DE4106348A1

DE4106348A1 - Appts. for heating food in medium container - with condenser for vapours, storage agent for latent heat and additional liq. heat storage agent

Info

Publication number: DE4106348A1
Application number: DE4106348A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gawron
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-09-03

Abstract

In an appts. for heating foods in a medium with a container for the medium and the foor, a heater by means of which the contents of the container can be brought to a required temp., and a condenser for the vapours forming in the heating, with a storage agent for latent heat enclosed in a container, the container (11) for the latent heat storage agent contains an additional heat-storage agent (13) which is liq. and does not evaporate at the operating temp. of the condenser, there is a flexible, thin sepg. wall (14) between the latent heat storage agent (12) and the additional heat storage agent (13), the additional heat storage agent in the container (11) is of a type and in an amt. such that it completely fills the space forming between the sepg. wall and the wall of the container, on solidification of the storage agent for latent heat, and the additional liq. storage agent (13) can absorb 10-45% of the amt. of heat absorbable by the latent storage agent (12). USE/ADVANTAGE - The process may be the boiling or frying of, e.g. potatoes, vegetables, meat and cheese, in water, an aq. medium, e.g. milk or meat broth, or fat, esp. cooking oil. ADVANTAGE - The effectiveness of the condenser is increased.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von Nahrungsmitteln in einem Medium, mit einem Erhitzungs behälter für das Medium und die Nahrungsmittel, einer Heizvorrichtung, mittels der der Inhalt des Erhitzungs behälters auf eine gewünschte Erhitzungstemperatur zu bringen ist, und einem Kondensor für die beim Erhitzen entstehenden Dämpfe, der ein in mindestens einen Behälter eingeschlossenes Latentwärmespeichermittel enthält.The invention relates to a device for heating Food in a medium, with a heating containers for the medium and the food, one Heater, by means of which the content of the heating container to a desired heating temperature bring, and a condenser for when heated vapors generated, the one in at least one container includes entrapped latent heat storage agent.

Das Erhitzen der Nahrungsmittel erfolgt z. B. durch Kochen oder Fritieren. Als Nahrungsmittel kommen z. B. Kartoffeln, Gemüse, Fleisch und Käse in Betracht. Das Medium ist vorzugsweise flüssig, es besteht z. B. aus Wasser oder wasserhaltigen Flüssigkeiten wie z. B. Milch oder Fleisch brühe, oder aus Fett, insbesondere Speiseöl.The food is heated e.g. B. by cooking or frying. As food come e.g. B. potatoes, Vegetables, meat and cheese are considered. The medium is preferably liquid, there is e.g. B. from water or water-containing liquids such. B. milk or meat broth, or from fat, especially cooking oil.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung läßt sich demnach vereinfacht als Fritiergerät oder Friteuse oder als Koch gerät bezeichnen. Die beim Betrieb derartiger Geräte entstehenden Dämpfe führen unter anderem zu einer Geruchs belästigung. Eine Möglichkeit, dieser Geruchsbelästigung entgegenzuwirken, besteht darin, die Dämpfe zu konden sieren. Damit wird zugleich vermieden, daß die Dämpfe sich an Wänden, Fenstern, Möbeln usw. niederschlagen.The device described above can therefore be simplified as a deep fryer or deep fryer or as a cook designate device. The operation of such devices vapors produced lead to an odor harassment. One way of this odor nuisance counteracting this is to condense the vapors sieren. This also avoids that the vapors on walls, windows, furniture, etc.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus EP-B-00 95 797 bekannt. Bei dieser Vorrichtung erfolgt die Kondensation der Dämpfe durch einen Latentwärmespeicher, indem die Dämpfe an der Außenwand des Behälters für das Latentwärmespeichermittel entlang geleitet werden. Das dabei entstehende Kondensat wird in einem zusätzlichen Gefäß aufgefangen oder in den Erhitzungsbehälter zurück geführt. Die Menge an Latentwärmespeichermittel, die der Kondensor dieser Vorrichtung enthält, ist so bemessen, daß seine Schmelzwärme der zu kondensierenden Wassermenge wenigstens äquivalent ist.A device of the type mentioned is out EP-B-00 95 797 known. In this device, the Condensation of the vapors through a latent heat storage, by the vapors on the outer wall of the container for the Latent heat storage means are passed along. The the resulting condensate will be in an additional Catch the vessel or return it to the heating container guided. The amount of latent heat storage medium that the Contains the condenser of this device is dimensioned so that its heat of fusion of the amount of water to be condensed is at least equivalent.

