CN101548136B - 用于确定待烹饪物品内部的温度的设备和方法 - Google Patents

用于确定待烹饪物品内部的温度的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的设备。本发明包含至少一个温度传感器(20)，用于检测待烹饪物品(12)的至少一处表面温度和/或待烹饪物品周围的、尤其是围绕待烹饪物品的烹饪室内部测量位置处的环境温度，优选利用布置在所述测量位置处的环境温度传感器。另外，该设备包含至少一个距离传感器(22)，用于确定距离传感器(22)与待烹饪物品(12)表面上的一个或多个距离测量点(36)之间的一个或多个距离。另外，本发明包含至少一个时间测量设备，用于测量待烹饪物品(12)制备期间耗用的时间，和至少一个计算设备，用于使用待烹饪物品(12)的表面温度和/或环境温度、一个或多个距离、耗用时间和待烹饪物品(12)的起始温度来计算待烹饪物品(12)内部的温度。本发明还涉及一种用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的方法。

Description

用于确定待烹饪物品内部的温度的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定待烹饪物品内部的温度的设备。另外，本发明涉及一种烹饪设备，包含用于确定待烹饪物品内部的温度的设备。另外，本发明提供了一种根据本发明的用于确定待烹饪物品内部的温度的方法。
背景技术
待烹饪物品内部的温度是待烹饪物品的制备状态的指示。尤其是，待烹饪物品中的最冷点(主要在所述物品的中心处)的温度与待烹饪物品的制备状态相关。而且，待烹饪物品的巴氏灭菌值也与所述物品中最冷点的温度相关联。
位于烹饪设备内部的待烹饪物品的温度可利用温度探针进行测量。温度传感器被设计成例如象串肉杆并借助于电缆与烹饪设备电连接。不过，对于用户而言，很难找到待烹饪物品中的最冷点。另外，用户发现电缆很麻烦。
发明内容
本发明要解决的问题是提出一种用于确定待烹饪物品内部的温度的改进的设备和改进的方法。
关于设备，由根据权利要求1的主题来解决该问题。
根据本发明，提出了一种用于确定待烹饪物品内部的温度的设备，具有下列部件：
-至少一个温度传感器，用于检测待烹饪物品的至少一处表面温度和/或待烹饪物品周围的、尤其是围绕(surrounding)待烹饪物品的烹饪室内部测量点处的环境温度，优选利用布置在测量点处的用于测量环境温度的温度传感器，
-至少一个距离传感器，用于检测距离传感器与待烹饪物品表面上的一个或多个距离测量点之间的一个或多个距离，
-至少一个时间测量设备，用于测量待烹饪物品制备期间耗用的时间，和
-至少一个计算设备，用于使用待烹饪物品的表面温度和/或环境温度、一个或多个距离、耗用时间和待烹饪物品的起始温度来计算待烹饪物品内部的温度。
本发明的实质在于温度传感器和距离传感器的结合，从而可同时确定待烹饪物品的表面温度和/或环境温度及其至少一部分的几何形状。使用耗用时间、起始温度和其它参数，可以计算待烹饪物品内部的温度。其它参数可以被明确给出或隐含在计算设备中。借助于使用不同的待烹饪物品的校准处理，例如，参数域可被编译和存储在计算设备中。
计算设备优选地被设计或可编程为用于基于导热系数方程来计算待烹饪物品内部的温度。使用导热系数方程和测量的值，可以计算待烹饪物品内部的温度。使用导热系数方程的近似方程能以特别简单的方式进行计算。在这种情况下，假设例如待烹饪物品具有特别简单的形状，例如圆柱体或立方体的形状。
作为示例，计算设备可被设计或可编程为用于由一个或多个距离来计算待烹饪物品的几何形状。使用的距离测量点越多，就越能精确地确定待烹饪物品的形状。在只有一个距离测量点的情况下，待烹饪物品的插入高度必须是已知的。
另外，计算设备可被设计或可编程为用于通过利用待烹饪物品的几何形状来计算待烹饪物品内部的温度。利用导热系数方程的数值解，还可计算具有不匀整形状的待烹饪物品。
优选地，计算设备被设计或可编程为用于计算待烹饪物品的中心处的温度。在大多数烹饪过程中，待烹饪物品的中心是最冷点。因此，可以由待烹饪物品中心处的温度的时间级数(chronologicalprogression)来确定烹饪过程是否完成以及何时完成。
在优选实施例中，温度传感器可被设计为光学传感器和/或红外传感器。另外，距离传感器被优选设计为光学传感器和/或红外传感器，当然所述距离传感器也可以是超声传感器或雷达传感器。可以以用户发现温度传感器和距离传感器并不麻烦的方式，将所述温度传感器和距离传感器布置在烹饪室内部或烹饪室之上。
另外，该设备可包含棱镜或反射镜或其它光学偏转设备，这些设备被布置或安装在一侧上的温度传感器和/或距离传感器、与另一侧上的待烹饪物品或将被放置待烹饪物品的区域之间的光路中。
一个有利的实施例提供至少一个切面式的(sectionwise)，优选为光学扫描待烹饪物品的表面。
另外，提供第一变化示例，在第一变化示例中温度传感器和/或距离传感器被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或可安装在烹饪室之内或烹饪室之上，从而借助于至少一个光束或红外光束，可至少切面式扫描待烹饪物品的表面。
