CN102680530A - 获得烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料的信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于获得关于烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料(20)的信息的方法，所述方法包括以下步骤：a)检测食物原料(20)的一区域中的、优选地在其内部区域中的电阻抗(Z)或电阻抗的至少一种分量，b)从所检测的阻抗或阻抗的分量获取关于食物原料(20)的经时或新鲜度的信息，c)将关于经时或新鲜度的所述信息提供给用户接口和/或信息输出单元和/或控制单元用于控制烹饪过程，特别用于根据关于经时或新鲜度的这一信息调整烹饪时间和/或烹饪温度。

Description

获得烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料的信息的方法

本发明涉及用于获得关于烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料的信息的方法。进一步地，本发明涉及食物探测器。

像肉类、马铃薯和其他的蔬菜的实质上同类的食物原料、馅饼和一些砂锅菜的烹饪过程主要通过检测食物原料的中心温度来监控。用户必须知道在哪些中心温度食物原料具有某些期望的属性，像颜色、柔软度或烹饪程度。

为了简化用户的烹饪过程，提供了自动烹饪功能。所述烹饪功能是基于从用户输入的信息和/或由例如温度探测器的传感器的测量值。通过测量值确定食物属性允许减少从用户输入的信息。

食物原料的电阻抗的检测可以为自动烹饪功能提供大量信息。

US 2006/0174775A1公开了用于跟踪烹饪过程的方法和装置。至少两个分离的电极被插入食物原料中。为了监控烹饪过程，在一定的频率处测量电阻抗。

DE 3621999A1公开了用于监控食物的烹饪过程的方法。在前部具有至少两个电极的细长的食物探测器被插入食物原料。在烹饪过程的开始时和在进一步的烹饪过程期间检测食物原料的电阻抗。

然而，在这些已知的系统中没有一个可以识别食物原料的种类。

本发明的目标是提供用于获得关于在烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料的信息的一种新的方法。

通过根据权利要求1所述的方法实现这一目标。根据从属权利要求可以获得其他的实施方式和改进。

根据权利要求1的用于获得关于在烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料的信息的方法包括以下步骤：

a)检测食物原料的一区域中的优选地在其内部区域中的电阻抗或电阻抗的至少一种分量，

b)从所检测的阻抗或阻抗的分量获取关于食物原料的至少一个特征属性的信息，包括食物的种类、经时(age)或新鲜度、脂肪含量以及食物之前是否被冷冻过，

c)将关于食物原料的特征属性的所述信息提供给用户接口和/或信息输出单元和/或控制单元，用于控制烹饪过程。

在优选实施方式中，至少一个通常具有AC分量或是AC电压的电压(或电场)被施加到食物原料的所述区域，并且测量或检测在食物原料的该区域中的阻抗或阻抗的至少一种分量。优选地，使用至少一个食物探测器，该食物探测器被插入食物原料且包括至少两个电极，用于施加电压和测量阻抗或阻抗的至少一种分量。例如可以通过测量食物原料的特别是在电极之间的区域中的电压和电流来测量或确定阻抗，电压和电流给出了关于阻抗的信息，包括电压和电流之间的相角。当然，测量阻抗还包括直接使用所测量的电压和电流值，因为它们是与阻抗明确相关的，没有阻抗的中间计算。

电阻抗的至少一种电气分量被特别地选自包括欧姆电阻、电抗、容抗、感抗、模和相角的组合。

在根据本发明的一种变化方式中，在从所检测的阻抗或阻抗的分量获取关于食物原料的至少一个特征属性的信息的步骤中，与已存储的、预定的或根据经验确定的关于例如包括肉类和/或鱼和/或蔬菜的食物原料的特征属性的参考数据——特别是存储在参考数据库中的和/或作为参考数据集合的例如关于食物种类的第一参考数据集合和关于食物经时的第二参考数据集合的参考数据——进行比较。

优选在获取关于食物原料的经时或新鲜度的信息之前，和/或优选地基于与关于食物原料的经时或新鲜度的获取信息相同的检测阻抗或阻抗的分量值，进行或执行食物种类的获取或确定。这意味着阻抗或阻抗的分量的检测或测量必须只进行一次，然后首先是食物种类，然后使用关于食物种类的信息确定该食物种类的食物原料的经时或新鲜度，其中必须存取关于仅此食物种类的仅一组参考数据。这也可以应用到其他的食物属性。但是分别对食物原料的种类和食物原料的经时或其他的特征属性进行单独测量也是可能的。

由制造商提供的参考数据可以在使用期间由用户补充，用户可以通过输入设备添加其他的食物种类或食物经时或其他的特征食物标准。

在优选实施方式中，用于获取关于食物原料的特征属性的信息的食物原料的电阻抗或电阻抗的至少一种分量在烹饪过程之前或在烹饪过程开始时和/或在预定的优选例如室温的低温下或在预定的优选例如室温的低温范围中被检测。使用这种方式大大降低了温度对测量的影响。

而且，在预给定的时间间隔中，例如几分钟，在预定的时间片刻，例如每隔10到60秒，用于接着获取关于食物原料的特殊属性的信息的食物原料的电阻抗或电阻抗的至少一种分量可以被测量几次，以减小测量误差或得到关于食物原料的额外的信息。

