專利名稱：具有氣體凈化的再循環(huán)烤爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及烤爐。本發(fā)明尤其涉及用于烤爐的排氣凈化系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有技術中再循環(huán)烤爐已眾所周知并且被用于以不同烹調(diào)速率的各種類型的烹調(diào)中。再循環(huán)烤爐利用環(huán)流(closed loop)從而將已導入烤爐烹調(diào)腔室中用于烹調(diào)食物的加熱的空氣從加熱的烤爐烹調(diào)腔室(通常進入管道裝置)排出，在一些實施例中對該氣體凈化或清洗，并接著經(jīng)由管道裝置重新引入諸如烤爐腔室中以用于額外的或繼續(xù)的食物烹調(diào)。大多數(shù)再循環(huán)烤爐還包括通風管從而將小部分再循環(huán)氣體排出到空氣中。再循環(huán)烤爐一般包括可將食物從其送入并移出腔室的門。當這些門開啟時氣流從烤爐腔室內(nèi)排出。由于以上所有因素，再循環(huán)烤爐通常不再循環(huán)所有氣體，而排放一些氣體至出氣口，由于烤爐焊合處的金屬分離導致整個烤爐腔室漏氣并經(jīng)由烤爐腔室通道門漏氣。因此，本文使用的術語“再循環(huán)”和“基本上再循環(huán)”具有相同的意義并指在烹調(diào)循環(huán)期間通過再循環(huán)烤爐再循環(huán)的氣流。
如本文所使用的術語“商業(yè)的”包括，但不限于商業(yè)的食品服務業(yè)、飯店、快餐公司、快餐餐館、便利店(列舉幾個)以及其他大型餐飲公司；術語“家用的”指，一般來說，指住宅應用(家用)，雖然該術語不限于僅家用，而指本發(fā)明的非商業(yè)應用，以及本發(fā)明不只限于商業(yè)應用或家用，并同樣適用于自動售貨的、工業(yè)的和其它用途，其中烹調(diào)副產(chǎn)物由烹調(diào)過程產(chǎn)生。術語“烤爐腔室”、“烹調(diào)腔室”、“烹調(diào)區(qū)”和“烤爐區(qū)”具有同樣的意義以及術語“氣體”指任何流態(tài)混合物，該混合物包括可用于烹調(diào)的空氣、氮氣和其它混合物，以及申請人意欲包括現(xiàn)有的或者將來開發(fā)的能夠?qū)嵤┩瑯庸δ艿娜魏螝怏w或者氣體混合物。術語“傳統(tǒng)烹調(diào)”和“傳統(tǒng)方法”具有相同的意義，并且是指在目前廣泛使用的質(zhì)量等級和烹調(diào)速度下進行的烹調(diào)。例如，對于家用食品的“傳統(tǒng)的烹調(diào)時間”是指列在零售食品標簽上的時間。術語“烹調(diào)副產(chǎn)物”指由烹調(diào)過程產(chǎn)生的煙、油、蒸氣、小的氣動的油脂微粒、氣味和其它產(chǎn)物，以及術語“氣味過濾器”不專指過濾氣體，而是一般代指過濾、減少、除去或催化破壞烹調(diào)過程中的副產(chǎn)品。如在本文使用的術語“快速烹調(diào)”和“快速烹調(diào)”具有同樣的意義并指比傳統(tǒng)的烹調(diào)快5到10倍，和在某些情況下快10倍。術語“加速烹調(diào)”的意義為比傳統(tǒng)的烹調(diào)快但不如快速烹調(diào)的速度一樣快。
如本文使用的術語“再循環(huán)烤爐”包括任何類型的商業(yè)、家用、零售或工業(yè)烤爐，并且還應用于傳統(tǒng)、加速和快速烹調(diào)，以及另外應用于商業(yè)、家用、零售、工業(yè)、傳統(tǒng)、加速和快速烹調(diào)的任意組合。本發(fā)明例如并不限于，可實踐于傳統(tǒng)的商業(yè)烤爐、加速的商業(yè)烤爐或快速烹調(diào)烤爐、傳統(tǒng)家用烤爐、家用加速烹調(diào)烤爐或家用快速烹調(diào)烤爐。進一步的組合為可能的并且應用不限于以上實施例的組合。
在傳統(tǒng)、加速和快速烹調(diào)烤爐中，在烹調(diào)過程中產(chǎn)生烹調(diào)副產(chǎn)物?？焖倏緺t比傳統(tǒng)烤爐在更短的時間內(nèi)產(chǎn)生更多的烹調(diào)副產(chǎn)物，并且烹調(diào)副產(chǎn)物的增加與烹調(diào)速度基本上成正比。因此，尤其是對于快速烹調(diào)烤爐，對烹調(diào)副產(chǎn)物的控制非常重要?？刂浦T如油的烹調(diào)副產(chǎn)物具有挑戰(zhàn)性，原因在于在快速烹調(diào)烤爐中，例如，高速氣流通常伴隨有大量油脂、微粒和蒸氣都進入氣流中并且未處理的油脂引起諸多問題，這些問題包括加快弄臟烤爐腔室表面和氣體管道，從而其需要頻繁清洗；在烹調(diào)腔室中煙、氣味在烹調(diào)的食品之間一起或連續(xù)傳送。對于商業(yè)應用中重要的是烤爐能夠在每室內(nèi)空氣質(zhì)量標準下自由執(zhí)行排氣(例如對于商業(yè)應用UL197SB)，以及對于家用，和零售用、運輸應用和其他商業(yè)應用，合適的烹調(diào)副產(chǎn)物等級控制是重要的。