另外，光学偏转设备的棱镜或反射镜可被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或安装在烹饪室之内或烹饪室之上。如果反射镜、棱镜、或光学偏转设备是可枢轴转动的，则温度传感器和距离传感器可被固定和不动式安装。以这种方式，设计的复杂性特别最小化，因为只有棱镜或反射镜或光学偏转设备是可移动的。
温度传感器可被设计成用于检测待烹饪物品表面上的多个温度测量点处的表面温度。以这种方式，可以特别好地检测温度分布。
距离测量点和/或温度测量点被适当选择或可从预定模式中选择。
在优选实施例中，温度传感器、距离传感器和/或棱镜或反射镜被布置或可安装在烹饪室外部的凉的区域或冷却区域中。这允许使用传感器的成本效益并有助于高测量精度。对于这种布置，冷却区域例如被设计为具有至少一个冷却单元、尤其是压缩机的冷却通道。
该设备优选具有用于手动或自动输入一个或多个参数的输入设备。使用所述输入设备，用户还能输入例如涉及待烹饪物品的参数。
输入设备有利地与计算设备相连，以便对用于计算待烹饪物品内部的温度的一个参数或多个参数加以利用。从而，可使用和参考已知参数进行计算。
另外，本发明涉及烹饪设备，该烹饪设备包含用于确定待烹饪物品内部的温度的上述设备。
烹饪设备优选包含凉的区域或冷却区域，其中温度传感器、距离传感器和/或棱镜或反射镜或偏转设备被布置或可安装在该区域中。作为示例，凉的区域或冷却区域被设计为压缩机通道。
关于方法，通过根据专利权利要求20的主题来解决该问题。
根据本发明的用于确定待烹饪物品内部的温度的方法包含下列步骤：
-检测待烹饪物品表面上的至少一处温度，
-检测预定位置与待烹饪物品表面上的一个或多个距离测量点之间的一个或多个距离，
-测量烹饪过程期间耗用的时间，和
-使用待烹饪物品的表面温度和/或环境温度、一个或多个距离、耗用时间和待烹饪物品的起始温度来计算待烹饪物品内部的温度。
根据本发明的方法的实质在于温度检测和距离检测的结合，从而可同时确定待烹饪物品的表面温度和几何形状。使用时间、起始温度和其它参数，可以计算待烹饪物品内部的温度。
特别地，本发明提供了基于导热系数方程来计算待烹饪物品内部的温度。导热系数方程和测量值允许计算待烹饪物品内部的温度。通过使用导热系数方程的近似方程能使该计算特别简单。同样，假设待烹饪物品具有特别简单的几何形状，例如圆柱体或立方体的形状。
作为示例，可由多个距离来计算待烹饪物品的几何形状。随后，可由待烹饪物品的几何形状来计算待烹饪物品内部的温度。
在优选实施例中，确定了待烹饪物品中心处的温度。在许多烹饪过程中，待烹饪物品的中心是最冷点。因此，可以使用待烹饪物品中心处的温度的时间级数来确定烹饪过程是否完成以及何时完成。
使用红外光束，借助于扫描待烹饪物品的表面的至少一个切面来计量式检测一个距离或多个距离。另外，使用红外光束，借助于扫描待烹饪物品的表面的至少一个切面来检测温度。
另外，待烹饪物品的表面温度的时间级数、待烹饪物品的密度、热传递系数、待烹饪物品的导热系数和/或物品的热容量可用作参数。
可以预先假设或经验性确定表面温度和/或环境温度的温度分布将如何表现，而在另一实施例中，借助于导热系数方程可外推出将花费多长时间来达到预定的核心温度。
以这种方式，可以在处理过程的时间中及早通知用户烹饪过程将何时完成。
最后，本发明提供由待烹饪物品中心处的温度的时间级数来计算用于待烹饪物品的巴氏灭菌值。所需的参数在用户借助于菜单选项来输入待烹饪物品的类型时被分配。
本发明的其它特征、优点和特定实施例是下述权利要求的主题。
附图说明
随后利用优选实施例的示例并参考附图来更明确地解释根据本发明的用于确定热量级的设备。
单个图1示出关于根据本发明的设备的优选实施例的烹饪室的示意性剖视图，其中附图标记为：
10烹饪室
12待烹饪物品
14架
15环境温度传感器
16等温线
18待烹饪物品的中心
20温度传感器
22距离传感器
24导轨
26温度传感器的红外光束
28距离传感器的红外光束
30反射镜
32轴
34温度测量点
36距离测量点
具体实施方式
图1示出烹饪设备的烹饪室10的示意性剖视图。烹饪设备包含用于确定待烹饪物品12内部的温度的设备。烹饪室10的两个侧壁的内侧上是导轨24，每个导轨被成对布置在相同高度。导轨24被水平布置并垂直于图的平面延伸。相同高度处的两个导轨24上是架14，架14被构造为例如线形架或板形架。架14上是待烹饪物品12。待烹饪物品12同样以剖视图示出。示出了待烹饪物品12内部的等温线16，以明示空间温度分布。中心18示出待烹饪物品12的几何中心。因为待烹饪物品12是从外部到内部进行加热，所以中心18示出待烹饪物品12中的最冷点。
温度传感器20和距离传感器22被布置在烹饪室10上方。在该具体实施例中，温度传感器20和距离传感器22被设计为红外传感器。另外，反射镜30被布置在烹饪室10上方。反射镜30关于轴32被枢转安装。轴32垂直于图的平面延伸。在可选实施例中，反射镜还可围绕两个或多个轴枢轴转动。另外存在的一种可能性是，反射镜30在烹饪室10上方水平移动。在这种情况下，反射镜30不必是枢轴转动的。
