienenden Heat-Pipes 17 führen von der Hauptkammer 35 in eine hier unmittelbar benachbarte Kühlkammer 39 (vgl. Fig. 4). In der Kühlkammer 39 ist ein Gebläse 16 angeordnet, das einen Luftstrom 21 zur Kühlung der Heat-Pipes 17 in der Kühlkammer 39 erzeugt. Zur besseren Kühlung des luftseitigen Endes der Heat- Pipes sind auch hier Kühlplatten 40 auf den Heat-Pipes 17 angebracht. Der durch das Gebläse 16 erzeugte Luftstrom 21 kann bei dieser Ausführungsform im Ansaugbereich gleichzeitig als Dunstabzug fungieren. Hierzu wird auf die mittels Pfeilen angedeutete Führung des Luftstroms in Fig. 3 verwiesen. Der Luftstrom 21 tritt in einem frontseitigen Bereich der Kondensationseinrichtung 15 über der Tür 24 des Gargeräts ein und wird durch das Gebläse 16 hindurch in die Kühlkammer 39 geführt.

In Fig. 5 ist die Kondensationseinrichtung aus Fig. 4 nochmals in einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4 dargestellt. Die parallelen Heat-Pipes 17 treten durch eine Trennwand 42 aus der dampfseitigen Hauptkammer 35 in die luftseitige Kühlkammer 39; der Luftstrom 21 streicht parallel zu den Kühlplatten 40 durch die zwischen ihnen verbleibenden Zwischenräume hindurch und bewirkt damit eine effektive Kühlung der luftseitigen Enden der Heat-Pipes 17. Gleichzeitig kann in dieser Ausführungsform mit dem Luftstrom 21 ein Dunstabzug vom frontseitigen Bereich des Gargeräts bewirkt werden.

Bezugszeichenliste

11

,

11

' Garraum

13

Überschußdampf

14

Auslaß

15

Kondensationseinrichtung

16

Gebläse

17

Heat-Pipe

18

Kondensationsplatte

19

Kondensationswasser

20

Tastventil

21

Luftstrom

22

Dunstabzug

23

Rohr

24

Tür

25

Heizelement

26

,

26

' rotierender Zerstäuber

27

Motor

28

untere Wand

29

obere Wand

30

Rückwand

31

dampfdurchlässige Zwischenwand

32

,

32

' Abfluß

33

Rohr

34

Vorkammer

35

Hauptkammer

36

,

36

' Abflußleitung

37

Abflußrohr

38

Austritt (Restdampf)

39

Kühlkammer

40

Kühlplatten

41

Zwischenkammer

42

Trennwand

43

' erste Wasserzuführung

44

' Drosselventil

45

' Dampfrohr

46

' zweite Wasserzuführung

Claims (10)

1. Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln unter heißem Dampf in einem verschließbaren Garraum (11),
wobei im Garraum (11) Einrichtungen (25, 26) zum Einleiten oder Erzeugen von Dampf vorgesehen sind und ein Auslaß (14) zum Abführen von Überschußdampf (13) mit einer außerhalb des Garraums (11) angeordneten, kühlbaren Kondensationseinrichtung (15) in Verbindung steht, die eine Kondensation des Überschußdampfes (13) bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Gebläse (16) zum Kühlen der Kondensationseinrichtung (15) vorgesehen und derart ausgebildet ist, daß der erzeugte Luftstrom (21) für einen Dunstabzug (22) und/oder zur Kühlung elektronischer Bauteile verwendbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (15) einen Wärmetauscher umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (15) ein Wärmeleitungsrohr (Heat Pipe) (17) umfaßt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (15) gekühlte Kondensationsplatten (18), vorzugsweise aus Aluminium aufweist, an denen der Überschußdampf (13) kondensiert.

5. Gerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsplatten (18) am Wärmeleitungsrohr (Heat Pipe) (17) angeordnet sind.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (15) zwei getrennte Teilbereiche, nämlich einen dampfseitigen Bereich und einen luftseitigen Bereich aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dampfseitige Bereich und der luftseitige Bereich über Wärmeübertragungsmittel, vorzugsweise über eine oder mehrere Heat-Pipes (17) verbunden sind.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dampfseitige Bereich eine Vorkammer (34) und eine Hauptkammer (35) umfaßt, in die der Überschußdampf (13) eingeleitet wird.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Garraum (11) und der Kondensationseinrichtung (15) ein Tastventil (20) zur Steuerung des Dampfmilieus (Druck, Feuchtigkeit) vorgesehen ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Tastventil (20) ein Rohr (23) mit relativ kleinem Querschnitt angeordnet ist, das zum Abführen von Kondensationswasser (19) aus der Kondensationseinrichtung (15) dient.