CN116830801A - 家用微波器具的运行 - Google Patents
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Abstract
一种以多个参数配置Sp、Sq运行的家用微波器具(1),这些参数配置局部不同地处理烹饪物(G),以便借助于对准烹饪室的用于确定在烹饪物G的表面上的温度分布<T>的热成像传感器(9)来执行(S2)初始扫描,以便根据不同温度分布<T>p、<T>q的差来获得变化模式<ΔT>p,q,针对该变化模式计算评估值Bq,p,该评估值基于根据归一化目标状态<Z>和当前温度分布<T>得出的目标温度分布<Tziel>、<Tziel*>p,q来确定如下使当前温度分布<T>最接近目标温度分布的那个加热模式<ΔT>p,q|best,并且以后利用属于该加热模式<ΔT>p,q|best的参数配置来给烹饪物加载(S5)微波功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行家用微波器具的方法,该家用微波器具具有:可装载有烹饪物的烹饪室;用于生成微波的微波生成器,借助于所述微波可影响(beaufschlagbar)位于烹饪室中的烹饪物;至少一个热成像传感器,用于确定在烹饪物的表面上的温度分布<T>,所述至少一个热成像传感器对准到烹饪室中;以及控制设备,该控制设备设立为,设定家用微波器具的设定参数的多个参数配置Sp、Sq,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq,可以用微波局部不同地对烹饪物进行处理;其中在该方法中,在不同的参数配置Sp,、Sq下将微波馈入到烹饪室中,借助于该至少一个热成像传感器来测量与参数配置Sp,、Sq相关的在烹饪物表面上的温度分布<T>p、<T>q,并根据不同温度分布<T>p、<T>q的差来确定加热模式<ΔT>p,q。本发明也涉及一种相对应的家用微波器具。
背景技术
US 2018/0098381 A1和US 2017/0290095 A1公开了一种用于将电子炉的烹饪室中的物体朝目标状态进行加热的计算机实现的方法。该方法包括:在炉处于确定的配置期间,用关于烹饪室的一组能量应用来加热物体。这组能量应用和所述配置限定了隔室中的相应的一组可变能量分布。该方法也包括检测传感器数据,所述传感器数据限定了烹饪物对这组能量应用的相应的一组响应。该方法也包括生成用于加热隔室中的物体的计划。该计划由炉的控制系统生成,并使用这些传感器数据。
WO 2012/109634 A1公开了一种用于用HF能量来处理对象的设备。该设备可以包括显示器,以便给用户显示待加工对象的图像,其中该图像包括物体的至少第一部分和第二部分。该设备也可以包括输入单元和至少一个处理器,所述至少一个处理器配置用于:基于在输入单元处提供的输入来接收信息,并且生成处理信息以供在基于接收到的信息加工对象时使用,以便在对象的第一部段中获得第一处理结果并在对象的第二部段中获得第二处理结果。
DE 102017101183A1涉及一种用于运行烹饪器具的方法以及一种烹饪器具,其中利用加热装置来在烹饪室中加热烹饪物。利用摄像机装置来检测烹饪物。依据对烹饪物的检测,确定至少一个烹饪物特征参数。在此,加热装置包括热源,该热源具有多个可单独操控的加热构件(Heizmittel)。分别利用至少一个加热构件有针对性地对烹饪室中的多个空间段中的一个空间区段进行加热。根据烹饪物特征参数,进行对各个加热构件的操控。
DE 102019101695A1公开了一种用于在具有烹饪室的烹饪器具中对烹饪物进行烹饪的方法,该烹饪器具具有至少一个用于将高频辐射、尤其是微波辐射引入到烹饪室中的高频装置;该烹饪器具具有用于如下控制高频装置的至少一个控制装置:可影响高频辐射的至少一个场分布;并且该烹饪器具具有至少一个摄像机装置,该摄像机装置适合于并构造为,检测烹饪室的至少一个热图像并将所述至少一个热图像提供给控制装置;其特征在于下列方法步骤:借助于高频装置,将具有第一场分布的高频辐射引入到烹饪室中,该烹饪室具有位于其中的烹饪物;在引入具有第一场分布的高频辐射期间,检测烹饪室和位于其中的烹饪物的至少一个热图像,并且向控制装置提供该热图像;由控制装置,根据所述至少一个热图像计算针对在烹饪物上的至少一个区域中的热分布的量度(Masses);如果热分布的量度与预先给定的量度偏差预先给定的值,则通过控制装置改变高频辐射的场分布。
DE 102018219086A1公开了一种用于运行家用微波器具的方法和一种相对应的家用微波器具。该家用微波器具具有:烹饪室;用于处理位于烹饪室中的烹饪物的至少一个烹饪物处理装置,所述至少一个烹饪物处理装置具有多个参数配置,其中由于至少两个参数配置可局部不同地对烹饪物进行处理;和至少一个传感器,用于确定烹饪物的表面特性的测量值分布<V>,所述至少一个传感器对准到烹饪室中;其中在该方法中,在预先给定的持续时间内用参数配置之一来运行至少一个烹饪物处理装置,以便处理位于烹饪室中的烹饪物;在所述持续时间期满之后,借助于所述至少一个传感器来确定烹饪物的表面特性的测量值分布<V>,根据测量值分布<V>来确定质量值,并且如果质量值不满足预先给定的质量标准,则接着用参数配置中的另一参数配置来运行烹饪物处理装置,其中从对至少两个不同的、根据相同的至少一个测量值分布<V>所计算的标量变量的比较中确定质量值。
现有技术的上述方法具有如下缺点:这些方法对于其执行需要跟踪烹饪物的温度分布。如果将微波能量引入到烹饪物中并不导致或者没有主要导致温度升高,和/或如果不能测量或者只能非常不精确地测量烹饪物的温度分布,那么这是不利的。再者,至少在US2018/0098381 A1、US 2017/0290095 A1和WO 2012/109634 A1中描述的方法在其实现上相对复杂。
发明内容
本发明的任务是,至少部分地克服现有技术的缺点,并且尤其是提供一种能够特别容易实现的且有效的可能性,以自动地根据所期望的表面特性来处理烹饪物,更确切地说,即使在此所测量的温度分布并不表示针对通过烹饪物进行的能量吸收的合理量度,那么也如此。
该任务按照独立权利要求的特征来解决。优选实施方式尤其是可以从从属权利要求中得知。
该任务通过一种用于运行家用微波器具的方法来解决,其中该家用微波器具具有:可装载有烹饪物的烹饪室;用于生成微波的微波生成器,借助于所述微波可影响位于烹饪室中的烹饪物;至少一个热成像传感器,用于确定在烹饪物的表面上的温度分布<T>,该至少一个热成像传感器对准到烹饪室中;以及控制装置,该控制装置设立成,设定家用微波器具的设定参数的多个参数配置Sp、Sq,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq可用微波局部不同地对烹饪物进行处理,其中在该方法中,在给烹饪室装载有烹饪物之后执行确定的过程(在下文在不限制普遍性的情况下称为“初始扫描”),在该过程中,
-在不同的参数配置Sp,、Sq下将微波馈入到烹饪室中,
-借助于至少一个热成像传感器,测量与参数配置Sp、Sq相关的、在烹饪物的表面上的温度分布<T>p、<T>q,并且
-根据不同温度分布<T>p、<T>q的差,确定加热模式<ΔT>p,q,并且在初始扫描之后,
(a)基于归一化目标分布<Z>和当前温度分布<T>,针对烹饪物规定至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>,
