CN115209769A

CN115209769A - 家用pef烹饪器具

Info

Publication number: CN115209769A
Application number: CN202180021742.0A
Authority: CN
Inventors: U·哈斯; B·海克尔; A·希默尔; B·科赫; M·斯坦巴赫; E·瑞德
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-10-18
Also published as: WO2021185580A1; DE102020203520A1; EP4120876B1; US20230082441A1; EP4120876A1

Abstract

一种家用PEF烹饪器具（11）具有：能填充液体（W）的食品容器（12），所述食品容器具有对置的PEF电极（6a、4b），食品（G）能被引入到所述PEF电极之间；PEF信号发生器（5），用于向所述PEF电极（6a、4b）施加PEF信号（PS）；控制装置（6），用于操控所述PEF信号发生器（5）；和至少一个与所述PEF电极（6a、4b）间隔开的、非接触式测量的IR传感器（7），所述IR传感器与所述控制装置（6）连接，其中所述IR传感器（7）的测量点（M）包括所述食品容器（12）的壁（12）的导电区域（14）的外侧，在所述食品容器（2）被填充时，所述导电区域在内侧能被所述液体（W）接触到。

Description

家用PEF烹饪器具

技术领域

本发明涉及一种家用PEF烹饪器具，其具有：能填充液体的食品容器，该食品容器具有对置的PEF电极，食品能被引入到这些PEF电极之间；PEF信号发生器，用于向这些PEF电极施加PEF信号；和控制装置，用于操控该PEF信号发生器。

背景技术

原则上已知PEF（“脉冲电场（Pulsed Electric Field）”）烹饪、即借助于被脉冲激发的电压脉冲（“PEF”脉冲）对食品或食物的烹饪。在此，将PEF脉冲施加给食品容器的扁平的PEF电极，由于这些PEF电极与食品容器的内容物的接触，这些PEF脉冲产生经过该食品容器的内容物的电流。该内容物通常包括液体食品，如汤，或者置于水浴中的食品。所产生的电流也流经该食品，由此对该食品进行烹饪。

例如WO 2016/008868 A1涉及一种用于在处理室中对食物产品进行PEF（“脉冲电场”）烹饪的方法，其中该处理室包括两个相对的壁，这两个壁分别形成电极。该方法包括如下步骤：(a) 将一定量的食物产品，必要时周围有液体地，放置在这两个电极之间的处理室中，使得该食物产品和/或周围的液体与这些电极直接接触；而且(b) 向这些电极施加由被脉冲激发的电场发生器产生的电脉冲，使得该食物产品受到场强为10至180 V/cm的被脉冲激发的电场，并且总烹饪时间为0.5 至1000 s。优选地，脉冲的数目为1至2000000个，而且这些脉冲分别具有1至20000微秒的持续时间。该食物产品以及如果存在的话周围的液体具有为0.01至10 S/m的电导率。WO 2016/008868 A1还涉及一种烹饪系统，该烹饪系统适合于按照这种方法来烹饪食物产品。

对于PEF烹饪，与其它烹饪方法一样，有利的是：能监控烹饪进度，例如以便在PEF烹饪期间调整运行参数（例如以便调整能量供应的类型和范围，例如通过PEF脉冲的持续时间和/或频率的改变），以便特别精确地确定烹饪结束的发生和/或以便在发生计划外的事态发展时对烹饪过程进行修正式干预。为此，通常使用传感器。在此，在使用布置在可取出的食品容器处的传感器时，发生如下问题：通过电压脉冲所提供的高电压（该高电压可能为几百伏特）不允许经由传感器被传递到PEF烹饪器具（的其余部分）中。

发明内容

本发明的任务在于：至少部分地克服现有技术的缺点并且尤其是提供一种以运行安全且用户友好的方式来运行布置在食品容器处的传感器的可能性。

该任务按照独立权利要求的特征来被解决。有利的实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。

该任务通过一种家用PEF烹饪器具来被解决，该家用PEF烹饪器具具有：

- 能填充液体的食品容器，该食品容器具有对置的PEF电极，食品能被引入到这些PEF电极之间；

- PEF信号发生器，用于向这些PEF电极施加PEF信号；

- 控制装置，用于操控该PEF信号发生器；和

- 至少一个与这些PEF电极间隔开的、非接触式测量的IR（红外）传感器，该IR传感器与该控制装置连接，

其中

- 该IR传感器的测量点包括该食品容器的壁的导电区域的外侧，在该食品容器被填充时，该导电区域在内侧能被该液体接触到。

这样，得出如下优点：借助于由该至少一个IR传感器所输出的传感器信号，可以以低时间延迟和高精度来非接触式测量处于该食品容器中的液体的温度。在此，利用如下事实：导电材料也具有非常高的热导率，并且由此附在位于IR传感器的测量点中的壁区域内侧的液体的温度仅与该壁区域的外侧有微小的偏差和微小的时间延迟。

