Кастрюля с приспособлением для предотвращения утечки кипящей жидкости и пены через край

 

Использование: в области быта для кипячения пенящихся жидкостей. Кастрюля содержит корпус с расширяющейся направленной вверх отбортовкой, устанавливаемую на последнюю насадку, образующую с отбортовкой корпуса открытую сверху кольцевую полость для жидкости и пены, крышку, выполненную таким образом, что все ее единицы площади общей поверхности на превышают 0,2г/см² . Насадка образована внутренней направленной вниз отбортовкой и расположенным над ней плоским кольцевым участком с отбортовкой, направленной вверх, причем отбортовка насадки образует с отбортовкой корпуса гидравлический затвор, наружный диаметр плоского кольцевого участка насадки превышает максимальный диаметр отбортовки корпуса, а минимальный диаметр внутренней отбортовки насадки превышает минимальный диаметр отбортовки корпуса. 1 з. п. ф - лы, 3 ил.

Изобретение относится к товарам народного потребления, а более конкретно, к кухонным принадлежностям, используемым в быту для приготовления молочных и других пенящихся при закипании и в процессе кипячения или варки жидких продуктов.

Известна бытовая кастрюля, имеющая корпус с расширяющейся кверху отбортовкой и крышку с отбортовкой вниз, входящую с зазором в отбортовку корпуса кастрюли; этим создана открытая кольцевая полость для сбора сконденсированной жидкости, стекаемой с внутренней поверхности крышки, и охлаждения ее от контакта с окружающей атмосферой [1] . Эта жидкость во время варки жидкого продукта при очень точной настройке мощности нагревателя частично гасит выбрасываемые из-под крышки пену и пар слабо кипящего продукта и тем самым уменьшает "убегание" его из корпуса кастрюли. Однако при выбрасывании пены и пара даже в процессе варки (т. е. при слабом кипении) жидкого продукта происходит разбрызгивание жидкости из кольцевой полости за пределы кастрюли и загрязнение нагревательного устройства, так как из-под крышки выбрасываются большие дозы пара и пены под давлением ≈ 1 г/см².

Данная кастрюля не имеет средств для автоматического предотвращения "убегания" жидкого продукта в момент его закипания и последующего безнадзорного кипения, когда для быстрейшего разогрева содержимого кастрюли нагреватель настраивают для этого на мощность, превышающую в несколько раз мощность, которая требуется для варки.

Известна кастрюля, имеющая двустенный корпус, между стенками которого заливается вода. В наружную стенку корпуса вмонтирован газовый свисток [2] . Разогрев готовящегося жидкого продукта до кипения в такой кастрюле занимает времени в 2,0-2,5 раза больше, чем в одностенной, при условии, что мощность нагревателя при нагреве обеих кастрюль одинакова, а для поддержания процесса варки жидкого продукта в такой кастрюле требуется мощность нагрева в 1,5-2,0 раза больше, чем в одностенной кастрюле. Это происходит потому, что в двустенной кастрюле имеются, по сравнению с одностенной кастрюлей, два дополнительных термомоста: наружная стенка корпуса; слой воды между стенками корпуса.

Известна кастрюля для приготовления пенящихся при кипении жидких продуктов, содержащая корпус с расширяющейся вверх отбортовкой, устанавливаемую в последнюю насадку, образующую с отбортовкой корпуса открытую кольцевую полость для сбора жидкости [3] .

В этой кастрюле насадка выполнена в виде цилиндрической, открытой с обоих торцов гильзы; она имеет опорный гофр, отбортовку внутрь на нижнем торце и два ряда отверстий: верхний, расположенный у верхней кромки с отбортовкой, являющейся гнездом под крышку, и нижний, расположенный в опорном гофре.

При закипании жидкости и дальнейшем безнадзорном ее кипении пена поднимается в насадке до верхнего ряда отверстий, вытекает через них на наружную поверхность насадки и, стекая по ней, интенсивно гасится от контакта с окружающей атмосферой и в виде жидкости попадает в кольцевую полость для сбора жидкости.

Но при этом происходит нежелательный процесс образования пленок на поверхности стекающей пены и жидкости. Эти пленки, попадая в кольцевую полость, закупоривают ее полностью или частично, после чего стекающая с насадки жидкость не может вся проникнуть обратно в корпус кастрюли, а частично стекает ("убегает") через отбортовку корпуса кастрюли на нагреватель.