Die Wirksamkeit und die Leistung eines Wärmespeichers hängt unter anderem auch von einem guten thermischen Kontakt zwischen dem Wärmeträger und dem Speichermittel ab. Dieses Problem entsteht vor allem bei Latentwärme speichern, deren Speichermittel während des Phasen übergangs auch eine Volumenänderung zeigt. Dies ist beispielsweise bei allen Salzhydraten der Fall, deren Volumen beim Kristallisieren kleiner wird. Man kann dieses Problem teilweise dadurch lösen, indem man das Speicher mittel in flexible Gefäße mit möglichst dünnen Wandstärken füllt.The effectiveness and performance of a heat accumulator depends among other things on a good thermal Contact between the heat transfer medium and the storage medium from. This problem arises especially with latent heat store whose storage means during the phases transition also shows a change in volume. This is for example, the case for all salt hydrates whose Volume when crystallizing becomes smaller. You can do this Partially solve the problem by using the memory medium in flexible vessels with the thinnest possible wall thickness fills.

Ein Wärmespeicher, dessen Speichermittel in einem Gefäß aus Kunststoff oder Metall verpackt ist, hat im allge meinen zunächst einen schlechten Wärmeübergang von außen nach innen, da beim Phasenübergang vom festen in den flüssigen Zustand der Übergang von der Wand auf das Speichermedium zu überwinden ist. Dies wird weiter unten an Hand eines typischen Aufschmelzvorgangs näher erläutert.A heat storage device, its storage medium in a vessel is packaged from plastic or metal, generally has initially mean a bad heat transfer from the outside towards the inside, because during the phase transition from the fixed to the fluid state of transition from the wall to the Storage medium to be overcome. This will be shown below based on a typical melting process explained.

Aus DE-C-27 20 188 ist ein Wärmespeicher mit mindestens einem Behälter mit einer wärmedurchlässigen Wand bekannt. Der Behälter enthält ein Latentwärmespeichermittel, das über die wärmedurchlässige Behälterwand Wärme austauschen kann. Außerdem sind in dem Behälter ein Wärmetransport medium und eine geschmeidige, bewegliche Trennwand zwischen dem Latentwärmespeichermittel und dem Wärme transportmedium vorhanden. Um den Wärmeübergang von der das Latentwärmespeichermittel abschließenden Trennwand auf die wärmedurchlässige Behälterwand während des Schmelzens und Erstarrens des Latentwärmespeichermittels konstant hoch zu halten, wird ein Wärmetransportmedium gewählt, das bei Betriebstemperatur flüssig ist und bei dieser Temperatur nicht verdampft. Dieses Wärmetransportmedium ist derart und in solchen Mengen in dem Behälter angeordnet, daß es beim Erstarren des Latentwärme speichermittels den Raum zwischen der Trennwand und der Behälterwand vollkommen ausfüllt.From DE-C-27 20 188 is a heat storage with at least a container with a heat-permeable wall is known. The container contains a latent heat storage agent that Exchange heat via the heat-permeable container wall can. There is also heat transfer in the container medium and a smooth, movable partition between the latent heat storage medium and the heat transport medium available. To the heat transfer from the the partition closing the latent heat storage medium the heat-permeable container wall during melting and solidification of the latent heat storage means constant to keep high, a heat transfer medium is chosen that is liquid at operating temperature and at this Temperature not evaporated. This heat transfer medium is such and in such quantities in the container arranged that when the latent heat solidifies storage means the space between the partition and the Fills the container wall completely.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit und die Leistung des Kondensors von Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu erhöhen.The invention has for its object the effectiveness and the performance of the condenser of devices of the to increase the type mentioned above.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der das Latentwärmespeichermittel enthaltende Behälter ein zusätzliches Wärmespeichermittel enthält, welches bei der Betriebstemperatur des Kondensors flüssig ist und bei dieser Temperatur nicht verdampft, daß zwischen dem Latentwärmespeichermittel und dem zusätzlichen Wärme speichermittel eine flexible, dünne Trennwand angeordnet ist, daß das zusätzliche Wärmespeichermittel derart und mindestens in einer solchen Menge in dem Behälter angebracht ist, daß es den beim Erstarren des Latentwärme speichermittels entstehenden Raum zwischen der Trennwand und der Behälterwand vollkommen ausfüllt, und daß das zusätzliche flüssige Speichermittel 10 bis 45% der Wärme menge aufzunehmen vermag, welche vom Latentspeichermittel aufnehmbar ist. This object is achieved in that the the container containing the latent heat storage agent contains additional heat storage agent, which at Operating temperature of the condenser is liquid and at this temperature does not evaporate that between the Latent heat storage agent and the additional heat storage means arranged a flexible, thin partition is that the additional heat storage means such and at least in such an amount in the container is appropriate that it when the latent heat solidifies space created between the partition wall and completely fills the container wall, and that that additional liquid storage means 10 to 45% of the heat able to absorb the amount of the latent storage medium is recordable.

