DE69231284T2

DE69231284T2 - Umwälzheizsystem für mikrowellendrehscheibe

Info

Publication number: DE69231284T2
Application number: DE69231284T
Authority: DE
Inventors: E. High; William W. Plumb; P. Smith
Original assignee: Patentsmith Corp
Current assignee: Patentsmith Corp
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JP3549526B2; US5205274A; EP0693879A4; JPH06508744A; DE69231284D1; KR100247864B1; CA2103168C; DK0693879T3; AU1997492A; AU5607296A; WO1992020232A1; BR9206004A; ES2148177T3; EP0693879A1; CA2103168A1; EP0693879B1; GR3034503T3; AU699310B2

Description

Die hierin beschriebene Konvektionswärmeübertragungsvorrichtung enthält eine verbesserte Lutfzirkulierungsvorrichtung, die angepasst ist, um Luftströme auszubilden, die gegen ein Lebensmittelprodukt in diskreten Unterflächen der Oberfläche stoßen, wenn sich das Produkt auf einer Drehscheibe zum Erwärmen oder zum Abkühlen dreht.
In einer Kochvorrichtung des Typs, wie er in der US-PS 3,884,213 mit dem Titel "Cooking Apparatus", erteilt am 20. Mai 1975 für Donald Paul Smith, beschrieben ist, werden Strahlströme temperaturgeregelter gasförmiger Fluide geleitet, damit diese gegen unregelmäßig geformte Lebensmittelprodukte stoßen, um diskrete Bereiche auf der Oberfläche des Lebensmittelprodukts einer sehr hohen Wärmeübertragungsrate zu unterwerfen. Die Unterflächen, die der hohen Wärmeübertragungsrate unterworfen werden, werden über die Oberfläche des Produkts bewegt, um die gewünschten Gesamtoberflächeneffekte wie etwa Knusprigwerden, Anbräunen, Austrocknen oder Einfrieren zu erhalten. Blasöfen, die gemäß der Lehre des Patents 3,884,213 hergestellt wurden, sind kommerziell erhältlich von Enersyst Development Center, Inc., Dallas, Texas, unter deren registriertem Warenzeichen "JET SWEEP" und von Lizenznehmern Lincoln Foodservice Products, Inc., Fort Wayne, Indiana, unter dem registrierten Warenzeichen "IMPINGER"; Middleby Marshall, Inc., Morton Grove, Illinois, unter dem registrierten Warenzeichen "PACE SETTER'; und Fujimak Corporation, Tokio, Japan. "JET SWEEP"-, "IMPINGER"- und "PAGE SETTER"-Öfen haben großen kommerziellen Erfolg erfahren, insbesondere für das Zubereiten von Pizzas.
Die hierin beschriebene Wärmeübertragungsvorrichtung betrifft Verbesserungen an Vorrichtungen des Typs, der in den nachfolgenden Patentschriften beschrieben ist: US-PS 4,154861 mit dem Titel "Heat Treatment of Food Products"; US-PS 4,338,911 "Cooking Apparatus"; US-PS 4,377,109 mit dem Titel "Apparatus for Baking Food Products Such as Pizzas"; US-PS 4,479,776 mit dem Titel "Thermal Treatment of Food Products"; US-PS 4,492,839 mit dem Titel "Thermal Treatment Apparatus"; US-PS 4,523,391 mit dem Titel "High Efficiency Impingement Heating and Cooling Apparatus"; US-PS 4,679,542 mit dem Titel "Fan-Plenum Configuration"; US-PS 4,462,383 mit dem Titel "Impingement Food Preparation Apparatus"; US-PS 4,474,498 mit dem Titel "Multiple-Pass Impingement Heating and Cooling Device"; und US-PS 4,757,800 mit dem Titel "Air Flow System for A Low Profile Impingement Oven".
Diese Patentschriften beschreiben Verbesserungen bei Kochvorrichtungen des in der Patentschrift 3,884,213 beschriebenen Typs und betreffen im allgemeinen eine Vielzahl von Strukturen zum Verbessern des Luftstroms zu unregelmäßig geformten Lebensmittelprodukten hin und von diesen weg, um den Kochwirkungsgrad zu erhöhen.
Die US-PS 3,884,213 beschreibt eine Kochvorrichtung, in welcher eine Pizza oder ein anderes Lebensmittelprodukt auf einem Wagen getragen wird. Der Wagen bewegt sich zwischen oberen und unteren Strahlplatten hin und her, die beabstandete Strahlen erhitzter Luft ausbilden und gegen obere und untere Oberflächen des Lebensmittelprodukts werfen. Durchgänge in der Strahlplatte sind beabstandet, und zwar derart, dass die verbrauchte Luft von den Strahlen, nachdem sie gegen obere und untere Oberflächen des Lebensmittelprodukts gestoßen wurde, zwischen den beabstandeten Luftstrahlen auf dem Weg zu einer Ansaugöffnung zu einem Gebläserad angesogen werden, welches die Luft zirkuliert. Eine zweite Ausführungsform, wie sie in der Smith-Patentschrift 3,884,213 beschrieben ist, beinhaltet einen stationären Lebensmittelträger, auf welchem die Strahlplatte bewegt wird, und zwar, damit der Punkt, an welchem die Luftstrahlen auf das Lebensmittelprodukt stoßen, relativ zum Lebensmittelprodukt bewegt wird. In Mikrowellenöfen werden Lebensmittelprodukte von Drehscheiben getragen, die sich zwischen oberen und unteren Strahlplatten des in der Smith-Patentschrift 3,884,213 beschriebenen Typs drehen. Die Öfen entsprechen den in der Smith-Patentschrift 3,884,213 beschriebenen, mit der Ausnahme, dass das Lebensmittelprodukt von einer rotierenden Drehscheibe getragen wird.
Die US-PS 4,924,763, Bingham et al., die am 15. Mai 1990 mit dem Titel "Compact Pizza Oven" erteilt wurde und an Pizza Hut, Wchita, Kansas, übertragen wurde, beschreibt einen Ofen, in welchem eine Drehscheibe eine Pizza trägt, die um ihre Mitte gedreht wird, während erhitzte Luft durch Decken- und Bodenschlitze gegen obere und untere Flächen der Pizza gefördert wird, wenn die Drehscheibe rotiert. Die beschriebenen Schlitze besitzen Mittelpunkte oberhalb und unterhalb der Mitte der Drehscheibe und eine Länge, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Drehscheibe ist. Eine Ofentür ist gelenkig mit einer vertikalen Seite des Ofens und mit der Drehscheibe verbunden, die mit der Tür verbunden ist.
Die Drehscheibe wird durch einen Motor angetrieben, der auf der Tür angeordnet ist, und wird aus der Backkammer gebracht, wenn die Tür aufgeklappt wird.
Die Pizza Hut-Patentschrift 4,924,763 und die internationale Veröffentlichung WO 89/08402 fassen die Entwicklung von Pizzaöfen zusammen, die sich vom Gebrauch von Decköfen (deck ovens), die eine Backzeit zwischen 15 und 25 Minuten pro Pizza erfordern, zu modernen Blasöfen des in der US-PS 4,679,542, erteilt an Don Paul Smith, beschriebenen Typs mit einer typischen Backzeit im Bereich von 5 bis 9 Minuten entwickelt haben. Die WO 89/98402 beschreibt insbesondere einen Pizzaofen, der Decken- und Bodenkanäle enthält, die mit einem Verteilerkanal verbunden sind, wobei die Kanäle Reihen von Öffnungen einschließen, die es heißen Luftstrahlen gestatten, eine in den Ofen gestellte Pizza zu treffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Lebensmittelprodukts bereitgestellt, die umfasst: eine Wärmesteuerungseinrichtung; eine Einrichtung zum Zirkulieren von Luft in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der Wärmesteuerungseinrichtung; eine Produkthalteeinrichtung; eine Einrichtung, um die Produkthalteeinrichtung um eine Achse zu drehen; und gekennzeichnet durch: eine Einrichtung, die mit der Einrichtung zum Zirkulieren von Luft verbunden ist, die angepasst ist, um eine Vielzahl beabstandeter Luftströme auszubilden und um die beabstandeten Luftströme zur Produkthalteeinrichtung zu leiten, wobei die Einrichtung zum Ausbilden einer Vielzahl beabstandeter Luftströme angepasst ist, um eine Vielzahl von im wesentlichen kreisförmigen Reihen beabstandeter Luftströme auszubilden, die radial um die Achse beabstandet sind, derart, dass das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der beabstandeten Luftströme jeder im wesentlichen kreisförmigen Reihe relativ zur Fläche der kreisförmigen Reihe, in welcher die beabstandeten Luftströme angeordnet sind, im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der beabstandeten Luftströme in einer angrenzenden, im wesentlichen kreisförmigen Reihe relativ zur Fläche der angrenzenden Reihe ist, wobei die Einrichtung zum Drehen der Produkthalteeinrichtung angepasst ist, um Produktabschnitte auf der Halteeinrichtung wiederholt in die Wärmeaustauschbeziehung mit den beabstandeten Luftströmen und aus der Wärmeaustauschbeziehung mit den beabstandeten Luftströmen herauszubewegen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Übertragen von Wärme zwischen Gas und einem Produkt, das durch eine Drehscheibe in einem Blasofen gehalten wird, bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden einer Vielzahl von Reihen getrennter Ströme von temperaturgeregeltem Gas; Leiten von Strömen einer ersten Reihe, damit sie gegen die beabstandeten diskreten Flächen auf der Oberfläche des Produkts stoßen, wenn das Produkt auf der Drehscheibe im Ofen bewegt wird; Ausbilden einer Reihe von schrägen Luftströmen in der Nähe der Mitte der Drehscheibe, um einen Backbereich auf einer Seite der Reihe der schrägen Ströme und einen Ladebereich auf der anderen Seite der Reihe der schrägen Ströme auszubilden; und Abziehen verbrauchten Gases, das auf das Produkt zwischen den getrennten Strömen temperaturgeregelten Gases aufgetroffen ist, durch einen Umkehrkanal, der von der Reihe der Ströme beabstandet ist.
Die hier beschriebene Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Lebensmittelprodukten schließt eine rotierende Drehscheibe zum Halten meist unregelmäßig geformter Lebensmittelprodukte ein, in Verbindung mit einer verbesserten Vorrichtung zum Ausbilden beabstandeter Luftströme und Lenken der beabstandeten Luftströme hin zur Oberfläche der Lebensmittelprodukte. Wenn die Drehscheibe rotiert, stoßen die Luftströme gegen diskrete Flächen auf der Oberfläche des Lebensmittelprodukts.
Die Vorrichtung zum Ausbilden beabstandeter Luftströme schließt eine Platte mit darin ausgebildeten luftverteilender Kanäle ein, wobei die Kanäle in einer Reihe angeordnet sind, um konzentrische Kreise mit stufenweise zunehmendem Durchmesser bzw. Fläche auszubilden, wobei jeder der konzentrischen Kreise eine unterschiedliche Anzahl von Kanälen im Vergleich zur Anzahl der Kanäle in jedem benachbarten Kreis enthält.
Luftverteilende Kanäle in den konzentrischen Kreisen sind unregelmäßig beabstandet, um eine Vielzahl von sich im wesentlichen radial erstreckenden Umkehrwegen auszubilden, derart, dass die Hochgeschwindigkeitsluftströme gegen die Oberfläche des Lebensmittelprodukts ohne eine beträchtliche Störung durch die verbrauchte Luft stoßen können, welche bereits gegen die Oberfläche des Produkts gestoßen ist.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Luftströme ausgebildet und geleitet, damit sie gegen obere und untere Oberflächen des Produkts von einer strahlausbildenden Vorrichtung oberhalb und unterhalb der Drehscheibe stoßen. Luftkanäle in der unteren strahlausbildenden Vorrichtung sind in einem im wesentlichen kreisförmigen Muster angeordnet, während die strahlausbildende Vorrichtung oberhalb der Drehscheibe in einem im wesentlichen halbkreisförmigen Muster angeordnet ist.
