蒸汽烹饪设备和方法

技术领域

本发明涉及一种蒸汽烹饪器(还称为蒸汽锅)和蒸汽烹饪方法。

背景技术

蒸汽烹饪(还称为蒸煮)通常被认为是最健康的烹饪方法之一。特别地，蒸汽烹饪经常优于其他烹饪方法(诸如煮、炸和烤)，因为蒸汽烹饪导致较少量的营养物破坏。这是因为蒸汽烹饪以较低的温度进行操作(低于100℃)，但是尽管如此，由于蒸汽环境湿润，所以使得烹饪时间短。作为烹饪介质的水存在使水溶性营养物在沸腾时浸出，并且蒸汽烹饪可以大大减少这种情况。

然而，蒸汽烹饪有一些缺点。目前市场上的蒸汽锅在食物室中生成饱和的蒸汽环境。生成这种环境所需的蒸汽的过度产生会造成食物室中的凝结，并且使蒸汽逸出到周围环境(例如到厨房家具上)，这是不希望的。此外，以这种方式过度产生蒸汽意味着相对高的能源和水的消耗。

凝结可以导致观察窗被蒙上蒸汽(这使检查烹饪过程变得困难)，食物稠度有可能变得黏湿，以及烹饪后食物室变得湿淋。黏湿的稠度的结果是因为湿润的蒸汽凝结并且作为水滴沉积在食物表面上，于是食物吸收了水。作为结果，食物重量可以增加至多10％，并且口味质量下降。此外，蒸汽过度产生可以意味着对食物的熟度水平的控制可以被折衷。尽管使用了推荐的设置并且遵循了推荐的烹饪时间表，但是在这种传统蒸汽锅所提供的饱和蒸汽环境中，食物有被过度烹饪的风险。

需要一种既能维持营养优势但是又能避免上述问题中的一个或多个的蒸汽烹饪过程。

发明内容

本发明由权利要求书限定。

根据一个方面，提供了一种烹饪设备，包括：食物室；蒸汽供应，用于向食物室供应蒸汽；以及控制装置，适于控制蒸汽供应，以维持食物室内部的空气中的蒸汽浓度，该蒸汽浓度低于饱和度。

因此，在整个烹饪过程中，食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于100％的相对湿度(RH)，例如在100℃时少于～580g/m

在烹饪过程期间，确保食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度，可以有几个优点。特别地，该措施可以减轻或避免水凝结的问题。其结果是，根据本发明的装置缓解或消除了黏湿的食物稠度的问题，以及烹饪后食物室湿淋的问题。

此外，减轻或避免水凝结可以意味着因为凝结引起的起雾问题得以缓解或消除，可以促进对食物室内部正在被烹饪的食物进行视觉检查(例如经由适当的透明观察窗)。

此外，本发明人已经认识到，只要空气不被蒸汽饱和，食物室内部的湿度条件就可以为其中正在被烹饪的食物的熟度水平提供有用的指示。这种指示特别地有用，因为它不需要例如使用延伸到正在被烹饪的食物中的温度传感器来测量食物的核心温度。

在烹饪过程的初始阶段，水可以凝结在被接纳在食物室中的食物上。随着烹饪过程继续进行，食物的温度增加，造成食物上的凝结程度降低。这可以是到水不再凝结在食物上的程度。如果食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度，那么随着烹饪过程进行，食物上凝结程度的降低可以与食物室内部的空气中蒸汽浓度的增加同时发生。因此，通过监测食物室内部的湿度/蒸汽浓度，可以估计其中所包含食物的温度以及因此食物的熟度。

蒸汽供应可以包括：用于使水蒸发的经加热的表面；以及水供应，被布置为将水分配到经加热的表面上，其中控制装置适于控制水供应。这样的蒸汽供应可以提供一种容易实现的手段来控制食物室内的蒸汽浓度，即通过控制经加热的表面上的水的分配。

在特别地优选的实施例中，蒸汽供应可以以10至16克/分钟的速率使水蒸发。在这样的实施例中，食物质量可以是例如0.1至1公斤。

控制装置可以适于控制水供应以预定的速率分配水。例如，这可以通过采用适当的计量系统来实现。

水供应可以包括：储液器，用于水；以及泵，用于将水从储液器运输到经加热的表面。泵可以由控制装置控制。例如，控制装置可以包括适当的控制器(例如微控制器)，用于根据食物室内部的蒸汽浓度来控制泵。