由此，借助于该控制装置经由PEF信号被输入到食品容器中的能量供应进而可以有利地基于这些传感器信号伴随着过程来被调整，例如用于该液体的温度调节。

另一个优点在于：由于非接触式测量，可靠地避免了附在PEF电极上的高电压到IR传感器并且进一步到与该IR传感器电流连接的构件的飞弧。

该家用PEF烹饪器具以原则上公知的方式用于：经由通过电流来对位于这些PEF电极之间的食品进行烹饪或加热。

这些PEF电极是导电的，通常是金属的，并且与液体或食品直接接触。这些PEF电极可以被构造成板状（“接触板”）。这些PEF电极尤其彼此平行取向。这些PEF电极例如可以垂直取向。

这些对置的PEF电极彼此电绝缘并且形成电容器。向这些PEF电极施加的PEF信号尤其是脉冲激发的高电压信号。特别地，PEF信号可以是脉冲激发的一个或多个交变电压信号。

该液体例如可以是水或者水基液体（例如汤）。

借助于该控制装置，可以改变PEF信号，例如关于这些PEF信号的频率，并且借此也可以改变到液体和食品中的能量注入。

由于该至少一个IR传感器与该控制装置连接，所以该控制装置可以使用所感测到的温度作为输入参量，例如用于改变PEF信号（例如用于温度调节）和/或用于情况监控。这样，该控制装置可以被设立为：基于所接收到的温度信号或者从中得出的温度数据，识别在该食品容器中究竟是否存在液体。这可以通过如下方式来被实现：在尤其是初始加热阶段期间，检查所感测到的温度是否在预先给定的时长内足够地被提高（例如在该预先给定的时长内的温度差高于预先给定的阈值）。如果情况不是如此，则可以推断出填充水平太低。接着，该控制装置可以触发至少一项行动，例如停止烹饪过程和/或向用户输出提示。

测量点尤其可以被理解成在壁的外侧的处在IR传感器的视场内的那个区域。在将该食品容器填充得至少直至最低填充水平的情况下，至少一个传感器的至少一个测量点应该完全低于该食品容器中的液体的液位。

一个设计方案是：至少一个PEF电极是其它部分电绝缘的（例如由塑料制成的）壁的区域，并且测量点位于该PEF电极的外侧。这样，实现了结构特别简单且价格低廉的优点。换言之，至少一个PEF电极的外侧对于IR传感器来说从外部可见，并且测量点位于该外侧。又换言之，IR传感器从外部看向PEF电极。由此，至少在其外侧提供该测量点的PEF电极不可移动地布置在该食品容器处。

一个设计方案是：至少一个PEF电极可移动地布置在该食品容器中，并且位于可移动的PEF电极后面（即与背离食品的一侧相对）的壁的表面具有至少一个被电绝缘材料包围的导电嵌入件，在食品容器被填充时，该导电嵌入件在内侧被液体接触并且在外侧处在IR传感器的测量点中。由于该至少一个PEF电极的可移动性，实现了如下优点：两个对置的PEF电极之间的距离可以有针对性地被调整。由此，进而可以使阻抗与脉冲发生器的工作能力匹配。在该设计方案中，由电绝缘材料、例如塑料制成的壁位于可移动的PEF电极的后面。在这种情况下，IR传感器无法“看到”PEF电极。在整面地电绝缘的壁的外侧对温度的感测是不利的，原因在于在这种壁中出现高的温度梯度，该温度梯度妨碍了对在壁的内侧的液体的温度的可靠测量。尤其是，无法检测到快速的温度变化。与此相对地，通过在内侧与食品容器中的液体保持接触、但是不用作PEF电极的导电嵌入件或者嵌入元件（也可称为“嵌体（Inlay）”），即使在可移动的PEF电极的情况下也能够实现可靠的并且快速反应的温度感测。

