CN103430020A - 用于控制食物原料的烹饪过程的方法以及用于该方法的食物探针 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制食物原料(20)的烹饪过程的方法,包括以下步骤:a)在所述食物原料(20)的一区域,优选地在所述食物原料(20)的内部区域中的至少一个检查点处或多个检查点(22)处,检测至少一种物理性质,特别是电阻抗(Z)或其至少一个分量和/或温度(T),b)从所述至少一种所检测到的物理性质,特别是阻抗或其分量和/或温度,获取关于所述食物原料(20)的食物种类的食物种类信息和/或关于所述食物原料(20)的陈化的食物陈化信息,c)从所述至少一种所检测到的物理性质,尤其是阻抗或其分量和/或温度,获取关于所述食物原料(20)中的细菌浓度或关于所述食物原料(20)中的所述细菌浓度减少的细菌信息(例如,F或F < F0),d)在获取所述细菌信息(例如,F或F < F0)的所述步骤中,使用所述食物原料(20)的所述食物种类信息和/或所述食物原料(20)的所述食物陈化信息,e)向用户界面和/或向信息输出单元和/或向控制单元提供所述细菌信息(例如,F或F < F0),用于根据这种细菌信息调整烹饪时间和/或烹饪温度。
Description
描述
本发明涉及一种用于控制食物原料(food stuff)的烹饪过程的方法。而且,本发明涉及用于这样的方法的食物探针。
大体上均质的食物原料如肉、土豆及其它蔬菜、派及一些砂锅炖肉菜(casserole)的烹饪过程主要是通过检测食物原料的核心温度来监控的。用户必须知道食物原料在多高的核心温度下会具有某一期望的性质如颜色、柔软度(tenderness)或烹饪程度。
为了简化用户的烹饪过程,可利用自动烹饪功能。所述烹饪功能基于来自用户的信息输入和/或通过传感器比如温度探针的测量。通过测量确定食物性质,使得来自用户的信息输入减少。
食物原料的电阻抗的检测可以为自动烹饪功能提供许多信息。
US2006/0174775A1公开了用于跟踪烹饪过程的方法和设备。至少两个分离的电极被插入食物原料中。在某一频率下测量电阻抗,以监控烹饪过程。
DE3621999A1公开了一种用于监控食物烹饪过程的方法。在前部具有至少两个电极的长形的食物探针被插入食物原料中。在烹饪过程开始时及在进一步烹饪过程期间检测食物原料的电阻抗。
EP1317643B9公开了一种用于运行食物烹饪炉的方法,其中长形的针状食物探针被引入食物原料的内部。食物探针包括定位在所述食物探针的不同点处的多个温度传感器。代表烹饪食物的细菌含量的减少且取决于检测的温度和烹饪时间的值F是通过控制装置来计算的。对于细菌含量的减少的这种计算,选择通过食物探针的多个温度传感器所检测的最低温度。而且,提供用户经由其输入与食物种类或种类相关且取决于所选择的食物种类的不同的信息的选择器方式,且将取决于所选择的食物种类的预先确定的阀值的多重性(multiplicity)F0,F1,..FN发送至控制装置,用于与实际的计算值比较,对于i=0,1,..n,是否F>Fi,其中安全条件为F>F0。因此,细菌量的减少的演变模式可以通过检查由值F达到的下一阀值Fi+1的时间来绘制。细菌减少的最终因素为n=F/F0。
然而,在这些已知的系统中没有一个可以自动识别食物原料的种类。
本发明的目的是提供一种用于控制食物原料的烹饪过程的新方法。
这个目的是通过具有权利要求1的特征的方法来实现的。由从属权利要求可以得到另外的实施方式和改进。
提供根据权利要求1所述的方法,用于控制(或:运行)食物原料的烹饪过程,尤其是在烹饪炉或烹饪器皿中的烹饪过程,且包括以下步骤:
a)在食物原料的一区域中的,优选地内部区域中的至少一个检查位置或检查点(或:测量点、检测点)处或多个检查点处,检测至少一种物理性质(或:量),尤其是电阻抗或其至少一个分量和/或温度,
b)从所述至少一种检测到的物理性质,尤其是阻抗或其分量和/或温度,获得关于食物原料的食物种类的食物种类信息和关于食物原料的陈化(age)的食物陈化信息中的至少一种,
c)从所述至少一种检测到的物理性质,尤其是阻抗或其分量和/或温度,获得关于食物原料中的细菌浓度或关于食物原料中的细菌浓度减少的细菌信息,
d)在获得细菌信息的所述步骤中,使用食物原料的食物种类信息或食物原料的食物陈化信息中的任一种或食物种类信息和食物陈化信息两者,
e)向用户界面和/或向信息输出单元和/或向控制单元提供所述细菌信息,以便根据这种细菌信息调整烹饪时间和/或烹饪温度。
理解的是,在特征b)和c)中获得信息的所述步骤可以以任意的顺序进行。
而且,术语细菌信息将从广义上被解释,包括诸如直接关于细菌浓度或其减少的值、信号、指示、符号、词汇或类似物的任何信息,或从其获得的或估算的信息。尤其,术语细菌信息还包括从代表细菌浓度或其减少的值或信号与至少一个预先给定的参考值或参考信号的比较获得的信息,例如关于细菌浓度或其减少是否在指定的安全范围内或低于或高于某一指定的安全水平的信息,或用于细菌浓度或其减少的值或信号的任意其它另外的估算。
在优选实施方式中,将一般具有AC分量(AC component)或为AC电压的至少一个或多个电压(或:电场)施加至所述食物原料的区域,且测量或检测在该食物原料区域中的阻抗或其至少一个分量。优选地,使用至少一个食物探针,该食物探针被插入食物原料且包括至少两个电极或多个电极对,用于施加电压和测量阻抗或其至少一个分量。可选择地,使用若干食物探针或食物探针主体,所述食物探针或食物探针主体被插入食物原料且包括至少两个电极,在每一种情况下,用于施加电压和测量阻抗或其至少一个分量。
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,这样给出了关于阻抗的信息,包括电压和电流之间的相位角。当然,测量阻抗还包括直接使用所测量的电压和电流值,因为它们与阻抗是单值相关的(unambiguously related),没有阻抗的中间计算。
电阻抗的至少一个电分量被特别地选自包括欧姆电阻、电抗、电容、感应率、模量和相位角的组。
在根据本发明的一个变化形式中,在从所述检测到的至少一种物理性质特别是阻抗或其分量中获取关于食物原料的陈化或新鲜度的食物陈化信息的步骤中,与已存储的、预定的或根据经验确定的用于不同食物种类的特别包括不同种类的肉类和/或鱼肉的陈化或新鲜度的参考数据,特别是存储在参考数据库中的和/或作为参考数据集合的参考数据进行比较。
在另外优选的实施方式中,关于食物原料特别包括不同种类的肉类和/或鱼肉和/或蔬菜的食物种类信息从至少一种物理性质特别是阻抗或其分量的所述检测到的值获得。
还在从所述检测到的至少一种物理性质特别是检测到的阻抗或其分量中获得关食物种类的信息的这个期间,可以与用于特别包括不同种类的肉类和/或鱼肉和/或蔬菜的不同食物种类的存储的、预定的或根据经验确定的参考数据,特别是存储在参考数据库中的和/或作为参考数据集合的参考数据进行比较。
优选在获取关于食物原料的陈化或新鲜度的信息之前,和/或优选地基于与关于食物原料的陈化或新鲜度的食物陈化信息的获取相同地检测阻抗或分量值,进行或执行食物种类的这种获取或确定。这意味着,至少一种物理性质特别是阻抗或其分量的检测或测量必须仅进行一次,且然后首先是食物种类且然后用关于食物种类的信息来确定这种食物种类的食物原料陈化或新鲜度,其中必须访问仅此食物种类的仅一组参考数据。但是分别对食物原料的种类和食物原料的陈化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陈化标准。
