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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Frittierapparatur mit entnehmbarem Wärmeaustauscher.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Frittierapparatur und
ein Verfahren zum Regeln der Temperatur von dessen Kochflüssigkeit.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kommerzielle
Gasfriteusen besitzen gewöhnlich
einen Frittiertopf, der eine Kochflüssigkeit aufnimmt; und eine
Vorrichtung zum Erhitzen der Kochflüssigkeit. Bei einem Typ des
Frittiertopfs, der als offenes Topfdesign bekannt ist, ist es erforderlich, dass
die Wärme
auf die Außenseiten
des Frittiertopfs angewendet wird. Das offene Topfdesign hat den Vorteil,
dass dieser leicht zu reinigen ist. Offene Topfdesigns verwenden
entweder einen gebläselosen Brenner
oder einen Gebläsebrenner.
Offene Topfdesigns mit gebläselosem
Brenner erzielen eine Effizienz von etwa 45%, während offene Topfdesigns mit Gebläsebrennern
eine Effizienz von etwa 65 bis 70% erreichen. Die Anordnung des
Brenners nahe bei den Außenseiten
des Frittiertopfs hat den Nachteil, dass der gesamte Frittiertopf
einschließlich
der temperaturempfindlichen Verkabelung und der Steuerung erhitzt
wird.
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Auf
einen anderen Typ des Frittiertopfs, der als Rohrdesign bekannt
ist, wird Wärme
mithilfe eines oder mehrerer Rohre (üblicherweise vier für einen
Standardtopf) angewendet, die im Frittiertopf unterhalb des Kochflüssigkeitsspiegels
angeordnet sind. Die Rohrfriteuse hat eine Effizienz, die etwa 3 bis
5% größer ist
als diejenige des offenen Topfdesigns mit einem gebläselosen
Brenner. Aufgrund der Rohre, die permanent in dem Frittiertopf installiert sind,
ist die Rohrfriteuse ebenfalls schwierig zu reinigen.
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Es
besteht ein Bedarf an einer Frittierapparatur und einem Verfahren,
die/das eine hohe Effizienz ohne externen Brenner erzielen.
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Es
besteht außerdem
ein Bedarf an einer Frittierapparatur mit einem Wärmeaustauscher,
der entnehmbar angebracht ist, um das Reinigen des Frittiertopfs
zu erleichtern.
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US 5 209 218 und
US 5 398 668 offenbaren eine
Frittierapparatur mit einer Frittiertopf-und-Brenner-Gruppe, wobei
der Frittierapparatur eine Vormischung von Luft und Gas zugeleitet
wird. In
US 5 209 218 sind
keine vorrichtung zum Bewegen des Brenners aus dem Frittiertopf
für die
Reinigung beschrieben.
US 5 398
668 lehrt das Lösen
der Luft/Gas-Zuleitung
vor dem Bewegen der Brennergruppe.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Entfernen eines Brenners aus dem Frittiertopf einer Frittierapparatur
bereitgestellt, wie im nachstehenden Anspruch 1 definiert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Frittierapparatur
bereitgestellt, wie im nachstehenden Anspruch 3 definiert.
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Bei
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Handhabung eines Brenners, der an einem Frittiertopf
oder gegebenenfalls einem Gehäuse
einer Frittierapparatur befestigt ist, indem der Brenner zwischen
einer Kochposition innerhalb des Frittiertopfs und einer entfernten
Position, die sich zumindest teilweise außerhalb des Frittiertopfs befindet,
ohne Loslösen
von dem Frittiertopf oder dem optionalen Gehäuse bewegt wird. Vorzugsweise
ist die Bewegung eine Schwenkbewegung.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Frittierapparatur einen
Frittiertopf und einen Brenner. Der Brenner enthält eine Brennkammer und einen
Wärmeaustauscher,
wobei die Verbrennung unterhalb des Ölspiegels erfolgt. Der Brenner
ist in dem Frittiertopf unterhalb des Kochflüssigkeitsspiegels entnehmbar
angeordnet. Ein Rauchabzug erstreckt sich von dem Wärmeaustauscher
aus der Kochflüssigkeit.
