DE102012013275A1

DE102012013275A1 - Verfahren zum Durchführen eines Garvorganges mit einem Brat- und/oder Kochgerät sowie Brat- und/oder Kochgerät zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE102012013275A1
Application number: DE201210013275
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: MKN Maschinenfabrik Kurt Neubauer GmbH and Co KG
Current assignee: MKN Maschinenfabrik Kurt Neubauer GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: DE102012013275B4

Abstract

Ein Verfahren zum Durchführen eines Garvorganges arbeitet mit einem Brat- und/oder Kochgerät mit einer Heizeinrichtung (30) und mit einem Tiegel (10) mit einem Tiegelboden (11). Mindestens ein Temperatursensor (40) ist zur Ermittlung der Temperatur des Tiegelbodens (11) vorgesehen. Während des Garvorganges wird der Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges geschätzt. Zu einem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges wird der aktuelle Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung (30) ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges wird ferner die Temperatur des Tiegelbodens (11) ermittelt. Aus der Temperatur des Tiegelbodens (11) zu diesem Zeitpunkt und den bekannten Daten des Tiegelbodens (11) wird der Energieinhalt des Tiegelbodens (11) zu diesem Zeitpunkt ermittelt. Die Temperatur des Gargutes (20) wird während des Garvorganges zu mehreren Zeitpunkten ermittelt. Aus den Daten der Temperatur des Gargutes (20) zu verschiedenen Zeitpunkten wird die Geschwindigkeit des Anstiegs der Temperatur des Gargutes (20) zu dem Zeitpunkt ermittelt, der vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges liegt. Aus der Geschwindigkeit des Anstieges der Temperatur des Gargutes (20), dem Energieinhalt des Tiegelbodens (11) und dem Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung (30) wird ein Abschaltzeitpunkt für die Heizeinrichtung (30) ermittelt, der vor dem geschätzten Zeitpunkt es voraussichtlichen Endes des Garvorganges liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Garvorganges mit einem Brat- und/oder Kochgerät mit einer Heizeinrichtung und mit einem Tiegel mit einem Tiegelboden oder einer Brat- oder Griddleplatte sowie mindestens einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Tiegelbodens. Die Erfindung betrifft außerdem ein Brat- und/oder Kochgerät zur Durchführung dieses Verfahrens.
Brat- und/oder Kochgeräte gibt es in vielfältiger Form. Sie dienen dazu, ein festes oder ein flüssiges Gargut zu braten oder zu kochen oder Modifikationen dieser Vorgänge vorzunehmen, beispielsweise das Gargut zu frittieren. In erster Linie handelt es sich um Nahrungsmittel, die in dem Brat- und/oder Kochgerät zubereitet werden sollen oder bei denen ein Teil der Zubereitung mittels des Brat- und/oder Kochgerätes erfolgen soll.
Die Brat- und/oder Kochgeräte besitzen hierzu einen Tiegel mit einem Tiegelboden oder eine Brat- oder Grillplatte. Auf den Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte können insbesondere feste oder breiige Formen von Gargut platziert werden, wenn der Tiegel außer dem Tiegel Wände aufweist, kann in ihn auch ein Gargut in flüssiger Form eingefüllt werden. Der Tiegelboden ist mit einer Heizeinrichtung ausgestattet und wird durch diese erhitzt. Die auf und/oder über dem Tiegelboden befindliche Speise bzw. das Gargut wird auf diese Weise erhitzt oder zubereitet.
Der Tiegelboden beziehungsweise die Brat- oder Griddleplatte besitzt eine erhebliche Wärmespeicherkapazität. Dadurch unterscheiden sie sich gravierend etwa von Kombidämpfern oder Öfen, die ganz bewusst eine möglichst geringe Wärmespeicherkapazität aufweisen, um eine möglichst schnelle Aufheizzeit zu ermöglichen und dementsprechend möglichst wenig Wärmeenergie zu binden. Ein Beispiel dafür ist in der DE 10 2010 012 368 A1 beschrieben. Dort wird vorgeschlagen, zum Fertiggaren des Kerns eines bestimmten Kerns eines Gargutes, beispielsweise eines Fleischstückes, durch die bereits in der äußeren Schicht dieses Gargutes eingekoppelte Energie zu unterstützen. Dabei ist es natürlich sehr wesentlich, dass dieser Vorgang nicht durch eine Wärmespeicherkapazität von außerhalb des Garguts liegenden Wandungen verlangsamt, beeinflusst oder sonst beeinträchtigt wird. Diese Gedanken sind mithin für Brat- und/oder Kochgeräte mit Tiegeln oder Brat- oder Griddleplatten nicht einsetzbar.
Auch bei Backöfen, wie etwa aus der CH 678 996 A bekannt fehlt es an Wärmespeicherkapazitäten in den Wänden. In der dort beschriebenen Konzeption wird eine Reduzierung der Heizleistung auf anderem Wege angestrebt.
Um die Zubereitung der Speisen bei den Brat- und/oder Kochgeräten geeignet regeln zu können, ist es bekannt, den Tiegelboden mit einem Temperatursensor auszustatten, der die aktuelle Temperatur des Tiegelbodens feststellt. Der Temperatursensor meldet seine Messergebnisse kontinuierlich oder auch in Abständen an eine Gerätesteuerung. Die Gerätesteuerung kann dann mittels eines Reglers die Heizeinrichtung verstärkt oder vermindert Wärmeenergie an den Tiegelboden abgeben lassen.
Der Bediener des Brat- und/oder Kochgerätes schaltet nun durch vorgesehene Bedienelemente mittels der Gerätesteuerung die Heizeinrichtung ein, wenn er den Garvorgang beginnen möchte, und schaltet die Heizeinrichtung wieder aus, wenn er den Garvorgang beenden möchte.
Bei diesen Vorgängen orientiert er sich optisch an dem Erscheinungsbild des Garguts, um zu prüfen, ob der Garvorgang abgeschlossen ist. Er kann bei dieser Entscheidung unterstützt werden beispielsweise durch Temperaturfühler, die er in ein festes Gargut einführt oder die er in ein flüssiges Gargut hineinhängen lässt. In beiden Fällen kann er aus diesen Temperaturangaben folgern, ob der Garvorgang abgeschlossen ist. Es ist auch möglich, dass er sich durch eine Zeitvorgabe leiten lässt, wie dies beispielsweise beim Kochen eines Eis bekannt ist. Hier kann auch eine automatisierte Abschaltung nach einer bestimmten Zeitspanne vorgenommen werden, ebenso auch eine automatisierte Abschaltung, wenn ein Temperaturwert eine vorgegebene oder vom Bediener gewählte Größe erreicht hat.
