PL221008B1

PL221008B1 - Chamber with a hybrid heating system, especially for automated systems for food preparation and processing

Info

Publication number: PL221008B1
Application number: PL394291A
Authority: PL
Inventors: Wojciech Jopek; Krzysztof Krysztoforski; Michał Turów
Original assignee: Wojciech Jopek; Krzysztof Krysztoforski; Michał Turów
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2016-02-29
Also published as: PL394291A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest komora z hybrydowym systemem grzania do zastosowania w szczególności w automatycznych systemach przygotowania i przetwarzania żywności. W skład systemu podgrzewania wchodzą generatory mikrofali oraz przynajmniej jeden z elementów stanowiących dodatkowe źródła energii w postaci grzałek ceramicznych i/lub promienników podczerwieni i/lub promienników nadfioletu. Przy zastosowaniu różnych kombinacji źródeł promieniowania i/lub ciepła możliwe jest uzyskanie podgrzania produktu w kompleksowy sposób. Zastosowanie promieniowania podczerwonego pozwała na efektywne, bezpośrednie podgrzewanie posiłku, ograniczając tym samym ilości energii zużywanej na podgrzewanie posiłku za pośrednictwem uprzednio podgrzanego powietrza.The subject of the invention is a chamber with a hybrid heating system to be used in particular in automatic food preparation and processing systems. The heating system includes microwave generators and at least one of the additional energy sources in the form of ceramic heaters and / or infrared heaters and / or ultraviolet heaters. By using various combinations of radiation and / or heat sources, it is possible to heat the product in a comprehensive manner. The use of infrared radiation allows for effective, direct heating of the meal, thus limiting the amount of energy used to heat the meal with the use of previously heated air.

Znane z opisu patentowego US4803324 rozwiązanie przedstawia urządzenie do podgrzewania żywności wykorzystujące zarówno mikrofale oraz podczerwień. Zawiera ono również w różnych konfiguracjach elementy skupiające lub kierunkujące wiązki promieniowania podczerwonego. Taki system połączonego podgrzewania może być bardzo skuteczny głównie dla żywności zawierającej stosunkowo duże ilości wody lub będącej płynem. Skuteczność rozwiązania maleje dla produktów zwierających małą ilość wody bądź charakteryzujących się małą absorpcją podczerwieni. Konstrukcja urządzenia nie sprzyja również automatyzacji procesu podgrzewania, ponieważ jego szczelne zabudowanie utrudnia automatyczne dostarczenie produktu i jego odbiór z komory grzewczej.The solution known from the patent description US4803324 shows a device for heating food that uses both microwaves and infrared. It also includes elements for focusing or directing the beams of infrared radiation in various configurations. Such a combined heating system can be very effective mainly for food containing relatively large amounts of water or being a liquid. The effectiveness of the solution decreases for products containing a small amount of water or characterized by low infrared absorption. The design of the device is also not conducive to the automation of the heating process, because its tight housing makes it difficult to automatically deliver the product and its collection from the heating chamber.

Znane z opisu patentowego JPH 11304160 rozwiązanie, którego istotą jest odizolowanie cieplne górnej i dolnej części komory grzewczej oraz rozdzielenie w tych dwóch przedziałach różnych elementów grzejnych, w przeciwieństwie do przedstawionego w poniższym dokumencie, nie stosuje obu sposobów dostarczania energii do podgrzewanego przedmiotu w tym samym czasie. Opis wynalazku ze zgłoszenia JPH 11304160 skupia się głównie na sposobie izolacji dwóch części komory grzewczej, co nie ma zastosowania w opisywanym wynalazku.The solution known from the JPH 11304160 patent, the essence of which is thermal insulation of the upper and lower part of the heating chamber and the separation of different heating elements in these two compartments, in contrast to the document presented below, does not use both methods of supplying energy to the heated object at the same time . The description of the invention from the application JPH 11304160 focuses mainly on the method of insulation of two parts of the heating chamber, which is not applicable to the described invention.

Istota wynalazkuThe essence of the invention

Istotą wynalazku jest komora z hybrydowym systemem grzania, w której jako źródła energii zastosowano magnetron generujący mikrofale oraz emiter promieniowania podczerwonego przy czym korzystnym jest zastosowanie jako emitera promieniowania podczerwonego w szczególności żarówki kwarcowej, lub grzałki elektrycznej, przekazującej energię drgań cieplnych materii. Dodatkową korzyść niesie wyposażenie komory w emiter promieniowania z zakresu ultrafioletowego, w szczególności w żarówkę kwarcową przeznaczoną do sterylizacji grzanego produktu i sterylizacji międzyoperacyjnej komory.The essence of the invention is a chamber with a hybrid heating system, in which a magnetron generating microwaves and an infrared radiation emitter are used as energy sources, it is preferable to use, in particular, a quartz bulb or an electric heater as an infrared radiation emitter, transmitting energy of thermal vibrations of the matter. An additional advantage is that the chamber is equipped with an ultraviolet radiation emitter, in particular a quartz bulb designed to sterilize the heated product and to sterilize the inter-operative chamber.

