用于利用雾化的水颗粒和空气进行烹饪的方法和设备与流程

1.本技术涉及烤箱领域，更特别地，涉及一种利用雾化的水颗粒和空气在期望的最终温度下烹饪食物的烤箱。


背景技术：

2.已知用于制备食物的许多制备装置和程序，包含几种类型的烤箱和类似的设备。如美国专利第2,931,882号中所公开的，已知的制备装置的一个示例是干热烤箱。虽然常用，但是存在与干热烤箱的使用相关联的很多问题。例如，烹饪的食物通常具有变坏的外观、营养元素和维生素的损失、以及由于在用干热加热食物时发生的含水量的大量的损失而导致的显著的缩水。因此，干热烤箱效率不高，因为需要过量的热量来补偿食物中的水分的必要的和显著的损失。
3.另一种众所周知的食物制备装置和程序包含水蒸汽烤箱，如美国专利第5,494,690号中所示。然而，也存在与水蒸汽烤箱的使用相关联的许多问题。例如，烹饪周期期间使用的大量的水经常被在烹饪食物时从食物渗出的白蛋白、脂肪以及其它流出物污染。因此，必须从单元的底部排空大量的被污染的水。
4.另一种额外的食物制备装置和程序包含自动蒸汽发生系统，所述系统将蒸汽引导至烤箱的烹饪腔中，比如美国专利第8,704,138号和美国专利第7,867,534号中所公开的。然而，蒸汽烤箱也存在缺点。例如，这些烤箱会产生“汗液(sweat)”，这是因为蒸汽遇到内部烤箱壁的较冷的表面会冷凝。这种“汗液”经常聚集、汇集并且流动于烹饪锅的侧面上，导致在烤箱的内表面上形成难以清洁的食物膜。此外，高蒸汽温度对所烹饪的食物的营养价值具有很大的有害影响，并且本质上是危险的，因为加热到212华氏度以上的水蒸气必然会对使用者造成烫伤和烧伤。
5.发明人通过发明一种烤箱已经发现了针对与先前的烤箱系统相关联的问题的解决方案，所述烤箱利用水蒸气和高速空气的精确的生成。发明人已经发现了一种方法，所述方法使用令人惊讶的少量的水来烹饪食物，所以水蒸气的传送更精确，并且烤箱更节能。因此，发明人已经发现了一种烹饪食物的方法，所述方法不会由于过量的蒸汽的冷凝而在烤箱的壁或底部上产生“水滴”或“水坑”。
6.进一步，发明人已经发现了一种利用保持于低于212华氏度的温度下的水蒸气的方式，所以烤箱为是更安全的、对使用者更为友好的，并且食物能够保持它的味道和营养价值。


技术实现要素：

7.本技术的一个实施例包含一种用于加热烤箱的方法，所述方法符合所有美国fda食品安全指南，其中所述方法包含加热容纳于位于所述烤箱的烹饪室的外部的储存器中的水，以达到低于沸点的期望的终点温度；通过浸没于所述储存器的水内的空气加热器加热压缩空气；将经加热的水和经加热的压缩空气输送至雾化器；将所述经加热的水雾化成经
加热的水颗粒；以及经由所述经加热的压缩空气将所述经加热的水颗粒引导至所述烹饪室中。
8.该实施例包含位于所述烤箱内的烹饪室；附接至所述烹饪室的雾化器；位于所述烹饪室的外部的水的储存器，位于所述烹饪室的外部的水的储存器，其中所述水的储存器包括浸没于所述储存器的水内的空气加热器，其中所述空气加热器包括连接至空气压缩机的第一端以及连接至所述雾化器的第二端；第一水加热器，所述第一水加热器包括第一端和第二端，其中所述第一水加热器的第一端和第二端浸没于所述储存器的水内；以及包括泵的管道，其中所述管道的一个端浸没于所述储存器的水内并且所述管道的相对的端连接至所述雾化器。
9.另一个实施例包含一种对烤箱进行冷却或制冷的方法，其中所述方法包含冷却容纳于位于所述烤箱的烹饪室的外部的储存器中的水，以达到在大约30华氏度至50华氏度之间的期望的终点温度；通过浸没于所述储存器的水内的空气冷却器冷却压缩空气；将经冷却的水和经冷却的压缩空气输送至雾化器；将所述经冷却的水雾化成经冷却的水颗粒；以及经由所述经冷却的压缩空气将所述经冷却的水颗粒引导至所述烹饪室中。