该嵌入件仅用作用于借助于该至少一个IR传感器来检测液体的温度的测量点的载体。因而，该嵌入件的大小可以被限制到该测量点的大小，或者甚至可以小于该测量点。有利的是，该嵌入件或其内表面越小，对在食品容器内的电场的影响就越小。尤其是，该嵌入件的外侧对应于该测量点或者只是稍大或稍小。

一个扩展方案是：该嵌入件是金属板，例如是金属片。该金属板例如可以被注塑到周围的电绝缘材料的轮侧（radseitig）。因而，该金属板只须具有该测量点的大小。

为了避免热惯性，该嵌入件尽可能薄。

一个设计方案是：IR传感器距PEF电极和/或距该嵌入件的距离至少为1 cm。通过这种空气间隙，特别可靠地防止了高电压到IR传感器的飞弧。

一个设计方案是：IR传感器的光轴垂直于处在IR传感器的测量点中的导电区域的表面。换言之，IR传感器垂直地“看”向测量点。该布局能够实现特别可靠的温度测量。

一个设计方案是：该家用PEF烹饪器具具有多个IR传感器，这些IR传感器的测量点上下相叠地布置。由此，实现了如下优点：在食品容器中的当前的填充水平（也可称为填充液位或料位）能至少大致被确定。例如，该控制装置可以被设立为：尤其是在初始加热阶段期间，检查在不同的测量点处或者通过不同的IR传感器所感测到的温度是否在预先给定的时长内足够地被提高（例如在该预先给定的时长内的温度差高于预先给定的阈值）。对于在这种情况下的测量点来说，可以假定：这些测量点在内侧至少明显地沉入该液体并且因而该液体够得着最高的这种测量点。类似地，可以推断出：该液体够不着未发生足够快的加热的测量点。该控制装置可以使用关于填充水平的知识，例如用于对PEF信号进行整形或者调整到食品容器中的能量注入。

这些测量点例如可以上下相叠地存在于同一PEF电极的外侧。特别有利地，这些测量点可以位于相应的分开地上下相叠布置的嵌入件或嵌体的外表面上，原因在于这样的话在承载这些测量点的区域之间的温度交叉影响特别小。

利用上下相叠布置的测量点的这种布局，也可以实现起泡识别和/或沸溢识别：如果在烹饪过程中识别出最初高于填充水平的测量点的温度明显被提高或者在预先给定的时长内明显被提高（例如突然被提高），则可以假定相关的壁区域现在在内侧被液体弄湿。据此，可以识别液体的泡沫形成和/或沸溢。接着，该控制装置例如可以降低到该食品容器中的能量注入。

一个设计方案是：该家用PEF烹饪器具具有可垂直——尤其是以马达方式——移动的IR传感器，并且被设立为：在烹饪过程期间将IR传感器移动到不同的垂直位置，这些垂直位置对应于垂直地上下相叠布置的测量点。通过对附在这些上下相叠布置的测量点处的温度的时间上连续的感测或测量，还可以价格更低廉地提供与上述具有其测量点上下相叠布置的多个IR传感器的布局类似的功能性。

一个设计方案是：壁的处在IR传感器的视场内的导电区域在该导电区域的外侧配备有具有高光谱发射率的涂层。这提高了温度确定的可靠性和精度。这基于如下考虑：至少以裸露或清洁或抛光形式的金属仅具有低的发射率，但是在所要监控的温度范围（在烹饪过程中通常从大约0℃直至大约100℃）内的发射率尽可能恒定且高。

一个设计方案是：IR传感器（即IR传感器本身或其外壳）低欧姆接地。这例如可以通过如下方式来被实现：该IR传感器与运行该IR传感器的电子设备的接地线连接。

一个设计方案是：IR传感器经由电流隔离的接口与该控制装置连接。这样，可以避免由于感应现象（例如通过场感应电荷转移所产生的电压）而可能出现的干扰或干扰信号。电流隔离的接口的示例是I²C总线接口，该总线接口例如能借助于Analog Devices公司的ADuM2250或ADuM2251型的集成器件来被实现。

本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法能与对实施例的下面的示意性描述相关联地更清楚并且更明显地被理解，该实施例与附图相关联地进一步予以阐述。