歷來，烹調(diào)副產(chǎn)物控制一般通過使用主對流氣流催化劑以及在一些實施例中使用附加的排氣過濾器實現(xiàn)。這些過濾器一般為催化型的。在這些實例中使用排氣催化劑，它通常由催化劑材料組成并放置在烤爐通風管中，該管提供烤爐腔室和周圍環(huán)境之間的低氣流通道。通常由絲網(wǎng)材料或涂敷有催化材料的陶瓷蜂窩矩陣組成的小“按鈕”催化元件放置在通風管處。在加熱期間，隨著空氣膨脹，通風管用于使熱氣從烤爐中有計劃地排出。這避免了熱烤爐內(nèi)的空氣從門密封周圍不經(jīng)意地排出，對于位于靠近該門的控制，該門密封可引起小的危險或溫度問題。在烹調(diào)期間，由食品產(chǎn)生的一部分水氣必須排出以提供合適的食品表面形狀。
放置于主氣流中的主氣流催化劑凈化食品上方不斷再循環(huán)的空氣。該凈化系統(tǒng)利用金屬或陶瓷基板來支撐催化材料并且通常放置于返回氣體管道中，或者如以上所述管道中的烤爐腔室的正下游處。本文所用的術語“管道”和“氣體管道”具有相同的意義。載有油脂的氣流接著通過主轉(zhuǎn)烤爐，在該主轉(zhuǎn)烤爐處載有油脂的空氣與催化劑接觸，從而生成一些油脂的氧化物。在該系統(tǒng)中，所用對流氣體流經(jīng)主轉(zhuǎn)烤爐，從而在鼓風機輔助的對流回路中在催化劑表面上產(chǎn)生明顯的壓降。為配合主催化劑，催化劑的分解效率顯著降低以使催化劑上的壓降降低至合適值。一般地，對于該結(jié)構，烤爐必須在450(232.22℃)范圍內(nèi)運行；以及對于低分解效率，載有油脂的空氣必須大量通過主催化劑以產(chǎn)生合適的或預期的油脂控制。在350(176.67℃)烤爐溫時，催化劑具有很小的油脂去除優(yōu)勢。
因此，利用使用諸如催化轉(zhuǎn)烤爐的氣體凈化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)處的所有對流氣體流經(jīng)主催化劑導致氣流系統(tǒng)附加的壓降，從而增加能量消耗并且增加部件尺寸(例如，鼓風機電機功率、用于所給轉(zhuǎn)速的鼓風機葉輪直徑)。另外，在烹調(diào)期間以上所述的排氣催化劑還可能需要消除不需要的氣味和煙。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服主催化劑系統(tǒng)的缺點，排氣凈化系統(tǒng)可與具有至少一個烹調(diào)腔室的再循環(huán)烤爐一起使用，并且利用氣流烹調(diào)或者再加熱食品。再循環(huán)烤爐還可利用微波能，或者諸如射頻的其他裝置，電磁及其他加熱裝置以進一步加熱食品。微波產(chǎn)生磁電管可與安裝有利用采用狹縫天線的微波波導的側(cè)壁使用，雖然微波系統(tǒng)從烤爐腔室側(cè)壁發(fā)射不是必須的，但實際上可采用從其他烤爐腔室表面發(fā)射微波。再循環(huán)烤爐可以傳統(tǒng)速度、加速或快速烹調(diào)烤爐下運行。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于再循環(huán)烤爐的烹調(diào)副產(chǎn)物控制系統(tǒng)，其消除了獨立的排氣和主對流氣體催化轉(zhuǎn)烤爐的必要。
本發(fā)明的另一目的在于消除了主催化劑，以及消除了主催化劑的相關壓降。
本發(fā)明的另一目的在于在較低的工作溫度下有效的烹調(diào)副產(chǎn)物控制，其允許更靈活地烹調(diào)產(chǎn)品(設備)并且降低了由于較高操作溫度導致的在烤爐部件上長時間的“應力”。
本發(fā)明的另外目的、特征和優(yōu)點將在以下結(jié)合附圖的示例性實施方式中的詳細描述中更顯而易見，在附圖中用相似的附圖標記表示附圖中相同的部件。


本發(fā)明認為創(chuàng)新的特征將在所附的權利要求書中進行描述。然而，本發(fā)明本身及其使用模式、進一步的目的和優(yōu)點，將參照以下結(jié)合附圖的示例性實施方式的詳細說明將更好的理解，其中
圖1為本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)示意圖；圖2為單腔室快速烹調(diào)再循環(huán)烤爐的正視圖；圖3為單腔室快速烹調(diào)再循環(huán)烤爐的俯視圖；圖4為單腔室快速再循環(huán)烤爐的正視圖；圖5為單腔室快速再循環(huán)烤爐的側(cè)視圖，其示出了左側(cè)壁狹縫波導和磁電管。
具體實施例方式
本發(fā)明示例性實施方式與單腔室再循環(huán)快速烹調(diào)商業(yè)烤爐結(jié)合并一起使用，但是本發(fā)明可實踐于多種其他再循環(huán)烤爐實施方式并不限于該示例性實施方式。本發(fā)明還可進行比例調(diào)整，按比例放大或按比例縮小。本文中術語“可按比例的”和“比例的”意指可形成其他較大的或較小的類型，并且各實施方式或類型可具有不同的尺寸特征以及使用不同的烹調(diào)副產(chǎn)物分解物質(zhì)，產(chǎn)生不同的烹調(diào)副產(chǎn)物分解百分比并且在不同溫度下運行?？緺t內(nèi)再循環(huán)氣流已公開在共同擁有的PCT專利申請?zhí)朠CT/US2005/007261中；美國專利申請?zhí)朥S10/614,268、US10/614,479、US 10/614,532、US 10/614,710、US 11/098,280以及美國專利#6,874,495B2中。再循環(huán)氣流還可與空氣干燥器使用，如共同擁有的美國臨時專利申請?zhí)?0/661,591中描述的干燥器。