附图说明
10.图1为一种加热用于使用雾化的水颗粒和压缩空气进行烹饪的烤箱的方法的示意图。
11.图2示出一种用于使用雾化的水颗粒进行烹饪的烤箱，所述烤箱包含其中浸没有空气加热器盘圈的水的储存器、水加热器盘圈、空气压缩机、以及雾化器。
12.图3示出图2的烤箱的第二实施例，其中在储存器与雾化器之间存在额外的水加热器盘圈。
13.图4示出图2的用于使用雾化的水颗粒和压缩空气进行烹饪的烤箱的第三实施例，所述雾化的水颗粒和压缩空气带有冷却的空气成分和水成分。
14.图5为根据图2的烤箱的水加热器盘圈的前视图。
15.图6为根据图2的烤箱的雾化器的立体前视图。
16.图7为图2的烤箱的第四实施例的立体后视图。
17.图8为图2的烤箱的第四实施例的开放的立体前视图。
18.图9为图2的烤箱的第四实施例的开放的立体前视图。
19.图10为图2的烤箱的第五实施例的开放的立体侧视图。
具体实施方式
20.图1为一种加热用于使用雾化的水颗粒和压缩空气进行烹饪的烤箱(10)的方法的一个实施例的示意图，如图2中所示。在该实施例中，所述方法包含加热位于烹饪室(12)的外部的水的储存器(14)，如图2中所示。通过将存在于储存器内的水泵送出储存器并且泵送通过水加热器盘圈(20)来加热水的储存器。用来在整个烤箱系统中泵送水的泵可以为任何形式的水泵、优选地为蠕动泵，因为已知这些泵为小的、精确的且简单的。另外，当蠕动泵关闭时，泵充当关闭阀，从而消除交叉污染和背压。进一步，这些水泵使未加压的水运动至加热器、一个或多个储存器、一个或多个雾化器以及冷凝器回路和/或从加热器、一个或多个
储存器、一个或多个雾化器以及冷凝器回路运动。这些泵布置于整个烤箱系统中，以有效地泵送水。
21.在该实施例中，水加热器为水加热器盘圈(20)，如图2、3、4、5以及7中所示，并且包含穿过玻璃陶瓷管(24)的电阻丝(22)，比如铜丝或盘绕的镍铬丝，所述电阻丝和玻璃陶瓷管进一步被盘绕的铜管(26)包围。玻璃陶瓷管可以进一步被铜套管包围，其中盘绕的铜管包围所述铜套管。有利地，通过控制盘绕的镍铬丝的直径和总长度，可以将盘绕的镍铬丝精确地校准至精确的期望的温度范围。
22.加热水的该方法是有利的，因为镍铬丝和玻璃陶瓷管的快速加热结合铜的优良的导热性几乎瞬间地加热烤箱运行所需的少量的水。因此，水被快速地加热至期望的最终温度，从而产生更有效的烤箱和烹饪过程。
23.水加热器的另一个实施例包含用来加热水的卤素灯泡或一段套在陶瓷玻璃管中的坝塔尔合金(kanthal)。水加热器盘圈(coil)的新颖的布置避免使用一个或多个“cal
‑
rod(卡尔罗德加热器)”来加热大量的水，如现有技术所证明的那样，所述加热太慢并且超过目标温度，从而过度烹饪食物。进一步，例如，当烤箱门打开时，烤箱(10)还具有更快的温度和蒸汽回收速率，因为烤箱连续地产生被以期望的温度加热的水蒸气并且在压力下连续地将该水蒸气引导至烹饪室中。
