APPARATUS AND METHOD FOR COOKING FOOD

Abstract: The apparatus cooks the food in the cooking space of a closed housing, the interior of which is heated. At least one water supply with an outlet opening is provided, the latter being arranged opposite a rotating sprayer. The sprayer is preferably constructed as a bucket wheel fan. <IMAGE>

Description: Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln und Verfahren zum Betrieb des Gerätes Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Gerätes. Aus der DE-OS 26 05 816 ist ein derartiges Gerät bekannt, wobei eine erwärmbare Platte mit mehreren Öffnungen vorgesehen ist, durch die Wasser gesprüht wird. Bei Kontakt mit der Platte verdampft das Wasser. Nachteilig an dieser Anordnung ist es, dass die Öffnungen in der beheizbaren Platte durch Feststoffteilchen oder Verunreinigungen verstopft werden können, wodurch die Dampferzeugung behindert wird. Bekannt ist auch ein Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln, das als Heissumluft-Dämpfer bezeichnet wird. Bei diesem Gerät ist ein Gebläserad mit antreibendem Elektromotor vorgesehen, über das Heissluft innerhalb des Garraumes umgewälzt werden kann. Weiterhin ist ein Druckkessel zur Erzeugung von Dampf vorgesehen, der über steuerbare Ventile in den Garraum eingeleitet werden kann. Diese Dampfbereitungseinrichtung macht aber das Gerät relativ aufwendig. Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass bei verringertem apparativem Aufwand eine einwandfreie Garung von Lebensmitteln verschiedenster Art ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, dass das Wasser direkt auf einen rotierenden Zerstäuber geführt wird, erübrigt sich der bisher notwendige Dampferzeuger, der bekanntermassen hohen sicherheitstechnischen Anforderungen genügen muss. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass die Zerstäubung des Wassers auf mechanischem Weg im Garraum im wesentlichen das selbe Dampf-Milieu schaffen kann, wie dies durch einen gesonderten Dampferzeuger bisher bewerkstelligt wurde. Besonders vielfältig einsetzbar ist das Gerät dann, wenn der rotierende Zerstäuber ein Gebläse-Schaufelrad ist, das einen Betrieb des Gerätes als Heissumluft-Ofen ermöglicht. Darüber hinaus wird durch diese Ausbildung des Zerstäubers eine besonders wirkungsvolle Zerstäubung des eingebrachten Wassers erzielt, da dieses vom Luftstrom mitgenommen wird. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist die Austrittsöffnung der Wasserzuführung mit einer Düse versehen, die axial auf die Nabe des Schaufelrades gerichtet ist. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Austrittsöffnung der Wasserzuführung derart über der Nabe des Gebläserades angebracht, also radial auf die Nabe gerichtet, dass ausströmendes Wasser von oben auf die Nabe fliesst. Da in diesem Fall die Zerstäuberwirkung ausschliesslich durch das Gebläserad (bzw. die Nabe) gegeben ist, kann auf eine Düse verzichtet werden. Dies wiederum ermöglicht einen Betrieb bei sehr niedrigen Wasserdrücken und beugt einer Verstopfung vor, welche bei Düsen bei sehr kalkhaltigem Wasser oftmals festgestellt werden muss. Im Dämpf-Betrieb ist es von Vorteil, wenn die Luftförderleistung des Gebläses (gegenüber dem Betrieb als Heissumluft-Ofen) reduziert wird. Dadurch kann man erreichen, dass keine übergrossen Mengen von Wasser in den Garraum getrieben werden, wobei die Dampferzeugungswirkung dennoch gleich bleibt. Dies ist besonders dann sehr einfach zu erreichen, wenn man den Elektromotor, der das Gebläserad treibt, beim Dämpfen in seiner Drehrichtung umkehrt. Dann bleibt die Drehzahl des Gebläserades und damit die Zerstäubungswirkung zwar konstant, die Luftförderleistung sinkt aber ganz erheblich ab. Vorzugsweise führt man während des Dämpfbetriebes ständig Wasser zu (und überschüssiges Wasser über eine Abflussleitung im Boden des Garraumes ab) und hält die Temperatur im Garraummittels einer termostatischen Regelung konstant. Im Gegensatz zum intermittierenden Einführen von Dampf aus einem Dampferzeuger (wie dies bisher üblich war), wird dadurch eine höhere Gleichmässigkeit der Luftfeuchte (des Dampfmilieus) erreicht und gleichzeitig der Regelungsaufwand wesentlich vermindert. Ein ganz wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, dass man auch bei Temperaturen unter 100 C problemlos dämpfen kann. Durch dieses Nieder-Temperatur-Dämpfen kann auch sehr kritisches Gargut (z.B. Fisch) problemlos gegart werden. Weitere erfindungswesentliche Details ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher beschrieben werden. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in schematischer Vorderansicht; Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Draufsicht; Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht wie Fig. 1; Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 3; Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Be triebes einer Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 4; und Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebes der Vorrichtung nach Fig. 5. Das Gargerät besteht aus einem geschlossenen Raum mit einer Rückwand 1, mit Seitenwänden 2 und 3, einer Decke 4, einem Boden 5 und einer Tür 17 an der Vorderseite (siehe Fig. 1 bis 4). An der Rückwand 4 ist ein Schaufelrad gelagert, das eine Nabe 6, eine Scheibe 7 und am Umfang Schaufeln 8 aufweist. Zum Antrieb des Schaufelrades ist ein Elektromotor 9 vorgesehen, der ausserhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Schaufelrad ist von einer Heizschlange 10 umgeben, deren Anschlüsse 11 und 12 dicht durch eine Seitenwand 2 geführt sind. Durch die Seitenwand 2 läuft auch eine Wasserzuführungsleitung 13, die - wie weiter unten näher erläutert - über ein Magnetventil mit einer Wasserzuführung in Verbindung steht. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung endet die Wasserzuführungsleitung 13 in einer Düse 14, deren Aussprühöffnung auf die Nabe 6 gerichtet ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass die Düse 14 im wesentlichen in der Drehachse der Nabe 6 angeordnet ist. Das Schaufelrad mit der Heizschlange 10 und der Wasser zuführungsleitung 13 ist gegenüber dem eigentlichen Garraum, in den die Speisen einbringbar sind, über eine abnehmbare Abdeckung 15 getrennt. Die Abdeckung 15 ist so ausgebildet, dass eine Luft- (und Dampf-) Zirkulation durch das Gebläserad aufrecht erhalten werden kann. Der Boden 5 des Gerätes ist nach unten leicht gewölbt und weist an seinem tiefsten Punkt einen Ablauf 16 auf. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 hinsichtlich der Anordnung der Wasserzufüh rund 13 bzw. deren Austrittsöffnung 14. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, endet nämlich die Wasserzuführungsleitung 13 ohne Düse über der Nabe 6 derart, dass ausströmendes Wasser unabhängig vom Ausström-Druck auf die Nabe 6 auftrifft. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass selbst langsam ausströmendes Wasser durch die drehende Nabe 6 verteilt und nachfolgend durch die Schaufeln 8 weiter zerstäubt wird, ohne dass eine Druck Zerstäubung notwendig wäre. Durch die Anordnung der elektrischen Heizelemente 10 als Wendel rings um das Gebläserad wird ein besonders günstiger Wärmeübergang erzielt. In Fig. 5 ist die Gesamtanordnung als Blockschaltbild gezeigt. Aus dieser Abbildung geht hervor, dass vor der Austrittsöffnung 14 in der Wasserzuführungsleitung 13 ein Magnetventil Y1 angeordnet ist, dem ein Druckminderer 20 vorgeschaltet ist. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist dieser Druckminderer auf einen relativ hohen Wert eingestellt, während bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ein Druck von ca. 1 bar hinreichend ist. Der Druckminderer 20 steht eingangsseitig mit dem Auslass eines Wasserenthärters 19 in Verbindung, der eingangsseitig mit einem Wasseranschluss 18 verbunden ist. Neben der Wasserzuführung über die Austrittsöffnung 14 ist eine Beschwadungsdüse 29 vorgesehen, über die bei Öffnen eines Magnetventiles Y3, das in einer Leitung zwischen Beschwadungsdüse 29 und Enthärter 19 angeordnet ist, Wasser in den Garraum (im Betrieb als Heissumluft Ofen) eingesprüht werden kann. Der Elektromotor 9 ist bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung als Gleichstrommotor ausgeführt und steht über einen Umpolschalter 30 mit einer Gleichstromquelle in Verbindung. Selbstverständlich ist es auch möglich, andere umsteuerbare Elektromotoren mit entsprechenden Umsteuermitteln anstelle des Gleichstrommotores vorzusehen. Bei einer entsprechenden Ausbildung der Schaufeln 8 des Gebläserades ist es möglich, je nach Drehrichtung des Elektromotores 9 eine höhere oder niedriger Luftförderleistung zu erzielen, wobei die Drehzahl des Gebläserades