(b)基于当前温度分布<T>,确定最适于达到该至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>的加热模式<ΔT>p,q|best,并且
(c)在与最合适的加热模式<ΔT>相关的参数配置序列Sp、Sq下,给烹饪物加载有微波,并且
(d)先前的当前温度分布<T>加上与最合适的加热模式<ΔT>p,q|best相关的加热模式<ΔT>p,q|best被确定为新的当前温度分布<T>。
在该方法中,通常在将烹饪物引入到烹饪室中之后立即或者不久执行初始扫描,其中烹饪物于是尚未达到“饱和状态”,如下面进一步更详细地描述的那样。使用初始扫描实现了下述优点:在烹饪物的变热阶段期间“提前”确定加热模式<ΔT>,使得可以在烹饪物的饱和状态下使用这些加热模式<ΔT>来局部有针对性地控制微波加载,该饱和状态在时间上在变热阶段之后。尤其是,如果在初始扫描之后对烹饪物表面的热图像的记录不再提供任何可用于控制微波馈入(例如在对烹饪物进行解冻或者烹饪时)的合理结果,那么可以均匀地或者有针对性地不均匀地对烹饪物进行加热。
在此考虑如下状况:在变热阶段期间,馈入到烹饪室中的微波能量良好地线性近似于在烹饪物表面上的温度升高,亦即温度升高是针对由烹饪物吸收的能量的合理量度。相反,如果烹饪物处于它的饱和状态,则所吸收的微波能量至少在显著程度上被用于不同于温度升高的机制,例如被用于烹饪物中所储存的水的相变。由此,在饱和状态期间,将微波能量引入到烹饪物中并不导致或者没有主要导致温度升高。
在微波处理过程期间的其中烹饪物处于它的饱和状态的时域也可被称为“饱和阶段”。在饱和阶段中,如果温度分布<T>的变化不再表示针对所吸收的微波功率的合理量度,那么有针对性地为了达到烹饪物表面上的所期望的目标温度分布<Tziel>,因此也可以给该烹饪物加载微波。尤其是,如果在饱和阶段期间不再测量该温度分布或者该温度分布不再被用于控制微波加载,那么借助于该方法因此可以有利地以良好的精度达到烹饪物的目标温度分布<Tziel>。
另一优点在于:该方法可以纯迭代地或逐步地来执行,并且因此可以省去复杂的(例如基于人工智能)对用于设定多个连续参数配置的计划的创建,这大大减少了计算开销。
还有一个优点在于:还在变热阶段期间,得出相对于过程中断和起始条件变化的高容忍度。如果用户例如为了添加或去除其他烹饪物而中断变热阶段,那么该方法可以重新开始,而无需更精确地说明所进行的改变,因为接着由于重新的初始扫描可以检测到经过改变的基本条件(例如不均匀的起始温度、经过改变的数量或者形状)。因此,这里介绍的方法对客户非常友好,并且容忍改变和/或错误。
变热阶段可例如对应于用于加热被冷冻的烹饪物直至达到烹饪物的饱和状态(也就是说烹饪物的部分解冻状态,在该状态中在烹饪物的至少一个空间区域中使用所吸收的微波能量,以进行从固态向液态的相变)的过程。在这种相转移期间,尽管吸收了微波能量,但是温度没有升高,而是通常保持在0℃的范围内,因为大部分微波能量输入必须被用于施加熔化焓。因此,热成像传感器不能查明,解冻过程已经以空间分解的方式(oertlichaufgeloest)进展到了哪里,并且相对应地不可能借助于热成像传感器的所记录的数据来控制解冻过程。相关的饱和阶段对应于微波处理过程的如下时域:在该时域中,在烹饪物的至少一个空间区域中已经发生了明显的水解冻。
变热阶段也可对应于用于加热非冷冻的烹饪物直到烹饪物达到一状态(也就是说部分烹饪的状态,在该状态中,在烹饪物的至少一个空间区域中使用所吸收的微波能量来进行从液态到气态的相变)的过程。在这种相转移期间,尽管吸收了微波能量,但是温度至少没有升高,直到在表面上达到全熟的(无水的)状态。因此,相关的饱和阶段对应于微波处理过程的下述时域:在该时域中,在烹饪物的至少一个空间区域中发生了明显的水蒸发或者水沸腾。
下面进一步更详细地描述变热阶段和饱和阶段的上面两个示例。在这两种情况下,在达到饱和状态之前所确定的加热模式可被用于:无需进一步测量温度地,有针对性根据所期望的目标分布,也在解冻/蒸发期间给烹饪物加载微波。
扩展方案是:家用微波器具为独立的微波器具或者微波组合器具,例如为具有附加微波功能的烤箱和/或蒸汽处理器具、具有附加热辐射器(例如电阻加热体)的微波炉等。烹饪室在关闭状态下是微波密封的。
微波生成器可以是磁控管(Magnetron)或者基于半导体的微波生成器。例如直接地或者通过微波导向装置,由微波生成器生成的微波被馈入到烹饪室中。如果微波生成器是基于半导体的微波生成器,则该微波生成器在扩展方案中可以是变频微波生成器,亦即可以生成具有不同频率的微波。
热成像传感器可以是生成空间分解的热图像的任何IR或者热传感器,例如可以是热成像摄像机、一组热电堆(Thermopiles)等。通过将热成像传感器对准到烹饪室中,可以测量或者感测位于热成像传感器的视野内的物体(例如烹饪物)的温度分布<T>。在热图像中,借助于已知的图像处理方法,例如通过对象识别,可以将烹饪物与烹饪物的周围环境(如烹饪物托架(Garguttraeger))区分开来。为此,可以例如使用热成像传感器和/或在可见波长范围内敏感的摄像机。
第i个参数配置Si可被理解为家用微波器具的至少一个设定参数的确定的一组值,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq(其中p,q∈{i})可能用微波局部不同地对烹饪物进行处理。在此,在参数配置Si中,每个所使用的设定参数都通过正好一个值来描绘。换言之,参数配置Si对应于不同设定参数的确定的值组。扩展方案是:可以总共设定n个参数配置Si={S1,……,Sp,……,Sq,……Sn},其中n有利地至少为三,通常为好几十、好几百或者甚至好几千。
构建方案是:至少一个设定参数包括来自以下组的至少一个设定参数:
-转动天线的转动角,
-转盘的转动角,
-模式搅拌器的位置,
-基于半导体的微波生成器的微波频率,
-在从不同馈入地点(“端口”)馈入到烹饪室中的微波之间的相位差,
-等等。
转动天线通常不是旋转对称的,并且用于将来自波导管或者HF电缆的微波耦合输出到或馈入到烹饪室中。转动天线的转动角可以例如借助于步进电机有针对性地是可设定的。
例如,参数配置Si可以具有正好一个设定参数,例如按照
可以具有转动天线的转动角其中/>是总共n个可能的角度步长(Winkelschritten)中的第i个角度步长,例如在增量为/>时,所述角度步长具有等等,或者在增量为/>时,所述角度步长具有等等。这可以类似地适用于其他设定参数,例如可以适用于以10MHz为增量的微波频率f=[2440MHz;2460MHz],可以适用于经由不同端口馈入的微波的在范围为[80°,......,120°]中的相位差,等等。
可是,参数配置Si也可以具有多个设定参数的值,例如
其中例如是转动天线的转动角/>的可能值之一,并且fk是微波频率f的可能值之一。不同的参数配置Sp和Sq在此通过转动角/>和/或微波频率f中的至少一个不同的值进行区分。例如,那么可能适用:
可通过控制装置以任何顺序和(多个)增量来设定参数配置Si。
类似地,参数配置Si可以被扩展到两个以上的设定参数。所有可能参数配置集合{Si}可以尤其是对应于具有设定参数的所有经过完全转换的(durchkommutierten)值的参数配置Si的集合。