Kolejną korzyść przynosi wykonanie ścian komory z materiału pochłaniającego i odbijającego promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu częstotliwości ultrafioletu i mikrofal, ale będącego przynajmniej częściowo przepuszczalnego dla światła widzialnego. Korzystnym jest możliwość wyposażenia elementów grzewczych przekazujących energię w postaci promieniowania, w układy skupiające wiązki na wybranych regionach komory, w których znajduje się podgrzewany przedmiot, zwiększając tym samym efektywną moc grzania pożądanego przedmiotu znajdującego się w komorze grzewczej i ograniczyć dyssypację energii.Another advantage is that the walls of the chamber are made of a material that absorbs and reflects electromagnetic radiation in the ultraviolet and microwave frequency range, but is at least partially transparent to visible light. It is advantageous to equip the heating elements transmitting energy in the form of radiation with systems focusing the beams on selected regions of the chamber where the heated object is located, thereby increasing the effective heating power of the desired object in the heating chamber and reducing energy dissipation.

Kolejną korzyścią rozwiązania pod kątem automatyzacji procesu przygotowania posiłku jest zastosowanie co najmniej jednej ze ścian komory jako elementu ruchomego. Komora przeznaczona jest przede wszystkim zwłaszcza do układów automatycznego przygotowywania żywności, a brak stałej ściany jest korzystny z uwagi na technologiczność prowadzonego w komorze procesu.Another advantage of the solution in terms of automation of the meal preparation process is the use of at least one of the walls of the chamber as a movable element. The chamber is primarily intended for automatic food preparation systems, and the lack of a fixed wall is advantageous due to the technological nature of the process carried out in the chamber.

Dodatkową korzyść niesie zamontowanie w komorze przyłącza do podłączania parowego systemu czyszczenia typu CIP (Cleaning-in-Place) pozwalającego na międzyoperacyjne i okresowe oczyszczanie i dezynfekowanie wnętrza komory strumieniem pary wodnej. Korzystnym jest zamontowanie w komorze przesłon stałych lub ruchomych oddzielających przestrzeń w jakiej znajduje się podgrzewany przedmiot i elementy grzewcze, a przesłony te są demontowane w celach czyszczenia.An additional advantage is the installation of a connection in the chamber for connecting the CIP (Cleaning-in-Place) steam cleaning system, which allows for intermediate and periodic cleaning and disinfection of the chamber interior with a stream of steam. It is advantageous to install fixed or movable shutters in the chamber separating the space in which the heated object and the heating elements are located, and these shutters are dismantled for cleaning purposes.

Korzystne skutki wynalazkuAdvantageous Effects of the Invention

Opisane rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie większości problemów spotykanych w przedstawionych opisach patentowych. Zastosowanie przynajmniej częściowo otwartej konstrukcji umożliwia automatyzację procesu, a zastosowanie dodatkowego rodzaju elementów grzewczych pozwala naThe described solution allows to eliminate most of the problems encountered in the presented patents. The use of an at least partially open structure enables the automation of the process, and the use of an additional type of heating elements allows for

PL 221 008 B1 podgrzewania nawet produktów nie absorbujących promieniowania podczerwonego i nie zawierających wody. Grzanie poprzez transfer ciepła w postaci energii kinetycznej drgających atomów jest z jednej strony dość mało wydajny, ale w przypadku braku próżni jest praktycznie zawsze skuteczny. Dodatkowo zastosowanymi elementami są promiennik UV służący do sterylizacji oraz zespół przyłączy i przewodów rozprowadzających parę z zewnętrznego urządzenia, co w połączeniu z promiennikami UV pozwala na co najmniej częściowe czyszczenie urządzenia w systemie typu CIP.Even products which do not absorb infrared radiation and do not contain water are heated. Heating by heat transfer in the form of kinetic energy of vibrating atoms is on the one hand quite inefficient, but in the absence of a vacuum it is practically always effective. In addition, the elements used are a UV radiator for sterilization and a set of connections and pipes distributing steam from an external device, which in combination with UV lamps allows for at least partial cleaning of the device in a CIP system.

Przy zastosowaniu promienników podczerwieni, powietrze podgrzewane jest znacznie mniej, niż obiekt, na który pada promieniowanie, a więc niejako podgrzewanie powietrza jest jedynie skutkiem ubocznym. Dodatkowo, szczególnie w przypadku części produktów spożywczych możliwy jest do uzyskania efekt wysuszenia i niewielkiego utlenienia powierzchni podgrzewanego przedmiotu, tzw. przypieczenia, zapieczenia lub opieczenia. Ściany komory wykonane są z materiału pochłaniającego promieniowanie UV i promieniowanie mikrofalowe ale przepuszczającego, przynajmniej częściowo, promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu widzialnego. Takie rozwiązanie pozwala na organoleptyczną kontrolę procesu podgrzewania oraz ułatwia utrzymanie komory w czystości.With the use of infrared heaters, the air is heated much less than the object on which the radiation falls, so heating the air is, in a way, only a side effect. In addition, especially in the case of some food products, it is possible to obtain the effect of drying and slight oxidation of the surface of the heated object, the so-called browning, baking or browning. The walls of the chamber are made of a material that absorbs UV radiation and microwave radiation but transmits, at least partially, electromagnetic radiation in the visible range. This solution allows organoleptic control of the heating process and makes it easier to keep the chamber clean.