Перетекание пены через верхнюю кромку насадки, которое возможно при сильном разогреве жидкого продукта, приводит к тем же последствиям, что и перетекание пены через верхний ряд отверстий; кроме того шапка густой, вязкой пены, которая неизбежно образуется еще до момента закипания сильно пенящейся жидкости (например, молока), в начале закипания перебрасывается через верхнюю кромку насадки большими по габаритам дозами в одну сторону, которые быстро стекают по наружной поверхности насадки и, не успевая погаситься о более холодную окружающую атмосферу, проходят частично за наружной кромкой отбортовки корпуса кастрюли и попадают на нагреватель. Это происходит даже в том случае, когда наружный диаметр верхней отбоpтовки насадки меньше наружного диаметра отбортовки корпуса кастрюли и когда угол наклона к оси кастрюли расширяющейся кверху отбортовки насадки имеет малую величину.

Наличие опорного буртика под перфорированную пластину на нижнем торце цилиндрической насадки дросселирует сечение корпуса кастрюли и поток выходящей из-под нее пены; в результате повышается давление в корпусе кастрюли под этим дросселем и (по закону сообщающихся сосудов) в кольцевой полости для сбора жидкости.

Поэтому уровень жидкости в этой полости выше, из-за чего требуется нежелательное увеличение высоты отбортовки корпуса кастрюли.

Серьезным недостатком этой кастрюли является и то, что из-за наличия в насадке нижнего ряда отверстий, примыкающих по высоте к кольцевой полости для сбора жидкости, необходимо тоже увеличить высоту отбортовки корпуса кастрюли, а полость для сбора жидкости не может работать как гидрозатвор, так как пена, находящаяся в насадке, может свободно перетекать через эти отверстия в полость для сбора жидкости.

Использование крышки с установкой ее в верхнюю отбортовку (гнездо) цилиндрической насадки при варке жидкого продукта позволяет предотвращать "убегание" слабо кипящего жидкого продукта через отбортовку корпуса кастрюли при незначительных (случайных) колебаниях мощности нагревателя. "Убегание" предотвращено за счет уравновешивания интенсивностей образования и гашения пены вследствие изменения площади контакта ее с более холодной стенкой насадки. Однако через отверстия 2-го ряда и частично 1-го, расположенные в стенке насадки, внутри нее постоянно происходит нежелательный для процесса варки контакт пены (или жидкого продукта) с атмосферой по площади сечения насадки. Это приводит к бесполезному отбору тепла с поверхности готовящегося жидкого продукта, а значит, к увеличению мощности нагрева и затрат энергии на варку в 1,2-1,5 раза.

Наличие отверстий и гофра в стенке насадки затрудняет ее промывку в процессе эксплуатации.

Проводка отверстий и выдавка гофра в стенке насадки требуют инструмента, оборудования и затрат рабочего времени.

Целью изобретения является предотвращение "убегания" жидкого продукта при закипании и кипении, сокращение затрат энергии на его варку, сокращение трудоемкости на изготовление и улучшение гигиеничности кастрюли.

Цель достигается тем, что кастрюля с приспособлением для предотвращения утечки жидкости и пены через край, содержащая коpпус с расширяющейся, направленной вверх отбортовкой, устанавливаемую на последнюю насадку, образующую с отбортовкой корпуса открытую сверху кольцевую полость для сбора жидкости, снабжена крышкой, выполненной таким образом, что вес ее единицы площади общей поверхности не превышает 0,2 г/см²; насадка образована направленной вниз внутренней отбортовкой и расположенным над ней плоским кольцевым участком с наружной отбортовкой, направленной вверх, причем внутренняя отбортовка образует с отбортовкой корпуса гидравлический затвор, наружный диаметр плоского кольцевого участка насадки превышает максимальный диаметр отбортовки корпуса кастрюли, а минимальный диаметр внутренней отбортовки насадки превышает минимальный диаметр отбортовки корпуса.

Внутренняя поверхность кольцевого участка насадки может быть выполнена с уклоном 2-10^о к центру.

На фиг. 1 изображена кастрюля при закипании и последующем безнадзорном кипении жидкого, пенящегося продукта на нагревателе, настроенном на мощность, обеспечивающую быстрый разогрев жидкого продукта до кипения "убегания"; на фиг. 2 - кастрюля в процессе варки или кипячения жидкого пенящегося продукта на нагревателе, мощность которого после закипания продукта уменьшена в несколько раз; на фиг. 3 - кастрюля в процессе хранения приготовленного продукта.