可是,控制装置也可以仅设定所有可能的参数配置{Si}的确定子集,例如,以为十进增量(Zehnerschritten)来设定转动天线的转动角/>即使可能会可构造性地设定更精细的增量/>例如为/>的增量也如此。
针对确定的参数配置Si所测量到的温度分布<T>i≡<T(Si)>尤其是对应于在该参数配置Si期间所测量到的温度分布、尤其是紧接在切换到下一个参数配置Si+1之前的温度分布。尤其是,参数配置Si可以被维持一定的持续时间(“保持时间”)Δt,并且可以测量或记录在保持时间Δt结束时的相关的温度分布<T>i。
温度分布<T>i是空间分辨的,并且因此具有m个空间上不同的(图像)段Ti;j,其中j={1,......,m}。在m=4个段的情况下,这例如可以例如通过
来描述。这些段可以对应于例如热成像传感器的各个像素,或者可以对应于相邻像素的平均组。如已经在上面所列举的那样,至少一个烹饪物的表面被分成多个段,其中这些段有利地遵循烹饪物的轮廓。非烹饪物面有利地被略过,或不被进一步考虑。
为了执行初始扫描,有利地假设烹饪物具有对应于室温或者刚刚从冷冻室中取出并因而完全冷冻的起始温度。因此,在烹饪物的饱和阶段之外记录初始扫描。替选地,这种起始温度可以由热成像传感器来测量。
加热模式<ΔT>p,q对应于在相对应的温度分布<T>p和<T>q的烹饪物表面的相同地点或地点段之间的空间分辨的温度差(“温度上升(Temperaturhueben)”),亦即<ΔT>p,q对应于差<T>q-<T>p,在上面的具有四个段的示例中,亦即,
其中有利地,温度分布<T>q在时间上已在<T>p之后被记录。更准确地说,加热模式<ΔT>p,q对应于在所执行的一系列参数配置或者参数配置序列Sp、......、Sq下从微波处理中得出的温度分布<T>p与<T>q之差。
如果转动天线例如在初始扫描期间描述了一次完整的转动并且没有其他设定参数变化,则例如加热模式<ΔT>90,0因此对应于天线在转动角与/>之间的一个天线转动或者天线“扫描”。选择性地,也可以包括时间因素。一系列参数配置Sp、......、Sq于是可以包括,多快地遍历这些参数配置。例如,为了确定加热模式<ΔT>90,0,例如在10秒之内,可能执行转动天线从角度位置或转动角/>到角度位置或转动角/>的均匀移动,这对应于9°/s的角速度。
在基于半导体的微波生成器的情况下,可以附加地或者替选地由频率-相位空间中的合适轨迹来描绘初始扫描。这可以是预先规定的或者动态确定的频率值序列,并且必要时可以是在不同的基于半导体的微波生成器之间的相位角。在下文,为了简化描述,以磁控管作为微波生成器并且以转动天线作为模式搅拌器,描述该方法方式。可是,对于其他微波生成器或者用于改变场的方法,可以类似地执行该方法。
针对任意索引p和q,例如针对所有可能的p和q对或者仅针对它们的子集,可以计算加热模式<ΔT>p,q。温度分布<T>q和<T>p的时间间隔越大,相关的段Tp,q;j=Tq,j-Tp,j·的值或者温度上升通常就越大。
特别有利的扩展方案是:加热模式<ΔT>p,q(尤其是在相同的微波功率的情况下)基于相同的辐照持续时间。为此,在转动天线的角速度相同的情况下,可以例如计算出具有相同的角间隔q-p的加热模式<ΔT>p,q。在可能的最小增量的情况下,由此可为一个完整的天线转动计算直至360个加热模式。可是,为了减少计算开销,也可只计算数个加热模式<ΔT>p,q,例如对于所有/>计算36个加热模式<ΔT>0,60、<ΔT>10,70、<ΔT>20,90、......<ΔT>359,419。在此,可以取<ΔT>p,q=<ΔT>p+360,q+360。
加热模式的段<ΔT>p,q可以例如作为单位为℃或者K的温度差或者作为单位为℃/s或者K/s的每单位时间的温度差来给出。
在记录温度分布<T>i或<T>p、<T>q的情况下,或者在计算加热模式<ΔT>p,q的情况下,完成初始扫描。
在初始扫描之后执行的步骤(a)至(d)也可以在烹饪物的饱和阶段期间被执行,并不再需要任何附加的热图像记录。更确切地说,依据加热模式<ΔT>的在初始扫描期间计算并存储的集合,执行微波加载。在此利用了下述知识:饱和状态下的在确定的参数配置Si下被引入到烹饪物中的能量和能量分布非常接近地对应于在变热阶段期间在相同参数配置Si下被引入到烹饪物中的能量和能量分布,即使这在饱和状态下不再通过温度升高来描绘也如此。
对于在初始扫描之后的这种微波加载,在步骤(a)中规定所期望的归一化(温度)目标分布<Z>。这对应于在烹饪物表面上的所期望的相对(“归一化”)温度分布。在上面的示例的情况下,例如,在烹饪物表面上的所期望的均匀温度分布的情况下的归一化目标分布<Z>可被规定为
这例如对于解冻、尤其是解冻很大程度上均匀的烹饪物(如肉末、薄饼、千层面等)可能是有利的。在此,理想情况下,烹饪物的每个元素都要被加载相同量的能量。
可是,一般来说,也可以规定非均匀的归一化目标分布<Z>、例如
例如,这种情形特别适于完整的解冻菜肴。因此,权重为“0.6”的元素可能包含土豆泥,权重为“1”的元素可能包含肉卷。由于土豆泥比巨大的一块肉为了解冻需要更少的能量,所以进行了相对应的加权。在另一示例中,权重为“0.6”的元素可能包含芦笋,权重为“1”的元素可能包含土豆。由于芦笋对过度烹饪明显更敏感,所以这样更谨慎地执行加热,而土豆则被加载有更多的能量。烹饪物的水分含量对所需能量起决定作用,因为这由于相转移确定能量需求。这些值例如可以根据经验来确定,并例如取决于微波处理的类型(解冻、烹饪等)和/或烹饪物的类型。例如通过(例如借助于摄像机)自动识别烹饪物并将所识别出的烹饪物与数据库中的加权值进行比较,可以进行对合适的归一化目标分布<Z>的选择。
借助于所期望的归一化目标分布<Z>,连同烹饪物的当前温度分布<T>,可以为烹饪物规定或计算至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>p,q。例如,“至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>p,q可以只包括一个目标温度分布<Tziel>,或者可以包括一个目标温度分布<Tziel>和多个目标温度分布<Tziel *>p,q。
构建方案是:目标温度分布<Tziel>被计算为所期望的归一化目标分布<Z>与当前温度分布<T>的平均(标量)温度的乘积,亦即按照/> 来计算。
温度分布<T>的平均温度可被计算为m个相关的段Tj的平均值,亦即按照
来计算。
构建方案是:目标温度分布<Tziel*>p,q被计算为所期望的目标状态<Z>与当前温度分布<T>加上加热模式<ΔT>p,q的温度平均或平均值的乘积,亦即按照
来计算,其中是根据当前温度分布<T>加上加热模式<ΔT>p,q在相关的段上取平均的平均温度。针对m个相关的段,亦即按照
可以计算
在步骤(b)中,现在根据以前从初始扫描中获得的加热模式组或者集合{<ΔT>p,q}来确定加热模式<ΔT>p,q|best,借助于该加热模式<ΔT>p,q|best可以从当前温度分布<T>开始最接近该至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>p,q,亦即该加热模式<ΔT>p,q|best最适合于实现目标温度分布<Tziel>。这种确定或者选择可以例如借助于评估值B或Bp,q来执行,如下面进一步更详细地描述的那样。