Der Brenner ist derart angeordnet, dass er zur leichten Reinigung zwischen
einer Kochposition, in der er in der Kochflüssigkeit angeordnet ist, und
einer entfernten Position außerhalb
der Kochflüssigkeit
bewegt werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt dieser Ausführungsform
ist der Brenner vorzugsweise mit dem Frittiertopf (oder gegebenenfalls
dem Gehäuse)
der Frittierapparatur derart gekoppelt, dass er zwischen der Kochposition
und der entfernten Position eine Schwenkbewegung ausführen kann.
Zusätzlich
werden Luft und Gas über
getrennte Schwenkanordnungen zugeführt, um das Schwenken des Brenners
von dem Frittiertopf zu erleichtern.
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Ausführungsformen
der Frittierapparatur können
einen Frittiertopf und einen Brenner (Brennkammer/Wärmeaustauscher
kombiniert) aufweisen, der derart angeordnet ist, dass er in dem
Frittiertopf enthaltene Kochflüssigkeit
erhitzt. Mithilfe einer modulierten Luftzufuhr und einer mit einer
Düse versehenen
oder modulierten Gaszufuhr tritt in dem Brenner ein optimales Gemisch
auf. Einer oder mehrere Sensoren messen einen Betriebsparameter
der Frittierapparatur und entwickeln ein Rückkopplungssignal. Eine Steuerung
reagiert auf das Rückkopplungssignal
und stellt die Luft-/Gaszufuhr für
maximale Effizienz und saubere Verbrennung ein. Die Steuerungsvorrichtung
kann den Luftstrom zum Mischer als Reaktion auf das Rückkopplungssignal
akustisch modulieren.
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Unter
einem verwandten Aspekt regelt ein Verfahren die Temperatur einer
Kochflüssigkeit
in einer Frittierapparatur auf eine Weise, die eine hohe Effizienz
erzielt. Ein Luft/Gas-Gemisch wird einem Brenner zugeführt, der
derart angeordnet ist, dass er die Kochflüssigkeit erhitzt. Ein oder
mehrere Betriebsparameter der Frittierapparatur werden überwacht, um
eine Abweichung von einer zuvor festgelegten Effizienz zu ermitteln.
Luft und Gas werden so eingestellt, dass die Abweichung kompensiert
wird, so dass die Betriebsparameter in einem Bereich gehalten werden,
der annähernd
der zuvor festgelegten Effizienz entspricht.
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Bei
Ausführungsformen
dieses verwandten Aspekts ist der Gasstrom mit einer Düse versehen oder
moduliert, und die kompensierende Einstellung erfolgt an dem Luftstrom,
so dass das korrekte Luft/Gas-Gemisch erzielt wird. Der Luftstrom
kann als Reaktion auf die Abweichung akustisch moduliert werden,
um die Leistung der Friteuse zu optimieren. Die Betriebsparameter
können
die Innentemperatur der Brennkammer des Brenners, die Temperatur
eines mit der Brennkammer verbundenen Rauchabzugs, einen Flammenstrom
in der Brennkammer, die Temperatur der Kochflüssigkeit, die Anstiegsrate
der Kochflüssigkeit,
den Temperaturunterschied zwischen einer Stelltemperatur und der
momentanen Temperatur der Kochflüssigkeit,
die verstrichene Kochzeit, die restliche Kochzeit, den absoluten
Luftstrom für
optimales Brennen oder einen Vergleich des gegenwärtigen Luftstroms
mit einer durchschnittlichen Strömungsrate über eine
zuvor festgelegte Anzahl vorheriger Verbrennungsregelzyklen beinhalten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Andere
und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren
der Zeichnung verständlich,
in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente der Struktur bezeichnen
und:
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1 eine
erfindungsgemäße Frittierapparatur
mit dem Brenner in Kochposition zeigt und
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2 die
Frittierapparatur der 1 mit dem Brenner in Reinigungsposition
zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Siehe 1:
Eine Frittierapparatur 20 enthält einen Frittiertopf 24,
eine Gasdüsenanordnung 26,
ein Gebläse 28,
ein Gasventil 30, eine Steuerung 36 und einen
Brenner 40. Der Brenner 40 umfasst eine Brennkammer 42,
einen Wärmeaustauscher 44, einen
Rauchabzug 46 und einen Zünder 48. Die Gasdüsenanordnung 26 ist
mit der Brennkammer 42 verbunden, um einen optimalen Gasstrom
bereitzustellen, der dorthinein gespritzt wird.