Diese und andere Gesichtspunkte der Erfindung werden in den nachfolgenden Ausgestaltungen der Erfindung offenbart und erläutert.These and other aspects of the invention are described in the following embodiments of the invention disclosed and explained.

Ferner sind Ausführungsbeispiele des Standes der Technik und der Erfindung in einer Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigenFurthermore, there are exemplary embodiments of the prior art and the invention shown in a drawing and are described in more detail below. Show in the drawing

Fig. 1 schematisch einen typischen Aufschmelzvorgang in einem Latentwärmespeicher nach dem Stand der Technik, Fig. 1 shows schematically a typical melting operation in a latent heat storage device according to the prior art,

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Friteuse und Fig. 2 shows schematically a longitudinal section through a fryer and

Fig. 3 schematisch einen Speicher in geladenem und in entladenem Zustand. Fig. 3 schematically shows a memory in the loaded and in the discharged state.

Ein typischer Aufschmelzvorgang nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1 dargestellt. Zwischen Gefäßwand 1 und festem Speichermittel 2 bildet sich wegen der beim Phasenübergang auftretenden Volumenänderung meist ein Luftspalt 3 (Fig. 1.1). Daher ist der Wärmeübergang und damit die Funktion des Wärmespeichers zunächst schlecht (Wärmeleitfähigkeit Luft: etwa 0,08 kJ/m×h×K, für den Wärmeübergang wirksame Fläche: etwa 30% der Gesamtfläche). Erst nachdem eine erste Schicht 4 des Speichermittels geschmolzen ist, die wirksame Austauschfläche größer geworden ist (z. B. auf 70% der Gesamtfläche ansteigt) und damit ein besserer thermischer Kontakt hergestellt ist (Fig. 1.2), wird der Wärmeübergang besser (Fig. 1.3) und sogar gut, wenn in dieser ersten flüssigen Schicht eine durch Pfeile 5 angedeutete Zirkula tion des Speichermittels 4 auftritt (Fig. 1.4), bis schließlich das Speichermittel völlig geschmolzen ist (Fig. 1.5). Bei diesem Aufschmelzvorgang ist zu berücksichtigen, daß die thermische Leitfähigkeit von flüssigen Hydraten ähnlich der des Wassers ist und im Bereich von 1 bis 2 kJ/m×h×K liegt. Die Werte für feste Hydrate liegen jedoch im Bereich von 2 bis 8 kJ/m×h×K. Aus diesem Grunde sollten bei Niedrigtemperaturspeichern mit geringen Temperaturdifferenzen und bei Wärmeflüssen im Bereich von 10 bis 20 W/m2×K die Speichergefäße nur eine Dicke von einigen Zentimetern haben.A typical melting process according to the prior art is shown in FIG. 1. An air gap 3 usually forms between the vessel wall 1 and the fixed storage means 2 because of the volume change occurring during the phase transition ( FIG. 1.1). Therefore, the heat transfer and thus the function of the heat accumulator is initially poor (thermal conductivity air: approx. 0.08 kJ / m × h × K, area effective for heat transfer: approx. 30% of the total area). Only after a first layer 4 of the storage medium has melted, the effective exchange area has increased (e.g. increases to 70% of the total area) and thus a better thermal contact has been established ( Fig. 1.2), does the heat transfer become better ( Fig. 1.3) and even good if a circulation of the storage medium 4 indicated by arrows 5 occurs in this first liquid layer ( FIG. 1.4) until finally the storage medium has completely melted ( FIG. 1.5). In this melting process it must be taken into account that the thermal conductivity of liquid hydrates is similar to that of water and is in the range of 1 to 2 kJ / m × h × K. However, the values for solid hydrates are in the range of 2 to 8 kJ / m × h × K. For this reason, the storage vessels should only have a thickness of a few centimeters in the case of low-temperature storage with small temperature differences and with heat flows in the range from 10 to 20 W / m2 × K.