对于步骤(d),由于在所射入的微波功率与温度上升之间的线性关系而假设,在微波加载之后存在的“新”温度分布<T>neu对应于之前存在的(旧)温度分布<T>alt与加热模式<ΔT>p,q|best的线性相加,亦即适用
<T>neu=<T>alt+<ΔT>p,q|best,
这也可以迭代地被写为:<T>:=<T>+<ΔT>p,q|best。在下文,新的温度分布<T>neu也被视为“虚拟”温度分布,因为该新的温度分布<T>neu不再是被测量到的而是被计算的。在变热阶段期间,“虚拟”温度分布非常接近地对应于实际温度分布,而在饱和阶段期间并不是。线性相加的可应用性基于如下令人惊讶的认知:只要在烹饪物中的至少一个地方处没有完成在饱和阶段期间进行的相转移(例如固态->液态或者液态->气态),加热模式<ΔT>p,q就不遭受任何显著的变化。换言之,这也可以表达为使得,烹饪室中的电动阻抗状态在解冻过程或者烹饪过程期间保持不变。如果因此以可再现的方式反复设定确定的参数配置(天线位置、频率、相位、......),则在烹饪室之内也再次出现几乎相同的场分布,并且因此出现烹饪物中的几乎相同的加热分布。因而,加热模式<ΔT>p,q可以以恰当的方式被组合,以便能够实现到烹饪物中的尽可能均匀的能量输入,并且由此能够实现有针对性(例如均匀)的解冻或者烹饪。
构建方案是:重复步骤(a)至(d),直到当前温度分布<T>或<T>neu满足预先给定的中止标准。经此,在考虑每个迭代步骤中的所期望的归一化目标状态<Z>的情况下,可有利地迭代地或逐步地加热烹饪物,直到满足中止标准或直到微波处理过程结束。这样得到如下优点:即使在没有当前温度测量的情况下,也可以特别可靠地出现处于其饱和状态的烹饪物的目标温度分布。“虚拟温度分布”在烹饪物的饱和状态下并不对应于实际温度分布(该实际温度分布在饱和状态下几乎没有变化),而是对应于如下温度分布:如果表面温度如从初始扫描中确定的那样可能会随着所引入的微波功率线性增加,则可能会得出该温度分布。可是,在饱和状态之外,虚拟温度分布常常非常准确地对应于烹饪物的实际温度分布,使得即使在初始扫描结束时尚未达到饱和状态/饱和阶段(亦即初始扫描没有持续久到使得,在初始扫描结束时已经达到了饱和状态),该构建方案也实现有效的目标温度分布。
尤其是在初始扫描结束之后,在步骤(a)至(d)中假设的“当前”温度分布<T>对应于最后测量到的温度分布,否则对应于最后所计算的虚拟温度分布。
构建方案是:中止标准包括当前温度分布<T>达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz。
极限温度Tgrenz可以是烹饪物的被用户或者烹饪程序所期望的真实最终温度,例如在解冻时为0°或者针对烹饪物的加热过程为大于0℃的值,例如到为60℃的消耗温度。替选地,本方法的极限温度Tgrenz可以是自动计算的“虚拟”极限温度,该“虚拟”极限温度可以根据烹饪物的由用户或者烹饪程序确定的烹饪状态(例如“解冻了”或者“熟了”)而导出。
这样,一个构建方案是:(虚拟)极限温度Tgrenz是根据在烹饪物中为了执行(完全或者部分)相变(尤其是水相变)所需的能量来计算的。经此实现如下优点:更确切地说也在没有持续监控烹饪物的温度的情况下,可以特别准确地将对应于相变焓的热量引入到烹饪物中。在此利用了下述事实:通过虚拟温度分布可以非常接近,在引入相变焓时的进展已经有多大。这对于实现尽可能完全解冻的烹饪物状态是尤其有利的,而无需除此以外对烹饪物进行加热。这要以下文的解冻肉末为例来解释清楚:
混合肉末由大约30%的脂肪、20%的蛋白质和50%的水组成。由此,可以导出冷冻状态下的比热cw的特征数,即:
cw(冰)≈2.1J/(g·K);cw(蛋白质)≈1.7J/(g·K);cw(脂肪)≈1.9J/(g·K)
并且由此
cw(肉末,冷冻)≈(0.5·2.1+0.2·1.7+0.3·1.9)J/(gK)=1.96J/(g·K)~2J/(g·K)。
解冻过程决定性地通过水分量的为h=334J/g的熔化焓来确定。脂肪凝固热有可忽略的影响。因而,肉末的熔化焓h为:
h(肉末,冷冻)≈0.5·334J/g=167J/g。
为了将1g肉末从在例如-18℃的冷冻状态解冻到0℃,针对温度上升到0℃需要18·2J=36J的能量,以及针对施加熔化焓需要167J的能量,亦即总计203J。在加热阶段已导致烹饪物的温度升高的所吸收的微波能量在饱和状态下的解冻过程期间完全被输送给相转移。该原理同样适用于对虚拟温度分布的考虑。
纯通过计算算出地,肉末的虚拟温度T必须总共增加
[203(J/g)]/[2J/(g·K)]=101.5K,
以便完成解冻过程。这对应于虚拟极限温度Tgrenz。由于虚拟温度可以在计算上简单地并且与所引入的不可测量的熔化焓无关地根据在线性加热阶段期间测量的温度上升计算出来,所以,如果在虚拟温度分布<T>的所有局部区域中尽可能同时达到为T=101.5的值,则可以实现高度均匀的解冻结果。虚拟极限温度Tgrenz可能根据解冻物而有所不同,例如,对于富含水份的蔬菜或者水果,虚拟极限温度将更高。
这种对虚拟极限温度Tgrenz的确定相对烹饪物在微波处理期间的质量和/或形状的波动具有特别高的容忍度,因为与传统的用户说明质量的解冻程序相比,这里的算法独立且自适应地行动,并且在没有事先说明质量的情况下达到极限温度Tgrenz。如果解冻物的形状偏离常见形状并且例如逐渐变尖的边缘可能会促进严重过热,则这是尤其有利的。
构建方案是:除了步骤(a)至(d)之外,还借助于至少一个热成像传感器来记录烹饪物的温度分布<T>mess,并且中止标准包括:测量到的温度分布<T>mess达到预先给定的真实极限温度Tgrenz。尤其是,该至少一个热成像传感器可以在初始扫描后继续记录烹饪物的热图像(亦即继续监控该烹饪物的温度分布),可是这不进入到按照步骤(a)至(c)进行的对微波场分布的迭代设定中。通过这种构建方案,实现如下优点:即使到烹饪物中的能量输入不仅由于微波辐射而发生,而且由于其他作用(“副作用”)发生,如例如由于在至少是室温的微波器具中加热烹饪物而发生,也可以特别可靠地查明达到确定的烹饪物状态。烹饪物的真实达到的温度于是通常处于稍微在所计算的当前温度分布<T>之上。因而,通过热成像传感器进行的连续监控在实践中例如是有利的,以便识别出由于副作用造成的过早解冻(例如,由于识别出热图像段中的测量到的温度大于0℃),并且以便于是中断微波处理过程。
当前温度分布<T>或者所测量到的温度分布<T>mess达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz尤其是包括:当前温度分布<T>或者所测量到的温度分布<T>mess中的仅一个段、多个段、所有段或者这些段的平均值达到虚拟极限温度Tgrenz。
构建方案是:初始扫描是在微波生成器、尤其是磁控管的调整阶段(Einschwingphase)之后开始的,其中
-加热模式<ΔT>es被记录为在调整阶段开始时的温度分布<T>es|begin与在调整阶段结束时的温度分布<T>es|end构成的差,
-从加热模式<ΔT>es中,确定具有最高的局部温度升高的段Tes,max,
-根据该段Tes;max,确定初始阶段直至达到位于烹饪物中的水的相转移的最大持续时间Δtinit;max,并且然后
-规定初始阶段的持续时间Δtinit,使得该持续时间不超过最大持续时间。