在优选实施方式中,用于获取关于食物原料的陈化或新鲜度或种类的信息的食物原料的至少一种物理性质特别是电阻抗或其至少一个分量在烹饪过程之前或在烹饪过程开始时和/或在预先确定的、优选低的温度例如室温下或在预先确定的温度范围内优选低的温度例如室温下被检测。这种方式极大地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,在预定的时刻,例如每隔10到60秒,用于随后获取关于食物原料的陈化或新鲜度或种类的信息的食物原料的至少一种物理性质特别是电阻抗或其至少一个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。
在其它有利的实施方式中,食物原料的食物陈化信息被用于根据关于陈化或新鲜度的这种信息控制或调整烹饪过程的烹饪时间和/或烹饪温度。例如,对于较不新鲜或陈化的食物原料,烹饪时间被选择成更长,和/或烹饪温度被选择成更高或更长时间地处于高水平。
可以以单一频率,尤其以单一的电场频率对电阻抗或其至少一个分量进行检测或测量,这在大多数情况下,已经足够区分不同的食物种类或食物特征或属性。
然而,如果以两个或甚至更多个频率进行测量或检测,特别是所施加的电场,甚至可以改进关于食物种类或食物特征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种类和食物陈化的识别。
当使用两个不同的频率时,两个合理的频率为50kHz和5kHz。
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相同数量的存储的用于之前在相同的频率处确定的食物原料的食物种类和/或陈化或新鲜度的参考值进行比较。
特别通过确定两个或更多个频率下的阻抗或其分量的检测值与参考值的最高符合程度来获取食物种类或食物原料陈化,例如通过一些数学规范(mathematical norm),例如欧几里得规范(Euclidian norm)或度量,或通过使用函数,例如拟合函数。
在其它变化形式中,关于食物原料的陈化或新鲜度或种类的信息可以从在两个不同的频率处的阻抗或其分量的两个检测值的比或差或和或甚至差与和的比来获取。
在一个实施方式中,欧姆电阻被用作阻抗的分量,以获取关于食物原料的种类或陈化的信息,因为对于不同的食物种类以及对于与陈化的食物原料相比的新鲜的食物原料,在相同的频率谱下,欧姆电阻在绝对值及一阶导数和二阶导数上不同。特别地,在较低频率处,新鲜的食物原料特别是肉类比如探测肉类的欧姆电阻高于陈化的食物原料的欧姆电阻。而且,新鲜的食物原料的欧姆电阻比陈化的食物原料的欧姆电阻随着频率的增加更急剧地降低。同时,在高频率处,新鲜的食物原料的欧姆电阻高于陈化的食物原料的欧姆电阻。甚至可以评估出,与陈化的食物原料对比,新鲜的食物原料的欧姆电阻的曲线可以具有转折点。所使用的欧姆电阻值可以选自在不同检查点处的欧姆电阻的那些值。例如,选择常用值中的一个且忽略异常值。可选择地,所使用的欧姆电阻值可以是从不同检查点处的欧姆电阻的那些值中计算的平均值。
在可选择的实施方式中,电抗被用作阻抗的分量,以获取关于食物原料的种类或陈化的信息,因为对于不同的食物种类以及对于与陈化的食物原料相比的新鲜的食物原料,在相同的频率谱下,电抗的绝对值及一阶导数和二阶导数也不同。例如,新鲜的食物原料特别是肉类比如禽肉的电抗及陈化的食物原料的电抗在给定的频率谱中具有最小值,且新鲜的食物原料的电抗的最小值小于陈化的食物原料的电抗(X)的最小值。所使用的电抗值可以选自在不同检查点处的电抗的那些值。可以选择代表值中的一个且可以省略异常值。而且,所使用的电抗值可以是从不同检查点处的电抗的那些值中计算的平均值。
在另外的实施方式中,相位角被用作阻抗的分量,以获取关于食物原料的种类或陈化的信息,因为对于不同的食物种类及对于与陈化的食物原料相比的新鲜的食物原料,在相同的频率谱下,相位角的绝对值及一阶导数和二阶导数也不同。例如,新鲜的食物原料特别是肉类比如禽肉的相位角在给定的频率谱中具有最小值,而陈化的食物原料的相位角在这个给定的频率谱中不具有最小值。而且,在两个不同的频率处的相位角的比随着食物原料陈化的增加而下降,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。尤其,所使用的相位角的值和/或相位角的比分别选自在不同的检查点处的相位角的那些值和/或相位角的比。优选地,选择常用值中的一个且忽略异常值。可选择地,所使用的相位角的值和/或相位角的比分别是从在不同的检查点处的相位角的那些值和/或相位角的比计算的平均值。
可以从所述检测的阻抗或其分量来获取关于食物原料的陈化或新鲜度的信息,特别是通过从电阻抗或其分量计算食物原料的一个或多个电参数且比较所述电参数与数据库。特别地,所使用的相位角的比的值与在食物原料的最冷检查点处的温度相应。
而且,在特定的实施方式中,在烹饪过程期间和/或当食物原料已经经历烹饪时,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个分量,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位角的比作为食物原料的温度的函数来计算。
而且,本发明涉及用于插入食物原料且被提供用于根据本发明的方法中的食物探针,且根据权利要求14包括:
-至少一个探针主体,特别是长形的杆和/或特别是由不导电材料制成的,
-其中,探针主体的至少探测部分被提供用于插入食物原料中,
-至少一对电极,所述至少一对电极布置在探针主体的探测部分处,特别是多对电极,优选地沿着探针主体的纵轴连续布置或一个接一个地布置,
-其中每一对电极包括以彼此相距预定的距离布置的第一电极和第二电极,且被连接至或可连接至用于在第一电极和相应的第二电极之间施加电压的电压源且被连接至或可连接至用于测量(布置在电极之间的)食物原料的物理性质特别是阻抗或其分量的烹饪炉或烹饪设备的控制单元,
-其中为食物原料中的至少一个检查点,优选地每一个检查点设置至少一对电极。
在特定的实施方式中,食物电极包括布置在探针主体处的至少一个温度传感器,其中为食物原料中的至少一个检查点,优选地每一个检查点设置至少一个温度传感器,用于测量该检查点处的温度。
具有几个电极和/或温度传感器的这一食物探针允许在食物原料内部的几个检查点处测量。用户必须将仅一个食物电极插入食物原料中且得到食物原料内部的多个检查点。但当然,还可以提供一组食物探针,每一个具有至少一个但少于整体数目的电极或温度传感器。
用户可以单独选择不同食物原料的检查点。
同时,在所有的实施方式中,根据本发明的方法和食物探针可以与使用单独的温度传感器的温度测量相结合,以得到关于食物原料和烹饪过程的另外的信息。例如,在获取细菌信息的期间,可以检测每一个检查点处的温度,特别是用相应的温度传感器,且用所有检查点处的最低温度来获取细菌信息,如例如在P1317643B9中所描述的。
最后,上文所描述的食物探针通常可用于上文所描述的方法。
根据本发明的方法和食物探针的优选的应用是供食物原料服务或餐饮使用。
参考附图将更加详细地描述本发明,其中
图1显示根据本发明的优选实施方式的食物探针的示意图,
图2显示根据本发明的优选实施方式,几种食物种类的相位角随频率变化的示意图,
图3显示根据本发明的优选实施方式,在不同频率处的两个相位角的比随温度变化的示意图,
图4显示根据本发明的优选实施方式,对于陈化不同的禽肉的欧姆电阻随频率变化的示意图,