Insbesondere bei einer gewerblichen Nutzung derartiger Brat- und/oder Kochgeräte finden weitere Aspekte zunehmende Beachtung. So geht es etwa um eine immer wichtiger werdende Automatisierung des Vorganges, da ein Bediener beispielsweise eine Vielzahl von unterschiedlichen Geräten in einer gewerblichen Großküche gleichzeitig bei der Zubereitung unterschiedlicher Speisen bedient. Auch andere Verbesserungsmöglichkeiten der herkömmlich bekannten Verfahren zur Durchführung von Garvorgängen mit Brat- und/oder Kochgeräten sind von Interesse.
So wird in der DE 35 30 403 A1 bereits ein Ankochheizvorgang einer Kochvorrichtung automatisch geregelt. Hier wird eine Temperatur eines Topfbodens berücksichtigt, um ein Überkochen des flüssigen Garguts im Topf zu vermeiden. Dieser Gedankengang ist sinnvoll, lässt aber weitere Verbesserungen zu.
In der DE 36 42 181 C1 wird eine Umgebungstemperatur des Kochgerätes als Grundlage zur Beeinflussung der Gar- beziehungsweise Kochzeit herangezogen. In erster Linie wird dabei der Starttemperatur und dem Ankochvorgang Aufmerksamkeit geschenkt, die eine Vorausberechnung nach Auffassung dieses Dokumentes bestimmen. In erster Linie ist auch dieser Vorschlag für reaktionsschnelle Heizsysteme gedacht.
Aus der DE 195 33 514 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der die Heizleistung für die Zubereitung von Speisen insgesamt einer näheren Betrachtung unterzogen wird. Auch hier geht es insbesondere um die ersten Phasen des Aufheizungsprozesses, die einmal oder mehrmals unterbrochen werden und es so ermöglichen, dass aus dem jeweiligen Anstieg und Abfall des gemessenen dynamischen Temperatur-Zeit-Verlaufs diverse Rückschlüsse auf die Größe des Kochgefäßes, seine Stellung auf der Heizplatte und das Volumen mit Füllungsgrad gezogen werden können. Diese Kenntnisse werden dann für Sicherheitsabschaltungen bei nicht ordnungsgemäß platziertem Kochgefäß und für die weitere Regelung genutzt. Dieser Vorgang ist sehr aufwändig und führt gerade durch die jeweilige Durchführung während der Aufheizphase zu einem entsprechenden Zeitverlust, der gerade bei gewerblichen Großküchen nicht gewünscht ist, denn jeder Garvorgang würde auf diese Weise länger dauern, um die gewünschten dynamischen Vorgänge ausführen und beobachten zu können.
Trotz dieser teilweise sinnvollen Vorschläge bleibt damit nach wie vor der Wunsch nach weiteren Möglichkeiten bestehen, die herkömmlich bekannten Verfahren zur Durchführung von Garvorgängen mit Brat- und/oder Kochgeräten zu verbessern.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein derartiges Verfahren vorzuschlagen, dass einen weiteren, interessanten Vorteil gegenüber herkömmlichen Verfahren aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein hierzu geeignetes Brat- und/oder Kochgerät vorzustellen.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen eines Garvorganges mit einem Brat- und/oder Kochgerät mit einer Heizeinrichtung mit einem Tiegel mit einem Tiegelboden oder einer Brat- oder Griddleplatte sowie mit mindestens einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte, bei dem während des Garvorganges der Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges geschätzt wird, bei dem zu einem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges die Temperatur des Tiegelbodens ermittelt wird, bei dem aus der Temperatur des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte zu diesem Zeitpunkt und den bekannten Daten des Tiegelbodens der Energieinhalt des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte zu diesem Zeitpunkt ermittelt wird, bei dem die Temperatur des Gargutes während des Garvorganges zu mehreren Zeitpunkten ermittelt wird, bei dem aus den Daten der Temperatur des Gargutes zu verschiedenen Zeitpunkten die Geschwindigkeit des Anstiegs der Temperatur des Gargutes zu dem Zeitpunkt ermittelt wird, der vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges liegt, und bei dem aus der Geschwindigkeit des Anstieges der Temperatur des Gargutes, dem Energieinhalt des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte und dem Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung ein Abschaltzeitpunkt für die Heizeinrichtung ermittelt wird, der vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges liegt.
Dieses Verfahren lässt sich durchführen mit einem Brat- oder Kochgerät mit einer Heizeinrichtung, mit einem Tiegel mit einem Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte, mit mindestens einem Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte, mit Temperaturfühlern zur Ermittlung der Temperatur des Gargutes, mit einer Gerätesteuerung, welche mit dem oder den Temperatursensoren, dem oder den Temperaturfühlern und einem Regler zur Regelung der Heizeinrichtung verbunden ist, wobei die Gerätesteuerung eine Zeitmesseinrichtung aufweist.
Durch die Erfindung wird es möglich, in erheblichem Maße Energie bei einem Garvorgang einzusparen. Dies ist insbesondere bei einer gewerblichen Anwendung von Interesse, da gewerblich genutzte Brat- und/oder Kochgeräte in ständigem Einsatz sind und eine Vielzahl von Garvorgängen am Tage durchführen und darüber hinaus auch häufig genutzt werden, um eine relativ große Menge an Gargut zuzubereiten, wobei entsprechend auch vergleichsweise große Energiemengen verbraucht werden. Bei einem Verbrauch großer Energiemengen führt eine Einsparung auch sehr rasch und deutlich zur Einsparung wirtschaftlich interessanter Mengen an Energie.
