NO761455L - - Google Patents

Description

"Anordning for elektrisk varmebehandling av en matvare i et elektrolyttbad"

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for varmebehandling

av en matvare i et elektrolyttbad, slik som angitt i ingressen til vedlagte patentkrav 1.

Når en matvare oppvarmes ved direkte elektrisk strømgjennomgang

i et elektrolyttbad har det vist seg at forløpet starter lang-

somt med lavt strømforbruk ved kald elektrolytt og at strømfor-bruket derefter øker slik at det blir meget stort ved slutten av behandlingen. Strømforbruket i sluttperioden kan begrenses til ønsket maksimal verdi ved passende valg av avstand mellom elektrodene i forhold til den spenning som er pålagt mellom elektrodene. Derved forlenges imidlertid behandlingstiden fordi innledningsfor-løpet går langsommere enn hvis kortere elektrodeavstand kunne velges for samme spenning.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er med enkle, billige midler

å unngå altfor kraftig strømstigning ved slutten av behandlingen uten derfor å forlenge behandlingstiden ved dempning av innledningsperioden.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette ved at anordningen oppviser de karakteristiske trekk som er angitt i vedlagte patentkrav 1. Den strømbegrensende motstand kan fortrinnsvis være fast og medfører bare liten sénkning av den spenning som er pålagt mellom elektrodene under behandlingens begynnelsesperiode ved kald elektrolytt, idet elektrolytten da har høy motstand og strømstyrken derfor er lav. Eftersom elektrolytt-temperaturen stiger, minsker elektrolyttens indre motstand, hvorved den seriekoblede strømbegrensningsmotstand ytterligere senker elektrodespenningen og dermed begrenser den strømøkning som ellers ville ha inntrått. Den varme som produseres i motstanden, går ikke tapt som spillvarme, men tilføres elektrolytten. Motstandens resistansverdi velges i avhengighet av de foreliggende betingelser, f.eks. beholderens form og volum samt elektrolyttens sammensetning, til en verdi som gir ønsket vedvarende behandlingstilstand i elektrolyttbadet.

Særlig ved apparater for husholdningsbruk er det nødvendig å begrense det maksimale strømforbruk til- en forholdsvis lav verdi, f.eks. 10 A ved en spenning på 220 V i et vanlig vegguttak. I slike tilfeller velges motstandens resistans så stor at strøm-forbruket begrenses til maksimal tillatt størrelse i behand-ligens sluttperiode, f.eks. når elektrolytten koker.

Ved andre anvendelser, f.eks. ved apparater for storkjøkken eller industrielt bruk, kan den nøyaktige størrelse av strømforbruket være av mindre interesse, mens man ønsker å begrense strømmen slik at en viss elektrolyttemperatur ikke overskrides. Motstandens resistansverdi settes da til en slik verdi at strømmen i

den vedvarende behandlingstilstand er begrenset til en styrke som gir en viss ønsket temperatur i elektrolyttbadet.

Strømbegrensningsmotstanden anbringes fortrinnsvis i en hul elektrode. Derved kan all motstandsvarme tilføres elektrolytten uten at det er nødvendig å nedføre noen ytterligere del i elektrolyttbadet foruten elektrodene.

For å påskynde innledningsperioden av behandlingen når man starter med kald elektrolytt, kan ifølge en videreutvikling av oppfinnelsen en elektrisk varmekilde stå i varmeledende forbindelse med elektrolyttbadet og varmekilden kan være tilsluttet strøm-kilden ved hjelp av et strømreguleringsorgan som bryter strøm-forsyningen til varmekilden når elektrolyttens resistans har sunket til en forutbestemt verdi. Denne verdi, ved hvilken f.eks. summen av varmekildens og elektrodenes strømforbruk går opp til en maksimalt tillatt verdi på strømforbruket (f.eks. 10 A ved et hushold-ningsapparat) , tilsvarer en viss bestemt temperatur i elektrolytten, slik at det resistansavhengige brudd av varmekildens strømforsyning kan utløses av et organ som avføler elektrolyttens temperatur.