另外，该设备包含未在图中示出的输入设备和计算设备。用户可使用输入设备来输入涉及待烹饪物品和/或制备类型的参数。例如，可直接输入参数。同样，用户可输入待烹饪物品的类型并且如果适当，则输入其重量。由该信息，可在计算设备中分配相应的参数。
以如下方式对温度传感器20、距离传感器22和反射镜30进行布置，即，在一侧上的温度传感器20和/或距离传感器22、与另一侧上的反射镜30之间的红外线在烹饪室上方水平传播。另外，以如下方式对反射镜30进行布置，即，由于反射的缘故，红外线26和28在反射镜30与待烹饪物品12的表面和架14之间传播。反射镜30可以这种方式移动，即，利用红外线26和28来扫描烹饪室10的整个宽度。
通过反射镜30的移动，由温度传感器20的红外光束26和距离传感器22的红外光束28两者来扫描待烹饪物品12的表面。以这种方式，对未被待烹饪物品12覆盖的架14的部分进行扫描。在根据预定模式选择的多个温度测量点34处，借助于温度传感器20来检测待烹饪物品12表面上的温度。类似地，在根据预定模式同样选择的多个距离测量点36处检测距离测量点36与距离传感器22之间的距离。使用多个距离测量值，可以确定待烹饪物品12的几何形状。
使用待烹饪物品12的检测到的表面温度和几何形状以及进一步的已知参数，可以计算待烹饪物品12的中心18处的温度。导热系数方程的近似方程，优选为用于圆柱体或扁平体的近似方程被用于该目的。导热系数方程是差分方程，在该方程中特别会出现温度以及温度的空间和时间的导数。
使用待烹饪物品12的起始温度、烹饪室10中的导热系数、自从烹饪过程开始的时间和温度的时间级数对待烹饪物品12的中心18处的温度进行计算。另外，专用于可吃食物的参数被用于计算待烹饪物品12的中心18处的温度。这些参数是待烹饪物品12的密度、导热系数、热容量和长度或形状。
例如，可直接输入待烹饪物品的热参数。可选地，用户可使用选择菜单来选择并输入可吃食物的类型，从而可由计算设备分配并提供热参数。烹饪室10内的热传递系数取决于供热的类型并可例如由烹饪设备的控制或调节设备来提供。由图中未示出的时间测量设备来测量自从烹饪过程开始所耗用的时间。由测量的时间和温度的结合来提供温度的时间级数。由温度传感器20来测量待烹饪物品12的起始温度。
使用待烹饪物品12的中心18处的温度的时间级数，可以确定待烹饪物品12的制备是否完成。
另外，由待烹饪物品12的中心18处的温度的时间级数可以确定待烹饪物品12的巴氏灭菌值。通过在烹饪过程期间上积分来给出巴氏灭菌值P：
P＝∫{10^[(TZ-TD)/Z]/D}dt
其中TZ是待烹饪物品12的中心18处的温度。D和Z是用于某组细菌的热阻的值。TD是消灭相关细菌时的温度。当用户使用输入设备输入待烹饪物品的类型时，相应的参数D、TD和Z被分配并设在计算设备中。
本发明的优选实施例具有发生相关参数的测量而不用导线的优点。待烹饪物品12的中心处温度的确定以对用户特别方便的方式进行，因为在烹饪室10中不存在其它设备。烹饪室10内部只存在架14和待烹饪物品12。
在可选实施例中，温度传感器20和距离传感器22被枢转地布置，从而可枢轴转动的反射镜30不是必需的。可选实施例可具有固定的反射镜，其中通过温度传感器20和距离传感器22的枢轴运动来改变光束的方向。同样，可选实施例可以没有反射镜，其中温度传感器20和距离传感器22被枢转地布置在烹饪室10之中或烹饪室10上方。
在优选实施例中，距离传感器22被设计为红外传感器。出于该目的，可选地，距离传感器22可被设计为例如光学传感器或超声传感器。
温度传感器20和/或距离传感器22还可用于其它测量。例如，温度传感器还可用于确定可吃食物是否变干。距离传感器22还可以用于例如确定烹饪室中架14的高度。
本发明的一种修改形式是用于确定待烹饪物品12的轮廓或几何形状的设备，该设备包含距离传感器22和也可能有的反射镜30。在这种情况下，距离传感器22和/或反射镜30被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或安装，从而可扫描待烹饪物品12的上侧。以这种方式可以计算待烹饪物品12的形状。
在所有实施例中都能提供棱镜或其它光学偏转设备来代替反射镜30。
对于为待烹饪物品的表面温度所描述的测量，可选地或另外地，还可测量待烹饪物品周围的环境温度并将该环境温度并入到待烹饪物品12内部的温度的计算中。尤其是优选利用在测量位置处布置的环境温度传感器15来测量围绕待烹饪物品的烹饪室10内部测量位置处的环境温度，该传感器可以是为烹饪烤箱提供的标准温度传感器，布置在待烹饪物品12的外部位置，允许对待烹饪物品周围的环境或环境空气的温度进行最不麻烦的测量。

Claims (46)

1.一种用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的设备，其中所述设备包含下列部件：
-至少一个温度传感器(20)，用于检测待烹饪物品(12)的至少一处表面温度和/或待烹饪物品周围的环境温度，
-至少一个距离传感器(22)，用于确定距离传感器(22)与待烹饪物品(12)表面上的一个或多个距离测量点(36)之间的多个距离，
-至少一个时间测量设备，用于测量待烹饪物品(12)制备期间耗用的时间，和