Die hier beschriebene Heizvorrichtung umfasst eine Backkammer, in welcher ein Lebensmittelprodukt auf einer rotierenden kreisförmigen Drehscheibe gehalten wird, wenn Luftströme durch Öffnungen oberhalb und unterhalb der Drehscheibe gegen obere und untere Oberflächen des Lebensmittelprodukts geleitet werden. Die Öffnungen, durch welche Luft geleitet wird, um Ströme auszubilden, die auf Oberflächen des Lebensmittelprodukts stoßen, bevor die Ströme diffundieren, sind ausgebildet, um ein im wesentlichen gleichmäßiges Erwärmen der oberen und unteren Oberfläche des Lebensmittelprodukts von der Mitte der Drehscheibe bis nahe dem Umfang des Kreises bereitzustellen. Es sollte jedoch bedacht werden, dass das Gleichgewicht des Erwärmens zwischen der oberen und unteren Oberfläche eingestellt werden kann, damit dieses für das entsprechende zu backende Produkt passt. Zum Beispiel kann mehr Wärme auf den Boden einer Pizza in einer Pfanne geleitet werden als auf den Boden einer Pizza auf einem offenen Maschensieb. Die Dimensionen der Öffnungen sind optimiert, um einen Luftstrom in einem beträchtlichen Abstand von der Oberfläche der Platte auszuwerfen, in welcher die Öffnungen ausgebildet sind, um Wärmeübertragung zu Produkten verschiedener Größen hin oder von diesen weg zu erreichen. Die Anzahl und die Muster der Öffnungen stellen eine äquivalente Wärmeübertragung über die gesamte Oberfläche des Lebensmittelprodukts bereit, wenn sie in konzentrischen Kreisen ausgebildet sind.
Die Öffnungen in jedem der konzentrischen Kreise sind derart in einer Reihe ausgebildet, dass die Anzahl der Ströme temperaturgeregelten Gases in jedem einer Vielzahl von Kreisen, die radial von der Mitte der Drehscheibe hin zum Umfang beabstandet sind, angeordnet ist, um ein durchschnittlich gleichmäßiges Erwärmen über der Oberfläche des Produkts bereitzustellen.
Besondere Produkte wie etwa in Scheiben geschnittenes Gemüse oder Fleisch, aber nicht notwendigerweise Lebensmittel, werden vorzugsweise in einem entfernbaren Behälter auf die Drehscheibe gestellt und dann unter oder zwischen Luftströmen gedreht, die wiederholt auf die Oberfläche der Produkte stoßen.
Ferner stößt eine Reihe schräger Luftströme gegen Spritzflächen in der Nähe der Mitte der Drehscheibe, um einen Backbereich auf einer Seite einer Reihe der schrägen Ströme und einen Lade- oder Abkühlbereich auf der anderen Seite der Reihe der schrägen Ströme auszubilden. Luft, die durch die Ströme der schrägen Reihe angesogen und mitgerissen wird, wird vom Backbereich abgelenkt, wenn sich der Luftstrom teilt, wenn er abspritzt, während die erhitzte, im Ofen zirkulierende Luft hin zum Backbereich im Ofen abgelenkt wird.
In einigen Ausführungsformen sind erste und zweite Reihen von Luftströmen vorteilhaft. Die - erste Reihe der Ströme ist gewinkelt oder schräg relativ zu den Strömen der zweiten Reihe und die Ströme der zweiten Reihe definieren einen Kochbereich mit einem maximalen Erwärmungswirkungsgrad.
Verbesserte Luftströme in die Verteilungskanäle und verbesserte Gleichmäßigkeit des Backens werden durch ein Gitter mit einer Vielzahl von Linearkanälen im Verteilerkanal bereitgestellt, um Luftströme auszubilden, die sich längs in das Innere des Kanals bewegen. Eine Leitschaufel im Kanal kann verwendet werden, um einen Abschnitt der Ströme der sich längs bewegenden Luft hin zu ausgewählten Flächen des Kanals zu leiten, um den Luftstrom aus unterschiedlichen Bereichen des Verteilerkanals abzustimmen und im wesentlichen auszugleichen. Sobald die Luft das Gebläse verlässt und sich in die Verteilerkanäle bewegt, konzentriert sich die sich schnell bewegende Luft hin zur Außenseite des Kurvenradius, wobei sie eine Fläche niedrigen Drucks an der Innenseite des Kurvenradius hinterlässt. Diese Fläche niedrigen Drucks bewirkt extreme Turbulenz, wobei Luftgeschwindigkeit verbraucht wird, und zwingt auch die Luft dazu, reduzierten Druck auf die Kanalöffnungen nahe des Einlasses zum Kanal aufzubringen. Der reduzierte Druck in diesen Öffnungen bewirkt weniger Wärmeübertragung und ein ungleichmäßiges Backen über dem Fördermittel. Eine Mehrfachöffnungsleiteinrichtung mit linearen Kanälen eliminiert den Großteil der Turbulenz im Niedrigdruckbereich und reduziert die Unterversorgung der dem Eingang des Kanals am nächsten gelegenen Öffnungen, wodurch eine verbesserte Gleichförmigkeit des Backens bereitgestellt wird.
Zeichnungen von drei Ausführungsformen des mit Förderung ausgestatteten Ofens liegen bei, so dass die Erfindung besser und umfassender verstanden werden kann, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Drehscheiben-Konvektionsheizvorrichtung mit einer Mikrowellenheizvorrichtung in Verbindung mit einer zentralen Luftumkehrvorrichtung und einem Verschluss, der eine Haube ausbildet, darstellt;
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht davon ist;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2 ist, die die luftverteilenden Kanäle veranschaulicht;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2 ist, die die Luftumkehrkanäle veranschaulicht;
Fig. 5 eine bruchstückartige Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4 ist;
Fig. 6 ein vergrößerter Aufriss ist, der die Reihe der Öffnungen veranschaulicht, die in der in der Ausführungsform aus Fig. 2 veranschaulichten Strahlplatte ausgebildet sind;
Fig. 7 eine bruchstückartige Draufsicht auf einen Korb zum Halten eines Produkts auf der Drehscheibe ist;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 aus Fig. 7 ist;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Drehscheiben-Mikrowellen- und Konvektionsheizvorrichtung ist, in welcher die Luft entlang der Seiten des Backbereichs umkehrt und die Drehscheibe derart befestigt ist, dass sie sich aus dem Ofen herausbewegt, wenn die Tür geöffnet wird;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 aus Fig. 9 ist;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11-11 aus Fig. 10 ist;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 aus Fig. 11 ist;
Fig. 13 eine Teilquerschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 13-13 aus Fig. 11 ist;
Fig. 14 eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie 14-14 aus Fig. 10 ist;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht entsprechend Fig. 10 ist, wobei die Vorder- und Rückseiten-Zugangstüren in einer geöffneten Stellung veranschaulicht sind;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 aus Fig. 14 ist, die eine Reihe von Öffnungen veranschaulicht, die in einem im wesentlichen kreisförmigen Muster verteilt sind, das angeordnet ist, so dass die verbrauchte Luft entlang der Seiten eines Backbereichs umkehren kann;
Fig. 17 eine Ansicht entsprechend Fig. 16 ist, wobei die Reihe von Öffnungen in einem im wesentlichen halbkreisförmigen Muster ausgelegt ist, um den Luftstrom seitlich entlang der Seiten eines Backbereichs zu ermöglichen; und
Fig. 18 eine Querschnittsansicht entsprechend Fig. 14 einer dritten Ausführungsform ist. Bezugsziffern werden verwendet, um gleiche Teile durchgehend in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen zu bezeichnen.
Es werden drei Ausführungsformen der Wärmeübertragungsvorrichtung beschrieben. In der ersten Ausführungsform, veranschaulicht in Fig. 1-8, kehrt die verbrauchte Luft zu einem mittleren Umkehrkanal zurück, in der zweiten und dritten Ausführungsform, veranschaulicht in Fig. 9-18 bzw. Fig. 19, kehrt verbrauchte Luft entlang der Seiten des Backbereichs zurück.
Das Bezugszeichen 20 in Fig. 1 bezeichnet im allgemeinen ein Gehäuse eines Mikrowellenofens mit beabstandeten Seitenwänden 22 und 24, einer Vorderwand 25, einer Rückwand 26, einer Bodenwand 28 und einer Deckenwand 30. Die Vorderwand 25 ist kürzer als die Seitenwände 22 und 24, um eine Eingangsöffnung 33 in das Innere des Gehäuses 20 bereitzustellen.
Bezugnehmend auf Fig. 1, 2, 3 und 4 umfasst eine elektromagnetische Strahlungsvorrichtung, im allgemeinen mit dem Bezugszeichen 130 in der veranschaulichten Ausführungsform bezeichnet, ein Magnetron 131 in einem Gehäuse 132, das mit einem Wellenleiter 135 verbunden ist, der sich schräg über einen oberen Abschnitt des Inneren des Gehäuses 20 erstreckt. Das Magnetron 131 liefert elektrische Energie an die Wellenleiter 135, die die Energie an den Backbereich 10 und an den Ladebereich 12 im Gehäuse 20 liefern.
Wie nachher noch im Detail erklärt wird, ist die perforierte Platte 92a vorzugsweise aus mikrowellendurchlässigem Material wie etwa Keramik oder einem plastischen Hochtemperatur- Polymer ausgebildet, um die Übertragung von Mikrowellenenergie von einem Wellenleiter 135 auf ein Lebensmittelprodukt, das auf einer Drehscheibe 16 gehalten wird, zu erlauben.
Wie es am besten in den Fig. 1 und 3 veranschaulicht ist, erstrecken sich Schienen 32 entlang der oberen Abschnitte der Seitenwände 22 und 24 angrenzend an die Decke 30, und eine Tür 35 mit Gleitrollen 35r, die angrenzend an gegenüberliegenden Seiten davon befestigt sind, ist angepasst, um über einen Winkel von etwa 45º von der in Fig. 2 veranschaulichten Stellung gedreht zu werden, derart, dass ein Glas 36, das eine zentrale Öffnung in der Tür 35 schließt, in einer im wesentlichen horizontalen Stellung vorliegt. Die Tür 35 kann dann in die Schiene 32 geschoben werden, bis die Wandfläche 38 angrenzend an die Eingangsöffnung in die Schiene 32 in der Deckenwand 30 positioniert ist. Ein Griff 39 ist an der vorderen Wandfläche 38 der Tür 35 befestigt, um das Bewegen der Tür zwischen der in Fig. 1 und 2 veranschaulichten geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung zu erleichtern, wobei ein wesentlicher Abschnitt der Tür 35 in der Decke 30 des Gehäuses 20 verborgen wird.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Tür 35 mit einer vorderen Wandfläche 38 schräg relativ zum mittleren Abschnitt 37 der Tür mit einer durch das Glas 36 verschlossenen Öffnung 37a eine Haube ausbildet, wenn diese in die in Fig. 3 in strichgepunktetem Umriss gezeigte obenliegende Stellung gehoben wird.
Eine durch einen Motor 18 angetriebene Drehscheibe 16 dreht sich um eine im wesentlichen vertikale Achse 15. Die Drehscheibe 16 umfasst zum Halten des Lebensmittelprodukts P vorzugsweise eine kreisförmige Endlosband-Maschendrahtscheibe, die drehbar von Rollen 15a gehalten wird.
Eine geeignete Einrichtung zum Antreiben der Drehscheibe 16 umfasst einen elektrischen Motor 18 mit variabler Geschwindigkeit, der eine Antriebswelle 18a aufweist, die in Antriebsverbindung mit einer angetriebenen Nabe 16a im Zentrum der Drehscheibe 16 vorliegt. Eine geeignete Geschwindigkeitssteuereinrichtung wie etwa ein Rheostat (nicht gezeigt) wird zum Steuern der Geschwindigkeit des Antriebsmotors 18 bereitgestellt.
In der in Fig. 1-8 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung zieht ein Gebläserad 60 Luft durch eine zentrale Umkehröffnung 80, wie dies in Fig. 4 der Zeichnungen veranschaulicht ist, und fördert Luft radial durch obere Luftverteilerkanäle 90a und untere Luftverteilerkanäle 90b, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist.
Wie dies am besten in Fig. 1 und 3 veranschaulicht ist, sind die Vorderwand 25, die Deckenwand 30 und die Bodenwand 28 durch äußere Blechstücke ausgebildet, die einen Hohlraum ausbilden, der Isoliermaterial 27 enthält, um Wärmeleitung durch die Wände des Ofens zu verhindern.
Eine Zwischenwand 40 erstreckt sich zwischen den Seitenwänden 22 und 24 und ist angrenzend an die Rückwand 26 montiert, um eine Vielzahl von Verteilerkanälen 40a, 40b, 40c und 40d im Gehäuse 20 auszubilden, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist.