Ein Einsparung von Energie ist nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen von Interesse; sondern auch im Hinblick auf die Schonung von Ressourcen und der Umwelt wichtig. Im konkreten Fall in der Anwendung bei gewerblichen Großküchen tritt auch der Aspekt hinzu, dass durch eine Einsparung von Energie die Erzeugung unnötiger Wärme vermieden wird. Zu bedenken ist, dass beim Betrieb einer Vielzahl von Geräten in einer Küche auch im Auge behalten werden sollte, dass erzeugte und nicht für die Zubereitung von Speisen tatsächlich benötigte Energie in Form von Wärme weder abgeführt werden muss, um die Umgebungstemperatur für die Nutzer in einer Küche nicht zu sehr ansteigen zu lassen. Das bedeutet, dass eine im Übermaß produzierte Wärmeenergie in Konsequenz weitere Energie erfordert, etwa für Lüfter oder Klimaanlagen, um die Umgebungstemperatur in der Küche auf einem vertretbaren Maß zu halten. Auch die Belastung der Küche mit Wrasen z. B. in Form von Wasserdampf usw. wird vermindert.
Die Erfindung macht nun Gebrauch von der Erkenntnis, dass während des Garvorganges es möglich ist, durch geschickte Maßnahmen die für den noch durchzuführenden Abschnitt eines Garvorganges voraussichtlich benötigte Energie abzuschätzen. Für diese Abschätzung werden erfindungsgemäß verschiedene Temperaturwerte, die Leistungswerte der Heizeinrichtung und der Temperaturanstieg des Gargutes herangezogen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren während des Garvorganges zu dem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges der aktuelle Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung ermittelt wird.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ohne dieses vorgenannte Merkmal wird durch die Gerätesteuerung nur auf die Temperatur des Gargutes zugegriffen. Etwas komplexer, jedoch vorteilhafter und präziser, ist es, wenn außerdem die Wärmekapazität des Tiegelbodens selbst mit berücksichtigt wird. Aus dieser lässt sich nämlich die mögliche Restgarzeit sehr gut ableiten. Wenn dann die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des Gargutes ebenfalls aus den Messwerten ermittelt ist, kann sehr präzise das weitere Verhalten der Temperatur sowohl des Gargutes als auch des Tiegelbodens vorausgesagt werden. Je präziser diese Voraussage ist, desto präziser und energietechnisch günstiger kann der Abschaltzeitpunkt für die Heizeinrichtung gewählt werden.
Wenn nun aus diesen Werten die noch benötigte Energie ermittelt wird, so stellt sich heraus, dass eine Abschaltung der Heizeinrichtung an sich schon zu einem Zeitpunkt möglich ist, zu dem der Garvorgang noch läuft. In dem Tiegelboden befindet sich nämlich bereits durch die Heizeinrichtung eingekoppelte Wärmeenergie, die noch nicht an das Gargut abgegeben ist. Diese Energie kann nun auch dann noch abgegeben werden, wenn die Heizeinrichtung schon abgeschaltet ist und somit keine weitere Wärmeenergie mehr nachliefert.
Die Idee besteht also kurz gefasst darin, aus der Wärmekapazität des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte und der während des Garvorganges zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigten Energiemenge aktuell darauf zu schließen, für welchen in der Zukunft liegenden Zeitraum des Garvorganges die im Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte bereits enthaltene Wärmeenergie bei Fortsetzung des Garvorganges noch ausreichen würde.
Im Umkehrschluss wird nun erfindungsgemäß daraus ermittelt, wann die Energiezufuhr in den Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte gestoppt werden kann, ohne die erfolgreiche Beendigung des Garvorganges zu gefährden.
Besonders gut geeignet sind derartige erfindungsgemäße Verfahren auch für so genannte Druckgargeräte, bei denen also ein Koch- oder Bratvorgang unter Druck stattfindet. Hier lässt sich besonders sicher festhalten, in welche Richtung Wärmeenergie während eines Garvorganges abgegeben wird, mit der Folge, dass hier die Ergebnisse besonders gut vorhergesagt werden können, wodurch dann auch der Zeitpunkt für die optimale Abschaltung besonders sicher festgelegt werden kann.
Da professionelle Brat- und/oder Kochgeräte meist massive und großvolumige Tiegel besitzen, ist der Energieinhalt eines solches Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte erheblich. Es ist durchaus möglich, dass Wärmeenergie im Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte kurz vor Beendigung des Garvorganges in einer Größenordnung von 10% bis 30% des Gesamtenergieverbrauchs des ganzen Garvorganges beträgt. Die Wahl eines geeigneten Abschaltpunktes für die Heizeinrichtung vor der Beendigung des Garvorganges kann hier also zu einer Energieeinsparung für einen einzigen Garvorgang von 10% bis 30% betragen.
Eine Möglichkeit für eine Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass über eine akustische und/oder optische Anzeigeeinrichtung der ermittelte Abschaltzeitpunkt für die Heizeinrichtung dem Bediener angezeigt wird.
Dieses ermöglicht es, dem Bediener mitzuteilen, dass zum Zeitpunkt der Anzeige oder auch zu einem bestimmten in der Zukunft kurz bevorstehenden Zeitpunkt der optimale Abschaltzeitpunkt gegeben wäre. Der Bediener hat dann die Möglichkeit, dieser Empfehlung zu folgen und das Gerät abzuschalten. Der Bediener kann dann auch von dieser Empfehlung abweichen, wenn er dies aus bestimmten Gründen für geboten hält.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach der Ermittlung des Abschaltzeitpunktes für die Heizeinrichtung diese automatisch zum Abschaltzeitpunkt abgeschaltet wird.
In diesem Falle wird der Bediener vollständig von der Beobachtung dieses Zeitpunktes entlastet. Er tritt erst dann wieder an das betreffende Brat- und/oder Kochgerät heran, wenn der Garvorgang vollständig beendet ist. Er muss also auch nicht wie herkömmlich nach dem von ihm veranlassten Abschalten möglichst rasch das Gargut aus dem Topf nehmen, um ein Überkochen zu vermeiden, sondern kann einfach abwarten, bis das Brat- und/oder Kochgerät den Vorgang vollständig abgeschlossen hat und ihn dann informiert.
Durch das Verfahren kann auch ein Überschwingen reduziert oder verhindert werden. Herkömmlich kann es nämlich geschehen, dass ein Brat- und/oder Kochgerät bei Erreichen einer Zieltemperatur abschaltet, der Nutzer beziehungsweise Koch in diesem Moment abgelenkt ist und somit die weiterhin von dem Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte in das Gargut abgegebenen Wärmeenergie das gesamte System überschwingen lässt. Dieser Effekt ist herkömmlich als „Überkochen” bekannt, beispielsweise in Zusammenhang mit Milch.