Også ved denne utførelsesform kan det være hensiktsmessig å an-ordne varmekilden, f.eks. i form av en motstandstråd, i en hul elektrode.

Det er herved mulig å utnytte samme tråd for såvel strømbegrens-ningsmotstanden som for varmekilden. Motstandstråden kan være utført som en sløyfe hvis begge ender' er tilsluttet til ulike poler på en strømforsyningsanordning for varmekilden. Den ene enden er dessuten tilsluttet til strømkilden for elektrode-strømforsyningen. Et punkt som ligger mellom sløyfens ender er tilsluttet til selve elektroden. Koblingen skal forklares nærmere nedenfor i figurbeskrivelsen.

Varmebehandlingsanordningen kan også være forsynt med flere enn to elektroder, f.eks. tre elektroder anordnet som to par med en felles elektrode. Strømbegrensning under en senere periode av behandlingen kan da oppnås ved at begge elektrodepar under en begynnende behandlingsperiode er parallellkoblet, men under den senere periode tilsluttes i serie med hverandre til strømkilden.

Dersom strømkilden oppviser minst to faser og null-leder, gis det ytterligere omkoblingsmuligheter. Med to elektroder kan da disse under en innledende behandlingsperiode tilsluttes til hver sin fase, hvorved det blir pålagt full hovedspenning mellom elektrodene. Under en senere periode kan en av elektrodene omkobles og istedet forbindes med null-lederen, hvorved elektrodespenningen senkes til fasespenning. Mange ulike reguleringsmuligheter tilbys fagmannen ved utnyttelse av flere elektroder, med eller uten begrensnings-motstand, i kombinasjon med en flerfase-strømkild e.

Omkoblingen fra én innkoblingstype til neste med lavere elektrode-spenning skal vanligvis skje i avhengighet av strømforbruket. Da elektrolyttens resistans har vist seg å være temperaturavhengig, kan omkoblingen av strømforsyningen skje i avhengighet av elektro-lyttemperaturen, hvilket tillater enklere reguleringsutstyr.

Noen utførelseseksempler av oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning, til.den medfølgende tegning, hvor figur.1 skjematisk viser et lengdesnitt gjennom et apparat beregnet for oppvarmning av poteter, med tre

elektroder og strømmatning fra en enfase-strømkilde, figur 2 viser samme apparat med strømregulérer for strøm-matning fra en flerfase-strømkilde, og

figur 3 viser en annen utførelse av en elektrode.

En oventil åpen, rektangulær beholder 1 av isolerende materiale,

så som glass eller plast, er fylt med vann 2 til en viss høyde,

og hele poteter 3. En første elektrode 4 i form av en plate av rustfritt stål med hovedsakelig samme. dimensjoner som beholderens.

1 ene gavl 5, er anordnet inntil denne gavl. Elektroden 4 kan eventuelt være bare så høy som vannfyllingen i beholderen. En annen elektrodeplate 6, likeledes av rustfritt stål, er på ikke nærmere vist måte anordnet tvers over beholderen 1 midt mellom dennes to gavler 5 og 7. En tredje elektrode 8 er anordnet inn-

til gavlen 7.

Elektroden 8 er likeledes tilvirket av rustfri stålplate og omfatter en undre rektangulær beholder 9 med en bredde som tilsvarer gavlens 7 bredde og en høyde som tilsvarer eller er noe over vann-fyllingens dybde. Beholderen 9 er innvendig fylt med sand eller annen elektrisk isolerende fyllmasse 10 som en motstandstråd 11 er innlagt i. Trådens ene ende. 12 er forbundet med beholderens 9

vegg mens den annen ende 13 er forbundet med en forbindelsesledning 14, som er isolert ført ut fra beholderen 9 gjennom en oppstående hals 15 på denne.

Elektrodene 4, 6 og elektrodens 8 forbindelsesledning 14 er forbundet med hver sin strømtilførselsledning 16, 17 henholdsvis 18. Disse løper til en strømreguleringsanordning 19 som forbinder elektrodene med en strømkilde 20, i dette tilfelle antydet som et vanlig vegguttak i et boligkjøkken. Spenningen er 220 V og maksimalt strømuttak bestemmes av den tilhørende sikring i boligen, som regel 10 A. Denne strømstyrke må således ikke overskrides når apparatet anvendes.