图5显示根据本发明的优选实施方式,对于陈化不同的禽肉的电抗随频率变化的示意图,
图6显示根据本发明的优选实施方式,对于陈化不同的禽肉的相位角随频率变化的示意图,
图7显示根据本发明的优选实施方式,不同频率处的两个相位角的比随食物原料的陈化变化的示意图,
图8显示根据本发明的优选实施方式,细菌的数量随食物原料的陈化变化的示意图,
图9显示根据本发明的优选实施方式,食物原料的温度和灭菌效果随时间变化的示意图。
图1显示根据本发明的优选实施方式的食物探针10的示意图。提供食物探针10,用于识别食物原料的种类和/或特征且监控烹饪炉或烹饪器皿中的此类食物原料的烹饪过程。
食物探针10包括长形的杆12、多对电极及尖头18。每一对电极包括第一电极14和第二电极16。第一电极14和第二电极16被沿着杆12交替地布置。在这个实例中,食物探针10包括4对电极。食物探针10的前部被刺入或插入食物原料20中。食物探针10应被刺入或插入食物原料20中,使得尽可能多的电极14和16是在食物原料20的内部。
杆12由不导电材料制成。第一电极14和第二电极16由导电材料制成。尖头18也是由不导电材料制成。
尖头18可以由与杆12相同的不导电材料制成或由另外的不导电材料制成。可选择地,尖头18可以由导电材料制成。
尖头18被布置在棒10的第一末端处。尖头18允许食物探针10可以被容易地插入或刺入食物原料20中。
第一电极14和第二电极16被布置在杆12的前部和中部。其中一个第一电极14被布置在尖头18的旁边。相应的第二电极16以离所述第一电极14预定的距离被布置。所有的电极14和16彼此是电绝缘的。
当食物探针10的前部在食物原料20内,在其内部区域中时,那么第一电极14和第二电极16也被布置在食物原料20内。
在每一种情况下,当在第一电极14和第二电极16之间施加电压时,电场或电压22在食物原料20内,在其内部区域中产生或存在。每一个电压或电场22在相应的电极对的第一电极14和第二电极16的环境之间且在所述环境之内延伸,且通常至少包括AC分量或为AC电压。
优选地,食物探针10的前部以这样的方式被侵入到食物原料20中,使得至少一个电场22在食物原料20的中心部分内产生。
在食物探针10处连续布置的电极允许电场22在食物原料20的核心或中心内部区域中产生。食物探针10是小型工具,且易于操作。
食物探针10被提供用于探测食物原料20,且特别用于通过在该区域中在相应的电极14和16之间施加电场22并测量电极14和16之间的电阻抗Z或其电分量来检测食物原料20的其内部区域中的电阻抗Z。
食物探针10允许测量相同时间或不同时间时的食物原料20内的几个检查点处的电阻抗Z。每一个检查点与一对电极14和16相应。
根据本发明可选择的实施方式,提供多个食物探针10。所述食物探针10可以被侵入食物原料20的不同点内。在这种情况下,所述食物探针10中的每一个仅需要一对电极14和16。优选地,电极14和16两者被布置在食物探针10的前部。然而,可以提供多个食物探针10,其中一个或多个所述食物探针10包括几对电极14和16。
例如,可以通过测量食物原料的区域中,特别是在电极之间的电压22和电流,和/或通过LCR计量,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,在所有实施方式中,当提到检测阻抗Z及其分量和获取其信息时,这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与其单值相关的测量值。
特别是控制单元的一部分或集成在控制单元中的评估单元例如具有相应的存储器的微处理器(未显示)现在评估食物原料20对该测量到的阻抗Z,特别是两个或多个频率时的且优选地在烹饪过程开始时和在进一步的烹饪过程期间测量到的阻抗Z的影响。评估或控制单元与食物探针10的所有电极14和16电连接,且为测量提供电压,且测量随时间变化的或可选择地随频率变化的电极14和16之间的电压(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估或控制单元中或通过评估或控制单元存取,以确定食物的种类和/或特征。这将在下文中更加详细地解释。
电阻抗Z是DC和/或AC电流的电阻,且在数学上它是复数,其可以通过下式表示:
Z=Re(Z)+i*Im(Z)=R+i*X (1)
包括虚数单元i。
欧姆电阻(或:DC电阻)R是电阻抗Z的实部Re(Z)。
电抗(或:AC电抗)X是电阻抗Z的虚部Im(Z)。例如,电抗X可以为纯电容的且那么为X=-1/(2π*f*C),f为电压的频率且C为电容。例如,电抗X还可以为纯电感的,且那么为X=+2π*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)
包括所述电阻抗Z的模量Mod(Z)和相位角φ。
而且,电阻抗Z可以由相位角φ的余弦函数和正弦函数表示:
Z=Mod(Z)*cosφ+i*Mod(Z)*sinφ。(3)
因为exp(i*φ)=cosφ+i*sinφ。
特别地,相位角φ的余弦函数和正弦函数的值也是与食物原料的种类和特性相关联的参数。来自电阻抗Z的相位角φ的余弦和/或正弦的确定或计算还提供食物原料的特征参数。
除了余弦函数和正弦函数外,还可以从电阻抗Z计算相位角φ的正切函数和余切函数。相位角φ的三角函数适合于关于相位角φ本身提供与食物原料的特性的其他相关性,因为三角函数的每一个值与相位角φ的两个值相应。
因此,在本申请中,无论何时提到待检测或确定的阻抗Z,这是指阻抗Z的上述的分量R、X、C、L、Mod(Z)、φ、sinφ、cosφ等中的单独一个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/或特性,利用测量值之间的相关性,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、模量Mod(Z)和相位角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n个频率时的阻抗Z或其分量的值,以确定食物原料20的种类或特性。
在优选实施方式中,使用两个不同频率f1和f2时的两个值(n=2),例如Z1=Z(f1)或φ1=φ(f1)且Z2=Z(f2)或φ2=φ(f2)。
但还可能的是,仅使用一个频率(n=1)及这个单一频率时的阻抗Z或其分量的值。
可选地,如果需要具有高分辨率的非常详细的分析,例如在某一频率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。
还可能在给定的时间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的不准确性。
现在,例如,为了确定食物原料20的种类或特性比如新鲜度,可以使用两个不同频率f1和f2时的两个值的比例如Z1/Z2或φ1/φ2,或两个不同频率f1和f2时的两个值的差例如Z1-Z2或φ1-φ2,或两个不同频率f1和f2时的两个值的差与不同频率时的这两个值的和的比例如(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个值的比或差外,还可以使用另一函数,以从阻抗值或其分量的检测值计算表示关于食物原料的信息的参数。
但是也可以将相应频率时的阻抗Z或其分量的一个、两个(或多个)值与相同频率时的不同食物种类的相同数量的之前确定的和存储的参考值或参考数据进行比较,以及通过某种数学法则,例如欧几里得法则或度量(距离函数),确定何处存在与已存储的食物种类中的一种的参考数据有最高的符合度。