24.重复加热储存器(14)内的水的过程，直至水达到低于沸点的期望的终点温度。当烤箱(10)的使用者手动地输入期望的最终温度或选择预定的烹饪程序时，该期望的终点温度由烤箱(10)的使用者决定。存在于水的储存器内的是温度探针(未示出)，所述温度探针感测储存器内的水的温度并且将该温度数据转送至可编程逻辑装置(“pld：programmable logic device”)。可编程逻辑装置并不新颖，并且在本领域中作为用来构建数字电路的电子构件而为众所周知的，所述数字电路监测、控制以及改变烤箱的温度。如果烤箱(10)的每个特征内的温度不准确，则各个可编程逻辑装置可以通过一系列恒温控制器来调节、重新调节以及细调温度，所述恒温控制器监测和改变烤箱的各个加热器电路的输入。例如，储存器温度传感器将关于储存器内的内部温度的数据转送至储存器可编程逻辑装置。如果温度不在应有的位置，则可编程逻辑装置自动地调节水加热器盘圈的温度，以确保隔热的储存器内的水温为将食物烹饪至期望的最终温度所需的精确温度。
25.储存器(14)可以由任何材料制成，但是隔热材料为优选的以便更一致地保持储存器内的水的温度。例如，将一整只鸡烹饪至165华氏度的内部温度所需的水量是8液体盎司(240毫升)的水。这有利地使烤箱(10)更节能，因为它不必持续地过度补偿烤箱系统中的损失热。有利地，烤箱可以在120伏的继电器上运行，而不是240伏的继电器，这另外使得烤箱比现有技术的烤箱更节能。
26.在图2中所示的第一实施例中，在储存器(14)中的水再循环通过水加热器盘圈(20)之后或之时，空气被传递通过浸没于储存器的水内的空气加热器盘圈(32)。在该实施例中，空气被用管道输送通过空气加热器盘圈，但是其它实施例包含传递空气的替代的装置，比如泵。当储存器中的水被加热至期望的终点温度时，由比如铜的热感应材料制成的空气加热器盘圈必须加热至储存器中的水的特定的期望的终点温度。在该实施例中，空气加热器包括盘圈，这是有益的，因为当空气流过盘圈时，盘圈最有效地加热空气。然而，空气加热器可以为任何形状或形式并且由任何材料制成。因此，当空气被用管道输送通过空气加
热器盘圈时，空气被加热至烤箱的使用者最初选择的期望的最终温度。
27.在该实施例中，空气最初被从位于储存器的外部的压缩机(30)用管道输送。因此，具有预选的速度的压缩空气被泵送通过空气加热器盘圈。空气压缩机例如可以为活塞空气压缩机，所述活塞空气压缩机另外对空气消毒。压缩空气可编程逻辑装置控制被从空气压缩机通过空气加热器盘圈(32)泵送至雾化器(36)和烹饪室(12)中的空气的压力。所需的空气压力取决于许多因素，比如烹饪室的容积、泵送通过整个烤箱(10)的水量的相对大小以及孔的尺寸。
28.在该实施例中，一旦储存器(14)中的水达到用于烹饪的期望的最终温度，水就被从储存器泵送至雾化器(36)，如图2中所示。雾化器优选地位于烹饪室(12)的背面。由于该系统需要很少的水来运行，有利地，通过精确的温度控制，经加热的水几乎立即地被传送至雾化器。这在烹饪食物期间是非常重要的，并且是优于现有技术的方法和烤箱的优点，因为它容许在将食物烹饪至期望的温度期间的精细的控制以及精确的、可重复的一致性。进一步，存在大大受益于烤箱(10)的许多低温烹饪技术和食谱。例如，醒发面团和面包，或者烘焙湿糕点和甜点，比如芝士蛋糕，这些都是通过烤箱所利用的热量和水蒸气的独特的组合更精确地制备的。进一步，烤箱可以被用于任何领域中，无论是餐饮服务行业还是在家中使用。
29.在烤箱(10)的第二实施例中，如图3中所示，来自储存器(14)的经加热的水在它的至雾化器(36)的途中被泵送通过额外的水加热器盘圈(42)。该额外的水加热器盘圈可以充当经加热的水的第二热源，以确保经加热的水在期望的最终温度下到达雾化器。第二水加热器盘圈还确保经加热的水不会由于它运动至雾化器(36)而损失其温度。第二水加热器被用作“微调(trimming)”加热器，所述微调加热器细调储存器中的预加热的水的温度。
