ПОСУДА

Полезная модель относится к области удовлетворения жизненных потребностей человека, а точнее к бытовым приборам, и предназначена преимущественно для употребления пищевых продуктов, а также их приготовления и кратковременного хранения.
Общеизвестна изотермическая посуда для хранения и употребления пищевых продуктов, выполненная по аналогии с сосудом Дьюара в виде емкости с корпусом, имеющим двойные стенки, пространство между которыми вакуумировано, либо заполнено теплоизолирующим материалом (см., например, каталог компании «Thermos», www.camping.ru). Однако данная конструкция посуды предназначена в первую очередь для максимально длительного сохранения температуры продукта, в нее помещенного. Для употребления продукта при комфортной температуре из этой посуды, при указанной температуре продукт и должен быть в нее помещен, в противном случае необходима достаточно длительная выдержка времени, для того, чтобы продукт изменил свою температуру до приемлемой.
Известны также устройства под названием «термостат», предназначенные для поддержания температуры в ограниченном объеме. «Постоянство температуры в термостате обеспечивается либо терморегуляторами, либо осуществлением фазового перехода (таяния льда, кипения воды и - т.д.), происходящего при определенной температуре». (Статья «Термостат», Политехнический словарь, М.: «Советская энциклопедия», 1980).
Как видим из определения слова «термостат», осуществление фазового перехода может использоваться для стабилизации температуры в каком-либо объеме.
Высокая стабильность температуры веществ, находящихся в состоянии фазового перехода, используется даже для построения температурных шкал. Например, реперными (опорными) точками температурной шкалы Цельсия являются температуры таяния льда и кипения воды и соответствуют 0° и 100°. Для практического использования термодинамическая шкала (основная в системе СИ) также строится по реперным точкам - фиксированным температурам плавления или кипения различных веществ, которые тщательно измерены разными методами на разных приборах в разных странах и внесены в список точек Международной практической температурной шкалы МПТШ (см. Козлов М.Г. «Метрология и стандартизация», учебник, Московский государственный университет печати, http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook109/01/index.html?part-008.htm).
Возможность термостатирования с использованием веществ, находящихся при температуре фазового перехода (испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, переход из одной кристаллической модификации в другую) обеспечивается за счет того, что при фазовом переходе выделяется или поглощается так называемая теплота перехода (см. статью «Фазовые переходы», Химический энциклопедический словарь, М.:«Советская энциклопедия», 1983).
Таким образом, с целью термостатирования на некоторое время продуктов с целью употребления, хранения, приготовления можно использовать эффект стабилизации температуры вещества при его фазовом переходе (при изменении его агрегатного состояния). В простейшем случае - путем помещения обычной посуды с продуктом в сосуд с веществом, находящимся в состоянии фазового перехода, что негигиенично и неудобно, но иногда применяется на практике. Например, напитки охлаждают в сосуде, заполненном водой и тающим льдом.
Из патента Российской Федерации №2155916 известно устройство «аккумулятор теплоты - термос», которое представляет собой посуду, содержащую цилиндрический корпус, имеющий входное отверстие, капсулу, расположенную между внутренней и внешней стенками корпуса и заполненную изменяющим агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур теплоаккумулирующим составом. Термостатирование пищи обеспечивается за счет стабилизации температуры при изменении агрегатного состояния вещества, т.е. при его фазовом переходе, и в котором вещество, обеспечивающее термостатирующий эффект, размещено в герметичной капсуле. В аккумуляторе теплоты - термосе капсула расположена между внутренней и внешней стенками корпуса и заполнена изменяющим агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур теплоаккумулирующим составом. В качестве теплоаккумулирующего состава используют вещество из ряда тяжелых углеводородов, например, парафин. Внутренняя стенка корпуса совмещена с одной из стенок капсулы. Входное отверстие снабжено внешним запорным устройством. Корпус изолирован путем вакуумирования. Капсула выполнена герметичной.
Как следует из описания изобретения, аккумулятор теплоты - термос предназначен обеспечить «такой температурный режим хранения пищи, при котором практически исключается появление микроорганизмов, способных снизить качество пищи. Кроме того, наличие участка термостатирования значительно дольше сохраняет температуру и ценность пищи, а для некоторых видов улучшает вкусовые качества (эффект "русской печи")».