烹饪设备可以包括加热器，该加热器被布置加热食物室。加热器可以递送热量以补偿烹饪期间的热量损失。

控制装置可以还适于控制加热器，以将食物室加热到预定的温度。因此，控制装置可以控制温度和蒸汽供应两者，使得促进对蒸汽浓度的控制。附加地，控制食物室内部的温度可以促进将蒸汽浓度维持低于饱和度。

加热器可以适于将食物室加热到至少100℃。在特别优选的实施例中，食物室在100℃至120℃的范围中被加热。例如，加热布置的循环控制可以用于将温度维持在所期望的范围中。在100℃以上，食物室的表面可以被维持在操作温度、压力和湿度水平的露点以上，使得可以最小化或防止食物室的表面(诸如观察窗)处的凝结。

烹饪设备可以包括风扇，风扇被布置以使在食物室中的气体循环。在特别地优选实施例中，气体以至少约2升/分钟的速率被循环。加热器可以沿循环路径，使得进一步地加热蒸汽以创建高温的干燥的蒸汽环境。因此，循环系统将室内部的蒸汽和空气移动至食物，以增加对流。这还有助于产生食物室内部的所有部分的均匀的温度场，包括观察窗，从而最小化或避免凝结。

与100℃左右的湿润蒸汽相比，饱和空气在经提升的温度(诸如120℃)下循环的副作用是，归因于凝结和对流而导致的食物热传递率的增加。作为结果，与标准蒸汽烹饪相比，烹饪食物的时间减少了。相应地，循环与食物室内部100℃至120℃的温度相结合，可以允许低于饱和度的蒸汽浓度条件下的烹饪时间与传统蒸汽锅中的蒸汽饱和度条件是可比的。

烹饪设备可以包括用于检测食物室中蒸汽浓度的水分传感器。例如，水分传感器可以包括湿度传感器。如前所述，在低于饱和度的条件下，检测烹饪期间的蒸汽浓度或湿度可以使得待烹饪的食物的熟度水平能够得到估计。

控制装置可以适于根据由水分传感器检测到的蒸汽浓度来控制蒸汽供应。例如，控制装置可以适于在蒸汽浓度达到阈值浓度时停止或限制蒸汽的供应。例如，阈值浓度可以被设置为90％RH或120℃时500g/m3 AH。

作为备选或者除了控制蒸汽供应或加热器以响应于达到阈值浓度之外，装置中还可以包括声音和/或视觉警报，以提醒用户已经达到阈值浓度的事实。继而，用户可以终止烹饪过程或将食物从食品室中移出。

食物室内部的蒸汽浓度可以被用于监测熟度，而控制装置可以例如控制蒸汽供应，以预定的速率供应蒸汽。这意味着熟度监测和蒸汽浓度控制可以独立于彼此而被实施，即不需要响应于经监测的熟度来调整、降低或终止蒸汽浓度。控制装置包括控制器(例如微控制器)的必要性也可以对应地被排除了。

例如，阈值浓度可以根据食物的经估计或经预测的熟度水平来设置。备选地或附加地，阈值浓度可以根据被烹饪的食物的类型和/或所期望的结果来设置，例如筋道/松脆、半熟、柔软等。

当加热器被包括在装置中时，控制装置可以适于根据由水分传感器所检测的蒸汽浓度来控制加热器。例如，控制装置可以适于在达到上述阈值浓度时控制加热器以减少或终止对食物室的加热。

食物室可以包括用于供蒸汽从食物室逸出的排放口。食物室的排放口可将压力维持在环境压力。排放口提供的释放机构意味着例如可以采用预设的向经加热的表面递送水的速率来控制蒸汽浓度。

在特别地优选实施例中，排放口可以由具有2毫米至5毫米直径的开口所限定。已经发现，具有这种尺寸的开口可以有助于维持食物室内部的期望的蒸汽浓度和温度。

烹饪设备可以包括进入到食物室中的透明观察窗。食物室内部相对干燥的环境，例如相对于传统蒸汽锅内部的条件，可以意味着减少或防止凝结，使得在烹饪期间对食物进行检查。例如，观察窗可以被包括在食物室的可打开的盖中。

根据又一方面，提供了一种烹饪方法，包括：将待烹饪的食物接纳在食物室中；向食物室供应蒸汽；以及控制蒸汽的供应，使得食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度。

蒸汽供应可以包括用于使水蒸发的经加热的表面，以及水供应，该水供应被布置为将水分配到经加热的表面上，其中控制包括控制水到经加热的表面上的分配。

附图说明

参考附图，通过非限制性示例更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示出了烹饪设备；

图2示出了在环境压力下蒸汽的绝对湿度与温度的关系；

图3示出了与使用根据本示例实施例的装置和使用传统蒸汽锅的相应烹饪过程有关的温度和绝对湿度曲线；以及

图4示出了烹饪方法的流程图。

具体实施方式

应该理解的是，详细描述和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。从以下描述、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应该理解的是，附图仅仅是示意性的，并且没有按比例绘制。还应该理解的是，在所有附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