这有利地确保了,仅在变热阶段之内或在饱和范围之外执行初始扫描。磁控管的调整阶段不被用于记录温度分布,因为尽管已经发出HF能量,但是磁控管在它的变热阶段期间还没有以频率稳定的方式工作,并且这样没有形成可再现的加热模式。
尤其是适合于,将加热模式<ΔT>es与初始扫描的持续时间Δtinit间接成比例地联系起来:在调整阶段具有两倍温度上升的烹饪物仅需要初始扫描的持续时间Δtinit的一半。例如,一小部分250克的烹饪物在调整阶段平均被加热3.0℃,而一大部分500克的相同烹饪物被加热了1.5℃。于是可以将初始扫描的持续时间Δtinit例如设置到针对该小部分15秒并且针对该大部分30秒。由此有利地得出:加热模式在所有情况下具有大小上大致相同的温度量,并且这样获得低噪声模式记录与最大可能的剩余温度范围的特别有利的比率,以优化温度分布。
实现位于烹饪物中的水的相转移可以表示达到推测发生相转移的那个温度。对于解冻,实现相转移可以例如对应于达到温度0°,在烹饪过程中对应于达到通常为100℃的沸腾温度。
实现相转移也可以包括安全裕度,这得到如下优点:在局部已经明显相转移的情况下特别可靠地避免了初始扫描。在解冻的情况下,安全裕度可以是例如2℃,使得例如根据段ΔTes,max来确定初始阶段直至到达为-2℃的温度的最大持续时间。
初始阶段的于是实际规定的持续时间不超过该最大持续时间。初始阶段的实际规定的持续时间可能明显短于实现相转移的持续时间、尤其是针对到消耗温度的变热过程的持续时间。这得出如下优点:一方面使得能够在初始扫描期间以尽可能低的噪声记录加热模式<ΔT>p,q,另一方面存在还足够的温度上升直至达到目标温度,以便依据加热模式<ΔT>p,q来执行真正的加热过程。例如,如果要将从冰箱中取出的具有为5℃的温度的菜肴(Tellergericht)重新煮热到60℃,则在初始扫描之后可能会出现为例如20℃的最高温度。在所期望的真实消耗极限温度为60℃时,这样剩下为40℃的可用于优化温度引入的温度上升。
构建方案是:在步骤(a)中,按照
来计算目标温度分布,其中为根据当前温度分布<T>在相关的段上取平均的平均温度,并在步骤(b)中为了确定最合适的加热模式<T>p,q|best,
-针对每个所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
Bp,q=∑(|<Tziel>-<T>|d-|<Tziel>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
来计算评估值Bp,q,并且
-作为最合适的加热模式<ΔT>p,q|best,选择如下那个加热模式<ΔT>p,q:针对该加热模式<ΔT>p,q,评估值Bp,q取最高值。
这样,可以有利地提供一种用于确定最合适的加热模式<T>p,q|best的特别快速和可靠的可能性。如果当前温度分布<T>的各个段的差异相当小,则该构建方案特别有利。
用于计算评估值Bp,q的上面的公式也可以与段有关地在j=1、......、m个段上也被写为
构建方案是:在步骤(a)中,按照
来计算第一目标温度分布<Tziel>,其中是根据当前温度分布<T>在相关的段上取平均的平均温度,并且针对所有所选择的加热模式<ΔT>p,q按照
来计算各自的第二目标温度分布<Tziel *>p,q,其中是根据当前温度分布<T>加上所选择的加热模式<ΔT>p,q在相关的段上取平均的平均温度(亦即),并且在步骤(b)中为了确定最合适的加热模式<T>p,q|best,
-针对每个所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
Bp,q=∑(|<Tziel>-<T>|d-|<Tziel *>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
来计算评估值Bp,q,并且
-作为最合适的加热模式<ΔT>p,q|best,选择如下那个加热模式<ΔT>p,q:针对所述加热模式<ΔT>p,q,评估值Bp,q取最高值。
这样,同样可以提供一种用于确定最合适的加热模式<T>p,q|best的特别快速和可靠的可能性。如果当前温度分布<T>的各个段的差异相当大,则该构建方案特别有利。
用于计算评估值Bp,q的上面的公式可以与段有关地在j=1、……、m个段上也被写为
扩展方案是:例如基于当前温度分布<T>的这些段的最大值差,可以在用于计算评估值并由此用于确定最合适的加热模式<T>p,q|best的两种方法之间进行切换。如果这个最大的值差例如在预先给定的阈值以下,则使用上面描述的第一种构建方案,否则使用上面描述的后一种构建方案。
指数值d确定了,多强烈地考虑与目标状态的偏差。如果d>1,则将优选加热模式<ΔT>p,q,该加热模式<ΔT>p,q补偿当前温度分布<T>距目标状态<Z>的大差异。
评估值Bp,q一般将在进行微波处理过程时的重点放在避免热点上。在微波处理过程期间可能有利的是:将较高的权重放在对冷部位的加热上,即使这是以过热区域为代价也如此。这可以通过段单独地根据<Tziel>与<T>的比率来适配指数值d而实现。
例如,在上述与段有关的针对评估值Bp,q的计算公式中,对于第j段,如果适用Tziel;j>Tj,亦即当前温度分布<T>的第j段比目标温度分布<Tziel>的相同段冷,则可以在相关的求和项中设置指数值d=d1。如果适用Tziel;j<Tj,亦即当前温度分布<T>的第j段比目标温度分布<Tziel>的相同段热,则可以设置指数值d=d2,其中适用d1>d2。在d=d2的情况下,评估值Bp,q对“补充”冷却散热器比对避免热点更强地进行加权。
可能的是:随着每次计算评估值Bp,q或者仅随着每n次(其中n≥2)计算时,执行这种段单独的变型。
构建方案是:引入到烹饪室中的烹饪物是冷冻的烹饪物。相转移于是对应于从固态到液态的相转移,变热阶段发生在烹饪物完全冷冻的状态下,并且烹饪物的饱和状态对应于在烹饪物中已经局部明显发生从固态到液态的相转移的状态。在该构建方案中,烹饪物因此可从冷冻室中取出,并被送到微波烹饪器具的烹饪室中。随着处理过程的开始,例如首先执行微波生成器的调整阶段,然后计算初始扫描直至达到水的熔化温度的最大可能持续时间(必要时减去安全裕度),随后规定初始扫描的实际持续时间,于是在所规定的持续时间内执行初始扫描,并且然后依据通过初始扫描确定的加热模式给烹饪物加载微波,直到该烹饪物尽可能完全解冻。
替选的或者附加的构建方案是:引入到烹饪室中的烹饪物是非冷冻的烹饪物。于是,相转移对应于从液态到气态的相转移,变热阶段发生在烹饪物的非冷冻的状态下,并且烹饪物的饱和状态对应于在烹饪物中已经局部明显地发生从液态到气态的相转移的状态。因此,在该构建方案中,非冷冻的烹饪物可被送到微波烹饪器具的烹饪室中。随着处理过程的开始,例如首先启动微波生成器的激活阶段,然后计算初始扫描的最大可能持续时间,随后规定初始扫描的实际持续时间,然后在所规定的持续时间内执行初始扫描,并且然后依据通过初始扫描确定的加热模式来给烹饪物加载微波,直到已达到所期望的烹饪状态,例如部分或者完全变熟。
一般来说,可以针对任何烹饪物状态或者极限温度来执行上述方法。如上面已经所表明的那样,该方法可以被执行,例如直到烹饪物的如下状态:在所述状态中,烹饪物正好刚刚完全解冻。在肉末的示例性情况下,为了用机器对肉末进行处理,这可能是有利的。替选地,冷冻的烹饪物可以有针对性地被加热超过它的解冻状态,例如以重新煮热直到室温或者直至变熟。在肉末的示例性情况下,重新煮热直到室温例如可能是有利的,以便通过手对肉末进行处理。