Erfindungsgemäß kann dieser Effekt jedoch gar nicht eintreten. Auch dann, wenn der Nutzer abgelenkt ist, ist die in dem Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte zunächst vorhandene Wärmeenergie am Ende beim Erreichen der Zieltemperatur bereits aufgebraucht. Selbst dann, wenn hier etwa vorsorglich ein Toleranzbereich genutzt wird, ist die noch vorhandene Temperaturdifferenz zwischen dem Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte und dem Gargut zu gering, um noch ein Überkochen herbeizuführen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges bestimmt wird durch Erreichen einer im Verhältnis zu Endtemperatur vorgegebenen Temperatur des Gargutes oder des Tiegelbodens beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte.
Auf diese Weise kann auch automatisch festgelegt werden, wann das Gargerät ermitteln soll, dass ein Ausschaltzeitpunkt optimal bevor steht. Grundsätzlich wäre es möglich, hier kontinuierlich eine Berechnung vorzunehmen. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Der Berechnungszeitpunkt sollte zweckmäßig schon in dem ungefähren Zeitbereich des Ausschaltzeitpunkts liegen, um die Geschwindigkeit des Anstieges der Temperatur so zu ermitteln, dass sie der Geschwindigkeit am Ausschaltzeitpunkt dann ebenfalls entspricht. Andererseits sollte sichergestellt werden, dass dieser Berechnungszeitpunkt natürlich auf jeden Fall vor dem danach ermittelten Ausschaltzeitpunkt liegt.
Eine automatisierte Vorgehensweise hat eine Reihe von Vorteilen. So besteht aufgrund der häufig sehr unterschiedlichen Benutzungsweise solcher Brat- und/oder Kochgeräte durch unterschiedliche Bediener und für unterschiedliche Gargüter eine erhebliche Fehlerquelle, wenn eine manuelle Vorabschaltung der Heizeinrichtung durch den Bediener versucht werden würde. Da. die Mengen des zuzubereitenden Gargutes sehr stark variieren können in beispielsweise ein und demselben Tiegel bei einem Gargut 10 Liter und bei einem anderen Vorgang 150 Liter zubereitet werden sollen, kann ein Bediener manuell wenig Erfahrungen sammeln und würde daher bei einer von ihm geschätzten Vorabschaltung sehr fehlerbehaftet reagieren. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann dagegen sehr präzise der optimale Zeitpunkt ermittelt werden.
Dies gilt sowohl bei Kochvorgängen wie auch bei Bratvorgängen, bei Frittiervorgängen oder auch anderen Modifizierungen von Koch- und Bratvorgängen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass über eine akustische und/oder optische Anzeigeeinrichtung der ermittelte Abschaltzeitpunkt für die Heizeinrichtung dem Bediener angezeigt wird.
Mit diesen zusätzlichen Verfahrensschritten lässt sich auch nach dem erfindungsgemäßen Abschalten der Heizeinrichtung noch feststellen, ob denn tatsächlich der beabsichtigte weitere Verlauf des Garvorganges ohne Zufuhr von Wärmeenergie durch die Heizeinrichtung so stattfindet, wie angestrebt.
Sollten die Verfahrensschritte feststellen, dass die Anstiegskurve der Temperatur des Gargutes zu flach verläuft, also die angestrebte Endtemperatur möglicherweise nicht oder nicht ganz erreicht wird, so wird entsprechend kurzzeitig die Heizeinrichtung wieder eingeschaltet. Dadurch kann durch das Zugeben eines Bruchteils der ursprünglich und herkömmlich benötigten Energie selbst für diesen Fall noch das ursprüngliche Garergebnis erreicht werden.
Diese Fälle können beispielsweise eintreten, wenn gegen Ende des Garvorganges der Nutzer in den Garvorgang in nicht vorhergesehener Form eingreift, beispielsweise durch die Zugabe von Gewürzen oder Gemüsestückchen, die auf einer deutlich niedrigeren Temperatur liegen und mithin eine durch die Gerätesteuerung zuvor nicht erwartete Änderung des Temperaturverlaufs des Gargutes herbeiführen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Vergleich des aktuellen Wertes der ermittelten Temperatur des Gargutes mit einem eingegebenen oder vorgegebenen Wert der für die Temperatur des Gargutes nach Beendigung des Garvorganges erfolgt, dass bei einer Feststellung, dass die gemessene Temperatur und die vorgegebene oder eingegebene Temperatur innerhalb einer Toleranzbreite übereinstimmen und bei gleichzeitiger Feststellung, dass die Geschwindigkeit des Anstieges der Temperatur des Gargutes 0 beträgt oder innerhalb eines Toleranzbereiches von 0 liegt, eine Regelung durch Einschalten und Ausschalten der Heizeinrichtung zur ungefähren Konstanthaltung der Temperatur des Gargutes erfolgt.
Durch diese Maßnahme wird es sogar möglich, nach dem Erreichen einer Zieltemperatur diese Zieltemperatur weitgehend konstant zu halten, wenn etwa der Nutzer unaufmerksam ist oder aufgrund wichtiger anderer Aktionen an anderen Geräte in einer gewerblichen Großküche daran gehindert ist, sich dem eigentlich fertigen Gargut aus der Erfindung zu widmen.
Das Verfahren ermittelt im Grunde genommen den nötigen Energieeintrag, der geeignet ist, nach dem Erreichen einer Zieltemperatur des Garvorganges eine Resttemperaturdifferenz zwischen dem Tiegelboden beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte und dem Gargut zu halten, um die Temperaturverluste durch Abkühlen des fertig zubereiteten Gargutes auszugleichen.
Weitere Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
Im Folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brat- und/oder Kochgerätes;
2 eine schematische Darstellung eines Temperaturverlaufes eines Garvorganges ohne vorzeitige erfindungsgemäße Abschaltung;
3 eine schematische Darstellung eines Temperaturverlaufes eines Garvorganges mit vorzeitiger erfindungsgemäßer Abschaltung, und
4 eine schematische Darstellung der Situation des Garguts auf dem Tiegelboden.