30.在第一实施例中，如图2中所示，使用常规雾化器技术在雾化器(36)内将经加热的水雾化成经加热的水颗粒。雾化器可以为任何形式的雾化器，比如philips respironics hs 860侧流雾化器，所述雾化器为一次性的并且由塑料制成。这些雾化器具有独特的五孔设计以及文丘里端口，以产生雾化颗粒流，其中80％的雾化颗粒的尺寸小于5微米。然而，雾化器可以由任何材料制成。
31.在该实施例中，如图2中所示，来自空气压缩机(30)的已经经由空气加热器盘圈(32)加热至期望的最终温度的空气被泵送至雾化器(36)。经加热的水颗粒经由雾化器中的经加热的压缩空气被引导至烤箱的烹饪室(12)中。雾化的水颗粒将食物烹饪至期望的最终温度，并且经由经加热的压缩空气被连续地引导至烹饪室(12)中。
32.如图6中所示，雾化器(36)的另一个实施例包含进给碗(38)。雾化器的进给碗包含检测雾化器内的水位的浮动开关(40)。如果水位上升到预定水位以上，则浮动开关启动抽吸管线，所述抽吸管线将过量的经加热的水从雾化器中抽出，并且使这些水再循环返回至储存器(14)，用于进一步加热以及在整个烤箱中再循环。精确地设定浮动开关的激活水平，以确保向雾化器传送的正确的水位，以便避免过量充注。进一步，雾化器(36)包含温度探针(39)，如图6中所示。这些温度探针感测雾化器中的水的温度。如果温度没有达到烹饪食物所需的期望的终点温度，烤箱会进行细调调节。
33.在图2的烤箱的替代的实施例中，来自雾化器(36)的过量的经加热的水在到达储存器之前被泵送通过额外的水加热器盘圈(未示出)。这是有利的，因为从雾化器被泵送通
过抽吸管线的过量的水在到达储存器之前被加热至期望的终点温度。这形成一种节能系统，所述系统不需要额外的时间来再加热水，因为水的温度在整个再循环过程中保持于期望的终点温度。
34.在第一实施例中，烤箱(10)的烹饪室(12)包含干球温度探针(未示出)。所述干球温度探针部分地感测由位于烹饪室内的辐射热元件(44)所发出的温度，所述辐射热元件比如为镍铬合金带状丝红外线烤盘。辐射热元件提高烤箱的干球环境空气温度，并且可以被独立地控制以产生期望的湿球和干球温度差。进一步，辐射热元件有助于对食物的美学修饰，例如，通过产生食物的通常期望的棕色的或酥脆的表面。
35.在该实施例中，烹饪室(12)进一步包含湿球温度探针(未示出)，所述湿球温度探针可以插入至正在烹饪的食物中。湿球温度探针和干球温度探针持续地感测湿球和干球的温度差，以确保烤箱维持预选的温度。感测到的温度随后被转送至相对应的湿球可编程逻辑装置和干球可编程逻辑装置，以便由一系列恒温控制器进行重新调节，所述恒温控制器监测并且改变各个加热器电路的输入。进一步，为了有助于一次烹饪一种以上的食物，烹饪室包含保持食物的可移除的支架，所述可移除的支架水平地固定至烹饪室内的支架狭槽(54)中。烤箱(10)还可以包含风扇(50)、比如对流风扇，以确保温度受控的水蒸气和压缩空气到达食物的所有表面以及用以混合水蒸气和环境空气。
36.在第三实施例中，如图4中所示，烤箱(10)包含冷却或制冷元件，其中独立地，或者除了经加热的空气和经加热的水被泵送至雾化器(36)之外，经冷却的空气和水被传送至雾化器。在该实施例中，空气被用管道输送通过空气加热器盘圈，但是其它实施例包含传递空气的替代的装置，比如泵。