Кастрюля имеет корпус 1 с расширяющейся вверх отбортовкой 2, насадку 3, образующую с отбортовкой открытую сверху кольцевую полость 4 для сбора жидкости, крышку 5, выполненную таким образом, что вес ее единицы площади общей поверхности не превышает 0,2 г/см², насадка образована направленной вниз внутренней отбортовкой 6, расположенным над ней плоским кольцевым участком 7 и наружной отрбортовкой 8, направленной вверх; отбортовка 6 насадки 3 образует с отбортовкой 2 корпуса 1 гидравлический затвор; причем наружный диаметр плоского кольцевого участка 7 насадки 3 превышает максимальный диаметр отбортовки 2 корпуса 1, а минимальный диаметр отбортовки 6 насадки превышает минимальный диаметр отбортовки 2 корпуса 1; кастрюля снабжена крышкой 9. Внутренняя поверхность кольцевого участка 7 насадки 3 может быть выполнена с уклоном 2-10^о к центру.

Кастрюлей пользуются следующим образом.

Нагреватель включают на максимально допустимую, заранее определенную для данной конструкции кастрюли, данного жидкого продукта и данной температуры окружающей атмосферы, мощность N, при которой абсолютно предотвращается "убегание" закипающего жидкого продукта.

После этого корпус 1 кастрюли с жидким содержимым устанавливают на нагреватель, а в отбортовку 2 корпуса 1 устанавливают насадку 3.

В процессе разогрева сильно пенящейся при закипании жидкости (например, молока) при температуре 90-99^оС, т. е. до закипания, на ее поверхности медленно образуется слой густой, вязкой пены. Этот слой является хорошим изолятором тепла. Под ним жидкость быстрее разогревается до температуры кипения, а при закипании интенсивно образующаяся пена, бурно извергалась из корпуса кастрюли, быстро выталкивает этот слой в виде шапки в полость А насадки (фиг. 1) и оттесняет его от центра в какую-либо сторону к наружной отбортовке 8, предотвращающей "убегание" пены из полости А. При этом густой слой пены быстро деформируется, охлаждается об атмосферу и гасится, а затем оседает почти полностью. Поэтому при закипании пена не "убегает" через отбортовку 8 насадки 3.

Во избежание загрязнения насадки пеной следует уменьшать мощность нагрева кастрюли в момент закипания жидкого продукта до величины, необходимой для процесса варки или кипячения продукта; этим будет предотвращено попадание пены на участок 7 насадки. А в случае отсутствия наблюдения за кастрюлей (т. е. мощность нагрева не понижена) "убегание" пены через отбортовку 8 насадки не произойдет и в начальный период кипения сильно пенящейся жидкости, потому что заполняющая полость А насадки 3 свежая пена имеет меньшую вязкость, мгновенно разливается по внутренней поверхности насадки 3 и быстро испаряющаяся с ее поверхности вода обеспечивает интенсивное охлаждение и гашение пены, превышающее интенсивность образования пены в корпусе кастрюли.

При дальнейшем безнадзорном кипении происходит постепенное заволакивание поверхности пены в полости А пленкой, которая начинает образовываться у кромки отбортовки 8, граничащей с наиболее спокойной поверхностью пены по сравнению с фонтанирующей поверхностью пены в центральной зоне насадки 3. Пленка герметично прилипает к кольцевой кромке отбортовки 8 и, плотно нарастая в направлении от периферии к центру по поднимающейся поверхности пены, образует через 10-20 мин пленочный купол под пеной в полости А. В дальнейшем гашение пены происходит за счет охлаждения ее об атмосферу через герметичную, но тонкую пленку большой площади купола, а также за счет непосредственного контакта ее с атмосферой у вершины купола, образованного пленкой, где периодически, через каждые 5-15 с, происходит локальное разрушение только что образовавшейся и поэтому самой слабой пленки давлением скопившегося внутри купола пара и пены.

В процессе образования пленочного купола "убегания" пены через отбортовку 8 насадки 3 не происходит, так как высота этой отбортовки наращивается плотной пленкой с такой же скоростью, с какой растет высота купола пены в полости А насадки 3.