在其他的有利的实施方式中，关于特征属性的信息，特别是关于食物原料的食物种类和/或经时或新鲜度的信息，被用于根据关于经时或新鲜度的此信息控制或调整烹饪过程的烹饪时间和/或烹饪温度。例如，对于不新鲜或过期的食物原料或对于被冷冻过的食物原料，烹饪时间被选择得更长，和/或烹饪温度被选择得更高或更长时间地处于高水平。

可以在单一频率(n＝1)处对电阻抗或其至少一种分量进行检测或测量，特别是电压，这在大多数情况下在不同的食物属性之间已经提供了足够的区分。

然而，在优选的和有利的实施方式中，如果在两个或甚至多个(n＞1)频率处进行测量或检测，特别是测量或检测所施加的电压，甚至可以改进关于食物原料的特征属性的信息的获取(或识别或确定)，这提供了甚至更清楚的且在所有情况下明确的食物的特征属性的识别。优选地，n是但不限于2、3、4或5。

特别地，对于n＞1个频率，执行m个测量步骤，0＜m≤n，其中在每个测量步骤中施加具有n个频率中的至少一个频率的电压，并且其中n个频率中的每一个包含在所施加的m个电压的至少一个中。例如，可以存在具有n个测量步骤的测量，其中陆续地施加单一频率的若干个电压，其中电压的频率通过预置的n＞1个频率值改变或变化。可选地，具有所有的n＞1个频率的电压可用于在单一测量中，与频率分析相结合。此外，可以使用任何组合，例如对于n个频率，具有n-m个频率的电压的测量(m＜n)与具有来自剩余的m个频率的单一频率的电压的m个测量的组合。

当使用两个不同的频率时，两个合理的频率是50kHz和5kHz，尽管对于这些具体的频率没有任何限制。

在优选的实施方式中，将在一个、两个或多个频率处所检测的阻抗或其分量的值与特征属性——特别是以前在相同的频率处确定的食物原料的食物种类和/或经时或新鲜度——的相同数量的已存储的参考值进行比较。

特征属性，特别是食物种类或食物原料的经时或新鲜度，特别地通过确定在两个或多个频率处阻抗或其分量的检测值与参考值的最高符合程度来获取，例如通过一些数学规范，例如Euklidian规范或度量，或者通过使用函数，例如拟合函数或将阻抗或其分量的n个值映射到所计算的函数值的函数。

在其他的变化方式中，关于特征属性的信息，特别是食物原料的种类或经时可以根据在两个不同的频率处的阻抗或其分量的两个检测值的比率或差或和或甚至差与和的比率来获取。

在一种实施方式中，欧姆电阻被用作阻抗的分量，以获取关于特别是食物原料的种类或经时的特征属性的信息，因为对于不同的特征属性——特别是对于不同的食物种类以及对于与过期的食物原料相比的新鲜的食物原料——在相同的频谱范围内，欧姆电阻的绝对值以及一阶导数和二阶导数不同。特别地，在较低的频率处，特别是例如禽肉的肉类的新鲜食物原料的欧姆电阻高于过期的食物原料的欧姆电阻。另外，新鲜食物原料的欧姆电阻比过期的食物原料的欧姆电阻随着频率的增加降低得更陡。此外，在高频率处，新鲜食物原料的欧姆电阻高于过期的食物原料的欧姆电阻。甚至可以评估出，与过期的食物原料对比，新鲜食物原料的欧姆电阻的曲线可以具有转折点。

在可选实施方式中，电抗被用作阻抗的分量以获取关于特别是食物原料的种类或经时的特征属性的信息，同样因为对于不同的特征属性，特别是对于不同的食物种类以及对于不同的食物经时，在相同的频谱范围内，电抗的绝对值不同，一阶导数和二阶导数也不同。例如，特别是例如禽肉的肉类的新鲜食物原料的电抗以及过期的食物原料的电抗在给定的频谱中具有最小值，并且新鲜食物原料的电抗的最小值小于过期的食物原料的电抗的最小值。

在又一实施方式中，相角被用作阻抗的分量以获取关于特别是食物原料的种类或经时的特征属性的信息，同样因为对于不同的特征属性，特别是对于不同的食物种类和对于不同的食物经时，在相同的频谱范围内，相角的绝对值不同，一阶导数和二阶导数也不同。例如，特别是例如禽肉的肉类的新鲜食物原料的相角在给定的频谱中具有最小值，而过期的食物原料的相角在该给定的频谱中不具有最小值。此外，在两个不同的频率处的相角的比率随着食物原料的经时的增加而下降，并且特别用于在烹饪过程之前或在烹饪过程开始时检查食物原料的质量。

可以特别地通过根据电阻抗或其分量计算食物原料的一个或多个电气参数并将所述电气参数与数据库进行比较，从所检测的阻抗或其分量获取关于食物原料的特别是种类和/或经时或新鲜度的特征属性的信息。

此外，在具体的实施方式中，在烹饪过程期间和/或当食物原料已经受到烹饪时，在另一步骤中再次检测食物原料的电阻抗或电阻抗的至少一种分量，用于确定食物原料的区域中的烹饪进展和/或烹饪温度。特别地，在两个不同的频率处的相角的比率作为食物原料的温度的函数被计算。