附图说明

图1作为以侧视图的截面图示出了按照第一实施例的具有食品容器和IR传感器的PEF烹饪器具的简化示意图；

图2以斜视图示出了按照第一实施例的具有IR传感器的PEF烹饪器具的食品容器和IR传感器的示意图；

图3作为以侧视图的截面图示出了按照第二实施例的具有食品容器和IR传感器的PEF烹饪器具的简化示意图；以及

图4作为以侧视图的截面图示出了按照第三实施例的具有食品容器和多个IR传感器的PEF烹饪器具的简化示意图。

具体实施方式

图1作为以侧视图的截面图示出了PEF烹饪器具1的简化示意图。PEF烹饪器具1具有食品容器2，该食品容器具有例如矩形的壁3。在两个相对的壁部分（这里是：左侧壁3a和右侧壁3b）上布置有第一金属PEF电极4a和第二金属PEF电极4b。PEF电极4a和4b被构造成板状并且垂直地以及彼此平行地取向。这里，PEF电极4a、4b是壁3的壁区域并且在内侧和外侧都裸露。

借助于PEF信号发生器5，能以原则上公知的方式来向PEF电极4a、4b施加脉冲激发的PEF高电压信号PS。食品容器2能被填充水W和食品G（这里例如以香肠的形式），其中该食品容器这里至少应该被填充直至最低（设定）填充水平hmin为止。水W或食品2与在内侧裸露的PEF电极4a、4b接触。

以原则上公知的方式，PEF信号发生器5能通过控制装置6来被操控，使得由此例如能调整到水W和食品G中的能量注入，例如通过改变PEF信号PS的频率。

PEF烹饪器具1还具有布置在食品容器2的外侧的、进行非接触式温度测量的IR传感器7，该IR传感器经由电流隔离的接口8与控制装置6连接。由此，由IR传感器7产生的测量信号或对此经过进一步处理的测量数据、例如数字测量数据可以被控制装置6用于调整到水W和食品G中的能量注入和/或触发其它行动。IR传感器7低欧姆接地。

这里，IR传感器7垂直指向第一PEF电极4a的外侧（即该IR传感器的光轴垂直于第一PEF电极4a的外表面）并且在此离该表面至少1 cm。因此，第一PEF电极4a的外侧处在IR传感器7的视场内。在此，存在于第一PEF电极4a的外表面上的测量点完全布置在第一PEF电极4a上，该测量点在那里对应于观察区域的表面。

尤其是，该测量点低于最低（设定）填充水平hmin并且借此处在第一PEF电极4a的在食品容器2被按规定填充时在内侧与水W和/或食品G接触的区域。因而，控制装置6也可以被设立为：识别食品容器2是否被填充得足以执行烹饪过程（即足以对食品G进行烹饪或加热）。这例如可以通过如下方式来被实现：控制装置6识别：在施加PEF信号PS之后，借助于IR传感器7所感测到的温度必要时在预先给定的时长内是达到或超过预先给定的阈值，还是在当前的填充水平太低h < hmin的情况下必要时在预先给定的时长内未达到或超过预先给定的阈值。有利地，最低填充水平hmin为此至少近似对应于测量点M的上边缘。

图2以斜视图示出了食品容器2和IR传感器7的示意图。在PEF电极4a、4b以外的壁3以及借此还有前后侧壁3c、3d以及底部由如塑料、陶瓷等不导电材料制成，并且因而PEF电极4a、4b彼此绝缘。

图3作为以侧视图的截面图示出了具有食品容器12和IR传感器7的PEF烹饪器具11的简化示意图。食品容器12与食品容器2的不同之处在于：第一PEF电极6a现在以可前移的方式布置在壁13之内，如通过双箭头所示。由此，可以调整两个PEF电极6a、4b之间的距离，例如以手动方式或者通过控制装置6以马达方式。即，第一PEF电极6a不再是壁区域。

更确切地说，位于第一PEF电极6a后面的这里是左边的壁侧面13a在很大程度上整面地由如塑料等电绝缘材料制成，即除了插入到左边的壁侧面13a中的金属片14之外整面地由如塑料等电绝缘材料制成。金属片14在内侧与水W接触，并且在外侧对于IR传感器7来说可见。有利地，IR传感器7的测量点M完全处在该金属片上。为了避免对在施加PEF信号PS时存在于食品容器12内的电场的显著影响，金属片14有利地具有对应于测量点M或者只是稍大的表面。

图4作为以侧视图的截面图示出了PEF烹饪器具15的简化示意图，从该PEF烹饪器具中仅绘制了其食品容器16和多个（这里示例性地是三个）垂直地上下相叠布置的IR传感器7。类似于PEF烹饪器具1和11，这些IR传感器7与控制装置6连接。