Objaśnienie figurExplanation of figures

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie komorę a fig. 2 warstwową budowę ściany komory.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows schematically the chamber, and Fig. 2 shows the layered structure of the chamber wall.

Przykład realizacjiImplementation example

Przykładem realizacji jest komora do automatycznego podgrzewania ciepłych przekąsek typu hot-dog 4. Komora posiada cztery ściany nieruchome stanowiące korpus urządzenia, a dwie pozostałe zamontowane są jako kołnierze na chwytakach 2, tak aby podczas umieszczania w komorze półproduktów do podgrzania zamykały komorę szczelnie z pozostałych dwóch stron. W komorze zamontowano cztery promienniki podczerwieni 5, dwa promienniki UV 6 oraz dwa magnetrony 3 stanowiące źródło emisji mikrofal. Jako element przekazujący energię drgań cieplnych do półproduktów zastosowano metalowe uchwyty 9 do półproduktów w chwytakach 2, tak aby pod wpływem mikrofal wytwarzały się w nich prądy wirowe, które powodować będą podgrzewanie indukcyjne uchwytów, a co za tym idzie przekazywanie energii drgań cieplnych do półproduktów. Ściany komory wykonane zostały z kompozytu szkła 7 i siatki stalowej 8 tak aby nie były przepuszczalne dla promieni UV i mikrofal, ale były co najmniej częściowo przepuszczalne do światła widzialnego umożliwiając wgląd do komory celem nadzoru procesu podgrzewania oraz inspekcję sanitarną komory. Wszystkie promiennik są osłonięte przesłonami przezroczystych dla danej fali elektromagnetycznej, ale separujących jest od zanieczyszczeń z otoczenia, celem ułatwienia sanityzacji komory. Dodatkowo komora została wyposażona w przyłącze systemu CIP 10, pozwalające na okresowe czyszczenie komory strumieniem paryAn example of implementation is a chamber for automatic heating of warm hot-dog snacks 4. The chamber has four fixed walls constituting the body of the device, and the other two are mounted as flanges on the grippers 2, so that when placing the semi-finished products to be heated in the chamber, they close the chamber tightly with the other two pages. Four infrared heaters 5, two UV lamps 6 and two magnetrons 3 are installed in the chamber, which are the source of microwave emission. As the element transmitting the energy of thermal vibrations to the semi-finished products, metal holders 9 for semi-finished products in the grippers 2 were used, so that, under the influence of microwaves, eddy currents were generated in them, which would cause induction heating of the grips, and thus the transfer of thermal vibration energy to the semi-finished products. The walls of the chamber are made of a composite of glass 7 and steel mesh 8 so that they are not transmissive to UV rays and microwaves, but are at least partially transparent to visible light, allowing for viewing into the chamber for monitoring the heating process and sanitary inspection of the chamber. All the radiator are covered with shutters that are transparent for a given electromagnetic wave, but they separate from the contaminants from the environment in order to facilitate sanitation of the chamber. In addition, the chamber is equipped with a CIP 10 system connection, allowing for periodic cleaning of the chamber with a stream of steam

Claims

1. A chamber with a hybrid heating system to be used, in particular, in automatic food preparation and processing systems, in which a magnetron (3) generating microwaves and an infrared radiation emitter (5) are used as energy sources, characterized in that the infrared radiation emitter (5) is in particular, a quartz bulb or electric heaters, transmitting the energy of thermal vibrations of the matter, and additionally, the chamber is equipped with an ultraviolet radiation emitter (6), and in particular a quartz bulb, for sterilization of the heated product and intermediate sterilization.

The chamber according to claim 1, characterized in that its walls are made of a material that absorbs and reflects electromagnetic radiation (1) in the ultraviolet and microwave frequencies, but is at least partially transmissive to vital light.

3. The chamber according to claim The method of claim 1, characterized in that all heating elements transmitting energy in the form of radiation may have systems focusing the beams on selected regions of the chamber in which the heated object is located, thereby increasing the effective power

Heat the desired object in the heating chamber and reduce energy dissipation.

4. The chamber according to p. The process according to claim 1, characterized in that at least one of the walls of the chamber is movable due to the fact that the chamber is intended especially for automatic food preparation systems, and the absence of a fixed wall is advantageous in view of the technological process carried out in the chamber.

5. The chamber according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that connections (10) for connecting a CIP (Cleaning-in-Place) steam cleaning system allowing for between operational and periodic cleaning and disinfection of the chamber interior with a steam jet.

6. The chamber according to p. 6. A method according to claim 1, characterized in that in the chamber there are mounted fixed or movable shutters separating the space in which the heated object and heating elements are located, and these shutters are dismantled for cleaning purposes.