在具体的实施方式中，除了关于食物原料的经时或新鲜度的信息外，还可能进一步获取关于食物原料中的细菌的估计量或浓度的信息，或者获取关于食物原料中的细菌的估计量或浓度的信息作为关于食物原料的经时或新鲜度的信息。

在所有的实施方式中，代替或除了食物原料的食物种类和经时或新鲜度外，还可能获取关于食物原料的脂肪含量和/或食物原料是否之前被冷冻过的信息。

此外，根据本发明的方法和食物探测器可以在所有的实施方式中与使用不同的温度传感器的温度测量相结合，以获得关于食物原料和烹饪过程的其他信息。

参考附图将进一步详细地描述本发明，其中

图1图示了根据本发明的优选实施方式的食物探测器的示意图，

图2图示了根据本发明的优选实施方式，对于若干种类的食物的作为频率的函数的相角的示意图，

图3图示了根据本发明的优选实施方式，在两个不同频率处的两个相角的比率作为温度的函数的示意图，

图4图示了根据本发明的优选实施方式，对于不同经时的禽肉的欧姆电阻作为频率的函数的示意图，

图5图示了根据本发明的优选实施方式，对于不同经时的禽肉的电抗作为频率的函数的示意图，

图6图示了根据本发明的优选实施方式，对于不同经时的禽肉的相角作为频率的函数的示意图，

图7图示了根据本发明的优选实施方式，在不同频率处的两个相角的比率作为食物原料的经时的函数的示意图，以及

图8图示了根据本发明的优选实施方式，细菌的数量作为食物原料的经时的函数的示意图。

图1图示了根据本发明的优选实施方式的食物探测器10的示意图。食物探测器10用于识别食物原料的种类和/或特征，并监控这种食物原料在烹饪炉或烹饪容器中的烹饪过程。

食物探测器10包括细长杆12、第一电极14、第二电极16和尖状物18。食物探测器10的前部刺入或插入食物原料20。

杆12由非传导材料制成。第一电极14和第二电极16由传导材料制成。尖状物18又由非传导材料制成。

尖状物18可以由与杆12相同的非传导材料制成或由另一种非传导材料制成。可选地，尖状物18可以由传导材料制成。

尖状物18被布置在杆10的前端。尖状物18允许探测器10能够轻松插入或刺入食物原料20。

第一电极14和第二电极16也被布置在杆12前部内。第一电极14被布置在尖状物18的旁边。第二电极16也被布置在杆12的前部内，但在离第一电极14预定的距离处。因此，第一电极14和第二电极16彼此电隔离。

当食物探测器10的前部在食物原料20的内部其内部区域中时，那么第一电极14和第二电极16也被布置在食物原料20内。

当在第一电极14和第二电极16之间施加电压时，在食物原料20内在它的内部区域中产生电压22。该电压22在第一电极14和第二电极16之间且在第一电极14和第二电极16的环境中延伸，并通常至少包含AC分量或是AC电压。

优选地，食物探测器10的前部以电压22在食物原料20的中央部分内产生的这样的方式被插入食物原料20。

在探测器10上串行布置的电极允许电压22在食物原料20的中心或中央内部区域中产生。食物探测器10是简洁的工具，易于操作。

食物探测器10被提供用于探测食物原料20，特别用于通过在食物原料20的内部区域中在电极14和16之间施加电压22来检测食物原料20在其内部区域中的电阻抗Z，以及测量在电极14和16之间的阻抗Z或其电气分量。

例如可以通过测量食物原料的区域中的特别是在电极之间的电压22和电流，和/或通过LCR测量的方式，并主要使用复电压U和复电流I与复阻抗Z之间的复数关系，测量或确定阻抗Z或其电分量：

U(t)＝Z(t)*I(t)

因此，在所有的实施方式中，当提到检测阻抗Z及其分量和获取其信息时，当然也包括直接使用电压和电流的测量值，因为这些是表示阻抗及其分量或被明确涉及的测量值。

特别是控制单元的一部分或集成在控制单元中的评价单元，例如具有相应的存储器的微处理器(未示出)现在评价食物原料20对该测量阻抗Z——特别是在两个或多个频率处的且优选在烹饪过程开始时和在进一步的烹饪过程期间测量的阻抗Z——的影响。评价单元或控制单元与探测器10的两个电极14和16电连接，并且为测量提供电压，并且测量电极14和16之间的随时间推移的或可选地在频率范围内的电压(的压降)和/或电流。

特别地，电阻抗Z的检测值可以与参考数据库比较，参考数据库被集成在评价单元或控制单元中或通过评价单元或控制单元访问，以便确定食物的种类和/或特征。这将在以下内容中更加详细地说明。

电阻抗Z是对于DC和/或AC电流的电阻，在数学上它是复数，可以通过下式表示：

Z＝Re(Z)+i*Im(Z)＝R+i*X            (1)

包括虚数单位i。

欧姆电阻(或DC电阻)R是电阻抗Z的实部Re(Z)。

电抗(或交流电阻)X是电阻抗Z的虚部Im(Z)。电抗X例如可以是纯容性的，且即为X＝-1/(2n*f*C)，f为电压的频率且C为电容。电抗X例如还可以是感性的，且即为X＝+2n*f*L，f为频率且L为电感。