Bezugnehmend auf Fig. 2 und 4 schließt die Zwischenwand 40 einen im wesentlichen flachen zentralen Abschnitt 42 ein, der eine zentrale Öffnung 43 aufweist, durch welche sich eine Welle für einen Ventilatormotor 36 erstreckt. Die abgeschrägten Wände 44 und 46 sind angrenzend an gegenüberliegenden Kanten des zentralen Abschnitts 42 der Zwischenwand 40 befestigt. Ein Flansch 45, der einen oberen Schenkel 45a, einen unteren Schenkel 45b und beabstandete, sich vertikal erstreckende Schenkel 45c und 45d umfasst, erstreckt sich um den Umfang der Zwischenwand 40. Die Ablenkplatten 47a und 47b tragen eine Leitschaufel 48, die sich um einen Abschnitt des Umfangs eines Gebläses 60 erstreckt, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Die Ablenkplatten 49a und 49b halten eine Leitschaufel 50. Eine untere Leitschaufel 52 weist ein Ende auf, das an den Schenkel 45b des Flansches 45 geschweißt oder auf andere Weise befestigt ist, und weist ein anderes Ende auf, das von der Ablenkplatte 54 gehalten wird, die am Schenkel 45b des Flansches 45 geschweißt oder auf andere Weise befestigt ist. Eine Leitschaufel 56 weist ein Ende auf, das an den Schenkel 45a des Flansches 45 geschweißt oder auf andere Weise befestigt ist, und weist ein anderes Ende auf, das von einer Ablenkplatte 58 gehalten wird, die an Flansch 45a befestigt ist.
Ein Heizelement 62 in Form einer elektrisch erregten Spule wird in den Schlitzen gehalten, die in den Leitschaufeln 48 und 50 und den Ablenkplatten 54 und 58 ausgebildet sind, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist. Die Temperatur kann durch einen Thermostat 21a (nicht gezeigt) eingestellt werden, der auf der Vorderwand des Gehäuses montiert ist, und der durch die Temperatursensoren, die im Verteilerkanal 40d angeordnet sind, gesteuert wird.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass das Heizelement 62 angrenzend an die Ansaugöffnung des Gebläses 50 montiert ist. Wie am besten in Fig. 4 zu ersehen ist, befindet sich verbrauchte Luft, die durch die Spritzschilder 144 und 145 strömt, an ihrem kühlsten Punkt, wenn sie auf dem Weg ist, um welchen die Luft zirkuliert, da sich die Luft direkt durch die Spritzschilder mit winzigen (Öffnungen 144 und 145 nach der Heizvorrichtung 62 auf dem Weg zum Ventilatorgebläserad 60 bewegt. Demgemäß wirken die Spritzschilder mit winzigen Öffnungen 144 und 145 als ein Fettfilter, um Fettpartikel von der zirkulierenden Luft zu entfernen, während eine Mikrowellenbarriere ausgebildet wird, um den Durchgang von Mik rowellenenergie durch die Luftumkehrkanäle 80 zu verhindern, um die Mikrowellenleckage von den Motorwellen und anderen Öffnungen durch die Wände des Gehäuses 20 zu minimieren. Lebensmittel-Aerosole werden auf dem kühleren Abschnitt der Oberfläche im Ofen abgelagert. Die Spritzschilder 144 und 145 werden entfernbar im Luftumkehrkanal gehalten, so dass diese auf einfache Weise entfernt und gereinigt werden können.
Wie nachstehend noch ausführlicher erklärt wird, bilden die Ablenkplatten und Leitschaufeln auf der Zwischenwand 40 in der veranschaulichten Ausführungsform ein Gebläsegehäuse 55, das vier getrennte Verteilerkanäle 40a, 40b, 40c und 40d aufweist, die um ihren Umfang beabstandet sind, durch welchen Luft mittels eines Ventilators 60 in die Luftverteilerkanäle 90 verteilt wird.
Verteilerkanal-Ausgangsöffnungen werden durch ein Verteilerkanal-Wandelement 70 mit x- Form ausgebildet, das sich im wesentlichen vertikal erstreckende Schenkel 72 und 74 aufweist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, und quer sich erstreckende Schenkel 76 und 78, die sich nach außen von einer zentralen Öffnung 75 erstrecken. Der Schenkel 76 weist einen Vorsprung 77 auf, der sich nach außen von dem Ende davon erstreckt, das sich zwischen den Ablenkplatten 47a und 47b auf der Zwischenwand 40 erstreckt, während der Schenkel 78 einen Vorsprung 79 aufweist, der sich zwischen den Ablenkplatten 49a und 49b auf der Zwischenwand 40 erstreckt. Die Schenkel 72 und 74 weisen Vorsprünge 72a und 74a auf, die angrenzend an die Ablenkplatten 54 und 56 positioniert werden können, um das Verteilerkanal-Wandelement 70 am Flansch 45 zu befestigen, der sich um den Umfang der Zwischenwand 40 erstreckt.
Wie nachstehend noch ausführlicher erklärt wird, werden hohle Flansche 76a, 76b, 78a und 78b auf den Schenkeln 76 und 78 ausgebildet und bilden Eingangsöffnungen von den Verteilerkanälen 40a, 40b, 40c und 40d in einen oberen Luftverteilerkanal 90a und einen unteren Luftverteilerkanal 90b aus.
Die durch das Ventilatorgebläserad 60 von dem oberen und dem unteren Umkehrkanal durch die Öffnungen 75 und 75a angesogene Luft wird vom Gebläsegehäuse 55 im wesentlichen radial in die Ecken der Verteilerkanäle 40a, 40b, 40c und 40d ausgestoßen. Die Luft, die in jeden Verteilerkanal strömt, wird durch abgeschrägte Wände 44 und 46 hin zu den Kanälen 40a, 40b', 40c' und 40d' gedreht, die durch die Flansche 78a, 78b, 76b und 76a in einen oberen Verteilerkanal 90a und einen unteren Verteilerkanal 90b eingegrenzt werden. Demgemäß wird die Richtung des Luftstroms vom Ventilator 60 um 90º von einer Ebene parallel zur Rückwand 26 in die Kanäle 90a und 90b gedreht, die sich quer oberhalb und unterhalb der Drehscheibe 16 erstrecken. Wie nachstehend noch ausführlicher erklärt wird, wird ein Gitter 100 von länglichen Kanälen 105 verwendet, um den Luftstrom in die Kanäle 90a und 90b auszugleichen, um so einen gleichmäßigen Luftstrom durch die Öffnungen 94 und 96 über die Drehscheibe in das Kochabteil zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Luftströme vorteilhafterweise in weniger als vollen Kreisen für einen leichten Zugang zur Drehscheibe oder für einen Freiraum, um Strahlungsheizung aufzubringen, konzentriert. Werden die Luftströme nur für einen Teil jeder Drehung der Drehscheibe aufgebracht, muss die Wiederholung der Exposition zu den Strömen, die durch die Strahlen ausgebildet werden, ausreichend sein, so dass äquivalente Effekte erhalten werden, und zwar durch weniger Luftströme, die auf schmale Mittelbereiche nahe der Achse 15 aufgebracht werden, und für Mehrfachströme, die auf eine viel größere äußere Kreisfläche aufgebracht werden. Die Bedeutung dieses Sachverhalts für Lebensmittel, wie etwa einer kreisförmigen Pastete mit einer oberen Kruste, wird durch den Effekt bei zu niedriger Drehung gezeigt, wobei die Pastetenkruste mehr Zeit direkt unter der einen Öffnung 94a nahe dem mittleren Strom oder der zwei Öffnungen 94b im zweiten Kreis verbringen würde. Die Mitte der scheibenförmig geformten Kruste würde dann während eines ersten Durchgangs ausgetrocknet werden und dann, während eines zweiten Durchgangs, verbrannt oder zu lange gebacken werden, während die Kruste in den konzentrischen Kreisen 94 g und 94 h der näher am Umfang befindlichen Flächen viele Kurzzeitexpositionen erfahren würde und die Hitze würde von der Kruste zum Inneren der Pastete gelenkt werden. Die Exposition der Kruste zu jedem Strom, der durch die Öffnungen 94 h ausgebildet wird, ist so kurz, dass örtlich begrenztes Überhitzen eliminiert wird. Die Öffnungskonfiguration und die Rotation der Drehscheibe sind vorzugsweise korreliert, derart, dass das Produkt Mehrfachdurchgängen jedes Luftstroms ausgesetzt wird. Zum Beispiel, um gleichmäßiges Backen sicherzustellen, kann die Drehscheibe einen Punkt auf der Oberfläche des Produkts nach jeder Öffnung in einem Kreis von Öffnungen fünf mal drehen.
Wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, wird der Luftstrom 95, der durch eine Reihe 98 von Öffnungen ausgebildet wird, die im wesentlichen diagonal über die Platte 92 angeordnet sind, bei einem Winkel "A" relativ zu einer vertikalen Ebene abgelenkt, um mitgerissene Außenluft hin zum Ladebereich 12 außerhalb des Backbereichs 10 im Gehäuse 20 umzuleiten, und, um erhitzte Luft in das Innere des Backbereichs 10 im Gehäuse zu lenken, wenn die Tür 35 geöffnet ist.
Es liegt auf der Hand, dass der Strom 95 aus Luft von zwei Quellen zusammengesetzt ist. Temperaturgeregelte Luft wird von den Kanälen 90a und 90b ausgestoßen, um Luftströme 95 auszubilden. Da der statische Druck des Luftstroms geringer ist als der von Umgebungsluft, wird eine dünne Grenzschicht der Umgebungsluft mitgerissen und bewegt sich mit dem Strahl 95.
Befindet sich kein Produkt P auf der Drehscheibe 16 angrenzend an die Luftströme 95, werden die Luftströme durch die Traggeflecht-Drehscheibe 16 ausgestoßen und stoßen auf die Spritzoberflächen 99a und 99b auf dem gegenüberliegenden Luftverteilerkanal 90a oder 90b, wie es in der Konfiguration der Vorrichtung in Fig. 4 veranschaulicht ist. Wenn das Produkt P durch die Drehscheibe 16 zwischen den Luftströmen 95 geführt wird, wird die Oberfläche des Produkts P durch die schrägen Luftströme 95 in Eingriff genommen, wobei bewirkt wird, dass die Grenzschicht der Umgebungsluft rezirkuliert wird, wobei diese einen Wirbel im Bereich unmittelbar benachbart der Eingangsöffnung 33 ausbildet, wobei der rezirkulierende Wirbel V der Umgebungsluft dazu neigt, den Wärmeverlust durch die Öffnung 33 zu reduzieren. Bezugnehmend auf Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 80 im allgemeinen obere und untere Luftumkehrkanäle, die durch im wesentlichen V-förmige Abdeckelemente 85 und 86 ausgebildet sind und an den Verkleidungselementen 82 und 84 befestigt sind und in komplementär geformten Kanälen 82a und 82b aufgenommen sind, die in der oberen Strahlplatte 92a und in der unteren Strahlplatte 92b ausgebildet sind.
Wie am besten in Fig. 2, 3 und 4 veranschaulicht, erstreckt sich ein Spritzschild 140 von im wesentlichen halbkreisförmiger Konfiguration nach oben von der unteren perforierten Platte 92b und erstreckt sich um den Umfang der Reihe der Öffnungen, die in den perforierten Platten 92a und 92b ausgebildet sind. Die obere Kante 142 des Spritzschilds 140 erstreckt sich bis zu einer Stellung angrenzend an die untere Oberfläche 99a der oberen perforierten Platte 92a, um verbrauchte Luft hin zu den oberen und unteren Luftumkehrkanälen 83 und 87 zu lenken. Das Spritzschild 140 ist gestaltet, um einen wesentlichen Abschnitt der freien Flächen in der Kochkammer abzudecken, derart, dass das Innere der Kochkammer minimale Ablagerungen von Lebensmittelpartikeln aufweist.
Die obere und die untere perforierte Platte 92a und 92b sind vorzugsweise in einer Stellung im Gehäuse 20 entfernbar befestigt, um ihre Entfernung für die Reinigung zu erleichtern.
Wie es am besten in Fig. 2 und 4 veranschaulicht ist, erstrecken sich die im wesentlichen horizontal angeordneten oberen und unteren Spritzschilder 144 und 145 über die Umkehr- Öffnungen 83 und 87, wobei Mikrowellenbarrieren ausgebildet werden, um die Ausbreitung von Mikrowellenenergie von der Kochkammer durch die oberen und unteren Luftumkehrkanäle 80 zu verhindern. Die Spritzschilder 144 und 145 sind vorzugsweise durch zwei Platten aus metallischen oder anderem Mikrowellen-reflektierenden Material ausgebildet, wobei jede der Platten gewölbte Abschnitte aufweist, um Kanäle auszubilden, durch welche die verbrauchte Luft ohne weiteres strömt. Die Platten sind jedoch so ausgebildet, um Flächen bereitzustellen, die jedwedes abgespritzte Material abhalten.