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Die
Brennkammer 42 enthält
eine im Wesentlichen zylindrische Titan-Innenauskleidung, innerhalb
der das Luft/Gas-Gemisch eingespritzt wird. Der Zünder 48 entzündet oder
leitet die Verbrennung in der Brennkammer 42 ein. Der Wärmeaustauscher 44 ist
mit der Brennkammer 42 verbunden und befördert das
Verbrennungsgas über
deren Länge
und den Rauchabzug 46 in die Atmosphäre. Der Wärmeaustauscher 44 und
der Rauchabzug 46 können
aus einem einzigen Stück
oder aus zwei oder mehr Teilen, die als einstückige Gruppe miteinander verbunden
sind, gefertigt sein. Im Wärmeaustauscher
ist eine Prallplatte 29 enthalten, die aus Rippen besteht, die
aufeinander folgend eine derartige Größe haben/derart geformt sind,
dass gleichmäßiges Erhitzen
des Wärmeaustauschers 44 bereitgestellt
wird.
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Der
Brenner 40 ist vorzugsweise am Frittiertopf 24 an
einem Schwenkarm 50 über
eine Luft/Gas-Schwenkanordnung 51 für eine Schwenk- oder Drehbewegung
zwischen einer Kochposition und einer Entfernungsposition montiert.
Bei einer alternativen Ausführungsform
sind der Frittiertopf 24, der Brenner 40, der
Schwenkarm 50 und die Luft/Gas-Schwenkanordnung 51 an einem
optionalen Gehäuse
(nicht gezeigt) montiert. Wenn er sich in der Kochposition befindet
(wie in 1 gezeigt), befindet sich der
Wärmeaustauscher 44 im
Frittiertopf 24 unterhalb eines Spiegels 54 einer
Kochflüssigkeit 52.
Wenn er sich in der entfernten Position befindet (wie in 2 gezeigt),
befindet sich der Wärmeaustauscher 44 außerhalb
und oberhalb des Frittiertopfs 24, so dass einfaches Reinigen
des Frittiertopfs 24 und des Wärmeaustauschers 44 möglich ist.
Vorzugsweise enthält
die Luft/Gas-Schwenkanordnung 51 getrennte
Luft- und Gas-Schwenkanordnungen für die Leitungen, Kanäle oder
dergleichen, die Luft und Gas befördern. Die Schwenkbewegung
kann manuell oder durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben
sein.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 36 derart
betrieben werden, dass das Luft/Gas-Verhältnis, das eine saubere Verbrennung
in der Brennkammer 40 unterhält, als Reaktion auf eine Abweichung
von einer zuvor festgelegten Effizienz eingestellt werden kann,
so dass die Effizienz in etwa bei der zuvor festgelegten Effizienz
gehalten wird. Diese Einstellung wird erreicht, indem Eigenschaften
der Luft oder des Gases verändert
werden, wie Luftstrom, Luftdruck, Gasenergie, Gasvolumen, Gasdruck,
Gasstrom oder eine beliebige Kombination davon. Die Luft/Gas-Zufuhr
wird durch Regeln des Gebläses 28 und
des Gasventils 30 eingestellt. Das Gebläse 28 und das Gasventil 30 sind
mit einer Luftzufuhr/-filtergruppe 32 bzw. einer Gaszufuhr 34 verbunden.
Gemäß einem Aspekt
der Erfindung kann das Gebläse 28 durch
die Steuerung 36 derart geregelt werden, dass der Luftstrom
von der Luftzufuhr/-filtergruppe 32 moduliert und dadurch
der Strom und der Druck der Luft, die dem Brenner 42zugeführt wird, geregelt
wird. Jedes geeignete regelbare Gebläse kann verwendet werden.
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Auch
Gasdruck und -strömung
können
durch Regeln des Gasventils 30 reguliert werden. Das Gasventil 30 kann
beispielsweise ein mehrstufiges oder ein moduliertes Gasventil sein.
Zum Beispiel kann ein geeignetes regelbares Gasventil von Honeywell
Inc. bezogen werden.
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Die
Steuerung 36 kann jeder geeignete Mikroprozessor sein,
der eine Reihe an Eingaben akzeptieren, die Eingaben verarbeiten
und Ausgabesignale für
die Steuerung des Gebläses 28 und/oder des
Gasventils 30 bereitstellen kann. Zum Beispiel kann die
Steuerung 36 von National Instruments Inc. bezogen werden.