In der 1 sieht man ein Beispiel für ein Brat- oder Kochgerät. Dieses besitzt einen Tiegel 10. Der Tiegel 10 besitzt einen Tiegelboden 11 und eine Tiegelwandung 12. Bei einem Bratgerät würde man weniger von einem Tiegelboden 11, sondern eher von einer Brat- oder Griddleplatte sprechen. Im Folgenden ist ausschließlich eine Version mit einem Tiegel 10 mit einem Tiegelboden 11 und mit einer Tiegelwandung 12 die Rede, die Beschreibung trifft aber eine alternative Ausgestaltung eines reinen Bratgeräts in entsprechender Form.
Es handelt sich hier um ein zum Braten oder alternativ zum Kochen eines Gargutes in Form von Speisen geeignetes Brat- und Kochgerät mit einem Tiegel 10, in den ein flüssiges Gargut 20 eingebracht werden kann. Denkbar ist es auch, in dem Tiegel 10 nicht flüssiges, sondern festes oder breiiges Gargut 20 einzubringen. Es kann bei einer vorgesehenen Verwendung für nur festes Gargut 20 dann gegebenenfalls auf eine Tiegelwandung 12 verzichtet werden.
Um das Gargut 20 in dem Tiegel 10 erhitzen zu können, ist eine Heizeinrichtung 30 vorgesehen. Die Heizeinrichtung 30 erwärmt den Tiegelboden 11 und die in der Heizeinrichtung 30 erzeugte Wärmeenergie wird somit über den Tiegelboden 11 auf das Gargut 20 im Tiegel 10 übertragen.
Der Tiegelboden 11 beziehungsweise die oben erwähnte Brat- oder Griddleplatte besitzt eine recht erhebliche und nennenswerte Wärmespeicherkapazität. Die hier durch die Erfindung insbesondere betroffenen Brat- oder Kochgeräte besitzen ganz bewusst einen solchen Boden, der beim Braten die Temperatur annähernd konstant halten kann, was bei einem derartigen Garvorgang auch gewünscht ist. Große Fleischstücke von beispielsweise einer Masse von 2 kg, die auf den in diesem Fall als Bratplatte fungierenden Tiegelboden 11 gelegt werden, benötigen für den Bratvorgang eine erhebliche Wärmemenge und ohne eine entsprechende Wärmespeicherkapazität der Bratplatte, beziehungsweise des Tiegelbodens 11 kann ein gewünschter Bratvorgang nicht sinnvoll durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Geräte unterscheiden sich mithin in diesem Aspekt deutlich von beispielsweise Kombidämpfern oder Mikrowellenöfen, die beide für einen Bratvorgang nicht vorgesehen sind. Derartige Öfen oder Kombidämpfer sind bewusst so konstruiert, dass sie eine möglichst schnelle Aufheizzeit ermöglichen, also gerade keine Wärmespeicherkapazitäten benachbart zu dem Gargut 20 vorsehen.
Entscheidend für einen guten Bratvorgang oder auch einen Kochvorgang mit einem Tiegel 10 ist die große Masse des Tiegelbodens 11 beziehungsweise der Bratplatte. Diese große Masse stellt in erheblichem Maße Wärmeenergie für den Garvorgang zur Verfügung.
Die Heizeinrichtung 30 kann eine elektrische Heizeinrichtung sein, sie kann auch über Gas- oder Dampfenergie betrieben werden. Elektrische Heizeinrichtungen 30 können als Widerstandsheizungen oder auch als Induktionsheizungen ausgeführt sein. Auch andere Formen von Heizeinrichtungen 30 sind denkbar.
Um die Temperatur einzustellen, kann ein Regler 51 vorgesehen werden, der mit der Heizeinrichtung 30 verbunden ist.
Die Temperatur des Tiegelbodens 11 kann mittels einer oder mehrerer Temperatursensoren 40 gemessen werden. Diese Temperatursensoren 40 können sich an mehreren verschiedenen Orten des Tiegelbodens 11 befinden.
Die Temperaturmesswerte der Temperatursensoren 40 werden an eine Gerätesteuerung 50 weitergeleitet. Diese Gerätesteuerung 50 kann über den bereits erwähnten Regler 51 die Heizeinrichtung 30 steuern und regeln. Diese Gerätesteuerung 50 kann sich entweder direkt am Brat- oder Kochgerät und in der Nähe des Tiegels 10 befinden, sie kann aber auch außerhalb des Gerätes angeordnet sein und ist dann mit diesem über drahtgestützte oder auch drahtlose Kommunikationssignale verbunden.
Der erwähnte Regler 51 kann ein Softwareregler sein. Er kann sich in der Gerätesteuerung 50 befinden. Der Regler 51 steuert beziehungsweise regelt die Temperatur des Tiegelbodens 11, in dem er die Heizeinrichtung 30 in Abhängigkeit einer Regelgröße ein- beziehungsweise ausschaltet. Dabei kann eine Solltemperatur über Bedienelemente in einer Bedienungseinrichtung von einem Bediener beziehungsweise Nutzer an die Gerätesteuerung 50 übermittelt werden.
In der 2 ist ein sehr schematisierter, dem Herkömmlichen Bratvorgang aber durchaus entsprechender Garvorgang dargestellt. Nach rechts ist die Zeit t und nach oben die Temperatur T aufgetragen. Das Gargut mit der Temperatur T_G beginnt bei einem niedrigen Wert von beispielsweise Zimmertemperatur oder bei Tiefgefrorenen Fleischstücken auch darunter zum Zeitpunkt T0. Der Tiegelboden 11 beziehungsweise die Bratplatte besitzt demgegenüber die Temperatur T_B. Der Tiegelboden 11 ist mithin zum Zeitpunkt T0 schon vorgeheizt durch die Heizeinrichtung 30 und besitzt eine Temperatur, die deutlich über einer für das Gargut gewünschten Solltemperatur T_S liegt.
Dieser Garvorgang dürfte dem Nutzer eines herkömmlichen Bratgerätes ohne Weiteres bekannt sein. Man sieht, dass mit fortschreitender Zeit die Temperatur T_G des Gargutes kontinuierlich ansteigt. In der 2 ist dies schematisch als linearer Anstieg mit der Zeit dargestellt, was bei den im Übrigen angegebenen Randbedingungen auch ungefähr stimmt.
Der Tiegelboden 11, beziehungsweise die Bratplatte mit ihrer erheblichen Wärmespeicherkapazität verliert durch den Garvorgang praktisch keine Temperatur, auch wenn die Masse des Gargutes 20 relativ hoch ist. Die Heizeinrichtung 30 hält dabei die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 nahezu konstant, wobei Schwankungen aufgrund der hohen Wärmespeicherkapazität nahezu zu vernachlässigen sind.