Вышеуказанное устройство является наиболее близким техническим решением среди найденных аналогов предлагаемой посуды, которое можно рассматривать в качестве прототипа. Однако авторы изобретения не позиционируют свое устройство как посуду для непосредственного приема пищи и ограничивают круг его применения только областью длительного хранения пищи. К тому же авторы ограничивают круг веществ, которые могут быть применены с целью термостатирования, веществами из ряда тяжелых углеводородов. Кроме того, представляется нерациональной конструкция этого устройства с точки зрения его технологичности, т.к. авторами изобретения предлагается разместить герметичную капсулу с теплоаккумулирующим составом в вакуумированном корпусе, совместив внутреннюю стенку корпуса и одну из стенок капсулы. Более рационально корпус посуды выполнить с двойными стенками, а вещество, изменяющее агрегатное состояние, разместить непосредственно между ними. Если посуда не предназначена для длительного хранения пищи, то в этом случае дополнительная теплоизоляция корпуса не требуется.
ПЛ
ПЛ
КИП
ПЛ
ПЛ
Для посуды, предназначенной для употребления, хранения или приготовления продуктов в теплом или горячем виде, веществами, заполняющими пространство между стенками, могут быть легкоплавкие металлы и сплавы, органические вещества, плавящиеся или кипящие в интервале температур, например, 40-70°С. Примеры веществ и их смесей, изменяющих свое фазовое состояние в указанном интервале температур: калий - t=63,55°С, пальмитиновая кислота - t=64°C, этиловый эфир муравьиной кислоты - t=54,5°C (Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: «Химия», 1977), парафин (чистый) - t=50-54°C (Химический энциклопедический словарь, М.:«Советская энциклопедия», 1983), сплав Вуда, в зависимости от соотношения компонентов t=64-68°С (Справочник по пайке. - изд 2-е, перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1984).
КИП
КИП
ПЛ
КРИСТ
Для посуды, предназначенной для употребления, приготовления или хранения продуктов в холодном виде, веществами, заполняющими пространство между стенками, могут быть органические вещества, плавящиеся или кипящие при температуре, например, ниже 15°C, либо вода и водные растворы органических и неорганических веществ. Примеры веществ и их смесей, изменяющих свое фазовое состояние в указанных условиях: бутан - t=-0,5°C, неопентан - t=9,503°С, олеиновая кислота - t=13-16°С, вода - t=0°С, раствор этилового спирта в воде - в зависимости от концентрации температура кристаллизации находится в интервале от 0 до -114,15°С, раствор хлористого кальция в воде - в зависимости от концентрации температура кристаллизации находится в интервале от 0 до -55°С, раствор хлористого натрия в воде - в зависимости от концентрации температура кристаллизации находится в интервале от 0 до -21,20°С (Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: «Химия», 1977), раствор глицерина в воде - в зависимости от концентрации температура кристаллизации находится в интервале от 0 до -39°С (см. http://forum.ixbt.com/).
Примечание:
КРИСТ
T - температура кристаллизации;
КИП
t - температура кипения;
ПЛ
t - температура плавления.
Из обширного ряда веществ, соответствующих требованиям по температуре их фазовых переходов, для реального применения могут быть выбраны наиболее полно отвечающие требованиям безопасности, технологичности, стоимости и т.д.
Наиболее близкой по совокупности потребительских свойств к предлагаемой посуде является посуда с толстым, массивным корпусом. Однако температура, которую приобретает продукт, будучи помещен в эту посуду, определяется как соотношением теплоемкости корпуса посуды и помещаемого в нее продукта, так и значениями их исходных температур, то есть является величиной непостоянной. Кроме того, с течением времени температура посуды и продукта продолжают изменяться в результате теплообмена с окружающей средой значительно быстрее, чем при применении предлагаемой посуды.
Предлагается посуда, содержащая корпус, имеющий двойные стенки, при этом между внутренней и внешней стенками размещен изменяющий агрегатное состояние состав, отличающаяся тем, что указанный состав размещен непосредственно в зазоре между стенками корпуса.
Форма и размеры корпуса посуды определяются ее назначением и могут варьироваться исходя из эстетических и эргономических требований и предпочтений. В общем случае, форма корпуса может повторять форму корпуса обычной посуды того же назначения, изготовленной из металла, стекла, керамики, пластмассы.