在進行常規(guī)烹調(diào)時，在一不同類型食品之后，需要連續(xù)循環(huán)的對另一種食品進行烹調(diào)。例如，諸如蝦的食品可能首先烹調(diào)，接著做烘焙食品或糕點。在沒有適當?shù)倪^濾、氧化和氣體凈化下，烹調(diào)副產(chǎn)物將污染烘焙的食品，而在糕點中產(chǎn)生不必要的味道和氣味。雖然可使用油脂分離器，但還是需要進一步的氣體過濾器。一種排氣凈化系統(tǒng)可包括多種物質(zhì)，其包括催化劑材料，諸如涂敷有催化劑的波紋箔、或者催化劑涂敷的絲網(wǎng)以進一步凈化并清潔氣流。催化劑用于燃燒(氧化)烹調(diào)副產(chǎn)物。該催化劑材料還可包括，但不限于活性炭、沸石或其他烹調(diào)副產(chǎn)物分解方式諸如紫外波長燈。氣味過濾器由可有效地清洗或凈化氣流的一種物質(zhì)或多種物質(zhì)組成，或者以最小量地影響氣流速度凈化氣流為有益的，以及氣體過濾器容易拆卸、易于清洗并低成本置換是有益的。
烹調(diào)設備1包括烤爐腔室2(圖4)，一般由圖4中頂壁3、底壁4、左側(cè)壁5、右側(cè)壁6以及圖3的背壁94和前壁95限定。烤爐腔室2還與圖3中所示的進出口7相連，食品10通過該進出口7可放置在位于烹調(diào)托架8a(圖4)的烤爐腔室2內(nèi)。雖然該示例性實施方式所示為具有一個由面板27a、27b支撐的托架8a的工作臺面，該烤爐可用多個托架和多個輸氣系統(tǒng)組成，并不限于單托架設計。烹調(diào)托架8a還可為不由所述面板支撐的獨立式烹調(diào)托架，或者其可為從上方支撐。烹調(diào)設備1具有圖3中所示的鉸鏈門9，其樞軸地與烤爐前面相連用于在烹調(diào)操作期間關閉烹調(diào)進出口7。鉸鏈門9可在開啟位置和關閉位置之間轉(zhuǎn)動，其中在開啟位置該門允許進入烤爐腔室2中，在關閉位置該門覆蓋進入烤爐腔室2的開口。雖然所示為樞軸地連接于烤爐的前面左側(cè)的鉸鏈門，但是該門可鉸鏈在右側(cè)、底側(cè)或頂側(cè)。
快速烹調(diào)再循環(huán)烤爐由兩個獨立的輸氣系統(tǒng)組成，本文描述為左輸氣系統(tǒng)和右輸氣系統(tǒng)，其中左輸氣系統(tǒng)在烤爐腔室2的左側(cè)來回輸送氣體，以及右輸氣系統(tǒng)在烤爐腔室2的右側(cè)來回輸送氣體?？緺t腔室2還具有與其相連的圖3中所示的通風管道71，該通風管道71允許從烤爐腔室2到空氣的排氣通道。對于本發(fā)明通風管道71不是必需的，但是傾向于可為附加的特征，其允許烹調(diào)副產(chǎn)物排出，在這種情況下，可為優(yōu)選的。粘附于通風管道71內(nèi)的為氣味過濾器72，其用于去除由烹調(diào)過程產(chǎn)生的氣味。氣味過濾器72可制造為可拆卸式以便于清洗或置換?？墒褂貌煌奈镔|(zhì)以實現(xiàn)氣味去除并還可利用不同效率的所述物質(zhì)。例如，在某些實施例中，氣味過濾器完全地(盡可能)過濾所有氣體是優(yōu)選的，而在另一些實施例中，提供較低效率的氣味過濾器72以允許某些烹調(diào)氣味通過是優(yōu)選的?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在烹調(diào)過程期間，例如烤面包時，操作者希望聞到處理面包的香味，因此完全過濾所有氣味可能為不可取的。
如圖3和圖4所示，氣體經(jīng)由左輸氣系統(tǒng)在烤爐腔室2中來回輸送，該左輸氣系統(tǒng)包括左輸氣區(qū)15a，其沿著頂壁3的左側(cè)，從烤爐頂壁3的前面延伸至烤爐頂壁3的背面。與左輸氣區(qū)15a流體連接的為頂氣體出口12，其朝烤爐腔室2開啟，并通過頂壁3與烤爐腔室2流體連接。雖然可使用其他幾何形狀，頂氣體出口12基本上為矩形，并且位于烤爐頂壁3中心，以及當氣體通過頂出口氣體出口12從烤爐腔室移除時，其提供從烤爐腔室3進入左輸氣區(qū)15a的氣體通道。當氣體通過頂氣體出口12抽出，該氣體可通過機械油脂分離器381(圖1，圖4)，并且接著經(jīng)過左加熱裝置14a。加熱裝置14a可包括直接火力熱能、間接火力熱能、丙烷、天然氣、電阻加熱元件和其他加熱裝置；以及申請者意欲包括實現(xiàn)相同功能的現(xiàn)有的或?qū)黹_發(fā)的任何結(jié)構。與左輸氣區(qū)15a內(nèi)流體連接，并位于其內(nèi)的為左氣體加速器，所示為左鼓風機葉輪16a?？衫闷渌O備諸如壓縮機加速氣流，并且申請者意欲包括如本文將要描述的16a、90a、91a和16b、90b和91b實現(xiàn)相同功能的現(xiàn)有或?qū)黹_發(fā)的任何結(jié)構。連接至左鼓風機葉輪16a的為鼓風機電動軸90a，其利用電動機91a直接驅(qū)動?？