电阻抗Z通过极坐标表示：

Z＝Mod(Z)*exp(i*φ)            (2)

包括该电阻抗Z的模Mod(Z)和相角φ。

另外，电阻抗Z可以通过相角φ的余弦和正弦函数表示：

Z＝Mod(Z)*cosφ+i*Mod(Z)*sinφ        (3)

因为exp(i*φ)＝cosφ+i*sinφ。

特别地，相角φ的余弦和正弦函数值也是与食物原料的种类和属性相关联的参数。根据电阻抗Z确定或计算相角φ的余弦和/或正弦提供了食物原料的其他的特征参数。

除了余弦和正弦函数外，还可以根据电阻抗Z计算相角φ的正切和余切函数。相角φ的三角函数适合于提供关于相角φ本身与食物原料的属性的其他相关性，因为三角函数的每个值对应相角φ的两个值。

因此，在本申请中，无论何时提到要检测或确定的阻抗Z，这意味着阻抗Z的上述的分量R、X、C、L、Mod(Z)、φ、sinφ、cosφ等中的一个单独地或其任何组合也可以被检测或确定。

根据本发明，一方面对于n＝1的一个单一频率或优选n＞1个不同频率f，以及另一方面对于食物原料的种类和/或属性，在测量值之间使用相关，测量值是针对或依赖于阻抗Z本身或阻抗Z的欧姆电阻R、电抗X、模Mod(Z)和相角φ或其三角函数中的至少一个。

可以以不同方式比较或关联在n个频率处的阻抗Z或其分量的值，以确定食物原料20的种类或属性。

在优选实施方式中，使用在两个不同频率f1和f2处的两个值(n＝2)，例如Z1＝Z(f1)或φ1＝φ(f1)以及Z2＝Z(f2)或φ2＝φ(f2)。

但是也可能只使用一个频率(n＝1)和在该单一频率处的阻抗Z或其分量的值。

可选地，如果需要具有高解析度的非常详细的分析，例如在一定频谱中的曲线的详细的曲线讨论或曲线参数的比较，可以使用多于两个的频率(n＞2)，甚至可以使用几百或甚至几千个高数量n个的测量频率。

还可能在给定的经时间隔中若干次测量阻抗或其分量，例如在烹饪过程的头5分钟内每隔30秒，以对测量值进行平均和降低测量误差。

现在，例如，为了确定种类或属性，例如食物原料20的新鲜度，可以使用在两个不同的频率f1和f2处的两个值的比率，例如Z1/Z2或φ1/φ2，或在两个不同的频率f1和f2处的两个值的差，例如Z1-Z2或φ1-φ2，或在两个不同的频率f1和f2处的两个值的差与在两个不同的频率处的这两个值的和的比率，例如(Z1-Z2)/(Z1+Z2)或(φ1-φ2)/(φ1+φ2)。

除了所描述的关于n个频率(n＝1或n＞1)所获得的n个值的比率或差外，还可以使用另一函数以根据所检测的阻抗值或其分量值计算表示关于食物原料的信息的参数。

但是也可能将相应频率处的阻抗Z或其分量的一个、两个(或多个)值与在相同频率处的不同食物类型的相同数量的之前确定和存储的参考值或参考数据进行比较，以及通过某种数学规范，例如Euklidian规范或度量(距离函数)，确定何处存在与已存储的食物种类中的一个的参考数据有最高的符合度。

根据本发明，可示出不同种类的食物或食物原料20在相同的频率处具有不同的且在每一情况下的特征阻抗Z或其分量。在图2中示出了示例。

图2在示意图中图示了根据本发明的优选实施方式的关于几种食物的在给定的频谱中的所检测或计算的阻抗Z的相角φ作为频率f的函数的值对(f，φ(f))的典型的函数图或曲线。这些曲线或图或值的集合通常通过使用根据图1的食物探测器校准或参考测量来根据经验确定，其用于探测不同种类的食物原料20并将数据作为在烹饪炉或器具中的烹饪过程的参考数据存储。

在图2中的四条曲线24、26、28和30示出了在相同的频谱范围内的对于不同种类的食物原料20的相角φ。由24指示的第一条曲线对应作为食物原料20的马铃薯，第二条曲线26指菜花，第三条曲线28被确定指猪肉，以及第四条曲线30指火鸡母鸡的胸肉。图2中的频率f的频谱从大约10Hz扩展到大约1MHz。

图2阐明不同种类的食物具有其自己的作为频率f的函数的特征相角φ，并且它们的各自的曲线24、26、28和30在绝对值以及曲线的形状上显著不同。对于马铃薯的蔬菜曲线24和对于菜花的蔬菜曲线26都具有明确定义的最大值或峰值，但在不同的频率处且相角值不同。肉类曲线28和30都在中部具有最小值，且与蔬菜曲线24和26相比，在相角上有较小的变化，且在相同频率处的相角的绝对值彼此不同(除了在两条曲线28和30相交处的一个单一频率)。

因此，通过采用在图2中示出的每条曲线中的在两个不同的频率处的相角φ的至少两个值φ1＝φ(f1)和φ2＝φ(f2)，可以明确地确定或识别曲线并因此确定或识别对应的食物原料20。