37.在该第三实施例中，如图4中所示，存在位于烤箱(10)的烹饪室(12)外部的冷却储存器(60)。该冷却储存器容纳在设定温度下例如被从冷水箱泵送至冷却储存器中的水。如果水被手动地从市政水源插入或泵送至冷却储存器中，则珀尔帖热电块、板或冷却器(70)位于冷却储存器下面。珀尔帖热电块为用于热电冷却的公认的结构。对于制冷实施例，为了满足美国农业部食品安全指南，经冷却的水的水温将低于大约40华氏度，但是经冷却的水的温度可以为任何所需的温度。经冷却的水的温度范围在大约30华氏度至50华氏度之间。例如，珀尔帖块可以被设定于特定的可控温度下，所述可控温度将冷却水冷却至35华氏度，并且在该温度下引导雾化水。当烤箱的使用者手动地输入期望的终点温度或选择预定的烹饪程序时，该期望的终点温度由烤箱的使用者决定。存在于水的冷却储存器内的是温度探针(未示出)，所述温度探针感测冷却储存器内的水的温度并且将该温度数据转送至可编程逻辑装置，所述可编程逻辑装置通过控制珀尔帖块的温度而细调冷却储存器内的水的温度。冷却储存器包含空气冷却盘圈(66)、比如盘绕的铜盘圈，所述空气冷却盘圈浸没于冷却储存器的经冷却的水内。空气冷却盘圈保持冷却储存器内的水的温度，以使得泵送通过空气冷却盘圈的空气被设定于期望的最终温度下。空气可以被从用于空气加热器盘圈(32)的同一压缩机(30)泵送，或者它也可以被从单独的压缩机泵送。
38.如图4中所示，一旦冷却储存器(60)内的水达到期望的最终温度，经冷却的水和经冷却的空气就被泵送至雾化器(36)。在该实施例中，经冷却的空气和经冷却的水被泵送至与经加热的空气和经加热的水相同的雾化器。因此，雾化器将经加热的水和经冷却的水雾化成经加热的水颗粒和经冷却的水颗粒。这些经加热的水颗粒和经冷却的水颗粒经由经加
热的空气和经冷却的空气被引导至烹饪室(12)中。在该实施例中，存在来自经加热的空气的盘圈和经冷却的空气的盘圈的单独的空气管线，两者在y形分支(68)处连接。设置y形分支是有利的，因为它有助于空气温度在到达雾化器之前的混合。在该实施例中，雾化器包含再循环管线(56)，以根据该特定的雾化器正在使用的回路使水再循环返回至经加热的水的储存器(14)或经冷却的水的储存器。替代地，再循环管线包含第三水加热器盘圈(未示出)，所述第三水加热器盘圈将混合的经冷却的水和经加热的水在再循环通过经加热的水的储存器之前加热返回至期望的终点温度。另外，存在经冷却的水的再循环管线(57)，所述经冷却的水的再循环管线使过量的水再循环返回至经冷却的水的储存器(60)。
39.在另外的实施例中，经冷却的水被传送至与经加热的水和经加热的压缩空气不同的雾化器(未示出)。所述雾化器使用标准雾化技术将经冷却的水雾化成经冷却的水颗粒。这些经冷却的水颗粒经由经冷却的压缩空气被引导至烹饪室(12)中。在该实施例中，雾化器包含检测雾化器内的水位的浮动开关(未示出)。如果水位上升到预定水位以上，则浮动开关启动抽吸管线，所述抽吸管线抽出过量的经冷却的水，并且使该经冷却的水再循环返回至冷却储存器，用于再循环通过整个烤箱(10)。
40.在第四实施例中，如图7和8中所示，在烹饪室(12)的背面可以存在一个以上的雾化器，以有助于分层烹饪。在该实施例中，烹饪室具有被独立地控制和监测的许多不同尺寸的不同的隔室。有利地，雾化器(36，37)的尺寸非常小并且紧凑，以使得一个以上的雾化器可以被固定至烤箱(10)。因此，无论是仅仅接收经加热的水、经加热的空气、经冷却的水、经冷却的空气还是接收经加热的水和经冷却的水以及经加热的空气和经冷却的空气，每个雾化器都独立地将相应的水颗粒分散至独立的烹饪室中。如果使用者正在烹饪需要不同的烹饪温度和时间的多种不同的食物，则这是有利的。例如，在用于分层烹饪的额外的实施例中，如图8和9中所示，使用者将分隔板(51)滑动至烤箱(10)的烹饪室(12)中的分隔狭槽(52)中。