Fig. 2 zeigt das Prinzip der Kondensation von Dämpfen in einer Friteuse. In einem Erhitzungsbehälter 6 werden Nahrungsmittel 7 mit Hilfe einer Heizvorrichtung 8 erhitzt und die dabei entstehenden Dämpfe 9 werden über einen (Luft)-Kanal 10 dem Raum mit den Speichergefäßen 11 zugeführt. Jedes Speichergefäß besteht aus einem Hauptspeicher 12 (im geladenen Zustand fest) und einem Vorspeicher 13 (immer flüssig). Hauptspeicher 12 und Vorspeicher 13 sind durch eine flexible dünne Wand 14 getrennt. Die gesamte Außenoberfläche 15 des Speichers steht immer zum Wärmeaustausch zur Verfügung. An dieser Fläche kondensieren die Dämpfe und werden als Kondensat in einem Vorratsbehälter 16 aufgefangen. Fig. 2 shows the principle of the condensation of vapors in a deep fryer. Foodstuffs 7 are heated in a heating container 6 with the aid of a heating device 8 and the vapors 9 produced in the process are supplied to the room with the storage vessels 11 via an (air) channel 10 . Each storage vessel consists of a main storage 12 (solid in the loaded state) and a preliminary storage 13 (always liquid). Main storage 12 and pre-storage 13 are separated by a flexible thin wall 14 . The entire outer surface 15 of the memory is always available for heat exchange. The vapors condense on this surface and are collected as condensate in a storage container 16 .

Fig. 3 zeigt einen Speicher in geladenem und in entladenem Zustand. Im geladenen Zustand (Fig. 3.1) sind durch Volumenverminderung beim Erstarren des Hauptspeichers 12 Luftspalte 3 entstanden. Das feste Speichermittel des Hauptspeichers 12 liegt daher nur teilweise an der flexiblen, dünnen Trennwand 14 an und der Wärmeübergang zwischen dem festen Speichermittel des Hauptspeichers 12 und dem flüssigen Speichermittel des Vorspeichers 13 ist schlecht. Im entladenen Zustand (Fig. 3.2) haben sich jedoch alle Luftspalte aufgefüllt und das flüssige Speichermittel des Hauptspeichers 12 hat guten Wärme übergang mit dem flüssigen Vorspeicher 13. Sowohl im geladenen als auch im entladenen Zustand steht die gesamte Außenoberfläche 15 des Speichers zum Wärmeaustausch zur Verfügung. Fig. 3 shows a memory in the charged and uncharged. In the charged state ( FIG. 3.1), 12 air gaps 3 have arisen due to volume reduction when the main storage solidifies. The solid storage medium of the main storage 12 is therefore only partially against the flexible, thin partition 14 and the heat transfer between the solid storage medium of the main storage 12 and the liquid storage medium of the preliminary storage 13 is poor. In the discharged state ( FIG. 3.2), however, all air gaps have filled up and the liquid storage medium of the main storage 12 has good heat transfer with the liquid pre-storage 13 . Both in the charged and in the discharged state, the entire outer surface 15 of the store is available for heat exchange.