-至少一个计算设备，用于使用待烹饪物品(12)的表面温度和/或环境温度、一个或多个距离、耗用时间和待烹饪物品(12)的起始温度来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
待烹饪物品周围的环境温度是围绕待烹饪物品的烹饪室(10)内部位置处的环境温度。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
温度传感器(20)是布置在测量位置处的环境温度传感器(15)。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述计算设备被设计或可编程为用于基于导热系数方程来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，
所述计算设备被设计或可编程为用于根据多个距离来计算待烹饪物品(12)的几何形状。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，
所述计算设备被设计或可编程为用于通过利用待烹饪物品(12)的几何形状来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述计算设备被设计或可编程为用于计算待烹饪物品(12)的中心(18)处的温度。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述温度传感器(20)被设计为光学传感器。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述温度传感器(20)被设计为红外传感器。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述距离传感器(22)被设计为光学传感器。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述距离传感器(22)被设计为红外传感器。
12.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，
所述温度传感器(20)和/或距离传感器(22)被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或可安装在烹饪室(10)之内或烹饪室(10)之上，从而借助于至少一个光束至少可切面地扫描待烹饪物品(12)的表面。
13.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，
所述至少一个光束是红外光束(26，28)。
14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的设备包含光学偏转设备，其可被布置或安装在一侧上的温度传感器(20)和/或距离传感器(22)、与另一侧上的待烹饪物品(12)或将被放置待烹饪物品(12)的区域之间的光路中。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，
所述光学偏转设备是反射镜(30)或者棱镜。
16.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，
所述光学偏转设备被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或安装在烹饪室(10)之内或烹饪室(10)之上。
17.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，
所述反射镜(30)或棱镜被枢转地、可移动地和/或可旋转地布置或安装在烹饪室(10)之内或烹饪室(10)之上。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
设有温度传感器(20)来检测待烹饪物品(12)表面上的多个温度测量点(34)处的表面温度。
19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
距离测量点(36)和/或温度测量点(34)被选择或可从预定模式中选择。
20.根据权利要求15或17所述的设备，其特征在于，
所述温度传感器(20)、距离传感器(22)和/或反射镜(30)被布置或可安装在烹饪室(10)外部的凉的区域或冷却区域中。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，
所述冷却区域被设计为具有至少一个冷却单元的冷却通道。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，
所述至少一个冷却单元是压缩机。
23.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的设备包含用于手动或自动输入一个或多个参数的输入设备。
24.根据权利要求23所述的设备，其特征在于，
所述输入设备与所述计算设备相连，以便对用于计算待烹饪物品(12)内部的温度的一个参数或多个参数加以利用。