In der Ausführungsform der Erfindung, die schematisch in Fig. 6 veranschaulicht ist, weist eine obere Strahlplatte 92a eine darin ausgebildete V-förmige Kerbe 82a auf, durch welche die Luft zur Ansaugöffnung der Ventilators 60 zurückströmt. Eine Vielzahl von Öffnungen ist in der Strahlplatte 92 ausgebildet und ist im allgemeinen in einem halbkreisförmigen Muster angeordnet. Der innerste Kreis von Kanälen wird durch eine Öffnung 94a ausgebildet, die von der vertikalen Achse 15 beabstandet ist, um welche die Drehscheibe 16 rotiert. Ein zweiter Kreis von Kanälen wird durch zwei Öffnungen 94b ausgebildet.
Die Öffnungen 94 in jedem halbkreisförmigen Kreis oder Band von Öffnungen sind mit einem Index gekennzeichnet, wobei die Öffnung 94a im innersten Kreis nahe der Achse 15 und die Öffnung 94 h im äußersten, von der Achse 15 entferntesten Kreis liegt. Der Ausdruck "Kreis", wie er hier verwendet wird, meint ein gebogenes Band, das zwischen den Umkreisen zweier konzentrischer Kreise liegt.
Es liegt auf der Hand, dass der innerste Kreis "a" eine Öffnung 94a enthält, während der achte Kreis "h" der Öffnungen acht Öffnungen 94 h enthält. Die Öffnungen 94 sind in jedem Ring "a"-"h" über den Umfang beabstandet.
Die Luftumkehröffnungen 82a, 83 und 87 sind ausgebildet, um den Strom von verbrauchter Luft über die Breite der Drehscheibe 16 zwischen den Kanten 15f und 15r auszugleichen, um so den Luftdruck im Gehäuse 20 über die Breite der Eingangsöffnung 33 auszugleichen.
Bezugnehmend auf Fig. 3 und 4 umfassen die Luftverteilerkanäle 90a und 90b hohle kegelförmige Finger des allgemeinen Typs, wie er in der US-PS 4,338,911 beschrieben ist, wobei deren Offenbarung hiermit insgesamt für alle Anwendungen einbezogen wird, wobei jene eine perforierte Fläche 92 aufweisen, in welcher stromausbildende Öffnungen ausgebildet sind.
Wie vorstehend beschrieben, ist ein Wellenleiter 135, der Mikrowellenenergie in das Kochabteil liefert, oberhalb der perforierten Platte 92a eines oberen Luftverteilerkanals 90a angeordnet. Die perforierte Platte 92a ist aus Mikrowellen-durchlässigem Material aufgebaut oder wird mit einer Mikrowellen-durchlässigen Wandfläche angrenzend an den Ausgang des Wellenleiters 135 bereitgestellt, derart, dass die Platte 92a den Durchgang von Mikrowellenenergie in die Heizkammer im Gehäuse 20 nicht stört.
Wie es am besten in Fig. 3 und 6 veranschaulicht ist, sind der obere Verteilerkanal 90a und der untere Verteilerkanal 90b oberhalb und unterhalb der Drehscheibe 16 beabstandet und sind angeordnet, um Ströme erhitzter Luft hin zur Oberfläche des Produkts P auf der Drehscheibe 16 zu lenken, wie dies nachstehend noch genauer erklärt wird.
Die Kanäle 90a und 90b umfassen vorzugsweise kanalförmige Körperelemente mit einem Netz, das sich zwischen den beabstandeten Flanschen 93a und 93b erstreckt, die als Seitenwände jedes Kanals dienen.
Wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, ist die Querschnittsfläche jedes Kanals 90 größer angrenzend an sein inneres Ende 91, das mit den entsprechenden Verteilerkanälen 40a, 40b, 40c und 40d in Verbindung steht, und sie nimmt entlang der Länge des Kanals hin zum äußeren Ende 93 ab. Die abnehmende Querschnittsfläche erlaubt eine gleichmäßige Druckverteilung der erhitzten Luft entlang der Länge des Hohlraums durch jeden Kanal 90. Es liegt auf der Hand, dass die Hauptabmessung jedes Verteilerkanals 90a und 90b dessen Länge ist, die durch den Abstand zwischen den Enden 91 und 93 jedes Kanals gegeben ist.
Die Platten mit einer perforierten Fläche 92a, 92b sind über der offenen Seite der Kanäle 90a und 90b befestigt. Eine Vielzahl von Perforationsreihen ist in der Plattenfläche ausgebildet und ist im in Fig. 6 veranschaulichten Muster angeordnet.
Wie nachstehend im Detail erklärt wird, weist jeder Luftkanal 90 eine darauf ausgebildete Spritzfläche 99a oder 99b auf, gegen welche Ströme 95 erhitzten Gases der zweiten Reihe stoßen, die durch die Kanäle 98a oder 98b ausgebildet wird, um erhitzte Luft, die durch den Kanal strömt, von der Außenluft zu trennen, die in den Luftstrom 95 angesogen werden kann.
Wie es am besten in den Fig. 3 und 9 veranschaulicht ist, bilden sich schräg erstreckende, innen verbundene vertikale Fächer 102 und horizontale Fächer 104 ein Gitter 100 aus längli chen Kanälen 105 aus, die verschiedene, im wesentlichen parallele Luftströme ausstoßen, wie dies durch die Pfeile angezeigt wird, die längs in das Innere jedes Verteilerkanals 90a und 90b strömen. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl Ablenkplatten und Leitschaufeln dafür vorgesehen wurden, z. B. wie in der US-PS 4,757,800 beschrieben, in dem Bestreben, den "Korkenziehereffekt" von durch axiale Ventilatoren zugeführter Luft zu eliminieren, die Kanäle durch die Ablenkplatten im Vergleich zum Abstand zwischen den Ablenkplatten relativ kurz waren. Demgemäß wurden keine verschiedenen parallelen Luftströme ausgebildet, wenn die Luft durch die Kanäle zwischen den Ablenkplatten bewegt wurde. Es ist von Bedeutung, dass die Länge jedes Kanals 105 wenigstens so lang ist wie der Abstand zwischen den parallelen Flächen der angrenzenden Elemente 102 und der angrenzenden Elemente 104, um Ströme auszubilden, die dazu neigen, im wesentlichen geradlinig in jeden Kanal 90a und 90b zu strömen.
Jeder Luftverteilerkanal 90 mit einer perforierten Fläche 92 und der angepasst ist, um eine Vielzahl von Luftströmen auszubilden und zu fördern, wird angrenzend an eine erste Kante des Backbereichs 10 gehalten, derart, dass die von der Reihe 98 der Öffnungen ausgebildeten Luftströme 95 über der Öffnung in den Backbereich 10 ausgestoßen werden. Jeder Strom 95 fällt schräg ab hin zum Inneren der Kammer in einem durch "A" in Fig. 3 bezeichneten Winkel, und zwar in einem Bereich von 3º bis 30º relativ zur vertikalen Ebene, um einen Luftstrom über der Öffnung auszubilden. Der Luftstrom fällt schräg ab hin zum Inneren des Ofens, derart, dass der Hauptanteil der heißen Luft in das Innere des Ofens zurückkehrt und die mitgerissene Umgebungsluft, die ein Teil des Luftstroms geworden ist, hin zum Ladebereich 12 im Ofen abgelenkt wird.
Die perforierte Fläche 92 weist eine erste Reihe von Öffnungen in den Ringen a-h mit einer primären Funktion der Wärmeübertragung an das Produkt P auf sowie eine zweite Reihe von Öffnungen in einer Reihe 98, die gestaltet ist, um Umgebungsaußenluft angrenzend an die Öffnungen zwischen dem Ladebereich 12 und dem Backbereich 10 zu rezirkulieren. Die Öffnungen 94 und 98 jeder Reihe umfassen vorzugsweise kreisförmige Öffnungen, wobei die Mittelpunkte der Öffnungen voneinander in einem Abstand beabstandet sind, der etwa viermal den Durchmesser der Öffnungen nicht übersteigt.
Das luftlenkende Gitter 100 im Luftverteilerkanal ist angepasst, um eine Vielzahl von im wesentlichen paralleler horizontal gelenkter Luftströme in jedem der Luftverteilerkanäle 90a und 90b auszubilden, wenn ein Luftvolumen durch die Kanäle 105 geführt wird. Jeder der Kanäle 105 weist vorzugsweise eine Länge auf, die gleich oder größer als die maximale Abmessung aller Querschnittsflächen des Kanals 105 ist und vorzugsweise wenigstens zweimal der maximalen Breite oder Höhe des Querschnitts des Kanals 105 entspricht.
Die durch einen Luftfänger ausgebildeten Umkehrkanäle 80a und 80b, die an die Luftverteilerkanäle 90 angrenzen, weisen Eingangsöffnungen 83 und 87 auf, die zum Umkehren von Luft, die durch die perforierte Oberfläche jedes Kanals strömt, zwischen gegenüberliegenden Enden der Luftverteilerkanäle 90 positioniert sind. Die Umkehrkanäle weisen vorzugsweise im wesentlichen V-förmige Eingangsöffnungen 83 und 87 auf, wobei die Eingangsöffnungen in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Ebene der Drehscheibe 16 liegen. Ein zwischen den Luftumkehrkanälen 80a und 80b und den Luftverteilerkanälen 90a und 90b liegendes Gebläse 60 ist angepasst, um Luft von einem mittleren Abschnitt der Kammer durch die V- förmigen Öffnungen 83 und 87 anzusaugen und um Luft in die Verteilerkanäle 90a und 90b durch die Verteilerkanäle 40a, 40b, 40c und 40d zu führen. Das Heizelement 62 ist in Wärmeaustauschbeziehung mit der durch das Gebläse 60 zirkulierten Luft.
Es ist darauf hinzuweisen, dass ein verbessertes Verfahren zum Steuern der Wärmeübertragung auf eine Oberfläche eines Lebensmittelprodukts P von der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Heizen oder zum Kühlen durchgeführt wird. Das Verfahren ist insbesondere zum Toasten oder Erwärmen teilweise vorbereiteter Lebensmittelprodukte sowie zum Kochen oder Einfrieren geeignet.
Eine erste Reihe einer Vielzahl von Strömen von Hochgeschwindigkeitsgas wird hin zur Oberfläche des Produkts geleitet, derart, dass die Ströme der ersten Reihe des Hochgeschwindigkeitsgases gegen diskrete Flächen auf der Oberfläche des Produkts stoßen, um eine Grenzschicht von Luft und Feuchtigkeit von diskreten Flächen wegzuwischen, gegen welche die Ströme der ersten Reihe stoßen. Das Produkt P wird durch die Drehscheibe 16 relativ zu den Strömen der ersten Reihe bewegt, derart, dass Wärme übertragen wird, und zwar auf Flächen, auf welche die Ströme der ersten Reihe stoßen. Eine zweite Reihe von Strömen des erhitzten Hochgeschwindigkeitsgases werden in einem Winkel "A" in einem Bereich von 3º bis 30º relativ zu den im wesentlichen vertikalen Strömen in der ersten Reihe geleitet, um die Bewegung verbrauchter Luft von der ersten Reihe der Ströme von einer eingeschlossenen Fläche im Abteil zu verhindern.
Die Tatsache, dass verbrauchtes Gas von den Strömen der ersten Reihe im eingeschlossenen Bereich durch Ströme der zweiten Reihe zurückgehalten wird und sich zwischen Strömen der ersten Reihe bewegt, verhindert die Diffusion des Gasas in Ströme der ersten Reihe vor dem Aufstoßen gegen die Oberfläche des Produkts. Dies ist ein wichtiges Merkmal des verbesserten Verfahrens.
Ein im allgemeinen durch das Bezugszeichen 116 bezeichneter Korb ist in Fig. 7 und 8 veranschaulicht. Der Korb 116 ist insbesondere angepasst, um auf einer Drehscheibe 16 zum Halten einer Auflage von Material wie etwa in Scheiben geschnittenen Kartoffeln oder anderem Gemüse, Früchten oder Fleisch, gehalten zu werden.
Der Korb 116 ist durch eine kreisförmige Seitenwand 118 mit einer nach innen gedrehten unteren Leiste 119 zum Halten eines kreisförmigen Drahtgestells 120 ausgebildet, das durch sich überschneidende Drahtstränge 122 ausgebildet ist.
Ein entfernbarer Griff 125 nimmt eine sich nach innen erstreckende obere Krempe 124 in Eingriff. Der Griff 125 weist vorzugsweise einen harten Abschnitt 126 auf, der zum Teil die sich nach innen erstreckende obere Krempe 124 umfasst, und weist eine Leiste 128 auf, die mit der Seitenwand 118 des Korbs 116 in Eingriff gebracht werden kann.
Es lässt sich ohne weiteres erkennen, dass der Korb 116 durch Verwendung des Griffs 125 zum Be- und Entladen bewegt werden kann. Nachdem der Korb 116 auf der Drehscheibe 16 positioniert worden ist, kann der Griff 125 entfernt werden, so dass dieser bei der Drehung der Drehscheibe 16 und des Korbs 116 nicht stört.
Aus Einzelteilen bestehende Produkte wie etwa in Scheiben geschnittenes Gemüse, Fleisch, Getreide oder Getreideprodukte, aber nicht notwendigerweise Lebensmittel, werden vorzugsweise in einen entfernbaren Behälter, wie etwa dem Korb 116, auf die Drehscheibe 16 gestellt und dann unter oder zwischen Luftströmen gedreht, die wiederholt auf die Oberfläche des Produkts stoßen.