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Die
Eingaben an die Steuerung 36 sind die Ausgaben einer Mehrzahl
an Sensoren, die an verschiedenen Stellen der Frittierapparatur 20 positioniert
sind und verschiedene Betriebsparameter von dieser messen. Die Mehrzahl
an Sensoren beinhaltet einen Sensor 60, der die Innentemperatur
der Brennkammer 42 ermittelt, einen Sensor 62,
der einen gleichgerichteten Flammenstrom misst, einen Sensor 64,
der die Rauchabzugtemperatur misst, einen Sensor 66, der
die Temperatur der Kochflüssigkeit 52 misst,
einen Sensor 68, der den Spiegel 54 der Kochflüssigkeit 52 misst,
einen Atmosphärendrucksensor 70 und
einen Luftdichtesensor 72. Die Ausgaben der vorstehend
genannten Sensoren werden abgetastet, wodurch Abtastwerte bereitgestellt
werden, die von der Steuerung 36 zum Einstellen des Luft/Gas-Verhältnisses
verwendet werden, um die Verbrennungseffizienz auf etwa die zuvor
festgelegte Effizienz zu regeln. Ein Korbgestellsensor 56 ermittelt
das Vorhandensein und die Entfernung eines Frittierkorbs 58,
wodurch automatischer Kochzeitgeberstart und Dauer des Korbs im
Frittieröl
bereitgestellt werden. Dieses Merkmal gestattet automatisches Protokollieren
der Anzahl an frittierten Körben,
zu langer/zu kurzer Kochzeiten gegenüber der programmierten Kochzeit
und der Filtration des Frittieröls
als Funktion des Gebrauchs.
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Die
Steuerung 36 leitet aus den Abtastwerten auch andere Parameter
ab, zu denen die Anstiegsrate der Temperatur der Kochflüssigkeit,
der Temperaturunterschied zwischen einem Kochflüssigkeitsstellpunkt und der
momentanen Temperatur der Kochflüssigkeit,
der Unterschied zwischen der gegenwärtigen Luftströmungsrate
und der durchschnittlichen Strömungsrate
der letzten n Verbrennungszyklen gehören. Zum Beispiel kann n eine
beliebige Zahl sein, beträgt
aber vorzugsweise etwa 100. Die Steuerung 36 verwendet
außerdem
andere Parameter zum Regeln der Verbrennungseffizienz, welche die
verstrichene Kochzeit, die restliche Kochzeit, relative BTU-Schwankungen
im Gas, Unterschiede in der Friteusenkonstruktion/in Friteusenkomponenten (z.B.
Material-, Abmessungs-, Toleranzunterschiede und dergleichen) sowie
die absolute Luftströmungsrate,
die für
optimale Verbrennung erforderlich ist, umfassen.
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Der
durch die Steuerung 36 geregelte Verbrennungsprozess im
Brenner 40 erzielt eine sehr hohe Effizienz bei der Umwandlung
der Kohlenwasserstoffenergie in dem Gas in Verbrennungsgase mit extrem
hoher Temperatur (in der Größenordnung
von 2500°F/1370°C), die reich
an Infrarotenergie sind. Außerdem
erzielt die vorliegende Erfindung einen Unterschied zwischen dem
Stellwert für
die Temperatur der Kochflüssigkeit
und der Rauchabzuggastemperatur von etwa 250°F (137°C) oder weniger.
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Die
Steuerung 36 überwacht
die vorstehend genannten Abtastwerte sowie die Spannungszufuhr (nicht
gezeigt), die Gaszufuhr 34 und die Luftzufuhr/-filtergruppe 32 mit
einer Abtastrate von vielen Malen (z.B. etwa 10) pro Sekunde und
vergleicht diese Werte mit einem Bereich von Werten, der für einen normalen
und sicheren Betrieb der Frittierapparatur 20 erforderlich
ist. Fehlt irgendein Parameter oder liegt außerhalb seines Bereichs und
kann durch einen Bediener korrigiert werden, zeigt die Steuerung 36 eine
Fehlernachricht auf einer Anzeige 74 an, damit der Bediener
eine korrigierende Handlung vornimmt. Durch einen Bediener korrigierbare
Fehler umfassen z.B. Kochflüssigkeit
niedrig oder nicht vorhanden, Gaszufuhrleitung nicht angeschlossen, niedrige
Netzspannung und dergleichen. Die Anzeige 74 zeigt die
Fehlernachricht deutlich sichtbar an einer Stelle an, die den Bediener
visuell alarmiert. Zusätzlich
kann auch ein hörbares
Signal verwendet werden.