墒褂闷渌b置用于將鼓風機葉輪16a耦接至電動機91a，諸如皮帶傳動，并且該裝置不限于直接傳動。鼓風機葉輪16a從烤爐腔室2獲取氣體并將該氣體經(jīng)由左垂直輸氣區(qū)19a輸送至烤爐腔室2的頂左側(cè)。圖2中所示的頂左輸氣區(qū)17a經(jīng)由左垂直輸氣區(qū)19a與底左輸氣區(qū)18a流動連接。左垂直輸氣區(qū)19a由左側(cè)壁5和左微波波導區(qū)20a限定。如圖2所示，當氣體泵送至頂左輸氣區(qū)17a時，氣體通過頂左排氣板23a排放經(jīng)由孔100a進入烤爐腔室2中并到達食品10的左頂部分和側(cè)面部分處?？?00a可為槽形的、規(guī)則形狀的或不規(guī)則形狀的孔，并在本文所示為噴嘴100a和29a，以及申請人意欲包括如將在本文描述的100a、29a和100b、29b實現(xiàn)相同功能的現(xiàn)有或?qū)黹_發(fā)的任何結(jié)構。沒有通過頂左氣體排氣板23a排放的氣體經(jīng)由垂直輸氣區(qū)19a流入底左輸氣區(qū)18a。在所述氣體經(jīng)過帶槽的或有孔的底左氣體排氣板27a經(jīng)由孔29a排放至烤爐腔室2中食品的左底部分和左側(cè)部分之前，如果需要，分布至底左輸氣區(qū)18a的氣體可利用底左加熱裝置103a(圖4示出)進行重新加熱。在一些實施方式中可使用底左加熱裝置103a，以及根據(jù)快速烹調(diào)烤爐的具體要求，可在其他實施方式中不使用該加熱裝置?？?00a和29a的尺寸被調(diào)整為適合于低壓降，同時提供并維持足夠的氣體速率在大約2000英尺/分鐘(609.6米/分鐘)至約6000英尺/分鐘(1828.8米/分鐘)范圍內(nèi)以如本文所述的進行適當?shù)氖称放胝{(diào)。在一些情況下，還可采用低于2000英尺/分鐘(609.6米/分鐘)和高于6000(1828.8米/分鐘)的速率。如圖2所示，孔100a為適合尺寸從而大部分氣體從頂左氣體排氣板23a提供。頂左排氣板23a和底左排氣板27a之間引起的氣流不平衡是優(yōu)選的，原因在于頂氣流必須大力地去除產(chǎn)生的水汽并使水汽從食品10的頂面和頂側(cè)面逸出。這種不平衡還可用來加熱、烤焦和/或加熱并烤焦食品10。
再參照圖3，氣體還經(jīng)由右輸氣系統(tǒng)在烤爐腔室2中來回輸送，該右輸氣系統(tǒng)包括右輸氣區(qū)15b，其沿著頂壁3的右側(cè)從烤爐頂壁3的前面至背面延伸。與右輸氣區(qū)15b流體連接的為以上所述的頂氣體出口12，當氣體通過頂氣體出口12從烤爐腔室2移除時，其提供從烤爐腔室2進入右輸氣區(qū)15b的通道。當氣體通過頂氣體出口12移除時，氣體流經(jīng)加熱裝置14b。如圖左側(cè)，位于右輸氣區(qū)15b內(nèi)并與其流體連接的為右氣體加速器，所示為右鼓風機葉輪16b?？墒褂闷渌b置用于將鼓風機葉輪16b耦接至電動機91b，諸如皮帶傳動，并且該裝置不限于直接傳動。鼓風機葉輪16b將氣體從烤爐腔室2移除并經(jīng)由輸氣區(qū)17b輸送至烤爐腔室2的右頂側(cè)。雖然所示為與左側(cè)相同的傳統(tǒng)的鼓風機葉輪，鼓風機電動軸和鼓風機葉輪、諸如壓縮機的其他氣體抽送裝置可用于在烤爐腔室內(nèi)來回再循環(huán)氣體，并且本發(fā)明不限于鼓風機電機和鼓風機葉輪的組合使用。頂右輸氣區(qū)17b經(jīng)由右垂直輸氣區(qū)19b與底右輸氣區(qū)18b流體連接。右垂直輸氣區(qū)19b由右側(cè)壁6和右微波波導區(qū)20b限定。如圖4所示，當氣體抽送進入頂右輸氣區(qū)17b時，氣體通過頂右排氣板23b經(jīng)由孔100b排放進入烤爐腔室2并至食品10的右頂部分和側(cè)面部分。與左側(cè)相同，孔100b可為槽形的、規(guī)則形狀的或不規(guī)則形狀的孔，并在本文為噴嘴100b和29b。沒有通過頂右氣體排氣板23b排放的氣體經(jīng)由垂直輸氣區(qū)19b流入底右輸氣區(qū)18b。在所述氣體通過帶槽的或有孔的底右氣體排氣板經(jīng)由孔29b排氣至烤爐腔室2內(nèi)食品10的右底部分和右側(cè)部分之前，如果需要，分布至底右輸氣區(qū)18b的氣體可利用圖4所示的底右加熱裝置103b進行重新加熱。在一些實施方式中可采用底右加熱裝置103b以及根據(jù)快速烹調(diào)烤爐的具體要求在其他實施方式中可不使用。與左側(cè)所相同，孔100b和29b尺寸適合于低壓降，同時提供并維持足夠的氣體速率在大約2000英尺/分鐘(609.6米/分鐘)至約6000英尺/分鐘(1828.8米/分鐘)范圍內(nèi)，但與左側(cè)輸氣系統(tǒng)所述，如果需要，可采用低于2000英尺/分鐘(609.6米/分鐘)和高于6000(1828.8米/分鐘)的速率以適當?shù)嘏胝{(diào)如本文所述的食品。如圖2所示，孔100b為適合尺寸從而大量氣體從頂右氣體排氣板23b供應。頂右排氣板23b和底右排氣板27b之間引起的氣流不平衡為優(yōu)選的，原因在于頂氣流必須大力地去除產(chǎn)生的水汽并使水汽從食品10的頂面和頂側(cè)面放出。這種不平衡還可用來加熱、烤焦和/或加熱并且烤焦食品10。