提供了一种烹饪设备。烹饪设备包括食物室和蒸汽供应，蒸汽供应用于向食物室供应蒸汽。控制装置控制蒸汽供应以维持食物室内部的空气中的蒸汽浓度低于饱和度。

因此，在整个烹饪过程中，食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于100％的相对湿度(RH)，例如在100℃时少于～580g/m

在备选的示例中，控制装置可以对蒸汽浓度、温度和压力中的至少一个的变化做出响应，诸如当条件是接近饱和度(100％RH)时，限制由蒸汽供应所递送的蒸汽的供应。在这一方面，装置可以，例如，包括水分传感器以及可选地温度传感器。这样的一个或多个传感器可以被控制装置利用来对蒸汽供应提供反馈控制。

确保食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度(即在整个烹饪过程中)可以有几个优点。特别地，该措施可以减轻或避免水凝结的问题，为了在烹饪期间获得蒸汽饱和度，传统蒸汽烹饪器利用过度产生的蒸汽，就会遇到该问题。其结果是，根据本发明的装置减少或消除了黏湿的食物稠度的问题，以及烹饪后食物室湿淋的问题。前者可以避免在使用过度产生的蒸汽时会出现的食物重量增加达10％的不期望情况以及口味质量下降。使用根据实施例的装置进行烹饪还可以消耗较少的能源和水。

本发明人惊奇地发现，低于饱和度的蒸汽浓度可以不会引起烹饪时间的任何明显增加，将在图3的背景中进一步解释这一点。

此外，减轻或避免水凝结可以意味着因为凝结引起的起雾问题得以缓解或消除，可以促进对食物室内部正在被烹饪的食物进行视觉检查(例如经由适当的透明观察窗)。

此外，本发明人已经认识到，只要空气不被蒸汽饱和，食物室内部的湿度条件就可以为其中正在被烹饪的食物的熟度水平提供有用的指示。这种指示特别地有用，因为它不需要例如使用延伸到正在被烹饪的食物中的温度传感器来测量食物的核心温度。

在烹饪过程的初始阶段，水可以凝结在被接纳在食物室中的食物上。随着烹饪过程继续进行，食物的温度增加，造成食物上的凝结程度降低。这可以是到水不再凝结在食物上的程度。如果食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度，那么随着烹饪过程进行，食物上凝结程度的降低可以与食物室内部的空气中蒸汽浓度的增加同时发生。因此，通过监测食物室内部的湿度/蒸汽浓度，可以估计其中所包含食物的温度。换言之，食物室内部的湿度可以用作食物温度的代表，以及因此烹饪过程中食物的熟度水平的代表。

当蒸汽浓度达到阈值浓度时(例如，这指示了食物的熟度水平)，控制装置可以停止或限制蒸汽的供应。以此方式，装置可以避免食物被过度烹饪。例如，阈值浓度可以设置为90％RH或100℃时500g/m

图1示出了包括食物室12的烹饪设备10，在食物室中安装了食物筐14。食物室具有观察窗13，该观察窗13还可以是装置的可打开的盖。待烹饪的食物15被放在食物筐上，继而该食物筐将食物放在食物室的中心附近。食物筐具有可透气的侧壁以及可选地可透气的基部，使得空气和蒸汽可以通过筐循环到食物。

存在一种加热布置，该加热布置在本示例中包括经加热的表面16和加热器18。经加热的表面用于从水中生成蒸汽(如箭头17所示)，水由计量系统22从水储液器20递送。计量系统将水提供给进给布置23，该进给布置23将水递送到经加热的表面以生成蒸汽。水储液器20和进给布置23可以被视为水供应20、23的部件。水供应20、23与经加热的表面16一起构成如图1所示的装置的蒸汽供应16、20、23。如前所述，计量系统22可以被包括在控制装置22、28中，该控制装置22、28控制蒸汽供应16、20、23以维持食物室内部的空气中的蒸汽浓度低于饱和度。

计量系统可以在烹饪期间递送恒定的水流，或递送有规律地脉冲水(所以不需要反馈控制)，但是这还可以在烹饪期间使用来自水分传感器31的反馈进行响应式控制。例如，可以使用泵来控制向经加热的表面分配。例如，水分传感器31可以包括湿度传感器、水开关、雨水传感器和相机中的至少一个。