对于要烹饪的实际的食物原料20，可以特别地通过食物探测器10及其相关联的评价单元和/或控制单元来检测在包含至少两个频率值的具体频谱中的相角φ，然后将其与存储了像曲线24、26、28、30或查找表或类似物的数据库进行比较。因此，食物的种类可以自动识别。这适用于或可能用于各种食物原料20的烹饪过程的不同阶段或不同温度。

图3图示了根据本发明的优选实施方式的在不同频率处的两个相角φ的比率作为温度的函数的示意图。曲线32指在50kHz频率和5kHz频率处的相角φ的比率并涉及肉类。

在图3中的温度的间隔从大约10℃扩展到大约90℃。在点34处，曲线32具有最小值。在该点34处，食物原料的基本所有的蛋白质都改变性质，即肉被完全煮熟。点34与70℃和80℃之间的一温度相对应。

在图3中的这一示例示出了从阻抗Z获取的电气参数或变量，例如在这种情况下为两个不同的频率处的相角的比率，也可用于特别是通过确定烹饪的程度或进展而没有实际上必须直接地测量温度，来确定温度或及时地控制烹饪过程。

通常，可以说食物原料的阻抗Z取决于经由烹饪过程的食物原料的细胞中的破坏程度。

因此，通过在烹饪过程的其他阶段的这些测量，也可能确定或进一步地明确指定食物的种类为不同的食物种类，以及不同经时的食物还示出在烹饪过程期间的不同的退化或改变性质。

在确定了通过食物探测器10确定的食物原料20的种类之后，或作为替代或除了根据本发明的食物种类的这一确定外，在根据本发明的其他的实施方式中，通过使用阻抗或其至少一种分量，也可能确定食物原料的属性或特征，例如它的经时。然后可以通过烹饪器具或烹饪炉的控制单元，使用特别是例如禽肉或猪肉或牛肉或鱼肉等肉类的食物原料20的经时，以便相应地控制烹饪过程，特别是控制烹饪时间和/或烹饪温度。过期的食物原料，特别是肉类或其他的从动物获得的食物，将通常包含更多的微生物，特别是细菌，因此将需要更多时间或更高的温度以充分地杀菌和杀死微生物。将在以下的内容中给出这样的确定食物原料的经时的示例。

图4图示了根据本发明的优选实施方式的所测量的不同经时的禽肉的欧姆电阻R作为频率f的函数的示意图。欧姆电阻R是复合电阻抗Z的实部。检测电阻抗Z，然后根据所检测的电阻抗Z计算欧姆电阻R或者还可以直接检测或测量欧姆电阻R。

所检测的或计算的作为新鲜禽肉的频率f的函数的欧姆电阻R的值的对(f，R(f))的典型的曲线或函数图由36指示，以及过期的禽肉的相应的图或曲线由38指示。在低频率f处，根据曲线36的新鲜禽肉的欧姆电阻R比根据曲线38的过期的禽肉的欧姆电阻R高得多。根据曲线36的新鲜禽肉的欧姆电阻R随着频率f的增加明显下降，然后又接近大致恒定的值。然而根据曲线38的过期禽肉的欧姆电阻R随着频率f的增加下降得少得多或只轻微下降，且基本保持恒定。在高频率f处，根据曲线36的新鲜禽肉的欧姆电阻R仍然比根据曲线38的过期禽肉的欧姆电阻R高一点。

因此，在图4中示出的在相同的频谱或间隔范围内的电阻抗Z的欧姆电阻R的依赖性或相关性对于根据曲线36的新鲜禽肉和对于根据曲线38的过期禽肉显著不同，或者换句话说，新鲜禽肉和不新鲜的或过期的禽肉的函数R(f)例如绝对值不同，一阶导数dR/df和二阶导数d²R/d²f也不同。与过期禽肉的曲线38相对比，新鲜禽肉的曲线36还可以具有转折点或拐点。

图5在示意图中示出了根据本发明的优选实施方式的对于不同经时的禽肉的电抗X作为频率f的函数。电抗X是复合电阻抗Z的虚部。检测电阻抗Z，然后根据所检测的电阻抗Z计算电抗X，或者直接测量电抗X。

由40指示的曲线示出了新鲜的禽肉的电抗X以及曲线42示出了过期的禽肉的电抗X，每个都作为频率f的函数。在低频率f处，根据曲线40的新鲜禽肉的电抗X(f)以及根据曲线42的过期禽肉的电抗X较小，且随着频率f的增加而上升。在曲线40中的新鲜禽肉的电抗X具有两个最大值，且在所述最大值之间具有一最小值。在曲线42中的过期禽肉的电抗X在相同的频率范围内也具有两个最大值和一最小值。第一最大值在中部频率范围中，第二最大值在高频率f处。

电抗X的最小值在根据曲线40的新鲜禽肉和根据曲线42的过期禽肉之间是最显著不同的。根据曲线42的过期禽肉的电抗X的最小值只略微小于根据曲线42的过期禽肉的电抗X的最大值。然而，根据曲线40的新鲜禽肉的电抗X的最小值显著低于根据曲线40的新鲜禽肉的电抗X的最大值。另外，根据曲线40的新鲜禽肉的电抗X的最小值明显小于根据曲线42的过期禽肉的电抗X的最小值。