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Die
Anzeige 74 kann eine Anzahl roter, gelber und grüner lichtemittierender
Dioden (LEDs) enthalten. Eine grüne
nicht blinkende LED zeigt, dass die Frittierapparatur 20 gebrauchsfertig
ist. Ein grüne blinkende
LED zeigt an, dass die Frittierapparatur 20 sich aufwärmt. Eine
rote nicht blinkende LED zeigt Versagen einer Friteusenkomponente
an, und dass ein Bedarf an Kundendienst an eine Kundendienstfirma
gesendet und von dieser erkannt wurde. Eine gelbe nicht blinkende
LED zeigt an, dass die Frittierapparatur 20 nicht benutzbar
ist, dass der Bediener aber eine korrigierende Handlung unternehmen kann.
Die Art der korrigierenden Handlung kann auf einem Computer vor
Ort 80 angezeigt werden. Ist irgendeiner der Parameter
außerhalb
eines definierten Bereichs, schaltet die Steuerung 36 die
Frittierapparatur 20 ab und zeigt den Abschaltgrund über die
Anzeige 74 und auf dem Computer vor Ort 80 an.
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Die
Steuerung 36 überwacht
auch den Kochzyklus, um zu gewährleisten,
dass das Nahrungsprodukt weder zu wenig noch zuviel frittiert wird.
Diese wird von einem Korbsensor 56 erzielt, der die Zeiten signalisiert,
zu denen der Produktkorb 58 in die Kochflüssigkeit 52 eintaucht
und diese verlässt.
Der Unterschied zwischen der Eintauch- und der Herausnahmezeit stellt
eine tatsächliche
Kochdauer dar, die mit der erforderlichen Kochdauer verglichen werden kann.
Die Kochzeitdaten können
im Computer vor Ort 80 gespeichert und vom Restaurantpersonal
abgefragt werden.
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Der
Computer vor Ort 80 kann über ein Netzwerk 82 mit
einem Fernverwaltungscomputer 84 verbunden sein, so dass
die Betriebsdaten der Frittierapparatur 20 von dem Fernverwaltungscomputer 84 verarbeitet
werden können.
Zum Beispiel könnte
der Fernverwaltungscomputer 84 die Daten zu Wartungszwecken
oder zu Restaurantmanagementzwecken verarbeiten. Das Netzwerk 82 kann
jedes geeignete verdrahtete, drahtlose oder optische Netzwerk sein,
wie ein öffentliches
Telefonnetzwerk, das Internet, das weltweite Netz oder eine Kombination
davon. Der Computer vor Ort 80 und der Fernverwaltungscomputer 84 können mit
einer geeigneten Netzwerkkommunikationseinrichtung, wie einer Modem-, einer
Browser- und/oder einer Servereinrichtung, ausgerüstet sein.
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Der
Flüssigkeitsspiegelsensor 68 ist
ein nicht-intrusiver Kochflüssigkeitssensor.
Die Steuerung 36 kann die vom Flüssigkeitsspiegelsensor 68 gelieferten
Abtastwerte überwachen,
um zu bestimmen, ob der Flüssigkeitsspiegel
niedrig oder Null oder zu hoch ist, die Kochdauer nach Bedarf einzustellen,
um gleichmäßige Frittierergebnisse
bereitzustellen, und sicherzustellen, wann die Kochflüssigkeit 52 in
Abhängigkeit
von den zubereiteten Nahrungsprodukten filtriert wird. Der genaue
Spiegel des Frittieröls
beeinflusst die Rate der Veränderung
der Frittieröltemperatur
(nach unten, wenn das Nahrungsprodukt in das Öl eintaucht, und nach oben,
wenn sich der Brenner anschaltet) c, und somit die Qualität des Frittierens.
Die Steuerung 36 überwacht
die Anzahl der Kochzyklen pro Topf und zeigt an, wie oft filtriert
werden muss.