Внешняя и внутренняя стенка корпуса могут быть изготовлены, например, методами механической обработки, штампования или литья, их скрепление между собой может осуществляться методами сварки, пайки, склеивания. Состав, заполняющий пространство между стенками, может быть размещен между стенками до их соединения.
Внутренняя стенка корпуса и внешняя стенка корпуса могут быть выполнены из металла либо из неметалла. Зазор между стенками корпуса может быть герметичен. Внутренняя стенка может иметь гофрированную поверхность. Наружная стенка может иметь днище с поверхностью в виде концентрических гофр. Наружная стенка может иметь покрытие, причем коэффициент теплопроводности материала покрытия меньше, чем коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена наружная стенка. Наружная стенка может иметь кожух, при этом между наружной стенкой и кожухом имеется зазор, заполненный теплоизолирующим материалом. Наружная стенка может иметь кожух, при этом между наружной стенкой и кожухом имеется зазор, причем образовавшаяся полость между наружной стенкой и кожухом герметична и вакуумирована. Посуда может иметь крышку. Посуда может иметь пробку.
Посуда может иметь чехол, который может быть выполнен из материала с теплоизолирующими свойствами.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в том, что продукт, будучи помещен в эту посуду, достаточно быстро принимает ту температуру, на которую рассчитана посуда (при которой происходит фазовый переход вещества, которое размещено между двойными стенками посуды), а далее некоторое время сохраняет эту температуру, либо скорость изменения температуры продукта снижается. При этом возможно использование посуды как для охлаждения, так и для нагрева продукта. В бытовых условиях посуда позволяет экономить время при приеме только что приготовленных горячих блюд и напитков за счет сокращения времени их остывания, позволяет быстро снизить температуру слишком теплого прохладительного напитка, повышает комфортность приема пищи за счет увеличения времени нахождения ее температуры в приемлемом диапазоне. На предприятиях общественного питания представляется эффективным использование предлагаемой посуды в условиях массовой предварительной раздачи блюд (больницы, заводские и школьные столовые и тому подобное). В этом случае наиболее полезным будет свойство посуды увеличивать время нахождения продукта в приемлемом диапазоне температур.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Между двойными стенками корпуса размещен изменяющий агрегатное состояние состав, представляющий собой вещество либо смесь веществ, (далее - наполнитель), имеющий температуру плавления, близкую к температуре комфортного употребления продукта.
ПЛАВ,
ПЛАВ
ПЛАВ
В случае использования предлагаемой посуды с целью охлаждения продукта термостатический эффект проявляется в следующем. Продукт, имеющий температуру выше, чем t, помещается в посуду, при этом наполнитель должен находиться в твердом состоянии. Продукт начинает охлаждаться, а наполнитель нагреваться. По достижении температуры наполнителя t он начинает плавиться, изменение его температуры прекращается, но охлаждение продукта продолжается за счет поглощения его теплоты веществом наполнителя за счет теплоты плавления (теплоты фазового перехода вещества наполнителя из твердой фазы в жидкую) до выравнивания температуры продукта и наполнителя. Продолжающаяся далее теплоотдача в окружающую среду (если t выше температуры среды) некоторое время не вызывает изменения температуры продукта, т.к. тепловые потери компенсируются теплотой кристаллизации (обратного фазового перехода) наполнителя, а его температура остается постоянной до его полного затвердевания.
ПЛАВ
ПЛАВ
ПЛАВ
При использовании этой же посуды с целью нагрева продукта в нее помещается продукт, имеющий температуру ниже, чем t, при этом наполнитель должен находиться в жидком состоянии. По мере отдачи тепла наполнителем продукту, температура наполнителя снижается до t, и он начинает кристаллизоваться, изменение его температуры прекращается, но нагрев продукта продолжается до выравнивания температуры продукта и наполнителя. Если наполнитель перешел в твердую фазу не полностью, продолжающаяся далее теплоотдача в окружающую среду (если t выше температуры среды) некоторое время не вызывает изменения температуры продукта, т.к. температура наполнителя остается постоянной до его полного затвердевания.
Полезные свойства предлагаемой посуды заключаются в том, что после помещения продукта в эту посуду, его температура достаточно быстро становится близка к желаемой, а дальнейшее ее изменение в некотором интервале замедляется или на некоторое время прекращается.
Предлагаемая посуда может найти применение как в быту, так и на предприятиях общественного питания.