I strømreguleringsanordningen 19 er ledningen 16 forbundet med en strømbryter 21 som i sin tur via en ledning 22 er forbundet med strømkildens 20 ene pol 23. Ledningen 17 står i forbindelse med en strømbryter 24 som i sin tur via en ledning 25 er forbundet med strømkildens 20 annen pol 26. Ledningen 18 er forbundet med en strømbryter 27 som i sin tur via en ledning 28 er forbundet med ledningen 25. Mellom ledningen 18 og ledningen 22 er dessuten innkoblet en ledning 28' med en strømbryter 29.

I sin enkleste utførelse for husholdningsbruk er apparatet utført uten midtelektroden 6. Når et slikt enkelt apparat skal. tas i bruk efter at det er fylt med kalt vann og matvare, f.eks. poteter, til gitt nivå, sluttes strømbryterne 21 og 27. De øvrige er åpne. Som følge av det kalde vannets høye motstand hersker nærmest full matespenning 220 V mellom elektrodene 4 og 8 i begynnelsesperioden, hvorved det avgis maksimal effekt til elektrolyttbadet. Temperaturen stiger i dette, hvorved også motstanden synker. En stadig større del av spenningen kommer derved til å opptas i motstandstråden 11. Til slutt inntrer en likevektstil-stand hvor spenningstapet i motstanden 11 er så stor at den gjen-stående spenning mellom elektrodene 4 og 8 i elektrolyttbadet ikke lenger klarer å øke dettes temperatur. Ved passende valg av motstandens 11 resistans i forhold til beholderens 1 form og volum samt elektrolyttens sammensetning kan strømforbruket begrenses slik at det når sin maksimumsverdi, i dette tilfelle 10 A, akku-rat når ønsket temperatur er oppnådd, f.eks. 100°C. for tilbered-ning av poteter.

Ved anvendelse av midtelektroden 6 er det mulig, foruten den foran beskrevne motstands-strømbegrensning, å oppnå strømbegrensning ved spenningsomkobling, hvorved begynnelsesperioden blir raskere. Når alle tre elektroder anvendes, startes behandlingen ved at strømbryterne 21, 24 og 29 sluttes mens strømbryteren 27 er åpen. Sammenlignet med den foran beskrevne innkobling oppnås herved dobbelt så stor effekttilførsel eftersom det hersker full matespenning mellom elektrodene 4 og 6 og hovedsakelig også mellom elektrodene 6 og 8. Elektrolytten oppvarmes derfor raskere. Når det totale strømforbruk nærmer seg det maksimalt tillatte (10 A), åpnes strømbryterne 24 og 29, hvorefter strømbryteren 27 sluttes. Derefter fortsettes forløpet på den ovenfor beskrevne måte. Strøm-forbruket kan avføles direkte på passende, ikke vist måte, eller indirekte ved at elektrolyttens temperatur avføles, og i så fall gjøres omkoblingen avhengig av at en forutbestemt temperatur er oppnådd.

Figur 2 viser samme apparat tilkoblet ved hjelp av en strøm-reguleringsanordning 30 til en trefase-strømkilde 31, hvor i dette utførelseseksempel bare fasene ,R og.S samt nulledningen 0 anvendes. Ledningen 16 er forbundet med en strømbryter 32 som i sin tur via en ledning 33 er forbundet med en fase S. Ledningen 17 er forbundet med en strømbryter 34, som i sin tur via en ledning

35 er forbundet med fase R. Fra ledningen 17 er det avgrenet en

ledning 36 som er forbundet med en strømbryter 37, som i sin tur via en ledning 38 er tilsluttet til nulledningen 0. Ledningen 18 er forgrenet i tre ledninger 39, 41 og 43. Ledningen 39 har en strømbryter 40 og er forbundet med ledningen 33. Ledningen 41 har en strømbryter 42 og er tilsluttet til ledningen 35. Ledningen 43 har en strømbryter 44 og er tilsluttet til ledningen 38.