Der Tiegelboden 11 ist also dauerhaft von der Heizeinrichtung 30 beheizt. Schließlich hat bei einem herkömmlichen Garvorgang das Gargut 20 mit seiner Temperatur T_G die gewünschte Solltemperatur T_S zum Zeitpunkt T₂ erreicht, was etwa ein Sensor oder der Benutzer feststellt. Die Heizeinrichtung 30 wird abgeschaltet.
Das Gargut 20 kann nunmehr zum Verzehr oder zur weiteren Verarbeitung vom Tiegelboden 11 genommen werden und das Gargerät im Übrigen wird nicht mehr weiter benötigt.
Eine genauere Betrachtung dieser Situation, wie sie von der Erfindung vorgenommen wird, zeigt allerdings, dass sich zu diesem Abschaltzeitpunkt T₂ im Tiegelboden 11 ein Energieüberschuss befindet, der herkömmlich nicht genutzt wird. Dieser Energieüberschuss liegt deshalb vor, weil der Tiegelboden 11 während des Garvorganges stets heißer ist als das Gargut 20 selbst, da der Tiegelboden 11 ständig Energie in das Gargut 20 leiten muss. Dieses ist sowohl bei festem wie auch bei flüssigem Gargut 20 der Fall. Wäre der Tiegelboden 11 kühler als das Gargut 20, würde er keine Wärmeenergie in das Gargut 20 einleiten können, sondern dieses stattdessen abkühlen.
Erfindungsgemäß wird nun diese zum Abschaltzeitpunkt T₂ im Tiegelboden 11 vorhandene überschüssige Energie genutzt beziehungsweise es wird erkannt, dass es sinnvoll ist, die weitere Zufuhr von Energie bereits vor dem eigentlichen Ende des Garvorganges abzustellen. Die zum erfindungsgemäßen Abstellzeitpunkt T₂ in dem Tiegelboden 11 vorhandene gespeicherte Energie kann für den Garvorgang noch genutzt werden.
Diese Nutzung von Energie führt dazu, dass insgesamt Energie eingespart wird.
In der 3 ist nun schematisch ein Temperaturverlauf dargestellt, wie er sich bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt. Die Darstellung ist bewusst so aufgebaut, dass eine unmittelbare Vergleichbarkeit mit der Darstellung in 2 gegeben ist. Nach oben ist wiederum die Temperatur T und nach rechts die Zeit t aufgetragen. Das Gargut 20 mit der Temperatur T_G wird zum Zeitpunkt T0 auf die bereits vorgeheizte Bratplatte beziehungsweise den Tiegelboden 11 mit der Temperatur T_B aufgelegt und der Gar- beziehungsweise Bratvorgang beginnt.
Hier ist zusätzlich noch die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit durch die beiden Differenzbeträge dT und dt angedeutet.
Der gesamte Garvorgang beziehungsweise Bratvorgang läuft über einen erheblichen Zeitabschnitt genauso ab, wie herkömmlich in der 2 dargestellt. Allerdings ist die Gerätesteuerung 51 hier in der Lage festzustellen, dass die bis zu einem Zeitpunkt T₁, welcher vor dem ursprünglichen Zielzeitpunkt T₂ liegt, bereits genügend Wärmeenergie in dem Tiegelboden 11 beziehungsweise der Bratplatte befindlich ist. Zu diesem Zeitpunkt herrscht in dem Gargut konkret die Temperatur T₁, die natürlich auch niedriger ist, als die Solltemperatur T_S, da sie zu einem Zeitpunkt vor dem Erreichen der Solltemperatur in dem Gargut 20 herrscht.
Zu diesem Zeitpunkt T₁ wird jetzt die Heizeinrichtung 30 abgestellt und führt keine weitere Energie dem Tiegelboden 11 zu. Der Tiegelboden 11 beziehungsweise die Bratplatte gibt jetzt jedoch aufgrund des fortgesetzten Bratvorganges weiterhin Wärmeenergie an das Gargut 20 ab. Dies führt dazu, dass die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 leicht und kontinuierlich abnimmt und so den Energieverlust deutlich macht. Die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 ist aber nach wie vor höher als die Solltemperatur T_S und die Temperatur T_G des Garguts 20.
Da die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 geringfügig abnimmt, nimmt auch Temperaturanstiegsgeschwindigkeit dT/dt der Temperatur T_G des Garguts 20 leicht ab, was in der 3 gerade noch zu erkennen ist. Die Steigung der Temperaturkurve T_G nimmt ganz leicht ab.
Dies führt dazu, dass die Temperatur T_G des Garguts 20 zu dem Zeitpunkt t₂, an dem herkömmlich die Temperatur des Garguts die Solltemperatur erreicht hat, dies noch nicht ganz erreicht hat, sondern gerade darunter bleibt.
Die Temperatur T_G des Garguts 20 nimmt aber nach wie vor weiter zu, da die in Wärmekontakt befindliche Bratplatte beziehungsweise der Tiegelboden 11 mit der Temperatur T_B immer noch eine höhere Temperatur aufweist und Wärmeenergie an das Gargut 20 abgeben kann.
Dies führt dazu, dass das Gargut 20 dann zu einem kurz hinter den Zeitpunkt T₂ liegenden nunmehrigen Fertigstellungszeitpunkt t₃ die Solltemperatur T_S doch erreicht und den Garvorgang mithin in äußerst geringfügig verzögerter Zeit abschließt.
In einigen Garprozessen verlängert sich die Garzeit in einem derart geringen Maß, dass die zusätzlich benötigte Zeit kaum messbar ist. Wird beispielsweise durch schließen des Deckels der Wärmeverlust minimiert, kann der Garvorgang in nahezu gleicher Zeit abgeschlossen werden.
Der Ablauf eines Garvorganges kann weiter automatisiert werden, wenn die Bedienungseinrichtung auch Bedienelemente aufweist, mit denen der Benutzer eine gewünschte Garzeit eingeben kann, also eine Uhrzeit oder auch eine Zeitdauer, die durch den Bediener vorgegeben wird. Genau betrachtet ist die Zeitdauer ein Wert für die Menge an Wärmeenergie, die ein Nutzer dem Gargut 20 zuführen will. Er nimmt diesen Wert für die Zeitdauer aus seinem Erfahrungsschatz oder folgt einem Vorschlag aus im Speicher des Gargeräts vorliegenden Rezept, die etwa das Gargut, seine Menge und seine Konsistenz berücksichtigen.