以风扇24和电机26的形式提供循环系统。循环系统使由经加热的表面16生成的蒸汽在食物室周围循环。加热器18沿循环路径，并且从而进一步加热蒸汽以创建高温干燥的蒸汽环境。因此，循环系统将室内部的蒸汽和空气移动到食物上，以增加对流，并且还有助于产生食物室内部所有部分(包括观察窗)的均匀温度场。这是为了避免凝结。

在备选的示例中，加热器可以不存在于装置中；因此，烹饪依靠于经加热的表面16上生成的蒸汽。

经加热的表面16和加热器18可以包括相应的加热元件：用于加热经加热的表面的第一加热元件和用于加热器的第二加热元件。在备选的示例中，经加热的表面和加热器两者可以利用共同的加热元件。

图1所示的装置由控制器28控制，该控制器28控制计量系统22以及可选地控制加热布置16、18。因此，控制器28可以被包括在控制装置22、28中，该控制装置22、28控制蒸汽供应16、20、23，以维持食物室内部的空气中的蒸汽浓度低于饱和度，如前所述。还可以考虑备选的方式来控制蒸汽供应16、20、23，例如使用不需要电子控制的控制装置(诸如机械操作的计量系统)。

控制器从温度传感器30接收温度信息。感兴趣的温度是食物室的中心处的温度，即食物所在的位置。然而，温度传感器(可以是负温度系数(NTC)温度传感器)可以位于食物室中的任何地方，传感器位置处的温度和室中间的温度之间有已知的相关性。

通过由控制器打开和关闭加热布置的加热器18来调节温度。经加热的表面的温度，用于生成蒸汽，由恒温器再次通过循环打开和关闭来调节。这两个控制机构可以是独立的。

食物室通过排放口32被连通到周围的环境。因此，食物室在使用期间基本上仍处于大气压力下。

控制器28控制加热布置以加热来自水储液器的水，使用经加热的表面16创建蒸汽，并且进一步地加热蒸汽以创建温度在100℃至120℃(优选地110℃至120℃)范围内的经加热的蒸汽。循环系统使加热的蒸汽在食物室周围循环。

因此，该烹饪器使用加热到100℃以上的蒸汽进行烹饪，例如在115℃至120℃(诸如120℃)。温度低于上限，以防止食物烧焦，并且使得烹饪过程仍是以水为基础的过程，这不会过度地干燥食物。

该蒸汽即使在接近最大湿度水平时也是相对干燥的，该最大湿度水平在升高的温度(诸如120℃)下是可能的。参考图2解释了这一点，图2示出了在环境压力下蒸汽的绝对湿度(以g/m

通过将食物室内部的空气中低于饱和度的蒸汽浓度与食物室内部大于100℃的温度相接合，可以减轻或防止食物室内部的水凝结。结合气流(例如由风扇24和一个排放口32或多个排放口32所提供的气流)，装置可以在食物室内部没有任何蒸汽凝结的情况下工作。

湿度水平取决于水递送的速率和加热功率。食物室的排放口将压力维持在环境压力。排放口可以有助于避免食物室中湿度和压力过冲(overshoot)。

由排放口提供的释放机构意味着不需要控制蒸汽递送速率，并且相反可以有预设的水递送到经加热的表面16的速率。例如，控制器可以实现控制顺序，该控制顺序确定蒸汽生成开始和/或结束的特定时间点。

当装置从冷启动时，开始生成蒸汽的时间对确保避免凝结很重要。如果透明窗低于露点，就会导致凝结，但是如果蒸汽生成开始得太晚，食物会变得干燥。

水泵还可以在烹饪时间结束前的某段时间(诸如一分钟或几分钟)被关闭(使得终止生成蒸汽)，以避免出现食物变得湿润的结果。

更一般地，如果食物室内部的空气中的蒸汽浓度高于饱和度，可以控制蒸汽供应以停止，例如直到食物室内部的空气不再被蒸汽饱和。

经加热的蒸汽是循环的，而不是作为新蒸汽的连续递送而被提供。蒸汽在食物上的凝结依然是加热食物的主要能量传递参数，但是食物上的水量远远小于标准的蒸汽烹饪。此外，与传统的蒸汽烹饪相比，由于凝结和对流而引起的对食物的热传递密度增加，因此使得烹饪食物的时间减少。其结果是与传统蒸汽烹饪器相比烹饪时间更短，并且因为营养物不会被烹饪过程中所使用的大量的水冲洗走，还增加了营养物的保留。特别地，水溶性维生素的冲刷被减少。