Dette strømreguleringsarrangement tillater omkobling i fire trinn. Ved start sluttes strømbryterne 32, 34 og 40, de øvrige er åpne. Herved pålegges full fasespenning 380 V mellom elektrodene 4 og 6 og også mellom 6 og 8. Når strømstyrken nærmer seg det tillatte maksimum, åpnes strømbryterne 34 og 40, hvorefter strømbryterne 37 og 42 sluttes. Herved pålegges begge elektrodepar 4-6 og 6-8 en spenning på 220 V. Når strømstyrken på ny nærmer seg tillatt maksimum, åpnes strømbryteren 37, hvorved midtelektroden 6 fra-kobles såvel fra nulledning som fase, og fasespenning 380 V hersker over hele beholderens 1 lengde mellom elektrodene 4 og 8. I et siste trinn åpnes derefter strømbryteren 42 og strømbryteren 44 sluttes, hvorved en spenning på 220 V pålegges mellom elektrodene 4 og 8. Den avsluttende strømbegrensning .skjer derefter med motstanden 11 på ovenfor beskrevne måte.

Når midtelektrode anvendes, kan denne utføres slik at den ligger tett an mot beholderens 1 vegger og derved oppdeler denne i to ad-skilte rom. Disse kan utnyttes for under en og samme behandling å kunne varme to ulike matvareslag som man ikke ønsker å blande.

Figur 3 viser en alternativ elektrode 8, likeledes utført i rustfri plate i form av en undre, hul beholder 9 med tilslutnings-hals 15. I isoleringsmassen er innlagt to motstandstråder 45, 46 med forskjellig resistans. Deres undre ender 47 er forbundet med beholderveggen 9, mens deres øvre ender er forbundet med forbindelsesledninger 48 henholdsvis 49, som er ført isolert ut gjennom halsen 15. Ledningene 48, 49 er via strømtilførsels-ledninger 50 henholdsvis 51 forbundet med et strømregulerings-

organ 52 som omfatter to strømbrytere 53, 54 som forbinder ledningene 50, 51 med hver sin pol på en oppvarmningsstrømkilde 55. Motstandstrådene 45, 46 seriekobles derved og danner en sløyfe som produserer varme i elektroden 8 i en begynnelses-

periode av behandlingen.

Elektrodespenningen kan tilføres elektroden 8 ved at den

ene eller begge motstandstrådene via strømreguleringsorganet 52 tilsluttes til behandlingsstrømkilden 20. For dette formål er det mellom ledningen 50 og strømkildens 20 pol 26 innkoblet en led-

ning 56 med en strømbryter 57 og mellom ledningen 51 og polen 26 innkoblet en ledning 58 med en strømbryter.59. Under en første behandlingsperiode kan elektroden 8 strømmates ved at begge strøm-bryterne 57,59 sluttes, hvorved motstanden 45, 46 parallellkobles og gir forholdsvis lav resistans. I en annen periode er bare strøm-bryteren 57 sluttet, hvorved motstanden 45 med lavere resistans inn-kobles.. I sluttperioden er bare strømbryteren 59 sluttet, hvorved motstanden 46 med høyere resistans er innkoblet og begrenser maksimalt strømuttak. Denne resistans kan alternativt velges til å gi varighetstilstand ved bestemt temperatur, f.eks. 60°C, mens motstandens 45 resistans velges til, når innkoblet alene, å gi varighetstilstand ved en høyere temperatur, f.eks. 80°C. Finregu-lering av temperaturgrensene kan skje ved hjelp av en finregulerings-motstand 60 på noen få ohm innkoblet mellom strømbryterne 57, 59

og strømkilden 20.

Ved et apparat bestemt for husholdningsbruk utnyttes ett og samme vegguttak for strømforsyning av såvel varmeslyngen som elektrodene. Utkobling av varmeslyngen 45+46 ved åpning av strømbryterne

53,54 foretas i dette tilfelle når det sammenlagte strømforbruk

i varmeslyngen 45+46 og elektroden 8 nærmer seg husholdnings-sikringens verdi, f.eks. 10 A.