Die Gerätesteuerung 50 interpretiert die entsprechenden Eingaben des Nutzers so, dass sie die gewünschte Solltemperatur T_S des Garguts 20 bei der Fertigstellung entsprechend anstrebt und dafür die vorstehend genannten Maßnahmen trifft.
Es wäre dann möglich den Garvorgang mittels der Gerätesteuerung 50 automatisch nach Erreichen der gewünschten Solltemperatur T_S zu beenden, und zwar automatisch durch die Gerätesteuerung 50 selbst. Dadurch kann ein Garvorgang automatisiert werden, mit der Folge, dass die Ergebnisse des Garvorganges insbesondere reproduzierbarer und damit besser werden. Darüber hinaus kann der Energieverbrauch reduziert werden, da vermieden wird, dass Garvorgänge zu lange laufen.
Die Gerätesteuerung 50 wird für diesen Zweck mit einer geeigneten Zeitmesstechnik ausgestattet.
Anstelle einer Zeitdauer oder einer Garzeit kann der Bediener in bestimmten Ausführungsformen auch eine Zielkerntemperatur eingeben. Mittels eines Temperaturmessfühlers in Form einer länglichen Nadel kann der Benutzer einen derartigen Temperatursensor in das Gargut 20 stecken, sodass die Kerntemperatur dieses Gargutes 20 gemessen wird.
Der Begriff „in das Gargut stecken” passt insbesondere zu Bratvorgängen von festen Speisen beziehungsweise festem Gargut 20. Werden wie in der 1 angedeutet, jedoch Kochvorgänge mit flüssigem Gargut 20 durchgeführt, können die Tiegelwandungen 12 mit einem oder mehreren weiteren Temperaturfühlern 41 ausgestattet werden. Diese zusätzlichen Temperaturfühler 41 im Wandungsbereich des Tiegels 10 sind dann in der Lage, die Temperatur des flüssigen Gargutes 20 zu messen.
Man kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel schon erkennen, dass insbesondere bei den massiven und großvolumigen Tiegeln 10, die bei professionellen Brat- und Kochgeräten eingesetzt werden, die vom Tiegelboden 11 aufgenommene Energie ganz erheblich sein kann. Vergleicht man diesen Energieinhalt des Tiegelbodens 11 mit dem Gesamtenergieverbrauch, der während eines Garprozesses aufgewendet werden muss, um das Gargut 20 entsprechend zu erhitzen und zuzubereiten, so beträgt der Energieinhalt des Tiegelbodens durchaus zwischen 10% und 30% dieses Gesamtenergieverbrauches.
Da die physikalischen Eigenschaften des Tiegelbodens 11 in dem Gargerät bekannt sind und ebenso auch eine Verbrauchsmessung des aktuellen Energieverbrauchs vor dem Abschaltzeitpunkt vorgenommen werden kann, kann daraus auch auf die noch benötigte Energie geschlossen werden, die für die Zubereitung des Garguts 20 im Inneren des Tiegels 10 erforderlich ist.
Entsprechend kann recht präzise hochgerechnet werden, zu welchem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Garvorganges die weitere Energiezufuhr in den Tiegelboden 11 gestoppt werden kann, ohne den Erfolg des Garvorganges zu gefährden oder zu beeinträchtigen.
Es ist einleuchtend, dass eine zu frühe Abschaltung, also eine Abschaltung der Heizleistung vor dem optimalen Zeitpunkt dazu führt, dass eine gewünschte und eingestellte Sollkerntemperatur des Garguts 20 nicht erreicht wird oder dass der Garvorgang am Ende nicht so abläuft, wie es sich der Bediener gewünscht hat.
Wird dagegen die Heizeinrichtung 30 erst nach dem optimalen Zeitpunkt abgeschaltet, so wird der mögliche Energiegewinn beziehungsweise die mögliche Energieeinsparung nicht in vollem Umfange erzielt, denn die in dem Tiegelboden 11 gespeicherte Energie wird nicht vollständig genutzt.
Anstelle einer manuellen Vorabschaltung der Heizeinrichtung verwendet ein erfindungsgemäßes Verfahren daher bevorzugt eine automatisierte Vorgehensweise, etwa in folgendem Verfahren:
Mittels eines Temperatursensors 40 im Tiegelboden 11 wird die Temperatur T_B dieses Tiegelbodens 11, wie oben beschrieben, erfasst. Der Tiegelboden 11 hat eine gewisse spezifische Wärmekapazität und eine gewisse Masse; beide sind herstellerseitig bekannt und können berücksichtigt werden. Aus diesen Daten lässt sich der mögliche Energieinhalt des Tiegelbodens 11 eines Koch- oder Gargerätes, wie in der 1 dargestellt, bestimmen.
Der Energieinhalt, der für das Garen verwendet werden kann, ist der Anteil, bei dem die Temperatur des Tiegels 10 und des Tiegelboden 11 oberhalb der des Gargutes 20 liegt. Bei Bratvorgängen von Gargut 20 ist dies in der Regel 100°C. Aufgrund des hohen Wassergehaltes von fast sämtlichen in Betracht kommendem Arten von Gargut 20 lässt sich das Gargut 20 bei Normaldruck nicht über 100°C hinaus erwärmen.
Bei Kochvorgängen von Wasser kann man ebenfalls 100°C als Basiswert annehmen. Bei Garvorgängen von Flüssigkeiten mit einer geringeren Temperatur kann man den Temperaturmesswert eines der erwähnten zusätzlichen Temperaturfühler 41 in der Tiegelwandung 12 verwenden, da diese die Temperatur T_G der entsprechenden Flüssigkeit im Inneren des Tiegels 10 wiederspiegeln.