如图9中所示，分隔板可以配备有它自己的辐射热元件(53)、干球温度传感器(未示出)、冷凝器回路(未示出)以及湿球温度传感器(未示出)。分隔板在其所有侧上装配有合适的衬垫材料，从而使由该分隔板形成的新的、细分的室能够容纳它自己的与烤箱的其它区域分离的环境。湿球温度传感器和干球温度传感器的连接由分隔板的后部的接触件提供，当分隔板被固定至适当位置中时，所述接触件连接。这为使用者提供烤箱内的多个空间来烹饪不同的食物，以分离可控的温度和结果。例如，火鸡可以被烹饪至165华氏度的终点温度，而包含土豆泥的菜肴和包含砂锅菜的另一个菜肴可以被烹饪至135华氏度的期望的终点温度。在这种分隔状态中的烤箱可以在135度下无限期地保存这些菜肴，并且不会过度烹饪这些物品，而另一个分开的腔中的火鸡可以在165度下被烹饪和保存。
41.在第五实施例中，如图10中所示，烤箱进一步包含空气冷凝器回路(75)，所述空气冷凝器回路包含位于烹饪室的底部处的槽(77)，其中所述槽包含冷凝器盘圈(78)和排水装置(76)，其中冷凝器盘圈的两端连接至第二经冷却的水的储存器。例如，冷凝器回路的一个实施例可以利用由珀尔帖(peltier)块(70)冷却的同一经冷却的水的储存器(60)，而另一个实施例可以使用单独的经冷却的水的储存器(未示出)。在该第五实施例中，经冷却的水被泵送通过空气冷凝器盘圈，所述空气冷凝器盘圈优选地为由铜制成的金属管盘圈，所述空气冷凝器盘圈在烹饪室的后部安装于底部上。冷凝器盘圈位于烹饪室的底部中的凹陷的槽中。所述槽在它的一个端处具有排水孔，并且可以朝向排水孔向下倾斜以便于朝着排水
孔排水。当经冷却的水被泵送通过铜冷凝器盘圈时，烹饪室(12)中的较热的雾化的空气被冷凝器盘圈的较冷的表面快速地冷凝。在盘圈的表面上冷凝的水聚集并且滴入槽中的排水装置中，在这里它被泵送返回水的冷却储存器。在该实施例中，被加热至某一温度的先前的雾化的水蒸气被快速地且有效地从烹饪室移除，并且处于不同的温度下的雾化的水蒸气可以被立即引导至烹饪室中。
42.本领域技术人员很好地认识到，本文中所公开的那些实施例的替代实施例(其为可预见的替代方案)也被本公开所涵盖。前述公开不旨在被解释为限制实施例或以其它方式排除这样的其它实施例、适应、变化、修改以及等同布置。
43.附图标记
44.烤箱10
45.烹饪室12
46.水的储存器14
47.储存器温度探针(未示出)
48.储存器浮动开关(未示出)
49.第一水加热器盘圈20
50.电阻丝22
51.玻璃陶瓷管24
52.盘绕的铜管26
53.空气压缩机30
54.空气加热器盘圈32
55.铜盘圈34
56.雾化器36
57.第二雾化器37
58.进给碗38
59.雾化器温度探针39
60.浮动开关40
61.第二水加热器盘圈42
62.第三水加热器盘圈4(未示出)
63.辐射热元件44
64.干球温度探针(未示出)
65.湿球温度探针(未示出)
66.风扇50
67.分隔板51
68.分隔狭槽52
69.辐射热元件53
70.机架狭槽54
71.再循环管线56
72.经冷却的水的再循环管线57
73.水泵58
74.经冷却的水的储存器60
75.经冷却的水的储存器浮动开关(未示出)
76.经冷却的水的储存器温度探针(未示出)
77.经冷却的空气的盘圈66
78.y形分支68
79.珀尔帖块70
80.第四水加热器72
81.第二空气加热器盘圈74
82.冷凝器回路75
83.排水装置76
84.冷凝器盘圈78
85.槽77。