根据本发明,可显示不同种类的食物或食物原料20在同一频率时具有不同的阻抗Z或其分量且具有在每一情况下的特征阻抗Z或其分量。在图2中显示了实例。
图2显示根据本发明的优选实施方式的几种食物种类的在给定的频率谱中的所检测或计算的阻抗Z的相位角φ随频率f变化的值对(f,φ(f))的代表性的函数图或曲线的示意图。这些曲线或图或值的集合通常通过使用根据图1的食物探针校准或参考测量来根据经验确定,探针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设备中的烹饪过程的参考数据来存储。
对于不同种类的食物原料20,图2中的四条曲线24、26、28及30显示在同一频率谱内的相位角φ。由24指示的第一条曲线相应于作为食物原料20的马铃薯,第二条曲线26指菜花,第三条曲线28被确定指猪肉且第四条曲线30指雌火鸡的鸡胸肉。图2中的频率f的频率谱从约10Hz延伸至约1MHz。
图2阐明不同种类的食物具有随频率f变化的它们自己的特征相位角φ并且它们各自的曲线24、26、28和30在绝对值以及曲线的形状上显著不同。马铃薯的蔬菜曲线24和菜花的蔬菜曲线26两者都具有明确定义的最大值或峰值,但在不同的频率处且不同的相位角的值。肉类曲线28和30两者在中部具有最小值,且与蔬菜曲线24和26相比,在相位角上有较小的变化,且在相同频率处的相位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所示的每条曲线中的在两个不同的频率处的相位角φ的至少两个值φ1=φ(f1)和φ2=φ(f2),因此可以明确地确定或识别相应的食物原料20。
对于待烹饪的实际的食物原料20,可以特别地通过食物探针10及其相关联的评估单元和/或控制单元来检测在包含至少两个频率值的具体频率谱中的相位角φ,且然后将其与存储了如曲线24、26、28、30的校准或参照曲线或查找表或类似物的数据库进行比较。因此,可以自动识别食物的种类。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。
由于一个或多个食物探针10包括几个检查点,因此在食物原料20内的几个点处检测电阻抗Z和得到的相位角φ。优选地,所检测的相位角φ的平均值或所检测的相位角φ的代表值被用于确定食物原料20的种类。如果食物原料20具有非均质结构,那么一个或多个检查点可以在其中食物原料20具有非代表性特性的位置中。因此,几个检查点增加了确定食物原料20的种类的可靠性。
图3显示根据本发明的优选实施方式在不同频率下的两个相位角φ的比随温度变化的示意图。曲线32涉及在50kHz和5kHz的频率处的相位角φ的比且涉及肉类。
图3中的温度间隔从大约10℃扩展至大约90℃。在点34处,曲线32具有最小值。在这个点34处,食物原料的基本上所有的蛋白质都变性,即肉被充分烹饪。点34与70℃和80℃之间的温度相应。
由于一个或多个食物探针10包括几个检查点,在食物原料20内的几个点处检测温度T。优选地,温度T的最低检测值被用于监控且控制烹饪过程。在具有均质结构的食物原料20中,最冷的点通常在食物原料20的中心。然而,如果食物原料20具有非均质结构,那么最冷的点可能不再处于食物原料20的中心。因此,多个检查点允许食物原料20内的最冷的点的确定。
图3的这个实例表明,从阻抗Z获取的电参数或变量,例如在这种情况下为在两个不同频率处的相位角的比,也可用于特别是通过确定烹饪的程度或进展而实际上没有必须直接地测量温度,来确定温度或及时地控制烹饪过程。
一般而言,可以说食物原料的阻抗Z取决于通过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,以及不同陈化的食物还显示在烹饪过程期间的不同的劣化或变性。
在确定了通过食物探针10探测的食物原料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个分量,也可以确定食物原料的特性或特征,例如它的陈化。然后可以通过烹饪设备或烹饪炉的控制单元,使用食物原料20特别是肉类例如禽肉或猪肉或牛肉或鱼肉等的陈化,以相应地控制烹饪过程,特别是控制烹饪时间和/或烹饪温度。陈化的食物原料,特别是肉类或其他的从动物获得的食物,将通常包含较多的微生物,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。将在下文中给出这样的确定食物原料的陈化的示例。
图4显示根据本发明的优选实施方式的关于不同陈化的禽肉所测量的欧姆电阻R随频率f变化的示意图。欧姆电阻R是复合电阻抗Z的实部。检测电阻抗Z,且然后从所检测的电阻抗Z计算欧姆电阻R,或还可以直接检测或测量欧姆电阻R。
所检测的或计算的随新鲜禽肉的频率f变化的欧姆电阻R的值的对(f,R(f))的典型的曲线或函数图由36指示,以及陈化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的陈化的禽肉的欧姆电阻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,然后再次接近大致恒定的值。然而,根据曲线38的陈化的禽肉的欧姆电阻R随着频率f的增加下降得少得多或只稍微下降,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的陈化的禽肉的欧姆电阻R高一些。
因此,对于根据曲线36的新鲜禽肉和根据曲线38的陈化的禽肉,图4所示的在相同的频率谱或间隔下的电阻抗Z的欧姆电阻R的依赖性或相关性显著不同,或者换句话说,新鲜禽肉和较不新鲜的或陈化的禽肉的函数R(f)在例如绝对值及一阶导数dR/df和二阶导数d2R/d2f是不同的。与陈化的禽肉的曲线38相对比,新鲜禽肉的曲线36还可以具有转折点或拐点。
在食物原料20内的几个检查点处检测电阻抗Z。优选地,所检测的电阻抗Z或所计算的欧姆电阻R的平均值或代表值被用于确定食物原料20的陈化或新鲜度。如果食物原料20具有非均质结构,那么一个或多个检查点可以在其中食物原料20具有非代表性特性的位置中。因此,几个检查点增加了确定食物原料20的陈化或新鲜度的可靠性。
图5以示意图显示根据本发明的优选实施方式的对于不同陈化的禽肉的电抗X随频率f的变化。电抗X是复合电阻抗Z的虚部。检测电阻抗Z,且然后从所检测的电阻抗Z计算电抗X,或直接测量电抗X。
由40指示的曲线显示了新鲜禽肉的电抗X以及曲线42显示了陈化的禽肉的电抗X,每个都随频率f变化。在低频率f下,根据曲线40的新鲜禽肉的电抗X及根据曲线42的陈化的禽肉的电抗X是小的且随着频率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中的陈化的禽肉的电抗X在相同的频率范围内也具有两个最大值和一最小值。第一个最大值在中心频率范围内,且第二个最大值在高频率f处。
电抗X的最小值是在根据曲线40的新鲜禽肉和根据曲线42的陈化的禽肉之间显著区别。根据曲线42的陈化的禽肉的电抗X的最小值只稍微小于根据曲线42的陈化的禽肉的电抗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。而且,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的陈化的禽肉的电抗X的最小值。