尤其是,可以多次、例如两次地相继执行该方法,例如首先用于解冻烹饪物,然后还可以执行一次用于烹饪。
尤其是有利于对烹饪物进行烹饪的构建方案是:在多次重复步骤(a)至(d)之后,重新执行初始扫描,并且随后在重新执行的初始扫描的基础上,反复执行步骤(a)至(d)。
该任务也通过一种家用微波器具来解决,该家用微波器具具有:可装载烹饪物的烹饪室;用于生成微波的微波生成器,可借助于该微波来影响位于烹饪室中的烹饪物;至少一个热成像传感器,用于确定在烹饪物的表面上的温度分布<T>,该至少一个热成像传感器对准到烹饪室中;以及控制装置,该控制装置设立成,设定家用微波器具的设定参数的多个参数配置Sp、Sq,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq,可以用微波局部不同地对烹饪物进行处理,其中家用微波器具设立成,如上所述地执行该方法。家用微波器具可以类似于该方法地构造,并具有相同的优点。
附图说明
结合下列对实施例的示意性描述,本发明的上面描述的特性、特征和优点以及实现这些特性、特征和优点的方式和方法变得更清晰并且更容易理解,该实施例结合附图更详细地予以阐述。
图1示出了设立用于执行上面描述的方法的家用微波器具的简化草图;
图2示出了上面描述的方法的可能实施例的各个流程步骤,并且
图3示出了烹饪物在持续加载有微波功率时的解冻过程期间的平均表面温度的随时间变化的过程。
具体实施方式
作为截面图,图1以侧视图示出了呈微波器具1形式的家用微波器具的草图,该微波器具1设立用于进行在图2中更详细地描述的方法。微波器具1具有烹饪室2,该烹饪室2具有前侧的装载口3,该装载口3可借助门4来关闭。在烹饪室2中,烹饪物G布置在烹饪物托架5上。
家用微波器具1此外还具有至少一个呈微波生成装置6形式的烹饪物处理单元。微波生成装置6例如可以具有受变频器控制的微波生成器、可转动调节和/或高度可调的转动天线7和/或可转动调节和/或高度可调的摇摆器(Wobbler)(未示出)。附加地,微波器具1可以具有红外辐射加热体(未示出),例如具有底热加热体、顶热加热体和/或烤架加热体。
借助于控制单元8来操控微波生成装置6。尤其是,微波生成装置6可被设定到在烹饪室2中具有不同场分布的至少两个参数配置Sp、Sq。不同的参数配置Sp、Sq例如可以对应于转动天线7的转动角的不同值/>因此,转动角/>对应于微波器具1的具有至少两个设定值/>的场变化设定或者操作参数。尤其是,转动天线7可以连续转动,例如可以以/>的增量来连续转动,使得可设定、尤其是可单独地设定n=360个转动角值/>
再者,控制单元8与呈热成像摄像机9形式的光学传感器相连。热成像摄像机9布置成使得,该热成像摄像机9对准到烹饪室2中并且可以记录烹饪物G的像素化(bildpunktartiges)热图像。由此,热成像摄像机9可被用于记录或者确定在烹饪物G的表面上的温度分布<T>。
再者,控制单元8可以设立为,执行上面描述的方法,并且为此也可以用作评估装置。替选地,评估可以在器具外部的实体上进行,如可以在网络计算机或者所谓的“云”上进行(未示出)。
依据图1中的微波器具1,图2示出了上面描述的方法的可能实施例的各个流程步骤。
在步骤S0中,烹饪物G被引入到烹饪室2中,以利用微波进行处理。烹饪物G可以是冷冻的或者是非冷冻的。
在步骤S1中,开始微波处理过程,针对该微波处理过程,激活微波生成器6。为此,起初等待微波生成器6的调整阶段,例如等待tes=10s,以便将微波生成器6置于调整好的或稳定的操作状态。在调整阶段期间,转动天线7连续地或准连续地转动,例如以增量转动。
在调整阶段开始时,借助于热成像摄像机9来记录烹饪物G的表面的热分布<T>begin的图像,在激活阶段结束的情况下,记录烹饪物G的表面的热分布<T>end的图像。热分布<T>begin和<T>end分别具有m个面段,例如具有m个像素或者m个经过平均的相邻像素组。
随后,在步骤S1中,按照<ΔT>es=<T>end-<T>begin来将加热模式<ΔT>es计算为m个面段的差,并且由此确定具有最大温度上升的段ΔTes;max。如果烹饪物G例如在-24℃时冷冻并要被解冻,则在四个段处的热分布和<T>begin和<T>end例如可能看起来如下(温度值以℃为单位)
其中
并且由此ΔTes;max=5℃。
随后,为了确定接下来的初始扫描的最大可能持续时间tinit,max而假设,初始扫描最多要被执行直到烹饪物G的表面区域达到水的冰点减去为例如2℃的安全温度间距,亦即不超过-2℃。经此保证了:仅在烹饪物G的变热阶段期间执行初始扫描,并且烹饪物G尚未处于它的饱和状态,也就是说,烹饪物G局部尽可能地还没有一个地方已经处于它的相转移状态或饱和状态。
基于最大温度上升ΔTes;max=5℃,初始扫描的最大可能持续时间Δtinit;max被确定为:
针对初始扫描,因此可指定为34s的持续时间Δtinit,由此得出然后借助于热成像摄像机9记录的热分布的特别好的分辨率/低的热噪声。
但是也可能的是:比34s少的持续时间Δtinit已经足以达到良好的分辨率/低的热噪声,例如在5s到10s之间的持续时间Δtinit已经足以达到良好的分辨率/低的热噪声,并且用于执行初始扫描的持续时间Δtinit被规定到这种较少的持续时间。
为了示例性地解释该方法流程,在下文假设,初始扫描的持续时间被设置到Δtinit=10s。
在步骤S2中,执行示例性的初始扫描,其方式为:在转动天线7(例如以增量)连续或者准连续转动的情况下,具有恒定功率的微波被馈入到烹饪室2中持续tinit=10s。在此,转动天线7有利地在/>到/>之间执行至少一个完整的转动,但是也还可以继续转动。
在每个设定的转动角期间或者之后,或者在(例如针对所有/>的)每个角域/>期间或者之后,热成像摄像机9记录烹饪物G的分别具有m个段的热分布图像。在仅转动角/>作为设定参数变化的示例性假设下,例如针对转动天线7的完整转动得出参数配置S0=0°、S1=1°、......、S359=359°。
相对应的温度分布例如可以看起来如下(其中<T>0=<T>end,并且值以℃为单位):
等等,其中转动天线7转动得越远,从<T>0开始的温度上升就变得越大。在此要注意,温度分布<T>i在不同的转动角的情况下局部地一般并不是均匀变化,因为微波在烹饪室2中的相关场分布不是均匀的,而是可能形成例如与转动角有关的热点以及诸如此类。/>
在步骤S2中,此外根据温度分布来计算温度变化或温度上升(“加热模式”)的相对应的分布<ΔT>p,q,所述相对应的分布<ΔT>p,q在天线在参数配置Sp与参数配置Sq之间(此处:在不同的转动角与/>之间)转动时得出,在本示例中,例如:
等等,其中按照<ΔT>p,q=<Tq>-<Tp>来计算<ΔT>p,q。
Sp和Sq或p和q彼此相距越远,这些段的相关温度上升一般就越高。在上面的示例中,因此简化地假设,在两个角度与/>之间的温度上升实际上是可忽略的,使得例如针对实际考虑的<ΔT>0,89可通过<ΔT>0,89来表示,等等。