因此，对于新鲜禽肉(曲线40)和过期禽肉(曲线42)，电阻抗Z的电抗X的曲线在相同的频谱范围内显著不同。换句话说，新鲜禽肉和过期禽肉的函数X(f)例如在相同的频率处绝对值不同，一阶导数dR/df和二阶导数d²R/d²f也不同。

图6图示了根据本发明的优选实施方式的对于不同经时的禽肉的相角φ作为频率f的函数的示意图。相角φ是复合电阻抗Z的相位部分。检测电阻抗Z，然后根据所检测的电阻抗Z计算相角φ，或直接检测相角φ。

如在图6中可看出的，在低频率f处，在曲线44中描绘的新鲜禽肉的相角φ较小，并且随着频率f的增加而上升。在新鲜禽肉的曲线44中的中部频率范围中和在高频率f处出现两个最大值，并且在两个最大值之间存在明显的最小值。相比之下，在曲线46中的过期禽肉的相角φ只有一个最大值，没有最小值。因此，对于根据曲线44的新鲜禽肉和根据曲线46的过期禽肉，在相同的频谱中，电阻抗Z的相角φ显著不同。

在图7中根据本发明的优选实施方式描绘了在不同频率f处的两个相角φ的比率作为食物原料的以天(d)为单位的经时t的函数。在该示例中，频率是50kHz和5kHz。曲线48涉及禽肉。

图7示出了两个相角φ的比率随着禽肉的经时的增加而降低。因此，用户可以例如通过使用该比率在烹饪过程开始时大体上检查禽肉或食物原料20的质量。

如通过图4到图7所示出的，食物原料20的阻抗Z的不同分量或获取的其参数可用于优选在烹饪过程之前或在烹饪过程开始时确定食物原料的经时或新鲜度。

因此，对于被提供作为烹饪物品的不同经时的各种食物原料20，特别是要烹饪的肉类或动物，例如禽肉或猪肉或牛肉或鱼肉等，在图4中的R(f)或在图5中的X(f)或在图6中的φ(f)或在图7中的φ(f1)/φ(f2)的特征函数关系的参考数据可以通过校准测量而根据经验获得或通过内插法或外推法计算。参考数据存储在存储器或数据库中并被用作与在烹饪过程开始时或在烹饪过程期间确定的实际数据进行比较的参考数据，以大体上确定即将烹饪的或正在烹饪的禽肉、肉类或食物原料20的经时。

代替在两个频率处的相角的比率，还可以使用在两个频率处的容抗的比率或阻抗Z的任何其他的分量的比率。

图8图示了根据本发明的优选实施方式的食物原料的细菌的量B作为经时t的函数的示意图。在该示例中，所示出的细菌是单核细胞增多性李司忒氏菌(Listeria monocytogenes)。食物原料是禽肉。温度T是5℃。可以看出细菌的量B在两天内增加了10倍。在8天之后，细菌的量B增加到10,000倍。

因此根据图7和在50kHz和5kHz频率f处的相角φ的比率与以相同的经时t的图8中的细菌的量B之间的相关性，用户不但可以大体上确定禽肉或食物原料的经时而且可以估计细菌的量B。

通过附图示出的示例已经阐明，电阻抗Z的几个坐标或分量提供了关于食物原料的大量信息。

可以根据所检测的量计算像容抗和具体的介电常数的其他参数。

此外，可以确定所检测的和/或所计算的量或参数的一阶和/或二阶导数。

为了获得更多信息，可以额外地检测食物原料20的温度。

可以实现示教功能。这样的示教功能允许用户可能训练烹饪炉以识别在数据库中还没有的个人食谱或食物原料。

本发明还可以嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括使本文所描述的方法能够实现的所有特征。另外，当载入计算机程序中时，所述计算机程序产品能够实现这些方法。

根据本发明也可被要求权利的另一方面，用于识别食物原料的种类和/或属性以及用于监控所述食物原料的烹饪过程的方法包括以下步骤：

将食物探测器插入食物原料，本文的食物探测器被形成为细长杆，在所述杆的前部具有至少两个电极，

在烹饪过程开始时，在两个或多个频率处检测食物原料的电阻抗，

在进一步的烹饪过程期间，在两个或多个频率处检测食物原料的电阻抗，

根据电阻抗计算食物原料的一个或多个电气参数，以及

将所述电气参数与数据库进行比较。

根据本发明的优选实施方式，电气参数是复平面中的电阻抗的坐标。复平面可以通过多个坐标系统表示。电气参数根据相应坐标形成。本发明基于在复平面中的电阻抗的坐标和食物原料的属性之间存在相关性的认知。

例如，电气参数是复平面中的电阻抗的笛卡尔坐标。复平面中的电阻抗的笛卡尔坐标是欧姆电阻和电抗。通常，食物原料的欧姆电阻和电抗与食物原料的质量具有不同的关系。因此，欧姆电阻和电抗包含食物原料的作为这些参数之一的更多信息。