左氣體供應系統(tǒng)和右氣體供應系統(tǒng)，雖然獨立地在本文描述，并且雖然不要求它們相同，但它們?yōu)橄嗤Y(jié)構，并且用于均勻循環(huán)熱氣流經(jīng)過食品的頂側(cè)面和底部及底側(cè)，并回流氣體以加熱裝置用于重新輸送至烤爐腔室。
如上所述，氣流經(jīng)由四個輸氣區(qū)17a、17b、18a、18b輸送，所述輸氣區(qū)位于如圖4所示的烤爐腔室2的頂角和底角處。雖然輸氣區(qū)延伸(前壁到背壁)烤爐腔室的整個深度不是必須的，但輸氣區(qū)17a、17b、18a和18b從烤爐腔室2的背壁94延伸至烤爐腔室2的前壁95。輸氣區(qū)17a位于烤爐腔室中頂壁3與烤爐腔室側(cè)壁5相交的頂左角處；輸氣區(qū)17b位于烤爐腔室中頂壁3與右側(cè)壁6相交的頂右角處；輸氣區(qū)18a位于烤爐腔室中底壁4和左側(cè)壁5相交的底左角處；以及輸氣區(qū)18b位于烤爐腔室中底壁4和右側(cè)壁6相交的底右角處。每個輸氣區(qū)尺寸和設置適于輸送用于具體烤爐的合適氣流。例如，在較小的烤爐中，輸氣區(qū)，實際上整個烤爐可為與具體要求的較小尺寸的底座成比例的較小尺寸，以及較大的烤爐可以具有成比例地大的輸氣區(qū)。如圖2所示，左側(cè)和右側(cè)氣流在食品10上會聚而在該食品表面上產(chǎn)生強烈的氣流場，從而除去水汽邊緣層。指向該食品的這種湍流的混合氣流可最好描述為掠過的、交會的和碰撞的氣流模式，其使氣流在食品表面區(qū)域以空間均勻地分布，在食品表面產(chǎn)生高效的熱傳導及快速的除去水汽，從而優(yōu)化快速烹調(diào)。該氣流從烤爐腔室的左側(cè)和右側(cè)指向食品的頂部、底部和側(cè)面，并且在通過頂出氣開口從烤爐腔室排出之前，左和右側(cè)氣流在食品表面彼此交會、碰撞和掠過。如本文使用的術語“混合的”指該掠過的、交會的和碰撞的氣流模式在食品的上表面、下表面、左側(cè)表面和右側(cè)表面相遇，以及由于空間均勻分布的氣流熱傳導，產(chǎn)生用于傳統(tǒng)的和快速的食品烹調(diào)的高效熱傳導。如本文所述，術語“混合”“混合的”、“湍流混合”和“湍流混合的”。
示例性的烤爐不需要平滑的氣流，層流氣流或包圍空氣的氣流?；旌蠚饬髂Ｊ皆诳緺t腔室內(nèi)產(chǎn)生，并當適當?shù)貙虿⑵D(zhuǎn)時，非常快速地產(chǎn)生高質(zhì)量的烹調(diào)食品。這種向上的氣流還從底氣體排氣區(qū)18a和18b帶走氣體而清潔食品的底部，進而促進熱傳遞，還同時帶來氣體清潔朝向烤爐腔室頂壁的上表面。
回過來參照圖2，頂氣體排氣板23a和23b設置于烤爐腔室2中從而來自頂輸氣區(qū)17a的氣流與來自頂輸氣區(qū)17b的氣流在食品表面碰撞并以參照水平頂壁成0度和90度之間的角度(其中0度平行水平頂壁)碰擊食品，以及底放氣板27a和27b設置于烤爐腔室2內(nèi)從而來自底輸氣區(qū)18a的氣流與來自于底輸氣區(qū)18b的氣流在食品下表面以參照水平底壁成0度和90度之間的角度交會并碰撞。不同的烹調(diào)條件可以要求在制造期間對氣體排氣板23a、23b、27a和27b進行調(diào)節(jié)，或在制造后的裝置內(nèi)為可調(diào)節(jié)的，以使廚師或者烹調(diào)人員改變速度方向(矢量)以影響不同的烹調(diào)形狀。
孔100a、100b、29a和29b的數(shù)量和位置可根據(jù)所需要的具體烤爐而改變。如本文所述，本發(fā)明是“可成比例的”并在本文所用的術語可成比例的具有意義即該技術將提供給產(chǎn)品的平臺，而不僅是一個特定尺寸或一特定產(chǎn)品。例如，如果需要快速烹調(diào)烤爐(如不同于通用目的快速烹調(diào)烤爐其烹調(diào)蛋白質(zhì)、烘焙的物品等)，則所述孔可為較大，但在數(shù)量上較少。這將允許更多平緩的氣流場經(jīng)過食品，并從而更精細地烘焙食品。如果需要變焦烤爐，則所述孔可為較多數(shù)量并具有較小直徑。另外，使用者可能需要烹調(diào)的靈活性，因此在該情況下，氣體排氣板23a、23b、27a和27b可制造為允許這些板互換的方式。如本文所用的術語“孔”指不規(guī)則槽、不規(guī)則孔或不規(guī)則噴嘴、規(guī)則形狀的槽、規(guī)則形狀的孔或規(guī)則形狀的噴嘴，或者規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀的槽、孔或噴嘴的組合。圖2示出了在頂側(cè)氣流系統(tǒng)、氣體輸氣區(qū)17a和17b上使用3排孔100a和100b，以及在底側(cè)氣流系統(tǒng)18a和18b上兩列孔，雖然更多列和數(shù)量的孔或者較少列和數(shù)量的孔可用于區(qū)17a、17b、18a和18b。