一般来说,加热模式<ΔT>p,q可以用任意值p和q来计算。例如,可以为所有可能的Sp和Sq对或p和q对计算加热模式<ΔT>p,q,或者只能为所选择的Sp和Sq对或p和q对计算加热模式<ΔT>p,q,例如,带有确定的间隔地,更确切地说也重叠地计算加热模式<ΔT>p,q,例如计算<ΔT>0,29、<ΔT>10,39、<ΔT>20,49、......等等,计算<ΔT>0,59、<ΔT>10,9、<ΔT>20,79、......等等。
由此,完成初始扫描。在上述示例中,如果转动天线7已只转动直到(亦即已只正好执行了一圈完整的天线转动),则烹饪物G在初始扫描结束时的当前温度分布对应于温度分布<T360°>。
在步骤S3中,规定所期望的归一化目标分布<Z>,对于上述示例中的解冻例如规定(此处归一化到一的)均匀目标分布<Z>,其中
其中<Z>一般(例如针对烹饪过程而不是解冻过程)也可以是不均匀的。
在步骤S4中确定,借助于初始扫描确定的哪个加热模式<ΔT>p,q必须被添加有当前温度分布<T>,以便达到对所期望的归一化目标分布<Z>的最佳近似。在下文,描述了可以如何确定最合适的加热模式<ΔT>p,q|best的两种变型:
第一变型
形成当前温度分布<T>的这些段的平均值在上述示例中,在初始扫描之后并由此按照:
来确定用于当前迭代步骤的非归一化目标温度分布<Tziel>。随后,针对加热模式<ΔT>p,q中的所有或者仅所选择的加热模式来计算评估值Bp,q,所述评估值Bp,q表示针对如下情况的量度:相关加热模式<ΔT>p,q多好或者多恰当地适合于从当前温度分布<T>出发实现非归一化目标温度分布<Tziel>。
例如按照公式
Bp,q=∑(|<Tziel>-<T>|d-|<Tziel>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
可以计算评估值Bp,q。上面的公式可以用与段有关的表示被写为
其中m为段数。在这种情况下,Bp,q的值越大,越接近目标温度分布<Tziel>。
指数d的值是预先设定的值,该预先设定的值确定了多强烈地考虑与目标温度分布<Tziel>的偏差。对于d>1遵循,评估值Bp,q优选这种补偿当前温度分布<T>距目标分布<Tziel>的大差异的加热模式<ΔT>p,q。最合适的评估值Bp,q|best那么因此对应于所计算出的最大评估值Bp,q,并且最适合的加热模式<ΔT>p,q|best是与该评估值Bp,q|best相关的加热模式。
第二变型
除了在第一变型中也计算的目标温度分布<Tziel>之外,针对每个所选择的加热模式<ΔT>p,q形成了另一目标温度分布其中/>被计算为根据当前温度分布<T>加上所选择的加热模式<ΔT>p,q在相关的段上取平均的平均温度。
随后,对于每个所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
Bp,q=∑(|<Tziel>p,q-<T>|d-|<Tziel *>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
来计算评估值Bp,q,并选择评估值Bp,q取最高值Bp,q|best的那个加热模式<ΔT>p,q作为最合适的加热模式<T>p,q|best。
如已经在上面表明的那样,指数值d可以与段无关地来规定,或者与段有关地(例如按照d=d1或者d=d2)变化。可选地,步骤S4可以在每第n次运行时用与段有关的指数值d进行计算,否则用与段无关的指数值d进行计算。
在随后的步骤S5中,对于两种变型,当前温度分布<T>被提高了最合适的加热模式<T>p,q|best,亦即以迭代的方式按照
<T>:=<T>+<ΔT>p,q|best
来写出,并且这样提高的温度分布表示新的当前温度分布<T>。新的当前温度分布<T>是已纯通过计算算出地来确定的虚拟温度分布,并且不需要与实际温度分布相一致。
在通过计算算出地确定新的当前温度分布<T>之前或者之后,在步骤S5中,在对应于最合适的加热模式<T>p,q|best的那个一系列参数配置或者参数配置序列Sp、......、Sq下,也给烹饪物G或烹饪室2加载微波。
在步骤S6中检查,(新的)当前温度分布<T>是否达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz。这可以包括:检查当前温度分布<T>的一个段、数个段(例如多于50%的段)或者所有段是否达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz。如果不是这种情况(“N”),则分支至步骤S4。可是,如果是这种情况(“J”),则微波处理过程在步骤S7结束。
可选地,针对当前温度分布<T>尚未达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz的情况,在步骤S5之后,在步骤S8中,烹饪物G可以在一定持续时间(“保持时间”Δtwait)内直至下一次设定加热模式不被加载有微波能量,以便由于在烹饪物内的热传导而能够实现有利的热补偿。同样可能的是:相继地经历多个步骤序列S4和S5,并且然后才在步骤S8中等待“保持时间”Δtwait。尤其是在使用磁控管时,可以通过避免多次启动来保护该磁控管。
可选地,针对当前温度分布<T>尚未达到或者超过预先给定的极限温度Tgrenz的情况,在步骤S6或者步骤S8(如果存在)之后,可以询问是否要执行重新的初始扫描。如果不是这种情况(“N”),则转移至步骤S4。
可是,如果是这种情况(“J”),则分支至步骤S2,并且重新记录加热模式<ΔT>p,q。随后,转移至步骤S3,其中于是可以继续使用到目前为止所使用的归一化目标分布<Z>,或者可以选择新的归一化目标分布<Z>。
作为以[℃]为单位的平均表面温度对以[s]为单位的微波处理持续时间t的绘图,图3示出了500克重的肉末块在加载有恒定微波功率时的解冻过程期间的平均表面温度的时间变化过程。
在此示例性地从为-17℃的最初平均温度(例如在调整阶段之后存在)开始,在随后进行微波加载的情况下,在例如转动天线7的连续转动下,在变热阶段W期间的平均温度近似线性地增加。在过渡到饱和阶段S时(这里在/>或t=约50秒的情况下),变化过程或曲线弯曲。在饱和阶段,烹饪物吸收的微波功率可以不再线性地被描绘到平均温度/>的升高上。
当然,本发明并不限于所示出的实施例。
一般来说,“一”、“一个”等可以被理解为单数或者复数,尤其是在“至少一个”或者“一个或者多个”等意义上可以被理解为单数或者复数,只要没有例如通过措辞“正好一个”等明确排除这一点即可。
数字说明也可以包括正好所说明的数字以及常见的公差范围,只要没有明确排除这一点即可。
附图标记列表
1 家用微波器具
2 烹饪室
3 装载口
4 门
5 烹饪物托架
6 微波生成装置
7 转动天线
8 控制单元
9 热成像摄像机
Bp,q 评估值
Bp,q|best 最合适的评估值
G 烹饪物
S 饱和阶段
S0-S9 方法步骤
<T> 在烹饪物表面G上的温度分布
<T>begin 在调整阶段开始时的温度分布
<T>end 在调整阶段结束时的温度分布
<Δt>p,q 加热模式
<ΔT>p,q|best 最合适的加热模式
Tes;max 调整阶段期间的最大温度上升
Tgrenz 极限温度
T 时间
Δtinit 初始扫描的所规定的持续时间
Δtinit;max 初始扫描的最大可能持续时间
Δtwait 保持时间
平均温度
W 变热阶段
<Z> 归一化目标状态
Claims (12)