In einem Behälter 116 auf einer Drehscheibe 16 mit einem grobmaschigen, perforierten, Streckgitter-Boden oder mit winzigen Öffnungen versehenen Boden, der sich zwischen oberen und unteren Luftströmen dreht, sind die Luftströme vorteilhafterweise nicht in entgegenwirkende Positionen gestellt, derart, dass die Luft von den Strömen den Produkthaufen durchdringt.
Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung einer unterbrochenen Fläche wie etwa die einer Netzmasche, von perforiertem Metall oder eines Streckgitters für die Drehscheibe und der Einsatz von Luftströmen am Boden des Produkt-Agglomerats, so dass die Luft von den Strömen durch einen auf die Drehscheibe gestellten Produkthaufen bläst. Die Luftströme rühren das Produkt durch, wenn dieses sich über die unteren Ströme bewegt. Ein mit winzigen Öffnungen versehener Deckel (nicht gezeigt) auf dem Behälter kann angebracht werden, um das gerührte Produkt zusammenzuhalten.
Die Backvorrichtung bietet bedeutende Vorteile gegenüber bis dahin erfundenen Öfen. Luftzirkulierung bei einer Temperatur von etwa 215,6ºC (420ºF) bei einer Luftgeschwindigkeit von z. B. 10,5 ms&supmin;¹ (2000 feet per minute) ist geeignet, um tiefgefrorene konservierte Brötchen in einer Backzeit von 2 Minuten im vorstehend beschriebenen Ofen mit Mikrowelle zu backen.
Ohne Mikrowelle würden die gleichen tiefgefrorenen konservierten Brötchen in einer Backzeit von 4 Minuten gebacken werden, wobei erhitzte Luft durch die Öffnungen bei einer Temperatur von 176,7ºC (350ºF) und einer Geschwindigkeit von 13,7 ms&supmin;¹ (2700 feet per minute) geführt wird.
Die typische Backzeit für tiefgefrorene konservierte Brötchen in einem mit Förderband ausgestatteten Tunnelofen liegt bei etwa 6 Minuten, wobei Luftströme einer Temperatur von 132,2ºC (360ºF) bei einer Geschwindigkeit von 8,1 ms&supmin;¹ (1600 feet per minute) angewendet werden. Typische Öfen mit natürlicher Konvektion oder elektrische Öfen, die im Haushaft verwendet werden, benötigen eine Backzeit von 10 oder 13 Minuten bei einer Temperatur von 204,4ºC (400ºF) und einer Luftgeschwindigkeit im Bereich zwischen 0 und 0,25 ms&supmin;¹ (live feet per minute).
Zum Backen von roher, dünnkrustiger Pizza mit niedrigem Belag in einer Aluminiumpfanne benötigte ein Deckofen im allgemeinen eine Backzeit von 14 Minuten bei 260ºC (500ºF). Der mit Förderband ausgestattete Strahlstoßtunnelofen reduzierte die Backzeit auf etwa 6 Minuten, wobei stoßende Luftströme von 246,1ºC (475ºF) bei einer Geschwindigkeit von 8,1 ms&supmin;¹ (1600 feet per minute) verwendet wurden. Die Backzeit für die im vorstehend beschriebenen Ofen gebackene Pizza betrug 4 Minuten, wobei stoßende Luftströme von 218,3ºC (425ºF) bei einer Luftgeschwindigkeit von 13,7 ms&supmin;¹ (2700 feet per minute) verwendet wurden.
Die Anordnung der Reihe von Öffnungen, die die Luftströme im vorstehend beschriebenen und in Fig. 6 veranschaulichten Ofen ausbilden, minimieren den Abstand, den verbrauchte Luft von dem Punkt, an dem diese gegen die Oberfläche des Produkts stößt, bis zur Luftumkehröffnung 83 zurücklegen muss.
Wie es schematisch in Fig. 5 veranschaulicht ist, sind die Öffnungen 94, die in der oberen Strahlplatte 92a ausgebildet sind, vorzugsweise nicht vertikal direkt oberhalb der Öffnungen 94 beabstandet, die in der unteren Strahlplatte 92b ausgebildet sind. Das Gegeneinanderversetzen der Öffnungen 94 in der oberen Platte relativ zu den Öffnungen 94 in der unteren Platte führt zu einer verbesserten Durchdringung der Luftströme durch ein Bett von aus Einzelteilen bestehendem Material.
Röhren (nicht gezeigt) können angeordnet werden, um Mehrfachreihen von Luftströmen auszubilden, wobei eine erste und eine zweite Reihe von Öffnungen ausgebildet wird, durch welche die sich schnell bewegende Luft zugeführt wird. Wenn es für praktisch erachtet wird, so zu verfahren, kann ein einzelner Schlitz, der schräg in einem Winkel "A" relativ zu einer vertikalen Ebene zum Ausbilden eines im wesentlichen kontinuierlichen Luftstroms abfällt, der sich über den Durchmesser der Drehscheibe 16 erstreckt, verwendet werden, um einen Luftstrom aufzubringen, der geteilt wird, um die temperaturgeregelte Luft im Ofen zu halten.
Die Öffnung, durch welche die Luft zum Ausbilden der Luftströme geliefert wird, weist jedoch vorzugsweise eine gleichförmige minimale Abmessung auf. Nimmt die Breite eines Schlitzes, durch welchen Luft zugeführt wird, zu, nimmt der Abstand, bis zu welchem der Luftstrom ausgestoßen werden kann, schnell ab.
Wenn Schlitze verwendet werden müssen, um Luftströme auszubilden, wird eine Vielzahl von sich im wesentlichen radial erstreckenden Schlitzen in der Strahlplatte ausgebildet, wobei mehrere kurze, sich radial erstreckende Schlitze angrenzend an den äußeren Umfang der Drehscheibe ausgebildet sind, derart, dass die kombinierte Fläche der Luftströme, die auf eine sich unter den Luftströmen bewegende Fläche stößt, radial einheitlich über der Oberfläche des Lebensmittelprodukts ist. Die Summe der Fläche der Schlitze sollte angeordnet sein, so dass sie die Summe der Flächen annähert, die in Fig. 6 der Ausführungsform veranschaulicht sind, in welcher kreisförmige Öffnungen in den perforierten Platten 92a und 92b ausgebildet sind.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 9-17 veranschaulicht.
Die Bedienung und Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform der Heizvorrichtung entspricht der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Wie es am besten in - Fig. 10 veranschaulicht ist, wird jedoch ein Axialschraubengebläse verwendet und die Luft kehrt durch mit winzigen Öffnungen versehene Spritzschilder 144' und 145' um, die an die Seiten 22' und 24' des Ofens 20' angrenzen. Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Spritzschilder 144' und 145' von den Seitenwänden 22' und 24' des Gehäuses 20' zu einer Position angrenzend an das Ventilator-Abdeckblech erstrecken.
Die Tür 35' und die Drehscheibe 16' haben im wesentlichen die gleiche Struktur und Wirkungsweise, wie sie in der Bingam-US-PS 4,924,763 offenbart sind, so dass deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit für alle Anwendungen einbezogen wird.
In der in Fig. 10 und 15 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist die Rückwand 26' gelenkig an der Seitenwand 22' befestigt. Wie in den Fig. 10 und 15 veranschaulicht, sind die Tür 35' und die Rückwand 26' gelenkig an der Seitenwand 22' befestigt, um die Reinigung und Instandhaltung des Ofens zu erleichtern.
In der in Fig. 10 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist die Tür 35' gelenkig mit der Seitenwand 22' des Gehäuses 20' verbunden. Die Drehscheibe 16' wird durch ein Cantilever-Stützelement 310 gehalten und ein Motor 318 ist an der Tür 35' befestigt. Der Motor 318 weist eine Antriebswelle 318a auf, die ein darauf befestigtes Zahnrad 320 aufweist. Ein Zahnrad 322 ist auf einer sich nach unten von der Drehscheibe 16' erstreckenden Welle befestigt. Eine Kette 325 erstreckt sich um die Zahnräder 320 und 322, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor 318 und der Drehscheibe 16' herzustellen.
Wie es am besten in Fig. 15 veranschaulicht ist, wird die Drehscheibe 16' aus dem Gehäuse 20' bewegt, wenn die Tür 35' geöffnet wird, und wird in das Innere des Gehäuses zurückgefahren, wenn die Tür 35' geschlossen wird.
Wie es in den Fig. 10 und 15 veranschaulicht ist, wird das Axialschraubengebläse 60' durch einen Motor 36' angetrieben, der eine Antriebswelle aufweist, die sich durch eine Öffnung in der Rückwand 26' erstreckt, die gelenkig mit der Seitenwand 22' verbunden ist. Wenn die Rückwand 26' aus der in Fig. 10 veranschaulichten Position zu der in Fig. 15 veranschaulichten Position bewegt wird, bewegt sich das Axialschraubengebläse 60' aus dem Gehäuse 20' heraus, um die Reinigung des Gehäuseinneren zu erleichtern.
Aus dem Vorstehenden sollte ohne weiteres ersichtlich sein, dass andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar sind, ohne von deren Grundkonzept abzuweichen. Zum Beispiel können die perforierten Platten 92a und 92b durch längliche Röhren 192 zum Ausbilden von Luftströmen, wie vorstehend beschrieben, ersetzt werden. Schlitze oder andere luftverteilende Öffnungen können in der Platte 92 ausgebildet werden, wenn dies für zweckdienlich erachtet wird. Ferner können die beabstandeten Luftverteilerkanäle 90a und 90b durch eine Platte 92 ersetzt werden, die schräg in einem Winkel relativ zu einer horizontalen Ebene abfällt, derart, dass alle Luftströme der ersten und der zweiten Reihe von Strömen schräg in einem Winkel "A" relativ zu einer vertikalen Ebene abfallen, derart, dass die Ströme der ersten und der zweiten Reihe von Strömen im wesentlichen parallel sind.
Bezugnehmend auf die Seiten 5 und 6 darf angemerkt werden, dass die obere Strahl-ausbildende Vorrichtung eine Platte 292 einschließt, die darin ausgebildete Luftkanäle 294 aufweist. Wie es schematisch in Fig. 17 veranschaulicht ist, sind die Luftkanäle so angeordnet, dass sie eine Folge von konzentrischen Kreisen "A"-"O" beschreiben. Die konzentrischen Kreise in Fig. 17 sind mit den Buchstaben A-O bezeichnet und die Luftkanäle in jedem Kreis sind durch die Buchstaben bezeichnet, die das Kreisbezugszeichen einmalig jedem Kanal in diesem Ring zuordnen. Zum Beispiel, die Kanäle B, und B2. Zum Beispiel sind die Kanäle B, und B2 im Kreis B angeordnet, während die Kanäle C1, C2 und C3 in dem Kreis angeordnet sind, der mit dem Buchstaben C bezeichnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform wird der innerste Kreis A mit einem Luftkanal bereitgestellt, während der zweite Kreis B mit zwei Luftkanälen und der vierte, mit dem Buchstaben D bezeichnete Kreis, mit vier Luftkanälen bereitgestellt wird. In der veranschaulichten Ausführungsform hat jeder Luftkanal einen Durchmesser von etwa 11,1 mm (7/16 Zoll) und der Mittelpunkt jedes Kreises ist vom Mittelpunkt des angrenzenden Kreises in einem Abstand von 12,7 mm (1/2 Zoll) entfernt.
Bezugnehmend auf Fig. 16 sind die Kreise der unteren Platte 292b entsprechend mit A-O bezeichnet, wobei der innerste Kreis mit A und der äußerste Kreis mit O bezeichnet ist.
Die Verwendung einer Drehscheibe 16 mit den "tortenförmigen" Luftfluchtwegen und die Öffnungsausgestaltungen erlauben ein sehr intensives Luft-zu-Feststoff-Heizen oder -Kühlen.
Auf ein Produkt stoßende Luftstrahlen reduzieren den Grenzschichteffekt und vergrößern die Luft-zu-Feststoff-Wärmeübertragung. Werden diese Strahlen auf irregulär geformten Objekten aufgebracht, müssen die Strahlen so ausgestoßen werden, dass sie über einen äußerst variablen Abstand von der Öffnung wirksam sind. Vorzugsweise beträgt dieser Abstand das 2- bis 5fache des minimalen Öffnungsdurchmessers. Die "verbrauchte Luft" muss Fluchtwege haben, die eine minimale Störung der Integrität des ausgestoßenen Luftstrahls bereitstellt, um Diffusion zu vermeiden.
Der Fluchtweg der "verbrauchten Luft" darf keinen nachteiligen Gegendruck anlegen, um den Strom der Luftstrahlen zu reduzieren.
Diese Faktoren beeinflussen die Wirksamkeit der Stoß-Wärmeübertragungsvorrichtungen, insbesondere bei der Anordnung oder bei den Stellen der Öffnungen und beim Begrenzen der Öffnungsausgänge und des Luftvolumens, das auf die Zielproduktfläche aufgebracht werden kann.