圖2所示的輸氣系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的掠過的、交會的和碰撞的氣流模式30a和30b，其中氣流導向食品的頂表面。強烈的頂部掠過的、交會的和碰撞的氣流模式30a還與食品10的左頂部分和左頂側(cè)部分相交并且較小的右頂掠過的、交會的和碰撞的氣流模式30b與食品10的右頂部分和頂右側(cè)部分相交。氣流還導向底輸氣區(qū)18a和18b。因此，強烈的掠過的、交會的和碰撞的氣流模式31a和31b與食品的底左部分和右部分相交。這種烹調(diào)方式通過利用食品的不規(guī)則表面產(chǎn)生高效的熱傳導能力。氣流速度矢量的角度使頂左排氣板23a和頂右排氣板23b，以及底左排氣板27a和底右排氣板27b各自分別為與水平底壁4成0度和90度之間的角度。在強烈的掠過的和碰撞的氣流模式30a和30b接觸或碰擊食品之后，它們通過頂出口區(qū)12排出并通過本文所述的烤爐返回循環(huán)。
再循環(huán)烤爐還可使用微波能來部分地烹調(diào)食品。如圖4所示，左側(cè)微波發(fā)射波導20a附著于左側(cè)輸氣區(qū)17a和底左輸氣區(qū)18a之間的烤爐腔室2內(nèi)。右側(cè)微波發(fā)射波導20b附著于頂右輸氣區(qū)17b和底右輸氣區(qū)18b之間的烤爐腔室2內(nèi)。設計微波波導是為了使微波功率從烤爐烹調(diào)腔室2的背面到烤爐烹調(diào)腔室2的前面均勻分布。這種設計有利于微波能均勻照射到烹調(diào)腔室的右側(cè)和左側(cè)，原因在于來自側(cè)壁的該微波能在食品上為相加性的。在常規(guī)烹調(diào)條件下，波導20a和20b在腔室底壁4上方的垂直距離中為大約三分之一以上的微波能可在烹調(diào)托架8a下方獲得，而剩余的微波能在烹調(diào)托架8a上方獲得。
波導20a和20b位于烤爐的左側(cè)壁和右側(cè)壁，因而不妨礙烤爐腔室廢氣排出。微波波導位于烤爐腔室的側(cè)壁，并不受食物溢出物、油脂污染、清洗液體污染或其他通常影響底部發(fā)射微波系統(tǒng)的污染物影響。因此，本發(fā)明的微波系統(tǒng)將較少可能有油脂、溢出物、清洗材料和其他污染物進入，原因在于該系統(tǒng)不是直接位于熱污染物將滴下的食品的下方。微波產(chǎn)生管，或磁電管100(圖5)設置于波導20a和20b中，雖然兩個磁電管不是必須的并可采用少于兩個或兩個以上的磁電管，實際上，對于多架烤爐，兩個以上的磁電管可為優(yōu)選的。
圖1示出了本發(fā)明排氣催化劑系統(tǒng)。雖然示例性實施方式設備1已描述為再循環(huán)快速烹調(diào)設備，再循環(huán)烤爐的最簡單實施方式包括通過擋板或隔板與氣流裝置(例如鼓風機葉輪)分離的烤爐烹調(diào)腔室，所述隔板使氣流裝置的氣體入口與氣體流動裝置380的排氣分離(圖1)。返回至氣流裝置入口的烤爐氣流(回流氣體)與提供給烤爐烹調(diào)腔室的氣流裝置的排出氣(供應氣體)相比具有較低的氣壓。通過位于烤爐腔室內(nèi)的熱源、氣流管道、與氣流裝置相連的室(充氣室)或任意這些位置的組合實現(xiàn)加熱從烤爐腔室流經(jīng)氣流裝置并提供給烤爐腔室的氣體。另外，所述熱源可設置于遠離烤爐的位置，該烤爐具有流經(jīng)加熱元件的再循環(huán)烤爐氣體。
再循環(huán)烤爐380(圖1)可由兩級烹調(diào)副產(chǎn)物控制組成。第一級為頂裝配的油脂分離器381(圖1)，其在前文描述為與設備1一起使用。第二級烹調(diào)副產(chǎn)物凈化為左和右排氣凈化系統(tǒng)365a、365b(圖1)，其清潔或凈化氣流內(nèi)的副產(chǎn)物。這些級的氣流清洗可單獨或結(jié)合使用，并且圖1示出了兩者結(jié)合使用的步驟。第一步驟為機械分離器裝置381(圖1)，其收集第二步驟排氣凈化系統(tǒng)氣流中的油脂/液體微粒。在油脂進入返回管道之前，機械油脂過濾器381降低與較大的非氣動微粒相關的油脂量。該部件381位于向上的氣流排出烤爐腔室2的烤爐的頂管道中(圖4)。由于離開烤爐氣體的向上流動特點，較大的油脂微粒不太可能帶走。因此，機械分離器設計可為簡單的并且簡單的金屬網(wǎng)格或網(wǎng)可提供充分的油脂分離以使吸附在氣流管道表面的油脂微粒最少。還可采用更常用的隔板過濾器(旋轉(zhuǎn)的流程)。油脂過濾器還可用作微波過濾器，在這些實施例中微波用于再循環(huán)烤爐中，避免大量的微波輻射留在烤爐腔室中以及吸附在氣流管道中(損失有用的能量)。另外，使微波在管道中的“泄露”最小化(當使用微波時)將降低與“微波密封”的金屬片部件制造相關的結(jié)構復雜性，并且其消除了微波能污染可能設置于通道中的溫度傳感器(由傳感器輸出信號)。