1.一种用于运行家用微波器具(1)的方法(S1-S9),所述家用微波器具(1)具有:
-能装载烹饪物(G)的烹饪室(2),
-用于生成微波的微波生成器(6),借助于所述微波能影响位于所述烹饪室(2)中的烹饪物(G),
-至少一个热成像传感器(9),用于确定所述烹饪物(G)的表面上的温度分布<T>,所述至少一个热成像传感器(9)对准到所述烹饪室(2)中,以及
-控制装置(8),所述控制装置(8)设立成,设定所述家用微波器具(1)的设定参数的多个参数配置Sp、Sq,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq,能够用微波局部不同地对所述烹饪物(G)进行处理,
其中在所述方法中,在给所述烹饪室(2)装载(S0)所述烹饪物(G)之后,执行(S2)初始扫描,在所述初始扫描中,
-在不同的参数配置Sp,、Sq下,将微波馈入到所述烹饪室(2)中,
-借助于所述至少一个热成像传感器(9),测量与所述参数配置Sp,、Sq相关的在所述烹饪物(G)的所述表面上的温度分布<T>p、<T>q,并且
-根据不同温度分布<T>p、<T>q的差,确定加热模式<ΔT>p,q,
并且紧接在所述初始扫描之后,
(a)基于归一化目标状态<Z>和当前温度分布<T>,针对所述烹饪物(G)规定(S3)至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>p,q,
(b)基于所述当前温度分布<T>,确定(S4)最适合于实现所述至少一个目标温度分布<Tziel>、<Tziel *>p,q的加热模式<ΔT>p,q|best,
(c)在与最合适的加热模式<ΔT>p,q|best相关的一系列参数配置Sp、Sq下,给所述烹饪物(G)加载(S5)微波,并且
(d)先前的当前温度分布<T>加上所述最合适的加热模式<ΔT>p,q|best被确定(S5)为新的当前温度分布<T>。
2.根据权利要求1所述的方法(S1-S9),其中,重复步骤(a)到(d),直到所述当前温度分布<T>满足(S6)预先给定的中止标准。
3.根据权利要求2所述的方法(S1-S9),其中,所述中止标准包括:所述当前温度分布<T>达到或者超过预先给定的极限温度(Tgrenz),其中所述极限温度(Tgrenz)根据在所述烹饪物(G)中为了执行相变、尤其是水的相变所需的能量来计算(S6)。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法(S1-S9),其中,除了所述步骤(a)至(d)之外,还借助于所述至少一个热成像传感器(9)来记录所述烹饪物(G)的温度分布<T>mess;并且所述中止标准包括:测量到的温度分布<T>mess达到或者超过(S6)预先给定的极限温度(Tgrenz)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9),其中,在所述微波生成器的调整阶段(S6)之后,启动所述初始扫描(S2),其中
-加热模式<ΔT>es被记录为在所述调整阶段开始时的温度分布<T>begin和在所述调整阶段结束时的温度分布<T>end构成的差,(S1),
-从所述加热模式<ΔT>es中确定具有最高的局部温度升高的段(Tes;max),(S1),
-根据所述段(Tes;max)确定所述初始阶段直至实现位于所述烹饪物(G)中的水的相转移的最大持续时间(Δtmax),(S1),并且然后-规定所述初始阶段的持续时间(Δtinit),使得所述持续时间(Δtinit)不超过所述最大持续时间(Δtinit;max),(S1)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9),其中,在步骤(a)中,按照
计算所述目标温度分布,其中被计算为根据所述当前温度分布<T>在相关的段上取平均的平均温度;并且在步骤(b)中,为了确定所述最合适的加热模式<T>p,q|best,
-针对每个所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
Bp,q=Σ(|<Tziel>-<T>|d-|<Tziel>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
计算评估值Bp,q,并且
-选择所述评估值Bp,q取最高值的那个加热模式<ΔT>p,q作为所述最合适的加热模式<ΔT>p,q|best,(S4)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9),其中,在步骤(a)中,按照
来计算第一目标温度分布<Tziel>,其中是根据所述当前温度分布<T>在所述相关的段上取平均的平均温度;并且针对所有所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
来计算各自的第二目标温度分布<Tziel *>p,q,其中是根据所述当前温度分布<T>加上所述所选择的加热模式<ΔT>p,q在所述相关的段上取平均值的平均温度;并且在步骤(b)中为了确定所述最合适的加热模式<T>p,q|best,
-针对每个所选择的加热模式<ΔT>p,q,按照
Bp,q=∑(|<Tziel>-<T>|d-|<Tziel *>-(<T>+<ΔT>p,q)|d)
计算评估值Bp,q,并且
-选择所述评估值Bp,q取所述最高值的那个加热模式<ΔT>p,q作为所述最合适的加热模式<T>p,q|best,(S4)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9),其中,至少一个设定参数包括来自以下组的至少一个设定参数:
-转动天线的转动角,
-转盘的转动角,
-模式搅拌器的位置,
-基于半导体的微波生成器的微波频率,
-在从不同馈入地点(“端口”)馈入到所述烹饪室中的微波之间的相位差。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9),其中,引入到所述烹饪室(2)中的烹饪物(G)是冷冻的烹饪物(G)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中,引入到所述烹饪室(2)中的烹饪物(G)是非冷冻的烹饪物(G)。
11.根据权利要求10和权利要求2至8中任一项所述的方法,其中,在多次重复所述步骤(a)至(d)之后,重新执行(S2)初始扫描,并且随后基于重新执行的初始扫描,反复执行(S3-S5)所述步骤(a)至(d)。
12.一种家用微波器具(1),其具有:
-能装载烹饪物(G)的烹饪室(2),
-用于生成微波的微波生成器(6),借助于所述微波能影响位于所述烹饪室(2)中的烹饪物(G),
-至少一个热成像传感器(9),用于确定所述烹饪物(G)的表面上的温度分布<T>,所述至少一个热成像传感器(9)对准到所述烹饪室(2)中,以及
-控制装置(8),所述控制装置(8)设立成,设定所述家用微波器具(1)的设定参数的多个参数配置Sp、Sq,其中由于至少两个参数配置Sp、Sq,能够用微波局部不同地对所述烹饪物(G)进行处理,
其中,所述家用微波器具设立成,执行根据上述权利要求中任一项所述的方法(S1-S9)。
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