Die Luft-zu-Feststoff-Wärmeübertragung wird durch Anheben des Differenzdrucks über den Öffnungen vergrößert, üblicherweise durch einen größeren Lufteingangsdruck. Die Wärmeübertragungsrate ändert sich jedoch nur im Verhältnis zur 5/8-Potenz der Geschwindigkeit der aufstoßenden Luft, d. h.:
Sowohl die mechanischen Auswirkungen auf Produkte dünner oder kleiner Partikel und das Erfordernis eines überproportionalen Anstiegs in der Geschwindigkeit, um einen Anstieg in der Wärmeübertragungsrate zu erreichen, begrenzen die praktischen Mittel, um eine große Luft-zu-Feststoff-Wärmeübertragung zu verwirklichen.
Das am meisten bevorzugte Mittel, um die Luft-zu-Feststoff-Wärmeübertragungsrate zu erhöhen, besteht darin, mehr Luftstrahlen anzulegen. Gleichwohl ist die Konzentration der Luftstrahlen begrenzt.
Das Verhältnis "R" ist die Öffnung oder die Luftursprungsfläche dividiert durch die gesamte effektive Produktfläche (ebene Oberfläche) mal 100. Die effektive Produktfläche schließt den Raum zwischen den Fingern, den Schlitzen, den Röhren oder anderen Luftzufuhreinrichtungen ein.
Sind Oberflächeneffekte kritisch, ist die Zeit zwischen den Anwendungen intensiver Wärme sehr kritisch, so dass dies zu einem wichtigen Anteil des Systems wird.
Repräsentative Verhältnisse "R" sind:
Pizzaöfen des Strahlstoß-Typs mit Förderband (FS-2, usw.) 4 bis 5
Kommerzielle Backöfen (DB-14) 4 bis 5
Fleischbräunöfen (CUS-11) 8 bis 11
Da die Mittelfläche eines Kreises klein ist relativ zur Fläche nahe am Umfang und da die verbrauchte Luft vom Mittelpunkt einen sich kontinuierlich ausdehnenden Fluchtweg aufweist, wenn sie sich vom Mittelpunkt hin zum Umfang bewegt, können sehr vorteilhafte große Verhältnisse "R", die große Luftzufuhröffnungen anlegen, entwickelt werden, wobei eine kreisförmige Drehscheibenbewegung verwendet wird.
Wenn die Luft an eine kreisförmige Drehscheibe durch Schlitze aufgebracht wird, müssen die Öffnungen nahe am Mittelpunkt des Kreises viel enger sein als nahe am Umfang, um entsprechend viel Luft proportional zu der der Luft von den Öffnungen ausgesetzten Oberfläche aufzubringen.
Werden runde Öffnungen verwendet, um die Luft zuzuführen, müssen die Öffnungen nahe am Mittelpunkt kleine Öffnungen sein, während jene nahe am Umfang größer sein müssen, um proportionale Erwärmung zu liefern.
Enge Schlitze oder kleinere Öffnungen nahe am Mittelpunkt müssen jedoch enger am Produkt liegen, um eine effektive Wärmeübertragungsrate zu geben. Gleichwohl müssen größere Öffnungen nahe am Umfang weiter entfernt vom Produkt sein, um einen "blockierenden Luftstrom" zu vermeiden. Beträgt der effektive Produktabstand von der Luftzufuhr optimalerweise das 2- bis 5fache des minimalen Öffnungsdurchmessers, so liegt es auf der Hand, dass die Fläche nahe am Mittelpunkt des Kreises kleiner ist als 1/5 der Fläche des äquivalenten Stoßkreises, der mehr als das 5fache des mittleren Durchmessers des mittleren Kreises ausmacht.
Ist der Luftzufuhrverteilerkanal optimal für größere Außenluft-Versorgungsöffnungen beabstandet, dann sind die schmaleren Mittelöffnungen entweder zu weit vom Produkt entfernt oder es ist kein Zwischenraum vorhanden, um Produkte verschiedener Höhen zu bewegen. Folglich, und zwar dann, wenn die mittleren schmalen Öffnungen genau von dem Produkt beabstandet sind, befinden sich die äußeren größeren Öffnungen zu nahe am Produkt, oder eine konische Appliziereinrichtung wird benötigt.
Um die Notwendigkeit zu vermeiden, eine konische Luftquelle mit begrenztem Zugang bereitzustellen, und um die Herstellung zu erleichtern, stellen Luftöffnungsausgestaltungen, die Öffnungen mit gleicher minimaler Breite, runden Löchern oder Schlitzen verwenden und vielfache dieser entsprechenden Öffnungen verwenden, ein äquivalentes Verhältnis von Strahlöffnungsfläche zu Zielfläche in jedem Kreis des Drehscheibenkreises bereit.
Die Anordnung der Öffnung innerhalb jedes konzentrischen Kreises ist auch sehr wichtig, um das "Auswaschen" verbrauchter Luft von den entferntesten Öffnungen zu verhindern, die unter der Luft von den Öffnungen im Umkehrweg gespült werden. Werden die Öffnungen etwa in Reihen mit kontinuierlichen Öffnungen für die Umkehrwege zwischen den Reihen positioniert, tritt weniger Auswaschen auf.
Ein weiterer Vorteil der rotierenden Drehscheibe ist der, dass die Luftzufuhröffnungen nicht notwendigerweise gleichmäßig beabstandet sein müssen, so dass diese gebündelt oder zufällig innerhalb ihres entsprechenden Kreises angeordnet sein können.
Das benötigte Verhältnis der Fläche des Fluchtwegs zur Luftzufuhröffnung ist natürlich von einer Vielzahl von Faktoren abhängig:
1. Die Geschwindigkeit und Integrität des Luftstroms ist am stärksten nahe der Öffnung und die Ströme streuen nicht zu sehr, sofern der Raum zwischen den Strahlen am größten nahe der Öffnung ist.
2. Der Fluchtweg ist größer, wenn das Produkt weiter von der Luftzufuhröffnung beabstandet ist.
3. Der anfälligste breiteste und langsamste sich bewegende Anteil des Luftstroms befindet sich an dessen entferntester Ausdehnung, d. h. an einem unteren Punkt, wenn der Strom auf ein irregulär geformtes Ziel gelenkt wird.
Ein Beispiel ist eine Heiz- oder Kühlvorrichtung mit einem Durchmesser der Luftöffnungen von 12,7 mm (1/2 Zoll), die 88,9 mm (3 1/2 Zoll) über einer Drehscheibenoberfläche beabstandet sind, und mit der Aufnahme von Produkten verschiedener Höhe von 25,4 mm (1 Zoll) bis 63,5 mm (2 1/2 Zoll) Höhe. Unter diesen Bedingungen und mit einem mäßig stabilen Produkt ist die durchschnittliche ebene Fluchtfläche der verbrauchten Luft vorzugsweise gleich wenigstens viermal der Luftzufuhrfläche.
Das Volumen der entweichenden verbrauchten Luft steigt mit der Geschwindigkeit der Luftzufuhr an. Gleichwohl steigt auch der Widerstand in Bezug auf die Ablenkung oder die Wärmeausdehnung mit größerer Luftstromgeschwindigkeit an.
Das torten- oder keilförmige Segment einer runden Drehscheibe kann eine zweimal so große Luftzufuhröffnungsfläche aufweisen als in linearen rechtwinkligen Luftaufbringungsflächen, da die Fläche nahe dem Mittelpunkt der Drehscheibe viel kleiner ist als der V-förmige Fluchtweg, wenn sich die Luft zum Umfang bewegt.
Teil der Bedeutung eines größeren Verhältnisses "R" oder des Öffnung-zu-ebenem-Produkt- Verhältnisses besteht darin, dass Oberflächeneffekte wie etwa Knusprigwerden, Anbräunen, Austrocknen oder Vakuumfrosten von feuchten Lebensmittelprodukten (US-PS 3,884,213- Verfahren) durch die Energiedissipation der Verdampfung des an die Oberfläche wandernden Wassers, die latente Wärme und die Produktleitfähigkeit modifiziert werden.
Je schneller die Wärmeübertragung auf die Oberfläche erfolgt, umso besser und schneller können bestimmte Oberflächeneffekte erreicht werden. Oft kann sehr schnelles Oberflächenerwärmen unerwünschtes Erwärmen des Inneren des Produkts reduzieren, woraus eine bessere Verarbeitung und Energieeinsparungen resultieren.
Wichtige und einzigartige Verfahren und Vorrichtungen in dieser Beschreibung umfassen:
die Verwendung einer Drehscheibe in einem Hohlraum mit rezirkulierender Luft, um Produkte wiederholt Strömen temperaturgeregelter Luft auszusetzen, um entweder Erwärmen oder Abkühlen der Produkte zu erreichen.
Eine Vorrichtung, die Strahlen von Luft aufbringt, damit diese auf kreisförmige Flächen oder Kreise des Produkts aufstoßen, auf welche die Strahlen in unregelmäßigen Intervallen um die Kreise gerichtet sind, um der verbrauchten Luft Fluchtwege zwischen aufeinanderfolgenden partiellen radialen Reihen von Strahlen zu erlauben, um das Auswaschen, d. h. das Ablenken der Strahlen auf dem Weg der zum Gebläse zurückkehrenden Luft zu reduzieren.
Die Luftströme werden vorzugsweise gezwungen, auf die unregelmäßig geformten Oberflächen von feuchten Lebensmittelprodukten zu stoßen, um Knusprigwerden, Anbräunen, Austrocknen oder Vakuumkühlen oder -frosten zu erreichen. Die kreisförmigen Luftzufuhröffnungen 94, die Luftstrahlstöße auf Produkte auf einer rotierenden Drehscheibe aufbringen, überschreiten 5 bis 6% der ebenen Fläche des Produkts und die Fläche der Luftzufuhröffnungen überschreitet 10% der ebenen Fläche des Produkts.
In der Ausführungsform von Fig. 9-17 setzt die rotierende Drehscheibe wiederholt das Produkt P Luftströmen von den Öffnungen aus, die angeordnet sind, derart, dass minimales Auswaschen von verbrauchter Umlaufluft auftritt, wenn die Luftumkehr um den Umfang der Drehscheibe stattfindet.
Bezugnehmend auf Fig. 19 bezeichnet das Bezugszeichen 320 im allgemeinen ein Gehäuse für eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit Axialstromluftstoß. Das Gehäuse 320 umfasst beabstandete Seitenwände 322 und 324, eine sich im wesentlichen vertikal erstreckende Vorderwand 326 und Rückwand 344, die sich quer zwischen den Seitenwänden erstrecken. Eine nach unten schräg abfallende Vorderwandfläche 328 ist an einer unteren Kante der Vorderwand 326 befestigt und eine im wesentlichen nach oben schräg verlaufende Vorderwandfläche 330 ist an der oberen Kante der Vorderwand 326 befestigt. Eine Deckenwand 332 und eine Bodenwand 342 erstrecken sich zwischen den Seitenwänden 322 und 324 und sind mit den nach oben und nach unten schräg verlaufenden Vorderwandflächen 328 und 330 verbunden. Die Rückwand 344 erstreckt sich zwischen den Seitenwänden 322 und 324 und zwischen der Deckenwand 332 und der Bodenwand 342, um einen eingeschlossenen Kochhohlraum 350 auszubilden.
Die nach oben schräg verlaufende Vorderwandfläche 330 weist eine darin ausgebildete Öffnung auf, die durch eine Tür 334 geschlossen wird, die schwenkbar durch ein Stangenscharnier 336, das an eine nach oben zeigende Kante davon angrenzt, an der nach oben schräg verlaufenden Vorderwandfläche 330 befestigt ist. Eine Glaswandfläche 340 in der vorderen Ladetür 334 erlaubt ein Betrachten des Inhalts des Hohlraums 350.
Die Gehäusewände 322-344 sind vorzugsweise aus beabstandeten Flächen rostfreien Stahls ausgebildet, wobei diese Isolierungsmaterial aufweisen, das dazwischen angeordnet ist, um die Wärmeleitung durch die Wände einzuschränken. Die vordere Ladetür 334 wird mit geeigneten Dichtungen bereitgestellt (nicht gezeigt), die die Kanten der in der nach oben schräg verlaufenden Vorderwandfläche 330 ausgebildeten Öffnung abdichtend in Eingriff nehmen.
Die Rückwand 344 wird mit einem abgebogenen Abschnitt 346 bereitgestellt, der eine im wesentlichen konisch geformte Aussparung ausbildet, in welcher ein Motor 352 befestigt ist. Der Motor 352 weist eine Antriebsweile 354 auf, die sich durch die Rückwand 344 des Gehäuses 320 erstreckt, und befindet sich in Antriebsverbindung mit einem Gebläseflügel 355.
Die Konfiguration des Gehäuses 320 erlaubt, dass eine Vielzahl von Öfen aufeinander gestapelt werden, während Zugang zum Inneren jedes der Öfen als Folge der Bewegung der Tür von der vollständig gezeichneten Stellung in die gepunktet gezeichnete Stellung bereitgestellt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar sind, ohne das Grundkonzept der durch die Ansprüche definierten Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Lebensmittelprodukts, die umfasst:

eine Wärmesteuerungseinrichtung (62);

eine Einrichtung zum Zirkulieren von Luft (60) in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der Wärmesteuerungseinrichtung (62);

eine Produkthalteeinrichtung (16);

eine Einrichtung (18), um die Produkthalteeinrichtung (16) um eine Achse (15) zu drehen;

und gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (94 a-h), die mit der Einrichtung zum Zirkulieren von Luft (60) verbunden ist, die angepasst ist, um eine Vielzahl beabstandeter Luftströme auszubilden und um die beabstandeten Luftströme zu der Produkthalteeinrichtung (16) zu leiten, wobei die Einrichtung zum Ausbilden einer Vielzahl beabstandeter Luftströme (94 a-h) angepasst ist, um eine Vielzahl von Reihen beabstandeter Luftströme auszubilden, die radial um die Achse (15) beabstandet sind, derart, dass das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der beabstandeten Luftströme jeder Reihe relativ zu der Fläche der Reihe, in welcher die beabstandeten Luftströme angeordnet sind, im wesentlichen gleich dem Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der beabstandeten Luftströme in einer angrenzenden Reihe relativ zu der Fläche der angrenzenden Reihe ist, wobei die Einrichtung (18) zum Drehen der Produkthalteeinrichtung (16) angepasst ist, um die Produktabschnitte (P) auf der Halteeinrichtung wiederholt in die Wärmeaustauschbeziehung mit den beabstandeten Luftströmen und aus der Wärmeaustauschbeziehung mit den beabstandeten Luftströmen heraus zu bewegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Ausbilden beabstandeter Luftströme umfasst:

einen ersten Verteilerkanal (90a), der senkrecht oberhalb der Produkthalteeinrichtung (16) beabstandet ist; und

einen zweiten Verteilerkanal (90b), der senkrecht unterhalb der Produkthalteeinrichtung (16) beabstandet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Verteilerkanal (90a) ein erstes Ende (93) besitzt, das angrenzend an die Achse (15) angeordnet ist, sowie ein zweites Ende (105), das in Fluid-Kommunikation mit der Einrichtung zum Zirkulieren von Luft (60) steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Verteilerkanal ein erstes Ende (93) besitzt, das von der Achse (15) beabstandet ist, sowie ein zweites Ende (100), das in Fluid-Kommunikation mit der Einrichtung zum Zirkulieren von Luft (60) steht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jeder Verteilerkanal angepasst ist, um beabstandete Luftströme auszubilden, wobei die Luftströme radial relativ zu der Achse (15) angeordnet sind, derart, dass jeder Luftstrom gegen eine Fläche eines Produktes (P) auf der Halteeinrichtung (16) stößt und ein kreisförmiges Muster auf dem Produkt zeichnet, wenn sich die Halteeinrichtung (16) um die Achse (15) dreht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jeder Verteilerkanal mit einer Vielzahl von Öffnungen (94a-h, 92a, 92b) versehen ist, die geformt und gestaltet sind, um Luftströme auszubilden, wobei die Öffnungen in dem ersten Verteilerkanal (90a) angeordnet sind, um ein Zusammenstoßen mit den durch den zweiten Verteilerkanal (90b) ausgebildeten Luftströmen zu verhindern.