"Убегания" сконденсированной жидкости из полости 4 (фиг. 1) на нагреватель тоже не происходит, как при закипании, так и в процессе безнадзорного кипения жидкого продукта в кастрюле, потому что: при закипании: - высота отбортовки 2 корпуса 1 экспериментальным путем выбирается такой величины, при которой слой жидкости высотой h в полости 4 по закону сообщающихся сосудов надежно запирает столб пены (во много раз менее плотной, чем жидкость) высотой Н в полости А, т. е. полость 4, автоматически заполняемая сконденсированной из пены жидкостью, работает как автоматический гидрозатвор, запирающий пену в полости А насадки по линии сопряжения насадки с отбортовкой корпуса кастрюли даже при наличии зазоров в этом сопряжении до 2 мм; - кипения жидкости в полости 4 с интенсивным пенообразованием не происходит на существующих нагревателях (газовая плита, электроплита и др. ), от которых даже при максимально допустимой мощности N нагрев жидкости в полости 4 происходит лишь до слабого кипения, не вызывающего "убегания" жидкости через отбортовку корпуса кастрюли на нагреватель; в процессе кипения: - давление пены в полости А насадки на границе сопряжения насадки с корпусом кастрюли практически не увеличивается, так как плотность пены в верхних слоях образующегося при кипении купола пены в несколько раз меньше плотности пены в нижних слоях купола; поэтому в процессе образования и роста высоты купола из пленки пены в полости А давление столба пены возрастает всего на 1,0-2,5 мм вод. ст. и на эту же малую величину поднимается уровень жидкости в полости 4; - давление пара, требуемое для прорыва только что образовавшейся при кипении у вершины купола пены, тонкой и неуспевающей упрочниться за счет высыхания пленки, не превышает 1,0-1,5 мм вод. ст. Поэтому в полости 4 уровень жидкости перед прорывом пленки повышается всего лишь на 1,0-1,5 мм, а после прорыва опускается на эту же величину.

После закипания (а возможно и некоторого времени безнадзорного кипения) жидкого продукта мощность нагревателя уменьшают в несколько раз до величины, необходимой для ведения процесса варки или кипячения жидкого продукта; пена больше не образуется, а оставшаяся быстро гасится об атмосферу, и столб ее понижается в полости А до нуля; жидкость из полости 4 стекает в корпус кастрюли. Насадок очищают от пленок и остатков пены, а затем снимают с корпуса кастрюли.

Для проведения процесса варки или кипячения жидкого продукта кастрюлю накрывают легкой крышкой 5 (фиг. 2). Через некотоpое время, необходимое для прогрева крышки 5, производят окончательную регулировку мощности нагревателя на оптимальную величину "неубегающего" режима варки или кипячения жидкого продукта.

При этом режиме крышка 5, всплывающая на пене, совместно с расширяющейся кверху отбортовкой корпуса кастрюли обеспечивает автоматическое регулирование (уравновешивание) интенсивности образования и гашения пены за счет изменения площади кольцевой или серповидной поверхности Б (фиг. 2) контакта пены с атмосферы. Кроме того под крышкой 5, имеющей плоскую (или выпуклую книзу) нижнюю поверхность, давление пара в несколько раз меньше, чем под крышкой кастрюли; поэтому выходящие из-под нее более мелкие пузырьки пены разрушаются, выходя из-под легкой крышки спокойно, без разбрызгивания жидкости за пределы кастрюли.

Если крышка 5 изготовлена из тонкого листового материала, то для обеспечения ее плавучести на пене и предотвращения попадания на ее верхнюю поверхность пены или жидкости варящегося продукта по наружному контуру должна быть выполнена отбортовка вверх.

С помощью крышки 5 достигаются еще два преимущества предлагаемой кастрюли: обеспечена возможность визуального контроля процесса варки или кипячения; сокращено потребление энергии на проведение процесса варки или кипячения жидкого продукта в 1,2-1,5 раза.

После варки (кипячения) жидкого продукта крышку 5 снимают с кастрюли, прекращают нагрев кастрюли и накрывают ее защитной крышкой 9 (фиг. 3) на период хранения готового продукта.

Предлагаемая кастрюля полностью предотвращает "убегание" жидкого продукта в процессе его приготовления, проста по конструкции, удобна, экономична и гигиенична при эксплуатации.

Формула изобретения

1. КАСТРЮЛЯ С ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ УТЕЧКИ КИПЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ И ПЕНЫ ЧЕРЕЗ КРАЙ, содержащая корпус с расширяющейся направленной вверх отбортовкой, устанавливаемую на последнюю насадку, образующую с отбортовкой корпуса открытую сверху кольцевую полость для сбора жидкости и пены, отличающаяся тем, что она снабжена крышкой, выполненной так, что вес ее единицы площади общей поверхности не превышает 0,2 г/см² насадка образована внутренней направленной вниз отбортовкой, и расположенным над ней плоским кольцевым участком с отбортовкой, направленной вверх, причем внутренняя отбортовка насадки образует с отбортовкой корпуса гидравлический затвор, наружный диаметр плоского кольцевого участка насадки превышает максимальный диаметр отбортовки корпуса, а минимальный диаметр внутренней отбортовки насадки превышает минимальный диаметр отбортовки корпуса.

2. Кастрюля по п. 1, отличающаяся тем, что плоский участок насадки расположен под углом 2 - 10^o к центру корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3