因此,对于新鲜禽肉(曲线40)和陈化的禽肉(曲线42),在相同频率谱或间隔下的电阻抗Z的电抗X的曲线显著不同。换句话说,关于新鲜禽肉和陈化的禽肉的函数X(f)例如在相同的频率处的绝对值及一阶导数dR/df和二阶导数d2R/d2f上是不同的。
优选地,所检测的电阻抗Z或所计算的电抗X的平均值或代表值被用于确定食物原料20的陈化或新鲜度。如果食物原料20具有非均质结构,那么一个或多个检查点可以在其中食物原料20具有非代表性特性的位置中。因此,几个检查点增加了确定食物原料20的陈化或新鲜度的可靠性。
图6图示了根据本发明的优选实施方式的对于不同陈化的禽肉的相位角φ随频率f变化的示意图。相位角φ是复合电阻抗Z的相位部分。检测电阻抗Z,且然后从所述检测的电阻抗Z计算相位角φ,或直接检测相位角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位角φ是小的,并且随着频率f的增加而上升。在新鲜禽肉的曲线44中的中心频率范围内和在高频率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中的陈化的禽肉的相位角φ仅具有一个最大值,且没有最小值。因此,对于根据曲线44的新鲜禽肉和根据曲线46的陈化的禽肉,在相同的频率谱中,电阻抗Z的相位角φ显著不同。
优选地,所检测的电阻抗Z或所计算的相位角φ的平均值或代表值被用于确定食物原料20的陈化或新鲜度。如果食物原料20具有非均质结构,那么一个或多个检查点可以在其中食物原料20具有非代表性特性的位置中。因此,几个检查点增加了确定食物原料20的陈化或新鲜度的可靠性。
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处的两个相位角φ的比随食物原料的以天(d)计的陈化t的变化。在这个实例中,频率为50kHz和5kHz。曲线48涉及禽肉。
图7显示两个相位角φ的比随禽肉的陈化的增加而降低。因此,用户可以例如通过使用该比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所示的,食物原料20的阻抗Z的不同分量或获取的其参数可优选地在烹饪过程之前或在烹饪过程开始时用于确定食物原料的陈化或新鲜度。
因此,对于被提供作为烹饪物品的不同陈化的各种食物原料20,特别是待烹饪的肉类或动物,例如禽肉或猪肉或牛肉或鱼肉等,关于在图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来计算。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,以大体上确定待烹饪的或正在烹饪的禽肉、肉类或食物原料20的陈化。
代替在两个频率处的相位角的比,还可以使用在两个频率处的电容的比或阻抗Z的任何其他的分量的比。
图8显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随陈化t变化的示意图。在这个实例中,所示的细菌为单核细胞增生性李斯特氏菌(listeria monocytogenes)。食物原料为禽肉。温度T为5℃。可以看出细菌的量B在两天内增加了10倍。8天后,细菌的量B增加10,000倍。
因此从图7和在50kHz和5kHz频率f处的相位角φ的比与以相同的陈化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陈化而且可以估计细菌的量B。
一方面食物原料20中的细菌的量B给出了关于所述食物原料20的陈化或新鲜度的信息,且另一方面给出了关于所述食物原料20的烹饪过程的进展的信息。如图8所示的,在细菌的量B和未烹饪的食物原料20的陈化t之间存在相关性。在未烹饪的食物原料20内,细菌的量B增加。然而,在烹饪食物原料20时,那么细菌的量B减少。因此,烹饪过程造成了食物原料20的灭菌。
食物原料20的灭菌取决于烹饪温度且取决于时间长度,在该时间长度下食物原料20已经被暴露到烹饪温度下(实际的烹饪时间)。灭菌效果F通过以下定义:
F=D(log N0–log N)=r*D,
其中D是衰减时间,N0是食物原料中的初始微生物(microbiological)或微生物(microbial)浓度,N是最终的微生物浓度且r是得到减少90%(decimal reductions)的数。衰减时间D表示使食物原料20暴露至恒定的参考温度,T0下的时间段,这对于使有活力的细菌的浓度减少90%所必需的。换句话说,衰减时间D是使90%初始存在的细菌或孢子失去活性所需要的时间段。例如,参考温度T0被选择成用于巴氏灭菌法的71℃。
可以应用如EP1317643B9中所公开的方法,以减少细菌的量且以提供充分灭菌且烹饪的食物原料,所述文件通过引用并入本文。
为了该目的,对于灭菌效果F,数据库包括根据经验预定的安全值F0、F1、F2...Fn,同时F0<F1<F2<...<Fn。所述安全值F0、F1、F2、...、Fn相应于已知的细菌含量减少的程度或细菌安全水平或状态。例如,如果F<F0,那么食物原料20是不可消费的。如果F0<F<F1,那么食物原料20在5小时内是可消费的。如果F1<F<F2,那么食物原料20在1天内是可消费的。如果F2<F<F3,那么食物原料20在5天内是可消费的。可以定义其它的或另外的值Fi。尽管一个最小的安全值F0可以是足够的,但是较多的安全值Fi有助于改进用户的信息和过程的分辨率及准确度。
灭菌效果F的确定值与来自数据库的预定的安全值F0、F1、F2...Fn的集合相比较。
应为不同种类或类别的食物提供对于i=0,1,2,...n的安全值Fi的不同集合或向量,因为食物原料具有不同的细菌生长或特别是根据HACCP标准的风险。例如,与蔬菜相比,肉类或鱼肉具有更高的风险和细菌生长。因此,可以定义食物种类的不同的危险组。因此,所述数据库包含与食物的种类或类别相关且与用于所述种类的食物的烹饪时间相关的值F0、F1、F2...Fn。
因此,有利地知道正在烹饪的食物的种类,以知道与其相关的或其所属的危险组。然后,危险组允许选择与该食物原料及其危险组相关的安全值Fi的正确集合。换句话说,正在烹饪的食物根据预先确定的类别被分类且使用取决于相应的类别的多重性或预先确定的安全值Fi,实际值F与Fi相比较,且如果值F大于值Fi中的一个,获得指示或包含关于与安全值相应的安全水平或状态的信号或信息,例如食物将在相应的日期或时间之前被消费。同时,如果由于温度或烹饪时间不充足而没有达到细菌的最低安全水平或细菌减少,那么控制单元ca继续烹饪,持续足以克服这个问题且达到至少最小值和第一安全水平或值F0的时段。
现在,根据本发明用所检测的阻抗Z或其分量来获取关于食物原料的食物种类的信息,所述关于食物原料的食物种类的信息可以被用于提供食物种类且因此其危险组的自动选择或识别。如上所述的,如从检测的阻抗Z或其分量所获得的关于食物种类的信息将从评估单元被供给至控制单元,且被用于定义用于确定食物原料中的细菌减少或灭菌效果F的危险组及因此定义安全值Fi。
这意味着用户不再需要通过如EP1317643B9中所描述的选择方式手动地提供关于食物种类或其危险组的这样的信息,尽管还可以提供这样的手动输入。因此,根据本发明的食物种类的自动识别是改进或补充如EP1317643B9中所描述的方法的第一种可能性。
烹饪过程的进展与食物原料20内的细菌的含量相关。在烹饪过程期间,可以通过对一段时间内的温度T进行积分来确定灭菌效果F:
其中,T是在食物原料20内的最冷的点处的温度或在各个检查点处测量的最低温度,T0是参考温度,t1是其中温度超过预定值的时刻,t2是最终检测的时刻,且τ是从参考值T0开始的温度增量,以得到减少90%。因此,τ是该类或类别或种类的食物原料的特征常数。
为了获得烹饪过程期间的灭菌效果F,必须确定食物原料20内的温度T。参考温度T0及温度增量τ是给定的常数。
现在,在根据本发明改进或补充如EP1317643B9所描述的方法的第二种可能性中,通过评估根据本发明在这些子区中或在检查点处的食物原料的电阻抗Z或其电分量的测量,间接计算食物原料20内的不同子区中或不同检查点处的温度。从食物的电阻抗Z或其分量计算温度T。
特别地,计算在两个或更多个不同频率F处的食物原料20的电阻抗Z的检测相位角φ。优选地,在50kHz和5kHz的频率f处检测电阻抗Z。在两个频率f1和f2处的相位角φ的比φ(f1)/φ(f2)允许如例如参考图3已经在上文描述地确定食物原料20内的温度T。
由于食物探针10包括几对电极14和16,温度T是在食物原料20内的几个点处确定的。选择温度T的最小值,因为食物原料20内的最冷的点是相关的。通常,最冷的点是食物原料20内的最里面的部分。然而,如果食物原料20具有非均质结构,那么最冷的点可能不再处于所述食物原料20的中心。
然而,在未显示的实施方式中,还可能提供具有在由电极14和16的对构成的阻抗传感器的附近的多个温度传感器的食物探针,且以例如EP1317643B9所描述的方式在不同的子区中或在不同的检查点处直接测量温度。
图9显示根据本发明的优选实施方式的食物原料20的温度T和灭菌效果F随时间t变化的示意图。在这个实例中,食物20是鸡肉。烹饪过程总共需要45分钟。
图9阐明,在约33分钟后,当灭菌效果F已经达到第一个安全值F0时,食物原料20是可消费的。40分钟后,灭菌效果F达到第四个安全值F3。图9还阐明,在每一种情况下,在温度T已经超过与巴氏灭菌法的温度相应的71℃的参考温度T0时,灭菌效果F已经达到安全值F0、F1、F2和F3。
图9中的初始微生物浓度N0为104个细胞/克。最终的微生物浓度N应为102个细胞/克,这适合在5小时内消费。参考的微生物为单核细胞增生性李斯特氏菌,该菌在71℃的参考温度T0下具有0.23分钟的衰减时间D。温度增量z为10℃。
第一个安全值F0可以如下计算:
F0=D(log N0–log N)=0.23min*(log104–log102)
=0.46min
这意味着所需消毒或灭菌效果可以通过热处理过程得到,所述消毒或灭菌效果与在71℃的恒定温度下的0.46分钟的不变处理(permanenttreatment)一样有效或相应于在71℃的恒定温度下的0.46分钟的不变处理。实际的灭菌效果F如下计算:
在食物原料的热处理或烹饪过程期间,灭菌效果F的值通过对在一段时间段内的温度T进行积分以连续的方式来确定。
现在,还存在另一个问题:从一开始,食物原料20中的初始微生物或微生物浓度或具有微生物的污染N0是未知的。相反,初始浓度N0已经被估计成可能的最大值,所述可能的最大值是根据微生物标准在销售或供应处及在食物供应商处的食物提供的,比如例如在EP1317643B9中指示的104个细胞/克。这意味着出于这些安全原因,烹饪时间通常不必要地长且烹饪的食物的质量受损,例如食物变得过干或被烹饪过久。
现在,在根据本发明改进或补充如EP1317643B9中所描述的方法的第三种可能性中,从所检测的阻抗或其分量获取的关于食物原料的陈化或新鲜度的信息涉及如图8所示的且在上文描述的食物原料中的初始细菌浓度N0。
根据本发明,从如上文所描述的阻抗Z或其分量获取食物原料的(大约)陈化。
现在,使用以天计的陈化t和如图8所示的细菌浓度之间的关系(或之前获得的类似的经验关系),可以从在销售时点处(at the point of sale)的最大允许的微生物浓度开始,所述最大允许的微生物浓度相应于在正确的冷却或冷冻存放条件下的食物的最大陈化,且计算低至所确定的实际陈化的实际微生物浓度,其中得到减少90%的数r减少。
因此,例如在图8的实例中,如果最大允许的微生物浓度可以假设成是104,这将相应于食物原料陈化大约3.75天,且从阻抗Z确定的食物原料的陈化可以为大约1.75天,那么食物原料中的初始微生物浓度N0可以被估计成是大约103而不是104,且对于N0=103,安全值F可以为
F0=0.23min*(log103–log102)=0.23min
而不是对于N0=104的0.46min,意味着对于得到减少90%的数r,r=1而不是r=2。其值减少一半的这个安全值F0导致具有相同或充足的灭菌效果F的较短的烹饪时间。
通过图1至图9所示的实例已经阐明,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。
由于一个或多个食物探针10包括几个检查点,关于食物原料20内的几个点确定关于食物原料20的信息。优选地,大多数不利的或危险的信息被用于监控且控制烹饪过程。例如,在确定食物原料20的温度T时,温度T的最低值与食物原料20内的最冷的点相关。
可以从所检测的量计算其他参数如电容和特定的介电常数。
此外,可以确定所检测和/或所计算的量或参数的一阶导数和/或二阶导数。
为了获得更多的信息,可以额外地检测食物原料20的温度。
可以实施示教功能(teach-in function)。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(individual recipe)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行这些方法。
根据本发明的优选实施方式,电参数是复平面中的电阻抗的坐标。复平面可以由若干坐标系统来表示。电参数可以由相应的坐标形成。本发明基于以下认识:复平面的电阻抗的坐标和食物原料的特性之间存在相关性。
例如,电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。一般而言,食物原料的欧姆电阻和电抗具有关于食物原料的质量的不同关系。因此,欧姆电阻和电抗包含作为这些参数之一的食物原料的更多信息。
根据另外的实例,电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量和相位角。
而且,电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显示食物原料的特性的重要的依赖关系的函数是优选的。例如,可以使用相位角的三角函数。
根据本发明的另外实施方式,在两个不同频率处的电阻抗的相位角的比作为食物原料的温度的函数来计算。这种相位角的比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。
而且,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/或所计算的电参数的频率谱。例如,数据库可以包括多个类型的食物原料的电阻抗的相位角的频率谱。
根据本发明的特定实施方式,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,可以从电阻抗计算食物原料的其它电参数。例如,可以从电阻抗计算食物原料的电容。
参考数字列表
10 食物探针
12 杆
14 第一电极
16 第二电极
18 尖头
20 食物原料
22 电场
24 马铃薯的相位角的频率谱
26 菜花的相位角的频率谱
28 猪肉的相位角的频率谱