7. Verfahren zum Übertragen von Wärme zwischen dem Gas und einem Produkt (P), das durch eine Drehscheibe (16) in einem Blasofen gehalten wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Ausbilden einer Vielzahl von Reihen getrennter Ströme von temperaturgeregeltem Gas;

Leiten von Strömen einer ersten Reihe, damit sie gegen die beabstandeten diskreten Flächen auf der Fläche des Produktes (P) stoßen, wenn das Produkt auf der Drehscheibe (16) in dem Ofen bewegt wird;

Ausbilden einer Reihe von schrägen Luftströmen in der Nähe der Mitte der Drehscheibe (16), um einen Backbereich (10) auf einer Seite der Reihe der schrägen Ströme und einen Ladebereich (12) auf der anderen Seite der Reihe der schrägen Ströme auszubilden; und

Abziehen verbrauchten Gases, das auf das Produkt (P) zwischen den getrennten Strömen temperaturgeregelten Gases aufgetroffen ist, durch einen Umkehrkanal (80), der von der Reihe der Ströme beabstandet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, welches das Ausbilden einer Reihe verschiedener Ströme temperaturgeregelten Gases einschließlich des Ausbildens einer im wesentlichen halbkreisförmigen Reihe von Strömen umfasst; und

Lenken der Ströme des Gases mit hoher Geschwindigkeit hin zu der Fläche eines Produkts (P) auf der Drehscheibe (16), um den Transport verbrauchter Luft aus dem Ofen zu verhindern.

9. Verfahren nach Anspruch 7, welches das Ausbilden einer Reihe verschiedener Gasströme umfasst, und zwar:

Fördern temperaturgeregelten Gases durch einen Verteilerkanal (90a-d) zu Kanälen (90a, 90b), die eine Hauptausdehnung besitzen, welche im wesentlichen senkrecht zu der Hauptausdehnung des Verteilerkanals ist; und

Leiten eines Gasvolumens von dem Verteilerkanal (90a-d) durch ein Gitter von Kanälen (105) in einen Verteilerkanal (90a, 90b), um im wesentlichen parallele Gasströme in dem Kanal auszubilden; und Leiten von Teilen der im wesentlichen parallelen Ströme hin zu gegenüberliegenden Enden des Kanals, derart, dass das Gas im wesentlichen gleichmäßig von dem Kanal durch eine Reihe von Öffnungen hin zu einem Produkt auf der Drehscheibe (16) strömt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung, die mit der Einrichtung zum Zirkulieren von Luft verbunden ist, die angepasst ist, um eine Vielzahl beabstandeter Luftströme auszubilden, umfasst:

eine Luftkanaleinrichtung (90a, 90b), die Öffnungen (94a-h) besitzt, die in einer Reihe konzentrischer Kreise ausgebildet sind, wobei jeder der konzentrischen Kreise Öffnungen (94a-h) besitzt, die darin derart ausgebildet sind, dass die Summe der Querschnittsflächen der Öffnungen in jedem der konzentrischen Kreise im wesentlichen im gleichen Verhältnis zu der Fläche der konzentrischen Kreise steht, in der die Öffnungen angeordnet sind, derart, dass die Fläche eines Lebensmittelproduktes (P), das sich unter jedem konzentrischen Kreis von Öffnungen dreht, im wesentlichen gleichmäßig erwärmt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei jeder der konzentrischen Kreise im wesentlichen halbkreisförmig ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die einen Korb (116) einschließt, der aus Einzelteilen bestehendes Produkt enthält, wobei der Korb einen perforierten Boden besitzt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei jede der Öffnungen (94a-h) in den Kanälen konfiguriert ist, dass sie Ströme temperaturgeregelten Gases in einem Abstand ausbilden und ausstoßen, der ausreicht, um die Produkthalteeinrichtung (16) zu erreichen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, die umfasst:

ein Gehäuse (20), das eine Eingangsöffnung (33) besitzt;

eine Verschlusseinrichtung (35), die beweglich an dem Gehäuse (20) befestigt ist, um die Eingangsöffnung (33) zu öffnen und zu schließen; und

eine Einrichtung (98) in dem Gehäuse (20), um die temperaturgeregelte Luft in dem Gehäuse zurückzuhalten, wenn die Verschlusseinrichtung (35) bewegt wird, um die Eingangsöffnung (33) in das Gehäuse hinein zu öffnen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei jeder der Verteilerkanäle mit einer Vielzahl von Öffnungen (94a-h, 92a, 92b) bereitgestellt ist, die geformt und konfiguriert sind, um Luftströme auszubilden, die gegen die Kreise stoßen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei das Gehäuse umfasst:

beabstandete Seitenwände (322, 324); eine Vorder- und Rückwand (326, 344), die sich zwischen den Seitenwänden erstrecken; eine Decken- und eine Bodenwand (332, 342), die sich zwischen den Seitenwänden erstrecken, wobei die Deckenwand (332) eine Kante besitzt, die mit der Rückwand (344) verbunden ist, die Bodenwand (342) eine Kante besitzt, die mit der Rückwand (344) verbunden ist, und die Vorderwand (326) einen abgeschrägten Abschnitt besitzt, der mit einer Vorderkante der Bodenwand (342) verbunden ist; eine Einrichtung (336) zum schwenkbaren Befestigen der Verschlusseinrichtung (334) angrenzend an eine Kante der Deckenwand (332); eine Einrichtung zum Positionieren einer Vielzahl von Gehäusen in Juxtaposition, derart, dass die Verschlusseinrichtung (334) auf einem ersten der Gehäuse zwischen einer ersten Position, wobei eine Kante der Verschlusseinrichtung angrenzend an eine Kante der Vorderwand des Gehäuses positioniert ist, und einer zweiten Position schwenkbar ist, wobei die Verschlusseinrichtung (334) auf dem ersten Gehäuse angrenzend an den abgeschrägten Abschnitt (328) der Vorderwand (326) auf dem zweiten Gehäuse positioniert ist, um die Eingangsöffnung in das erste Gehäuse hinein zu öffnen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Verschlusseinrichtung eine im wesentlichen senkrecht angeordnete Tür (35) umfasst; eine Einrichtung (35h), die die Tür (35) schwenkbar an dem Gehäuse (20) befestigt; und eine Einrichtung (320; 322; 325), die die Produkthalteeinrichtung (16) beweglich an der Tür (35) befestigt, derart, dass die Produkthalteeinrichtung (16) durch die Eingangsöffnung bewegt werden kann, wenn die Tür (35) bewegt wird, um die Eingangsöffnung zu öffnen und zu schließen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Einrichtung zum Zirkulieren von Luft in dem Gehäuse umfasst:

eine Axialströmungsblaseinrichtung (60), die angepasst ist, um unter Druck gesetzte Luft gegen die Produkthalteeinrichtung (16) zu fördern; und eine Luftrückführeinrichtung (144, 145), die mit der Axialströmungsblaseinrichtung (60) in Verbindung steht, wobei die Axialströmungsblaseinrichtung (60) angepasst ist, Luft in das Gehäuse hin zu den beabstandeten Kanten der Produkthalteeinrichtung (16) angrenzend an gegenüberliegende Seiten der Eingangsöffnung zu ziehen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Einrichtung zum Zirkulieren von Luft in dem Gehäuse eine Radialströmungsblaseinrichtung (60) in dem Gehäuse umfasst, wobei die Radialströmungsblaseinrichtung (60) angepasst ist, um Luft hin zu den Seiten des Gehäuses (20) zu fördern; und eine Luftrückführeinrichtung (80) zwischen den Seiten des Gehäuses, die mit der Radialströmungsblaseinrichtung (60) in Verbindung stehen, wobei die Luftrückrühreinrichtung (80) konfiguriert ist, um Luft hin zu einem mittleren Abschnitt des Gehäuses zwischen beabstandeten Kanten der Eingangsöffnung zu ziehen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Verschlusseinrichtung (35), die beweglich an dem Gehäuse (20) befestigt ist, um die Eingangsöffnung zu öffnen und zu schließen, umfasst: eine Einrichtung (325), welche die Produkthalteeinrichtung (16) beweglich an der Verschlusseinrichtung (35) befestigt; eine Einrichtung, welche die Einrichtung (320, 322, 325) befestigt, um die Produkthalteeinrichtung zu der Verschlusseinrichtung (35) zu drehen, derart, dass sich die Produkthalteeinrichtung und die Einrichtung zum Drehen der Produkthalteeinrichtung mit der Verschlusseinrichtung drehen, wenn die Verschlusseinrichtung bewegt wird, um die Eingangsöffnung zu öffnen und zu schließen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Gehäuse (20) eine Rückwand (26) besitzt; eine Einrichtung, welche die Einrichtung (36, 60) zum Zirkulieren von Luft in dem Gehäuse (20) auf der Rückwand (26) befestigt; und eine Einrichtung, welche die Rückwand an dem Gehäuse beweglich befestigt, derart, dass wenigstens ein Abschnitt der Einrichtung (36, 60) zum Zirkulieren von Luft in dem Gehäuse (20) aus dem Gehäuse nach Bewegung der Rückwand (26) bewegt werden kann.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ein Gehäuse (20) mit einem Inneren umfasst; eine Einrichtung, die das Innere des Gehäuses in eine Kochkammer (10) und eine Luftkonditionierungskammer (12) unterteilt, und eine mit winzigen Öffnungen versehene Einrichtung (144, 145) angrenzend an die Produkthalteeinrichtung (16), wobei die mit winzigen Öffnungen versehene Einrichtung (144, 145) konfiguriert ist, um die Produkthalteeinrichtung (16) von der Zirkulierungseinrichtung (60) zu trennen, um die Übertragung von Fettpartikeln von der Kochkammer (10) in die Luftkonditionierungskammer (12) zu verhindern.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, die eine Mikrowellenerwärmungseinrichtung (130, 135) einschließt, die Mikrowellenenergie in die Kochkammer (10) führt; wobei die mit winzigen Öffnungen versehene Einrichtung (144, 145) Mikrowellen-reflektierendes Material umfasst, das eine Mikrowellenbarriere zwischen der Kochkammer (10) und der Luftkonditionierungskammer (12) ausbildet, während es die Zirkulation von Luft zwischen der Kochkammer (10) und der Luftkonditionierungskammer (12) erlaubt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, wobei die mit winzigen Öffnungen versehene Einrichtung (144, 145) in der Kochkammer entfernbar befestigt ist, um das Reinigen des Ofens zu erleichtern.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1, die umfasst:

eine Kammer mit einem Inneren (10, 12) und einer Produktladeöffnung (33), die mit dem Inneren der Kammer in Verbindung steht;

eine Verschlusseinrichtung (35);

eine Einrichtung (325), welche die Produkthalteeinrichtung (16) beweglich an der Verschlusseinrichtung befestigt; und

eine Einrichtung (325), die die Verschlusseinrichtung (35) beweglich an der Kammer befestigt, derart, dass die Verschlusseinrichtung (35) zwischen einer ersten Position, die die Ladeöffnung schließt, wobei die Produkthalteeinrichtung (16) in dem Inneren der Kammer positioniert ist, und einer zweiten Position bewegt werden kann, die von der Ladeöffnung beabstandet ist, wobei die Produkthalteeinrichtung (16) außerhalb der Kammer positioniert ist.