25.一种烹饪设备，该烹饪设备包含至少一个根据权利要求1至24中任一项所述的用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的设备。
26.根据权利要求25所述的烹饪设备，其特征在于，
所述烹饪设备包含凉的区域或冷却区域，其中温度传感器(20)、距离传感器(22)和/或反射镜(30)被布置或可安装在该区域中。
27.根据权利要求26所述的烹饪设备，其特征在于，
所述凉的区域或冷却区域被设计为压缩机通道。
28.一种用于确定待烹饪物品(12)内部的温度的方法，其中所述方法包含下列步骤：
-检测待烹饪物品(12)表面上的至少一处温度和/或待烹饪物品(12)周围的至少一处环境温度，
-检测预定位置(22)与待烹饪物品(12)表面上的一个或多个距离测量点(36)之间的一个或多个距离，
-测量烹饪过程期间耗用的时间，和
-使用待烹饪物品(12)的表面温度和/或待烹饪物品周围的环境温度、一个或多个距离、耗用时间和待烹饪物品(12)的起始温度来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
待烹饪物品(12)周围的至少一处环境温度是围绕待烹饪物品的烹饪室内部测量位置处的环境温度。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
利用布置在所述测量位置处的环境温度传感器执行所述检测。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
基于导热系数方程来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
32.根据权利要求28或31所述的方法，其特征在于，
根据多个距离来计算待烹饪物品(12)的几何形状。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
通过利用待烹饪物品(12)的几何形状来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
34.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
确定待烹饪物品(12)的中心(18)的温度。
35.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用光束、借助于扫描待烹饪物品(12)的表面的至少一个切面来检测多个距离。
36.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用红外光束(28)、借助于扫描待烹饪物品(12)的表面的至少一个切面来检测多个距离。
37.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用光束、借助于扫描待烹饪物品(12)的表面的至少一个切面来检测温度。
38.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用红外光束(26)或超声波束或雷达波束、借助于扫描待烹饪物品(12)的表面的至少一个切面来检测温度。
39.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用待烹饪物品(12)的表面温度的时间级数来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
40.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用待烹饪物品(12)的密度来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
41.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用热传递系数来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
42.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用待烹饪物品(12)的导热系数来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
43.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
使用待烹饪物品(12)的热容量来计算待烹饪物品(12)内部的温度。
44.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，
根据待烹饪物品(12)中心处的温度的时间级数来计算巴氏灭菌值。
45.根据权利要求28所述的方法，其中由检测的表面温度和/或环境温度来外推出达到预定核心温度将花费的时间。
46.根据权利要求28所述的方法，其中根据检测的表面温度和/或环境温度、借助于导热系数方程来外推出达到预定核心温度将花费的时间。
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