gleich bleibt. Wenn man somit den Elektromotor 9 in einer Drehrichtung betreibt, die im Hinblick auf die Konstruktion der Schaufeln 8 an sich "falsch" ist, so erzielt man elnc gute Zerstäubungswirkung und stellt dennoch sicher, dass nicht zuviel Wasser durch den ansonsten starken Luftstrom in den Garraum getrieben wird. Die Heizelemente 10 sind über einen steuerbaren Schalter 21 (Relais) an das elektrische Stromnetz (nicht gezeigt) angeschlossen. Der steuerbare Schalter 21 wird vom Ausgang eines (Zweipunkt-) Reglers 22 gesteuert, an dessen Eingang ein Vergleich zwischen einem Soll-Wert und einem Ist-Wert durchgeführt wird. Der Soll-Wert ist über einen Sollwertsteller 24 einstellbar, während der Ist-Wert über einen Temperaturfühler 25 im Garraum mit nachgeschaltetem Messwandler 23 stammt. Je nach Einstellung des Sollwertstellers 24 wird somit die Temperatur im Garraum im wesentlichen konstant gehalten. Der am Boden 5 des Garraumes angebrachte Ablauf 16 mündet in einen Ablauftrichter 28, so dass überschüssiges Wasser aus dem Garraum abgeführt werden kann. Nachdem aber beim Einsprühen und Verdampfen von Wasser ein Überdruck im Garraum entsteht und somit auch Dampf aus dem Garraum abgeführt werden muss, ist dem Ablauf 16 ein Kondensator 27 nachgeschaltet, der über direktes Einführen von (kaltem) Frischwasser den Dampf kondensiert. Zur Steuerung der Frischwasserzuführung ist ein Magnetventil Y2 vorgesehen, das über einen Temperaturfühler 26 am Ende des Kondensators 27 mit nachgeschaltetem Messwandler 23 angesteuert wird. Übersteigt die Temperatur am Ende des Kondensators 27 einen fest eingestellten Sollwert, so wird das Ventil Y2 geöffnet und Frischwasser aus dem Wasseranschluss 18 dem Kondensator 27 zugeführt und zusammen mit dem kondensierten Dampf in den Ablauftrichter 28 entlassen. Im folgenden wird der Betrieb des erfindungsgemässen Gerätes anhand von Fig. 6 näher erläutert, wobei das Gerät zunächst als Dämpfer und dann als reiner Heissumluft Ofen arbeitet. Fig. 6A zeigt die Drehzahl und Drehrichtung des Elektromotors 9; Fig 6B den Temperaturverlauf im Inneren des Garraumes;Fig. 6C den Schaltzustand des Schalters 21 (oben = an; unten = aus); Fig. 6D den Schaltzustand des Ventiles Y2; Fig. 6E den Schaltzustand einer Beschwadungsautomatik (oben = an); Fig. 6F den Schaltzustand einer Handbetätigungstaste (oben = an); Fig. 6G den Schaltzustand des Ventiles Y3 (oben = an) und Fig. 6H den Schaltzustand des Ventiles Y1 (oben = an). Das in Fig. 6 gezeigte "Programm" erläutert den Betrieb des erfindungsgemässen Gerätes zuerst als Dämpfer und dann als Heissumluft-Ofen. Während der ersten Phase läuft der Motor 9 in einer Richtung, die einem geringen Luftförderstrom entspricht. Die Verzögerungszeit am Beginn des Programmes stellt sicher, dass das Gerät erst dann zu laufen beginnt, wenn die Tür sicher nicht mehr geöffnet wird (Verzögerungszeit = 15 sec). Sobald das Schaufelrad zu drehen beginnt, setzt die Heizung ein und heizt den Innenraum des Gerätes bis zur Temperatur t2 auf. Bei Erreichen der Temperatur T2 schaltet der Regler 22 den Schalter 21 aus, worauf sich der Innenraum des Gerätes sich langsam wieder abkühlt und zwar bis zur Temperatur tl. Bei Erreichen der Temperatur tl beginnt ein erneuter Heisvorgang. Wenn nach der Dämpfphase, die bei 1000 C aber auch darunter stattfinden kann, die Heissluft-Phase beginnt, so wird die Temperatur im Innenraum des Gerätes bis auf den Temperaturwert t4 angehoben und kann danach wieder zum Temperaturwert t3 absinken, um danach wieder angehoben zu werden usw.. Während des Dämpfens wird immer wieder das Ventil Y2 geöffnet, um im Kondensator 27 aus dem Geräteinnenraum ausströmenden Dampf zu kondensieren. Wenn nach dem Übergang von der Dämpf- zur Heissluftphase das im Innenraum des Gerätes befindliche Rest-Wasser verdampft und durch die Öffnung 16 im Boden des Gerätes austritt, so wird über eine längere Zeit hinweg das Ventil Y2 geöffnet, da die Temperatur am Temperaturfühler 26 über längere Zeit hinweg einen höheren Wert erreicht. Beim erfindungsgemässen Gerät ist eine Zeit-Automatik vorgesehen, die ein intermittierendes Einsprühen von Wasser über die Beschwadungsdüse 29 während der Heissluftphase ermöglicht. Der Schaltzustand dieser Automatik ist in Fig. 6E gezeigt. Darüber hinaus kann bei Bedarf auch ein von Hand ausgelöstes Signal gegeben werden (Fig. 6F), um