与传统的蒸汽烹饪过程相比，最终结果是改善了口味和质地。

在所使用的温度、压力和湿度水平下，食物室的表面高于露点，使得在食物室的表面(诸如透明观察窗13)没有凝结。与隔离壁相比，观察窗增加了热量损失，所以期望的是使窗暴露于循环系统所创建的流动，以将观察窗维持高于露点。

除了防止可溶性营养物的损失外，期望的是提供酶的快速失活。这可以通过提供足够的加热功率和控制加热布置来实现，使得整个食物室的温度初始升高到100℃用时少于2分钟。这种快速的初始加热优选地使食物能够在6分钟内达到70℃。

食物室中的蒸汽环境取决于以下：空气温度、食物质量、被蒸发的水量(即蒸汽)以及泄漏。如前所述，为了使湿度保持低于100％RH，水蒸发被控制。

在非限制性示例中，在烹饪过程中，通过使用以下参数将蒸汽浓度维持低于100％RH：以10至16克/分钟的速度向室供应蒸汽；食物室中的温度被维持高于100℃，优选地高于120℃；食物质量为0.1至1公斤；排放口由排气开口限定，该排气开口为2毫米至5毫米宽；食物室中的最小气流约为2升/分钟。在该示例中，食物室的尺寸是：长30厘米*高18厘米*宽20厘米。待蒸煮的食物的水含量可以在50％至95％(按重量)之间，诸如80％至95％，例如土豆为79％、西兰花为90％、胡萝卜为85％、鱼为70％至80％、鸡为60％至70％。

图3示出了与使用根据本示例实施例的装置和使用传统蒸汽锅(飞利浦HD9190)的相应烹饪过程有关的温度和绝对湿度曲线。在该示例中，西兰花样品在相应的蒸汽锅中被加热。以℃为单位的温度(轴线36)和以g/m

在烹饪过程开始时，将凉的(<20℃)或冷冻的食物放入食物室。曲线44示出了用于根据本示例实施例的装置的食物室中的绝对湿度与烹饪时间的关系。初始地，由于烹饪设备中的蒸汽浓度小于100％RH，所有被引入室中的蒸汽会立即在西兰花上凝结，这导致食物室中的湿度下降(例如，在烹饪的开始阶段降至<20％RH或<200g/m

要注意的是，对于本装置，如果室内部没有食物，湿度可以增加到～560g/m

食物加热的速率可以至少部分地取决于食物(本例中为西兰花)上凝结的蒸汽的量。在极端情况下，缺乏蒸汽可以导致食物加热的时间更长。然而，为了实现所期望的相对较短的烹饪时间，可以不需要蒸汽饱和度。曲线40示出了在蒸汽饱和度的条件下，传统蒸汽锅中西兰花的核心温度与烹饪时间的关系，并且曲线42示出了根据本示例实施例的装置中西兰花的核心温度(即在低于饱和度的条件下)。从图3的曲线40和曲线42中显而易见的是，在根据本示例实施例的装置中加热西兰花所需的时间与传统蒸汽锅的时间非常相似。这表明在不使用饱和蒸汽环境的情况下也可以获得可比的蒸汽烹饪时间。

曲线46示出了传统装置的食物室的温度，而曲线48示出了根据本示例实施例的装置的食物室的温度。如前所述，后者始终比前者高，这有助于补偿根据本示例实施例的装置中较低的蒸汽浓度。

图4示出了一种烹饪方法，包括：

在步骤50中，将待烹饪的食物接纳在食物室中；

在步骤52中，向将(50)待烹饪食物接纳在食物室中的食物室供应蒸汽；以及

在步骤54中，控制蒸汽的供应使得食物室内部的空气中的蒸汽浓度被维持低于饱和度。

如上文所讨论的，实施例利用了控制器。控制器可以用许多方式实现，用软件和/或硬件，以执行所需的各种功能。处理器是控制器的一个示例，该处理器采用一个或多个微处理器，可以使用软件(例如微码)进行编程，以执行所需的功能。然而，控制器可以用或不用处理器来实现，并且还可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和关联的电路装置)的组合。

在本公开的各种实施例中可以采用的控制器部件的示例包括但不限于传统的微处理器、特定应用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器(诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM)。存储介质可以用一个或多个程序进行编码，这些程序在一个或多个处理器和/或控制器上被实行时会执行所需的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得存储在其上的一个或多个程序就可以被加载到处理器或控制器中。

通过对附图、公开内容和所附权利要求书的研究，本领域的技术人员在实施本发明时可以理解并且实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。仅仅是在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施这一事实并不指示这些措施的组合不可以被用来发挥优势。权利要求中的任何参考标志都不应该被解释为限制范围。