30 雌火鸡的相位角的频率谱
32 随温度变化的相位角的比
34 其中所有蛋白质都变性的点
36 新鲜禽肉的欧姆电阻曲线
38 陈化的禽肉的欧姆电阻曲线
40 新鲜禽肉的电抗曲线
42 陈化的禽肉的电抗曲线
44 新鲜禽肉的欧姆电阻曲线
46 陈化的禽肉的欧姆电阻曲线
48 随时间变化的相位角的比
50 细菌的量
Z 电阻抗
R 欧姆电阻
X 电抗
Mod(Z) 电阻抗Z的模量
φ 电阻抗Z的相位角
f 频率
T 温度
t 时间
B 细菌的量
F 灭菌效果
Fn 安全值
D 衰减时间
N0 初始微生物浓度
N 最终的微生物浓度
N 得到减少90%的数
T0 参考温度T0
t1 超过预设值的温度的时刻
t2 最终检测的时刻
z 温度增量
Claims (15)
1.一种用于控制食物原料(20)的烹饪过程的方法,包括以下步骤:
a)在所述食物原料(20)的一区域,优选地在所述食物原料(20)的内部区域中的至少一个检查点处或多个检查点(22)处,检测至少一种物理性质,特别是电阻抗(Z)或其至少一个分量和/或温度(T),
b)从所述至少一种所检测到的物理性质,特别是阻抗或其分量和/或温度,获取关于所述食物原料(20)的食物种类的食物种类信息和/或关于所述食物原料(20)的陈化的食物陈化信息,
c)从所述至少一种所检测到的物理性质,尤其是阻抗或其分量和/或温度,获取关于所述食物原料(20)中的细菌浓度或关于所述食物原料(20)中的所述细菌浓度减少的细菌信息(例如,F或F<F0),
d)在获取所述细菌信息(例如,F或F<F0)的所述步骤中,使用所述食物原料(20)的所述食物种类信息和/或所述食物原料(20)的所述食物陈化信息,
e)向用户界面和/或向信息输出单元和/或向控制单元提供所述细菌信息(例如,F或F<F0),以便根据这种细菌信息调整烹饪时间和/或烹饪温度。
2.根据权利要求1所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)检测相同的物理性质,特别是所述阻抗或其分量或温度,用于获取所述食物种类信息和所述陈化信息和/或用于获取所述食物种类信息和所述细菌信息和/或用于获取所述食物陈化信息和所述细菌信息,
b)用于获取所述食物种类信息的所述物理性质是所述阻抗或其分量,
c)用于获取所述食物陈化信息的所述物理性质是所述阻抗或其分量,
d)用于获取所述细菌信息的所述物理性质是所述温度和/或所述阻抗或其分量,
e)为了获取所述食物种类信息和所述陈化信息和/或为了所述食物种类信息和所述细菌信息和/或为了所述食物陈化信息和所述细菌信息,同时检测所述相应的至少一种物理性质和/或使用所检测到的同一物理性质的值或信号。
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种或任意组合:
a)检查在所述烹饪过程期间获取的所述细菌信息(F)是否已经达到关于细菌浓度的充分减少的最低安全水平(F0),
b)根据初始细菌浓度(N0)的值确定所述最低安全水平(F0),特别是通过使用式F0=D(log N0-log N),其中D是预给定的衰减时间,N0是所述初始细菌浓度且N是将达到的最终的最大细菌浓度,
c)如果在所述烹饪过程期间获取的所述细菌信息(F)没有达到所述最低安全水平(F0),那么所述控制单元在继续所述烹饪过程时调整所述烹饪时间和/或烹饪温度,直到达到所述最低安全水平(F0),
d)提供相应于不同的细菌浓度减少程度或不同的细菌安全水平的n>1的其它安全水平F1、...Fn,
e)特别是其中F0<F1<F2<...<Fn和/或特别是其中所述安全水平F0、F1、F2、...、Fn相应于细菌浓度减少程度或细菌安全水平或状态,例如,如果F<F0,那么所述食物原料(20)是不可消费的,和/或如果F0<F<F1,那么所述食物原料(20)在5小时内是可消费的,和/或如果F1<F<F2,那么所述食物原料(20)在1天内是可消费的,和/或如果F2<F<F3,那么所述食物原料(20)在5天内是可消费的,
f)如果在所述烹饪过程期间获取的所述细菌信息(F)没有达到所述最低安全水平(F0)或其它安全水平(F1,F2...Fn),如果提供,那么向所述用户界面和/或向信息输出单元提供这样的细菌信息(F),以相应地通知所述用户。
4.根据权利要求3所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)使用从所述至少一种所检测到的物理性质获取的所述食物种类信息,以根据所述食物原料的所述食物种类确定所述最低安全水平(F0)
b)特别是其中在细菌生长更大的食物种类中,所述最低安全水平(F0)被设置成更高和/或特别是其中所述食物种类被分成至少两个不同的危险组,
c)使用从所述至少一种所检测到的物理性质获取的所述食物陈化信息,以确定所述初始细菌浓度(N0)和/或所述最低安全水平(F0),
d)特别是通过使用在销售时点处的最大允许细菌浓度,所述最大允许细菌浓度相应于所述食物在合适的冷却或冷冻存储条件下的最大陈化,且计算从所述食物陈化信息获得的所述食物原料的实际陈化时的实际的初始细菌浓度(N0)和/或所述最低安全水平(F0)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)在所述食物原料(20)的所述区域中的每一个检查点处施加电压(22),且测量所述阻抗(Z)或其所述至少一个分量作为所述食物原料的每一个检查点处的所述物理性质,
b)使用被插入所述食物原料(20)中的至少一个食物探针(10),
c)所述食物探针包括用于施加所述电压(22)的许多电极对(14,16),所述电极对的数量优选地相应于所述检查点的数量,
d)所述食物探针包括用于测量至少一个检查点处的温度的至少一个或许多温度传感器,所述温度传感器的数量优选地相应于所述检查点的数量,
e)所述电阻抗(Z)的所述至少一个电分量选自包括欧姆电阻(R)、电抗(X)、电容、感应率、模量及相位角(φ)的组。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)在获取关于所述食物原料(20)的陈化的所述食物陈化信息的所述步骤之前,从所述检测到的物理性质(Z)获取关于所述食物原料特别是包括不同种类的肉类和/或鱼肉和/或蔬菜的所述食物种类的所述食物种类信息,和/或基于与获取食物陈化信息的步骤相同的所检测的物理性质(Z)值或信号获取所述食物种类信息,
b)使用所述食物陈化信息,以便根据该食物陈化信息调整所述烹饪过程的所述烹饪时间和/或烹饪温度(T),其中特别是对于较不新鲜或陈化的食物原料,所述烹饪时间被选择成更长和/或所述烹饪温度选择成更高或更长时间地处于高水平。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)从所述检测到的物理性质(Z)获得所述食物陈化信息的所述步骤通过与用于不同食物种类的陈化的存储的、预定的参考数据相比较来进行,所述不同食物种类特别是包括不同种类的肉类和/或鱼肉,
b)从所述检测到的物理性质(Z)获取所述食物种类信息的所述步骤通过与用于不同食物种类的存储的、预设的参考数据相比较来进行,所述不同食物种类特别是包括不同种类的肉类和/或鱼肉和/或蔬菜,
c)特别是其中所述参考数据可以由使用者补充。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)检测用于后续获取所述食物原料(20)的食物陈化信息的所述食物原料的所述物理性质(Z)的所述步骤发生在所述烹饪过程之前或所述烹饪过程开始时和/或在预先确定的温度范围内,优选地低的温度,例如室温,