根据其他的示例，电气参数是复平面中的电阻抗的极坐标。复平面中的电阻抗的极坐标是电阻抗的模和相角。

另外，电气参数可以是复平面中的电阻抗的至少一个坐标的函数。电阻抗的坐标的这些示出食物原料的属性的重要的依赖关系的函数是优选的。例如，可以使用相角的三角函数。

根据本发明的另一实施方式，在两个不同频率处的电阻抗的相角的比率作为食物原料的温度的函数来计算。相角的比率取决于食物原料的温度，使得可以确定食物原料内部的温度。

另外，可以确定所检测的和/或所计算的参数的一阶导数和/或二阶导数。

特别地，数据库包括电阻抗和/或所计算的电气参数的频谱。例如，数据库可以包括多个种类的食物原料的电阻抗的相角的频谱。

根据本发明的特殊实施方式，数据库可以由用户补充。因此，用户可以使数据库适应个人食谱。这样的示教功能允许用户可能训练烹饪炉用于识别在数据库中还没有的个人食谱。

此外，可以根据电阻抗计算食物原料的其他电气参数。例如，根据电阻抗计算食物原料的电容。

引用数字列表

10        食物探测器

12        杆

14        第一电极

16        第二电极

18        尖状物

20        食物原料

22        电压

24        马铃薯的相角的频谱

26        菜花的相角的频谱

28        猪肉的相角的频谱

30      火鸡的相角的频谱

32      作为温度的函数的相角的比率

34      所有蛋白质都改变性质的点

36      新鲜禽肉的欧姆电阻曲线

38      过期禽肉的欧姆电阻曲线

40      新鲜禽肉的电抗曲线

42      过期禽肉的电抗曲线

44      新鲜禽肉的欧姆电阻曲线

46      过期禽肉的欧姆电阻曲线

48      作为时间的函数的相角的比率的曲线

50      细菌量

Z       电阻抗

R       欧姆电阻

X       电抗

Mod(Z)  电阻抗Z的模

φ      电阻抗Z的相角

f       频率

T       温度

t       时间

B       细菌量

Claims (12)

1.一种用于获得关于烹饪过程中的或用于烹饪过程的食物原料(20)的信息的方法，包括以下步骤：

a)检测在所述食物原料(20)的一区域中的、优选地在所述食物原料的内部区域中的电阻抗(Z)或该电阻抗的至少一种分量，

b)从所检测的阻抗或该检测的阻抗的分量获取关于所述食物原料的至少一个特征属性的信息，所述食物原料(20)的所述特征属性是所述食物原料(20)的食物种类、经时或新鲜度、脂肪含量以及所述食物之前是否被冷冻过中的至少一项，

c)将关于所述食物原料的所述特征属性的所述信息提供给用户接口和/或信息输出单元和/或控制单元，用于控制所述烹饪过程。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤中的至少一个或任意组合：

a)向所述食物原料(20)的所述区域施加至少一个电压(22)，并测量所述食物原料的该区域中的所述阻抗(Z)或该阻抗的所述至少一种分量，

b)使用至少一个食物探测器(10)，所述食物探测器被插入到所述食物原料(20)中且包括至少两个电极(14、16)，用于施加所述电压(22)和测量所述阻抗(Z)或该阻抗的所述至少一种分量，

c)所述电阻抗(Z)的所述至少一种电气分量选自包括欧姆电阻(R)、电抗(X)、容抗、感抗、模和相角(φ)的组。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)根据在获取关于所述食物原料的经时或新鲜度的信息的所述步骤之前的所述检测的阻抗或该阻抗的分量和/或基于与获取关于所述食物原料的经时或新鲜度的信息的所述步骤相同的检测的阻抗或分量值，获取关于特别是包括不同种类的肉和/或鱼和/或蔬菜的所述食物原料的食物种类的信息，

d)使用关于所述食物原料的所述特征属性的所述信息来根据该信息调整所述烹饪过程的烹饪时间和/或烹饪温度，其中特别是对于不新鲜的或过期的食物原料和/或对于之前已经冷冻过的食物原料，所述烹饪时间被选得更长，和/或所述烹饪温度被选得更高或更长时间处在高水平。

4.根据权利要求1到3中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)根据所述检测的阻抗或该检测的阻抗的分量获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤通过与已存储的预定参考数据的比较来执行，

b)其中特别地，所述参考数据能够由用户补充。

5.根据权利要求1到4中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)检测所述食物原料的所述电阻抗(Z)或该电阻抗的所述至少一种分量用于接着获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤在所述烹饪过程之前或在所述烹饪过程开始时和/或在预定的温度范围——优选例如室温的低温中进行，

b)在检测所述食物原料的所述电阻抗(Z)或该电阻抗的所述至少一种分量的所述步骤中，在预先给定的例如几分钟的时间间隔内，以预定的时间片刻例如每隔10到60秒，测量多个值。

6.根据权利要求1到5中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)检测在一个频率、两个频率或多个频率(f)特别是所施加的电压(22)的一个频率、两个频率或多个频率处所述电阻抗(Z)或该电阻抗的所述至少一种分量，

b)其中特别地，对于n＞1个频率，执行m个测量步骤，0＜m≤n，在每个测量步骤中施加电压，其中所述n个频率中的每一个包含在所施加的电压的至少一个中，

c)两个不同的频率(f)中的一个特别选择为50kHz，而该两个不同的频率(f)中的另一个选择为5kHz。

7.根据权利要求6所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)将在所述一个频率、两个频率或多个频率处的所述阻抗或该阻抗的分量的所检测的值与以前在相同的频率处确定的食物原料的特征属性的相同数量的已存储的参考值进行比较，并通过例如由诸如Euklidian规范的某种数学规范或度量确定与所述参考值的最高的符合程度，来确定所述食物原料的所述特征属性，

b)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用在所述一个频率、两个频率或多个频率处的所述阻抗或该阻抗的分量的所检测的值的函数或计算算法，

c)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用在两个不同的频率处的所述阻抗或该阻抗的分量的两个检测值的比率，

d)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用在两个不同的频率处的所述阻抗或该阻抗的分量的两个检测值的差或和，

d)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用在两个不同的频率处的所述阻抗或该阻抗的分量的两个检测值的差与和的比率。