该PEF烹饪器具15是PEF烹饪器具11的变型，其中食品容器16在壁17的例如壁侧面17a以与IR传感器7类似的布局具有三个上下相叠布置的以金属片14为形式的嵌入件。由此，有利的是，例如能够至少大致确定当前的填充水平h，识别泡沫形成和/或沸溢，等等。

在一个替代的、功能类似的扩展方案中，仅需要存在一个IR传感器7，该IR传感器能例如借助于控制装置6以马达方式受控制地被垂直移动，并且由此可以依次测量附在多个金属片14处的温度。

当然，本发明并不限于所示出的实施例。

这样，PEF电极4a和/或金属片14的外侧可具有至少处在IR传感器7的视场内的涂层，该涂层具有高光谱发射率。

通常，“一”、“一个”等等可以被理解为单个或多个，尤其是就“至少一个”或“一个或多个”等等而言可以被理解为单个或多个，只要这没有明确地被排除，例如通过表述“正好一个”等等被排除。

数目说明也可以正好包括所说明的数目以及常见的公差范围，只要这没有明确地被排除。

附图标记清单

1 PEF烹饪器具

2 食品容器

3 壁

3a-3b 壁侧面

4a 第一PEF电极

4b 第二PEF电极

5 PEF信号发生器

6 控制装置

7 IR传感器

8 电流隔离的接口

11 PEF烹饪器具

12 食品容器

13 壁

13a 壁侧面

14 金属片

15 PEF烹饪器具

16 食品容器

17 壁

17a 壁侧面

G 食品

h 填充水平

hmin 最低填充水平

PS PEF信号

W 水。

Claims

1.一种家用PEF烹饪器具（1；11；15），其具有：

- 能填充液体（W）的食品容器（2；12；16），所述食品容器具有对置的PEF电极（4a、4b；6a、4b），食品（G）能被引入到所述PEF电极之间；

- PEF信号发生器（5），用于向所述PEF电极（4a、4b；6a、4b）施加PEF信号（PS）；

- 控制装置（6），用于操控所述PEF信号发生器（5）；和

- 至少一个与所述PEF电极（4a、4b；6a、4b）间隔开的、非接触式测量的IR传感器（7），所述IR传感器与所述控制装置（6）连接，

其中

- 所述IR传感器（7）的测量点（M）包括所述食品容器（2；12；16）的壁（3；12；17）的导电区域（4a；14）的外侧，在所述食品容器（2）被填充时，所述导电区域在内侧能被所述液体（W）接触到。

2.根据权利要求1所述的家用PEF烹饪器具（1），其中至少一个PEF电极（4a、4b）是其它部分电绝缘的壁（3；12；17）的区域，并且所述IR传感器（7）的测量点（M）位于所述PEF电极（4a）上。

3.根据权利要求1所述的家用PEF烹饪器具（11；15），其中

- 至少一个PEF电极（6a）可移动地布置在所述食品容器（2）中，并且

- 位于可移动的PEF电极（6a）后面的壁（13；17）的表面（13a；17a）具有至少一个被电绝缘材料包围的导电嵌入件（14），所述导电嵌入件在内侧能被所述液体（W）接触并且在外侧至少部分地处在所述IR传感器（7）的测量点（M）中。

4.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1；11；15），其中所述IR传感器（7）距所述PEF电极（4a、4b；6a、6b）和/或距所述嵌入件（14）的距离至少为1 cm。

5.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1；11；15），其中所述IR传感器（7）的光轴垂直于处在所述IR传感器（7）的测量点（M）中的导电区域（3a；14）的表面。

6.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1），所述家用PEF烹饪器具具有多个IR传感器（7），所述多个IR传感器的测量点（M）上下相叠地布置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1），所述家用PEF烹饪器具具有可垂直移动的IR传感器（7），其中所述家用PEF烹饪器具（1）被设立为：将所述IR传感器（7）移动到不同的垂直位置，所述垂直位置对应于垂直地上下相叠布置的测量点（M）。

8.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1），其中所述壁（3a；13a；17a）的处在所述IR传感器（7）的测量点（M）中的导电区域（3a；14）在所述导电区域的外侧配备有具有高光谱发射率的涂层。

9.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1），其中所述IR传感器（7）低欧姆接地。

10.根据上述权利要求中任一项所述的家用PEF烹饪器具（1），其中所述IR传感器（7）经由电流隔离的接口（8）来与所述控制装置（6）连接。