b)在检测用于后续获取所述食物原料(20)的食物种类信息或食物陈化信息的所述食物原料(20)的所述物理性质(Z)的所述步骤中,在预给定的时间间隔内,例如几分钟,在预定的时刻处,例如每隔10到60秒,测量几个值。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)检测在一个、两个或多个频率(f)处的,特别是所施加的电场(22)的一个、两个或多个频率处的所述电阻抗(Z)或其所述至少一个分量,
b)所述两个频率(f)中的一个选择成50kHz且所述两个频率(f)中的另一个选择成5kHz,
c)将在所述一个、两个或多个频率(f)处的所述阻抗或其分量的所述检测的值与之前在相同的频率(f)处确定的关于食物原料的食物种类和/或陈化或新鲜度的相同数量的已存储的参考值进行比较,且通过确定与所述参考值的最高的符合度,例如通过某种数学规范,比如欧几里得规范或度量,确定所述食物种类或陈化,
d)在获取所述食物原料的食物陈化信息或食物种类信息的所述步骤中,使用在所述一个、两个或更多个频率处的所述阻抗或其分量的所述检测的值的函数,
e)在获取所述食物原料的食物陈化信息或食物种类信息的所述步骤中,使用在两个不同频率(f)处的所述阻抗(Z)或其分量的两个检测的值的比,
f)在获取所述食物原料(20)的食物陈化信息或食物种类信息的所述步骤中,使用在两个不同频率(f)处的所述阻抗(Z)或其分量的两个检测的值的差或和,
g)在获取所述食物原料(20)的食物陈化信息或食物种类信息的所述步骤中,使用在两个不同频率(f)处的所述阻抗(Z)或其分量的两个检测的值的差与和的比。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)在获取关于所述食物原料(20)的所述陈化的食物陈化信息的所述步骤中,使用作为所述阻抗的所述分量的所述欧姆电阻(R),
b)在相同频率谱下,新鲜的食物原料的所述欧姆电阻(R)在绝对值及一阶导数和二阶导数上不同于陈化的食物原料,
c)在较低频率下,新鲜的食物原料尤其是肉类比如禽肉的所述欧姆电阻(R)高于陈化的食物原料的所述欧姆电阻(R),和/或其中新鲜的食物原料的所述欧姆电阻(R)比所述陈化的食物原料的所述欧姆电阻(R)随着频率的增加更急剧地降低,和/或其中,在高频率(f)下,新鲜的食物原料的所述欧姆电阻(R)高于陈化的食物原料的所述欧姆电阻(R),和/或其中与陈化的食物原料对比,新鲜的食物原料的所述欧姆电阻(R)的曲线具有转折点,其中
d)所使用的所述欧姆电阻(R)值选自在不同检查点处的所述欧姆电阻(R)的那些值,和/或
e)所使用的欧姆电阻(R)值是从不同检查点处的所述欧姆电阻(R)的那些值计算的平均值。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)在获取关于所述食物原料(20)的所述陈化的食物陈化信息的所述步骤中,使用作为所述阻抗的所述分量的所述电抗(X),
b)在相同频率谱下,新鲜的食物原料的所述电抗在绝对值及一阶导数和二阶导数上不同于陈化的食物原料,
c)新鲜的食物原料特别是肉类比如禽肉的所述电抗及陈化的食物原料的所述电抗在给定的频率谱下具有最小值,且所述新鲜的食物原料的所述电抗(X)的最小值小于所述陈化的食物原料的所述电抗(X)的最小值,其中
d)所使用的所述电抗(X)值选自在不同检查点处的所述电抗(X)的那些值,和/或
e)所使用的所述电抗(X)值是从所述不同检查点处的所述电抗(X)的那些值计算的平均值。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)在获取关于所述食物原料(20)的所述陈化的食物陈化信息的所述步骤中,使用作为所述阻抗的所述分量的所述相位角(φ),
b)在相同频率谱下,新鲜的食物原料的所述相位角(φ)在绝对值及一阶导数和二阶导数上不同于所述陈化的食物原料,
c)新鲜的食物原料尤其是肉类比如禽肉的所述相位角(φ)在给定的频率谱中具有最小值,而陈化的食物原料的所述相位角(φ)在这个给定的频率谱中不具有最小值,
d)在两个不同的频率(f)处的相位角(φ)的比随着所述食物原料的陈化的增加而下降,且被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,
d)所使用的所述相位角(φ)的值和/或所述相位角(φ)的所述比分别选自在不同的检查点处的所述相位角(φ)的那些值和/或相位角(φ)的所述比,和/或
e)所使用的所述相位角(φ)的值和/或所述相位角(φ)的所述比分别是由所述不同的检查点处的所述相位角(φ)的那些值和/或相位角(φ)的所述比计算的平均值。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法,包括以下步骤或特征中的至少一种或任意组合:
a)通过从所述电阻抗(Z)或其分量计算所述食物原料(20)的一个或多个电参数(R;X;φ)且比较所述电参数(R;X;φ)和数据库,从所述检测到的阻抗或其分量获取关于所述食物原料的所述陈化或新鲜度的信息,
b)在所述烹饪过程期间和/或在所述食物原料已经受到烹饪时,在另一步骤中,再次检测所述食物原料的所述电阻抗(Z)或其所述至少一个分量,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)特别是其中在两个不同频率(f)处的相位角(φ)的比作为所述食物原料(20)的所述温度(T)的函数来计算,
d)除了关于所述食物原料的陈化或新鲜度的信息外,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陈化或新鲜度的信息,
e)所使用的相位角(φ)的所述比的值与在所述食物原料(20)的最冷的检查点处的所述温度(T)相应。
14.一种用于插入食物原料(20)中的食物探针(10),所述食物探针(10)被提供用于根据权利要求1至13中任一项所述的方法中且包括:
-至少一个探针主体,尤其是长形的杆(12),特别是由不导电材料制成,
-其中所述探针主体(12)的至少探测部分被提供用于插入所述食物原料(20)中,
-被布置在所述探针主体(12)的所述探测部分处的至少一对电极(14,16),特别是多对电极(14,16),优选地沿着所述探针主体(12)的纵轴连续布置或一个接一个地布置,
-其中每一对电极(14,16)包括以彼此相距预定的距离布置的第一电极(14)和第二电极(16),且被连接至或可连接至电压源和烹饪炉或烹饪设备的控制单元,所述电压源用于在所述第一电极(14)和相应的所述第二电极(16)之间施加电压,所述控制单元用于测量布置在所述电极(14、16)之间的所述食物原料(20)的物理性质特别是阻抗(Z)或其分量,
-其中为所述食物原料(20)中的至少一个检查点,优选地每一个检查点设置至少一对电极。
15.根据权利要求14所述的食物探针,其中每一个食物探针(10)还包括布置在所述探针主体(12)处的至少一个温度传感器,其中为所述食物原料(20)中的至少一个检查点,优选地每一个检查点被设置至少一个温度传感器用于测量该检查点处的温度。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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