8.根据权利要求1到7中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)在获取关于所述食物原料的所述特征属性特别是所述经时或新鲜度和/或所述种类的信息的所述步骤中，使用所述欧姆电阻(R)作为所述阻抗的所述分量，

b)对于不同的特征属性，特别是对于不同的食物种类以及对于不同的食物经时，在相同的频谱范围内的所述欧姆电阻(R)的绝对值不同以及一阶导数和二阶导数也不同，

c)在较低频率处，新鲜食物原料特别是例如禽肉的肉类的欧姆电阻(R)高于过期的食物原料的欧姆电阻，和/或其中新鲜食物原料的欧姆电阻(R)随着频率的增加比过期的食物原料的欧姆电阻下降得更陡，和/或其中在高频率(f)处，所述新鲜食物原料的欧姆电阻(R)高于所述过期的食物原料的欧姆电阻，和/或其中与过期的食物原料对比，新鲜食物原料的欧姆电阻的曲线具有转折点。

9.根据权利要求1到8中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用所述电抗(X)作为所述阻抗的所述分量，

b)对于不同的特征属性，特别是对于不同的食物种类以及对于不同的食物经时，在相同的频谱范围内的所述电抗的绝对值不同以及一阶导数和二阶导数也不同，

c)新鲜食物原料特别是例如禽肉的肉类的电抗以及过期的食物原料的电抗在给定的频谱中具有最小值，并且所述新鲜食物原料的电抗的最小值小于所述过期的食物原料的电抗的最小值。

10.根据权利要求1到9中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)在获取关于所述食物原料的所述特征属性的信息的所述步骤中使用所述相角(φ)作为所述阻抗的所述分量，

b)对于不同的特征属性，特别是对于不同的食物种类以及对于不同的食物经时，在相同的频谱范围内的所述相角(φ)的绝对值不同以及一阶导数和二阶导数也不同，

c)新鲜食物原料特别是例如禽肉的肉类的相角(φ)在给定的频谱中具有最小值，而过期的食物原料的相角(φ)在该给定的频谱中不具有最小值，

d)在两个不同的频率(f)处的相角(φ)的比率随着所述食物原料的经时的增加而下降，并且特别用于在所述烹饪过程之前或在所述烹饪过程开始时检查所述食物原料的质量，

e)对于蔬菜，所述相角在给定的频谱中具有明确定义的最大值，但对于不同的蔬菜，该最大值处于不同的频率，还具有不同的绝对值，

f)对于不同的肉类，所述相角在相同的频率处具有不同的绝对值。

11.根据权利要求1到10中的一项所述的方法，包括以下步骤或特征中的至少一个或任意组合：

a)通过根据所述电阻抗(Z)或该电阻抗的所述分量计算所述食物原料(20)的一个或多个电气参数(R；X；φ)并将所述电气参数(R；X；φ)与数据库进行比较，以从所述检测的阻抗或该检测的阻抗的所述分量获取关于所述食物原料的特征属性的信息，

b)在所述烹饪过程期间和/或当所述食物原料已经受到烹饪时的另一步骤中，再次检测所述食物原料的所述电阻抗(Z)或该电阻抗的所述至少一个分量，用于确定所述食物原料的所述区域中的烹饪进展和/或烹饪温度，

c)其中特别地，在两个不同的频率(f)处的相角(φ)的比率作为所述食物原料(20)的温度(T)的函数被计算，

d)除了关于所述食物原料的经时或新鲜度的信息外，还获取关于所述食物原料中的细菌的估计量或浓度的信息，或者获取关于所述食物原料中的细菌的估计量或浓度的信息作为关于所述食物原料的经时或新鲜度的信息。

12.一种用于插入食物原料(20)的食物探测器(10)，所述食物探测器用于根据权利要求1到11中的任一项所述的方法，且所述食物探测器包括：

细长杆(12)，所述细长杆由非传导材料制成，

所述细长杆(12)的前部，所述前部被提供用于侵入食物原料(20)，

第一电极(14)，所述第一电极由传导材料制成并被布置在所述杆(12)的所述前部，

第二电极(16)，所述第二电极由传导材料制成并被布置在所述杆(12)的所述前部离所述第一电极(14)预定距离处，以及

尖状物(18)，所述尖状物布置在所述杆(12)的前端，其中

所述第一电极(14)和所述第二电极(16)沿着所述杆(12)的纵向轴串行布置，

所述食物探测器(10)被连接到或可连接到电压源和烹饪炉或烹饪器具的控制电路，以及

电压能够施加在所述第一电极(14)和所述第二电极(16)之间，使得在所述第一电极(14)和所述第二电极(16)之间和在所述第一电极(14)和所述第二电极(16)的环境中产生电压(22)。

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