I samtlige ovenfor beskrevne utførelseseksempler er det også mulig å forbikoble den strømbegrensningsmotstand som er anordnet i elektroden og tilslutte elektroden direkte til strømkilden under en mellomliggende behandlingsperiode for i denne å yte maksimal strømtilførsel til elektrolyttbadet.

I visse tilfeller kan det oppnås tilstrekkelig strømbegrensning bare ved omkobling til ulike elektrodeavstander og/eller fase-spenninger uten anvendelse av seriemotstand.

Claims (11)

1. Anordning for varmebehandling av en matvare, omfattende dels en beholder (1) for et elektrolyttbad (2), f.eks. vann, som omgir matvaren, dels to eller flere elektroder (4,6, 8) som er nedsenket i elektrolyttbadet, og dels strømreguleringsanordninger (19, 30) for tilslutning av elektrodene til en strømkilde (20, 31), karakterisert ved at det i serie med minst en av elektrodene (8) er innkoblet en strømbegrensende motstand (11,

45., 46), og at motstanden er anordnet i varmeledende forbindelse med elektrolyttbadet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at motstandens (11) resistans er så stor at ved koking i eléktrolytten begrenser motstanden strømuttaket fra strømkilden (20, 31) til en ønsket maksimumsverdi.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at motstandens (11) resistans er så stor at i en vedvarende behandlingstilstand som efterfølger en innledende temperaturforhøyelses-periode, begrenser motstanden strømmen slik at ønsket temperatur i elektrolytten holdes konstant.

4. Anordning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at motstanden (11, 45, 46) er anordnet på eller i en elektrode (8).

5.. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved ' at i en hul metallelektrode (8,9) er en elektrisk motstandstråd (11, 45, 46) anbragt i et elektrisk isolerende materiale (10), hvilken motstandstråd med sin ene ende (12, 47) er tilsluttet til elektroden (9) og sin annen ende ( 13, -) er tilsluttet til strøm-reguleringsanordningen (19, 30, 52).

6. Anordning ifølge et av kravene 1-5, karakteri sert ved at en elektrisk varmekilde (45, 46) står i varmeledende forbindelse med elektrolyttbadet, og at varmekilden er tilsluttet til en oppvarmningsstrømkilde (55). via et strømregu-leringsorgan (52) som bryter strømforsyningen til varmekilden når elektrolyttens motstand er sunket til en forutbestemt verdi.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved en temperaturmåleanordning som.avføler elektrolyttens temperatur og ved ønsket maksimumstemperatur påvirker strømregulerings-organet til å bryte varmekildens strømforsyning.

8. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at en elektrode (8) er hul og at inni elektroden er varmekilden anbragt i form av en motstandstråd (45, 46) beliggende i en elektrisk isoleringsmasse.

9. Anordning ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at minst to elektrodepar (4-6, 6-8) er anordnet i beholderen (1), fortrinnsvis med en felles elektrode (6), og at strømreguleringsanordningen (19) er innrettet til under en første behandlingsperiode å tilslutte elektrodeparene parallelt til strøm-kilden (20) og under en etterfølgende behandlingsperiode å tilslutte elektrodeparene i serie tii strømkilden.

10. Anordning ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at strømkilden (31) oppviser minst to faser (R, S) og null (0) og at strømreguleringsanordningen (30) er innrettet til under en første behandlingsperiode å tilslutte to elektroder (4, 6 henholdsvis 4,8) til hver sin fase og under en etter-følgende behandlingsperiode å tilslutte en av disse elektroder (6 henholdsvis 8) til nulledningen og den annen elektrode (4) til en fase.

11. Anordning ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at strømreguleringsanordningen er forbundet med et elektrolytt-temperaturavfølingsorgan, som ved en forutbestemt elektrolytt-temperatur påvirker strømreguleringsanordningen for omkobling av elektrodenes strømforsyning.