第二步驟排氣凈化系統(tǒng)設置于機械分離器381之后并處理諸如油脂氣體和小的油脂/煙微粒。本發(fā)明的排氣凈化系統(tǒng)連續(xù)地凈化排出烤爐腔室的僅一小部分氣體。首先，伴有油脂的氣流經(jīng)由烤爐腔室的開口，優(yōu)選地通過烤爐頂排出烤爐腔室。在本文該氣流稱之為“回流氣體”。該回流氣體經(jīng)由對流氣體鼓風機壓縮并且離開鼓風機的該壓縮氣體引入烤爐中。離開鼓風機排出的小部分壓縮氣體“排氣”改向進入排氣凈化腔室的入口。該排氣流經(jīng)其過濾器，所示為排氣凈化系統(tǒng)內(nèi)氧化大量烹調(diào)副產(chǎn)物的催化轉(zhuǎn)烤爐。離開排氣凈化系統(tǒng)的較清潔氣體重新導入氣流中或者從烤爐排出。在示例性的實施方式中，離開烤爐腔室的一部分氣流改向進入具有位于排氣室內(nèi)的氣味過濾器340a、340b的排氣腔室365a、365b的入口。改向進入所述排氣腔室的部分氣流在本文稱之為“排氣氣流”，以及氣味過濾器340a、340b在單程期間去除預期量的烹調(diào)副產(chǎn)物。在某些實施方式中，氣味過濾器去除所有，或者盡可能多的副產(chǎn)品為優(yōu)選的，并且過濾器340a、340b的不同分解效率將產(chǎn)生不同的結(jié)果，以及在這些實施例中，過濾器340a、340b為催化型的，已表明分解效率高于50％的過濾器產(chǎn)生合適的結(jié)果。設計排氣凈化系統(tǒng)為與流入烤爐380的主氣流分開執(zhí)行的內(nèi)部凈化氣體循環(huán)。在這些實施例中，過濾器340a、340b為高烹調(diào)分解效率的高效率催化型過濾器，在過濾器340a、340b表面上將產(chǎn)生大的氣壓降。催化轉(zhuǎn)烤爐的空間速率范圍通常在約60,000/小時至120,000/小時，其取決于采用的催化劑材料、氣流中載有的烹調(diào)副產(chǎn)物的含量和氣味過濾器340a、340b入口周圍的溫度。不同于主氣流中的氣味過濾器的設置，所述氣味過濾器將導致整個再循環(huán)氣流產(chǎn)生顯著的氣壓降，而在排氣凈化系統(tǒng)內(nèi)使用催化過濾器，或其他氣味過濾器，其不會使氣流系統(tǒng)壓力顯著降低至烤爐380的壓力。基于流經(jīng)氣味過濾器340a、340b的一個通道，小量的排氣氣流利用氣流裝置將近全部的壓力通過排氣系統(tǒng)，從而允許使用高分解效率所需的催化材料。另外，小排氣氣味過濾器340a、340b容易安裝，可放置在方便的位置并便于拆卸。排氣氣流為流入烤爐的一部分主氣流，從而可獲得明顯的入口預熱溫度。在排氣凈化系統(tǒng)內(nèi)放置氣味過濾器之前放置小氣體預熱器341a、341b(圖1)可附加地為過濾器340a、340b的分解效率提供明顯的改進。預熱器341a、341b能使氣體入口溫度增加大于100(37.78℃)并且在氣味過濾器340a、340b之前排放氣體中的溫度增加使利用較少的催化劑材料獲得所需的分解效率為可能。預加熱器341a、341b能在烤爐腔室溫度低于350(176.67℃)下產(chǎn)生烹調(diào)副產(chǎn)物控制，從而通過允許較低的烤爐烹調(diào)溫度和同時提供烹調(diào)副產(chǎn)物控制而實現(xiàn)附加的設備靈活性。
排氣沒有從烤爐中移除，但是最好設計為切斷主對流氣流的內(nèi)凈化氣體循環(huán)，并且排氣氣流為烤爐的一部分主對流氣流。排氣氣流約占總氣流的10％，鼓風機316a、316b和預熱器341a、341b各提供約600瓦的熱量以使氣體入口溫度升高100(37.78℃)組合的1200w熱量小于烤爐所需總熱量的三分之一，并非常接近滿足烤爐的備用損失所需的熱量(即，由于傳導、輻射、排氣至周圍引起的熱損失)。因此，通過在提供油脂控制的同時允許較低的烤爐溫，可實現(xiàn)附加的設備靈活性。
通過利用有效的烹調(diào)副產(chǎn)物凈化系統(tǒng)，其在氣體通過排氣凈化系統(tǒng)的單程期間氧化主要的烹調(diào)副產(chǎn)物，小排放氣流持續(xù)地移除烹調(diào)副產(chǎn)物，以及在催化轉(zhuǎn)烤爐的分解效率大于50％的實施例中，本發(fā)明提供優(yōu)異的油脂和氣味控制。不同于主氣流系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)烤爐，其對總對流氣流的每一次經(jīng)過時，對小量的油脂進行氧化，本發(fā)明在任意給定的時間利用僅一部分氣體來控制烹調(diào)副產(chǎn)物。另外，在沒有附加的設備下執(zhí)行排放功能，因此，部分較清潔的排放氣體可排放至周圍環(huán)境中。
控制器34(圖4)可結(jié)合節(jié)流裝置379a、379b一起使用以控制流入各排氣凈化系統(tǒng)365a、365b的排氣量，并接著通過各氣味過濾器340a、340b。例如，烤爐380可含有進行傳統(tǒng)、加速或快速烹調(diào)的食品，其將產(chǎn)生不同量的烹調(diào)副產(chǎn)物。在該實施例中，控制器34可允許更多的氣流流經(jīng)烤爐380的氣味過濾器340a或340b或都流經(jīng)氣味過濾器340a和340b。
綜上所述，本發(fā)明提供利用熱氣流和與微波能耦合的熱氣流凈化傳統(tǒng)、加速和快速烹調(diào)再循環(huán)烤爐的氣流內(nèi)的烹調(diào)副產(chǎn)物以獲得食品的傳統(tǒng)、加速和快速烹調(diào)。
雖然本發(fā)明參照示例性實施方式進行描述，但該描述并不意在以限定的目的進行解釋。對于本領域的技術人員對本發(fā)明的各種改進和組合，以及本發(fā)明的其他實施方式將是顯而易見的。