eine grössere Wassermenge einzuspritzen. Während dieser Zeit ist die Automatik (Fig. 6E) stillgelegt. Das Ventil Y3 reagiert auf beide Signale (Oder Funktion), wie dies in Fig. 6G gezeigt ist. Während des gesamten Dämpfvorganges ist das Ventil Y1 geöffnet, wie dies in Fig. 6H gezeigt ist. Hinsichtlich dieser Betriebsweise unterscheidet sich das erfindungsgemässe Gerät ganz wesentlich von Geräten mit einem Dampferzeuger, da derartige Dampferzeuger intermittierend (gepulst) Dampf einblasen, was einen wesentlich höheren Steueraufwand und auch Verschleiss mit sich bringt. Darüber hinaus wird beim erfindungsgemässen Gerät eine ganz einfache Temperaturregelung vorgenommen, wobei durch den ständigen Wasserzufluss ein konstantes Dampfmilieu erzeugbar ist. Überschüssiges Wasser, das also nicht an den Heizelementen 10 oder an den aufgeheizten Innenwänden des Gerätes verdampft, fliesst ganz einfach durch den Ablauf 16 ab. Auf diese Weise wird mit einfachsten Mitteln ein besonders gleichmässiger Betrieb des Dämpfers gewährleistet. Die im vorangegangenen beschriebenen Merkmale werden für sich alleine oder in sinnvoller Kombination als erfindungswesentlich beansprucht.

Claims: Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln und Verfahren zum Betrieb des Gerätes Patentansprüche 1. Gerät zum Garen von Nahrungsmitteln in einem geschlossenen Gar raum mit mindestens einer Wasserzuführungsleitung (13) mit mindestens einer Austrittsöffnung (14), mit eIektrischen Heizelementen (10) und mit einer elektrischen Steuerschal tung, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (14) der Wasserzuführungsleitung (13) einem rotierenden Zerstäuber (6 bis 8) gegenüber ange ordnet ist. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Zerstäuber ein Gebläse-Schaufelrad (6 bis 8) ist. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (14) axial auf die Nabe (6) des Schaufelrades gerichtet ist. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung der Wasserzuführung als Düse (14) ausgebildet ist. 5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente rings um die rotierenden Zer stäuber (Schaufelrad 6 bis 8) angeordnet sind. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (14) der Wasserzuführung (13) derart radial auf die Nabe (6) des Gebläserades ge richtet und über dieser angebracht ist, dass ausströ mendes Wasser von oben auf die Nabe (6) fliesst bzw. tropft. 7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (30) vorgesehen sindr um die Luftförder leistung des Gebläse-Schaufelrades (6 bis 8) zu re duzieren. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zur Reduzierung der Luftförder leistung derart ausgebildet sind, dass die Drehzahl des Gebläse-Schaufelrades auch bei reduzierter Luft förderleistung im wesentlichen nicht vermindert wird. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (30) zur Reduzierung der Luftförder leistung als Umsteuerschalter (30) ausgebildet sind, der die Drehrichtung eines, das Gebläse-Schaufelrad antreibenden Elektromotores (9) umkehrt. 10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wasserzuführungsleitung (13) ein steuer bares Ventil (Magnetventil Y1) vorgesehen ist, dem ein Druckminderer (20) vorgeschaltet ist. 11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Heizelemente (10) über eine elektrische Stellanordnung (Schalter 21) zur Ein stellung der Heizleistung mit einer Stromquelle (Netz) in Verbindung stehen, und dass die Stellanord nung (21) mit einem Temperaturfühler (25) im Garraum derart in Verbindung steht, dass die Temperatur im Garraum auf einen im wesentlichen konstanten Wert einstellbar ist. 13. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und den An sprüchen 10 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Steuerschaltung derart ausgebildet ist, dass bei geöffnetem Ventil (Y1) die Luftförderleistung über die Mittel (30) reduziert ist. 14. Verfahren zum Betrieb eines Gerätes zum Garen von Nahrungsmitteln nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass man während des Garens durch Wasserdampf ständig Wasser zuführt und zerstäubt, dabei die Luftförder leistung des Gebläse-Schaufelrades vermindert und die Temperatur im Garraum konstant hält.

Inventors: SPANN, GUSTAV
Applicants: ELOMA GMBH BEDARFSARTIKEL ZUR GEMEINSCHAFTSVERPFLEGUNG
Application year: 1987
Main classification: A47J39
IPC codes: A47J27, A47J39