Die Erfindung beruht daher auf dem Grundgedanken, daß die Wirksamkeit des Kondensors eines Fritier- oder Kochgeräts verbessert werden kann, wenn dem Wärmespeichermittel zum Erreichen einer gleichmäßigeren Wärmeübertragung ein zusätzlicher "flüssiger Speicher" (Vorspeicher) 13 vorge schaltet wird, der die Kondensationswärme zunächst auf nehmen kann, bevor der Hauptspeicher 12 selbst zu schmelzen beginnt (Fig. 2) und der gleichzeitig als Wärmetransportmedium zum Hauptspeicher dient (z. B. Wasser). Im Gegensatz zu einem Latentspeicher ohne flüssigen Vorspeicher, bei welchem Luftspalte 3 zwischen Wand 1 und Speichermaterial 2 entstehen (Fig. 1.1), steht hier immer die gesamte Oberfläche des Wärmespeichers zum Wärmeaustausch zur Verfügung. Versuche haben gezeigt, daß dies vor allem zu Beginn der Kondensation wichtig ist, weil dann die Dampferzeugung sehr groß ist und daher die Wärmespeicherleistung auch hoch sein muß. The invention is therefore based on the basic idea that the effectiveness of the condenser of a deep-fryer or cooker can be improved if the heat storage medium to achieve a more uniform heat transfer an additional "liquid storage" (pre-storage) 13 is switched on, which initially takes on the heat of condensation can, before the main storage 12 itself begins to melt ( Fig. 2) and which also serves as a heat transfer medium to the main storage (e.g. water). In contrast to a latent storage without a liquid pre-storage, in which air gaps 3 arise between wall 1 and storage material 2 ( FIG. 1.1), the entire surface of the heat storage is always available for heat exchange. Experiments have shown that this is particularly important at the beginning of the condensation, because then the steam generation is very large and therefore the heat storage capacity must also be high.

Das gesamte Speichersystem besteht erfindungsgemäß aus einem vorgeschalteten Flüssigspeicher mit großer wirksamer Austauschfläche und dadurch gutem Wärmekontakt zum Auffan gen der ersten Kondensationswärme (Vorspeicher) und einem nachgeschalteten Latentspeicher zum Auffangen der Haupt menge der Kondensationswärme (Hauptspeicher). Dabei können die Mengen des flüssigen Vorspeichers und des latenten Hauptspeichers in großen Bereichen variiert werden.According to the invention, the entire storage system consists of an upstream liquid storage with great effectiveness Exchange surface and therefore good thermal contact to the fan against the first heat of condensation (pre-storage) and one downstream latent storage to catch the main amount of condensation heat (main storage). You can the amounts of the liquid pre-storage and the latent Main memory can be varied in large areas.

Da der Kondensor gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem gemäß EP-B-00 95 797 ein zusätzliches Wärmespeichermittel enthält, kann die Menge an Latentwärmespeichermittel kleiner sein.Since the condenser according to the invention compared to that according to EP-B-00 95 797 an additional heat storage agent contains, the amount of latent heat storage agent be smaller.

Gegenüber der durch die DE-C 27 20 188 bekannten Anordnung wirkt das flüssige Medium nicht nur als Wärmetransportmedium, sondern wirkt wegen des beträchtlichen Mengenanteils auch in erheblichem Umfang als Wärmespeichermittel. Das flüssige Speichermedium bietet als Vorspeicher bereits eine genügende Wärmeaufnahmefähigkeit für die Anfangszeit, solange der Wärmeübergang zum noch festen Hauptspeicher noch behindert ist. Compared to the arrangement known from DE-C 27 20 188 the liquid medium not only acts as Heat transport medium, but acts because of considerable proportion also to a considerable extent as a heat storage medium. The liquid storage medium already offers a sufficient storage capacity Heat absorption capacity for the beginning, as long as the Heat transfer to the still fixed main storage still hindered is.

Berechnung von Speichermengen für die Dampf- und Geruchskondensation Calculation of storage quantities for steam and odor condensation

Auslegung: Zu kondensieren in 2 Durchgängen: 400 g Wasserdampf (in 16 bis 20 Min) Design: To condense in 2 passes: 400 g water vapor (in 16 to 20 minutes)

Speicher-Material Storage material

Zu kondensierenTo condense

Erforderliche Speichermengen Amount of memory required

Claims

Device for heating food in a medium, with a heating container for the medium and the food, a heating device by means of which the content of the heating container is to be brought to a desired heating temperature, and a condenser for the vapors produced during the heating, the one in at least contains a container containing latent heat storage means, characterized in that the container ( 11 ) containing the latent heat storage means contains an additional heat storage means ( 13 ) which is liquid at the operating temperature of the condenser and does not evaporate at this temperature, that between the latent heat storage means ( 12 ) and the auxiliary heat storing means (13) comprises a flexible, thin partition (14) is arranged such that the additional heat storage means is mounted in such a manner and at least in such an amount in the container (11), that the during the solidification of the Latentw rmespeichermittels resulting space between the partition wall and the container wall completely fills, and in that the additional liquid storage means is capable of receiving (13) from 10 to 45% of the amount of heat which can be received by the latent storage means (12).