本發(fā)明的其他修改和改進將變得明顯可見。因此，本發(fā)明的精神和范圍可以認為是廣義的并且僅由所附的權利要求書限定，而不是由以上的說明書限定。如同在35U.S.C.§112，‖6所指出的，權利要求書中沒有清楚地陳述為“裝置，用于”執(zhí)行具體的功能，或者“步驟，用于”執(zhí)行具體的功能的任何部件并不解釋為“裝置”或者“步驟”句型。具體地說，在權利要求書中“的步驟”的使用并不意欲援引35U.S.C.§112的規(guī)定。
權利要求
1.一種用于烹調(diào)食品的再循環(huán)烤爐，包括限定烹調(diào)腔室的壁；用于在所述烹調(diào)腔室內(nèi)來回循環(huán)氣體的管道裝置；用于產(chǎn)生氣體循環(huán)的流動裝置；用于加熱氣體的裝置；設置于食品上方的第一氣體引導裝置；所述第一氣體引導裝置與所述管道裝置相連接；以及設置于食品上方的第二氣體引導裝置，所述第二氣體引導裝置也與所述管道裝置相連接；其中所述第一和第二氣體引導裝置使得來自所述第一氣體引導裝置的氣體與來自所述第二氣體引導裝置的氣體在食品的上表面處相碰撞；以及排氣凈化系統(tǒng)。
2.一種用于烹調(diào)食品的烤爐，包括限定烹調(diào)腔室的壁；用于在所述烹調(diào)腔室內(nèi)來回循環(huán)氣體的管道裝置；用于產(chǎn)生氣體循環(huán)的流動裝置；用于加熱氣體的裝置；設置于食品下方的第一氣體引導裝置；所述第一氣體引導裝置與所述管道裝置相連接；以及設置于食品下方的第二氣體引導裝置，所述第二氣體引導裝置也與所述管道裝置相連接；其中所述第一和第二氣體引導裝置使得來自所述第一氣體引導裝置的氣體與來自所述第二氣體引導裝置的氣體在食品的下表面處相碰撞；以及排氣凈化系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的烤爐，其特征在于，還包括設置于食品下方的第一下氣體引導裝置，所述第一下氣體引導裝置與所述管道裝置連接；以及設置于食品下方的第二下氣體引導裝置，所述第二下氣體引導裝置也與所述管道裝置相連接；其中所述第一和第二下氣體引導裝置使得來自所述第一下氣體引導裝置與來自所述第二下氣體引導裝置的氣體在食品的下表面處相碰撞。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的烤爐。其特征在于，還包括用于控制所述氣流進入所述排氣凈化系統(tǒng)的控制裝置。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的烤爐，其特征在于，所述氣體經(jīng)由頂壁排出所述烤爐腔室。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的烤爐，其特征在于，進一步包括在至少一個排氣凈化系統(tǒng)內(nèi)的至少一個過濾器。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的烤爐，其特征在于，進一步包括用于調(diào)節(jié)輸送至排氣凈化系統(tǒng)中的排放氣體量的節(jié)流裝置。
8.根據(jù)權利要求1至7之一所述的烤爐，其特征在于，進一步包括電磁源。
9.根據(jù)權利要求8所述的烤爐，其特征在于，所述控制裝置控制所述電磁源、所述節(jié)流裝置、所述流動裝置、所述加熱裝置或其組合。
10.根據(jù)權利要求8所述的烤爐，其特征在于，所述控制裝置包括撥動開關以控制所述電磁源、所述節(jié)流裝置、所述流動裝置、所述加熱裝置或其組合。
11.根據(jù)權利要求8所述的烤爐，其特征在于，所述控制裝置包括旋轉(zhuǎn)開關以控制所述電磁源、所述節(jié)流裝置、所述流動裝置、所述加熱裝置或其組合。
12.根據(jù)權利要求8所述的烤爐，其特征在于，進一步包括用于控制操作所述電磁源、所述節(jié)流裝置、所述流動裝置、所述加熱裝置或其組合的控制板。
13.根據(jù)權利要求1至12之一所述的烤爐，其特征在于，所述排氣凈化系統(tǒng)包括排氣腔室；以及在所述排氣腔室內(nèi)的氣味過濾器。
14.根據(jù)權利要求13所述的烤爐，其特征在于，所述氣味過濾器為催化氣味過濾器。
15.根據(jù)權利要求13所述的烤爐，其特征在于，所述氣味過濾器引起所述烹調(diào)副產(chǎn)物的催化分解。
16.根據(jù)權利要求14所述的烤爐，其特征在于，還包括在所述氣體進入所述催化氣味過濾器之前，加熱所述排放氣流的預加熱器。
17.根據(jù)權利要求1至17之一所述的烤爐，其特征在于，所述烤爐為快速烹調(diào)烤爐。
18.根據(jù)權利要求1至17之一所述的烤爐，其特征在于，所述烤爐為傳統(tǒng)烹調(diào)烤爐。
19.根據(jù)權利要求1至17之一所述的烤爐，其特征在于，所述烤爐為加速烹調(diào)烤爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于再循環(huán)烤爐的排氣凈化系統(tǒng)。
文檔編號A21B1/00GK101036025SQ200580033760
公開日2007年9月12日 申請日期2005年10月5日 優(yōu)先權日2004年10月5日
發(fā)明者戴維·A·博蘭, 戴維·H·麥克法登 申請人:特博切夫技術有限公司