Um nun den erfindungsgemäßen Vorteil zu erreichen, wird in einem ausreichend sicheren Abstand vor dem Ende eines Garvorganges der aktuelle Energieverbrauch während des Garvorganges ermittelt. Dies kann bei einer Heizeinrichtung 30 in Form einer Elektroheizung relativ einfach bereits dadurch geschehen, dass die Einschaltdauer der Heizeinrichtung 30 durch die Gerätesteuerung 50 mit der (herstellerseitig bekannten) Heizleistung multipliziert wird. Mittels eines Korrekturfaktors können dabei energetische Verluste kompensiert werden. Unter Berücksichtigung dieses Wertes ist nun annäherungsweise bekannt, wie viel Energiezufuhr pro Zeit der gerade durchgeführte Garvorgang in diesem Moment benötigt.
Es wird nun verglichen, wie viel Energie im Tiegelboden 11 für das Weiterführen des Garvorganges zur Verfügung steht einerseits, und wie viel Energie für das Weiterführen des Garvorganges benötigt wird andererseits. Aus der ermittelten Geschwindigkeit dT/dt mit der sich die Temperatur T_G des Gargutes 20 erhöht, errechnet die Gerätesteuerung 50, wann die Heizeinrichtung 30 vor dem Ende des Garvorganges abgeschaltet werden kann, ohne dass das Ziel des Garvorganges verfehlt wird. Dies ist der Zeitpunkt t₁.
Aufgrund der kontinuierlichen Entwicklung des Temperaturverlaufs T_G des Garguts 20 während des Garvorgangs ist eine eindeutige Korrelation zwischen der Zeit t und der Temperatur T_G gegeben. Eine Ermittlung des Zeitpunktes t₁ ist mithin gleichbedeutend mit der Ermittlung der zugehörigen Temperatur T₁. Es ist also möglich, den entsprechenden Moment für das Abschalten entweder durch das Erreichen der Temperatur T₁ oder aber auch direkt durch das Ermitteln des Zeitpunktes t₁ festzulegen.
Ein konkretes Beispiel mag hier mit Zahlenwerten diesen und weitere Aspekte veranschaulichen:
In einem erfindungsgemäßen Kochgerät sollen 50 Liter Milch auf 95°C aufgeheizt werden. Wenn die Milch 95°C erreicht hat, soll der Garvorgang beendet sein, so wünscht es jedenfalls der Benutzer in dem hier gegebenen Beispiel. Der Tiegelboden 11 besitze beispielsweise eine durchschnittliche Wärmekapazität von 500 J/(kgK). Die Masse des Tiegelbodens 11 betrage 35 kg.
Nun wird bei einer Temperatur T_G der Flüssigkeit im Tiegel 10 von beispielsweise 90°C der Energieverbrauch während dieses Garvorganges seitens der Gerätesteuerung 50 ermittelt. Dabei wird die Einschaltzeit der Heizeinrichtung 30 mit der elektrischen Leistung dieser Heizeinrichtung 30 multipliziert. Die Heizleistung betrage in diesem Beispiel 20 kW und die Einschaltdauer bei einer getakteten Einschaltung 50% des gesamten Heizungssystems wird hier mit 90% angenommen. Das bedeutet bei den vorgenannten Zahlenwerten, dass dann pro Minute rund 540 kJ Energie der Flüssigkeit im Tiegel 10 zugeführt wird.
Der Tiegelboden 11 hat laut dem oder besser den Temperatursensoren 40 im Tiegelboden 11 eine mittlere Temperatur T_B von 130°C. Die sich somit ergebende Differenz von 130°C zu 95°C drückt eine Wärmeenergie aus, die im Tiegelboden 11 enthalten ist und für den weiteren Garvorgang nutzbar ist, da die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 um den Differenzbetrag höher ist, als die für das Gargut 20 angestrebte Endtemperatur T_S. Also kann die Temperaturdifferenz als Energie dann auch noch nach dem Ausschalten der Heizeinrichtung 30 der Flüssigkeit im Tiegel 10 zugeführt werden.
Der verfügbare Energieinhalt des Tiegelbodens 11 beträgt demnach 30 K·500 J/(kgK)·35 kg = 525 kJ.
Das bedeutet, dass die Heizeinrichtung 30 bereits rund 1 Minute vor dem Erreichen von 95°C abgestellt werden kann.
Die Gerätesteuerung 50 muss nunmehr noch die Geschwindigkeit dT/dt ermitteln, mit der die Temperatur T_G des Gargutes 20, gleichbedeutend hier mit der Temperatur der Flüssigkeit im Tiegel 10, ansteigt. Hierzu ermittelt sie die Zeitdauer, die für die Erhöhung der Temperatur T_G der Flüssigkeit um eine bestimmte Temperaturdifferenz benötigt wird. Besonders sinnvoll ist es, diese Geschwindigkeit dT/dt der Erhöhung der Temperatur gegen Garende zu ermitteln und zu konkretisieren. Dies kann beispielsweise bei einem Wert der Temperatur T_G der Flüssigkeit im Tiegel 10 von etwa 90°C erfolgen.
Die Gerätesteuerung 50 kann dabei so ausgebildet sein, dass sie Werte wie „kurz vor Erreichen der Maximaltemperatur” automatisch in das Verhältnis zur Zimmertemperatur setzt und somit jeweils die Geschwindigkeit einer Temperaturerhöhung zu einem passenden Zeitpunkt ermittelt.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sei durch die Messung festgestellt worden, dass sich die Temperatur T_G der Flüssigkeit im Tiegel 10 jeweils um 1°C in jeder Minute erhöht.
Das bedeutet dann, dass Gerätesteuerung 50 der Heizeinrichtung 30 bei einer Flüssigkeits-Ist-Temperatur T₁ von 94°C abschaltet. Durch die Restwärme im Tiegelboden 11 steigt dann die Temperatur T_G der Flüssigkeit im Tiegel 10 auf 95°C an, ohne dass die Heizeinrichtung 30 aktiv ist.
Dieses Berechnungsbeispiel ist rein beispielhaft und soll nur zur Veranschaulichung der Erfindung dienen. Selbstverständlich können in eine solche Berechnung und in eine Verfahrenssteuerung auch noch andere Korrekturfaktoren oder sonstige Werte hinzugezogen werden, um beispielsweise die Genauigkeit zu erhöhen und somit die Energieeinsparung zu maximieren.
In der 4 ist in einem Beispiel zur Veranschaulichung dargestellt, wie die einzelnen Werte miteinander zusammenhänngen können. Man sieht unten einen Tiegelboden 11. Dieser Tiegelboden 11 hat bestimmte Eigenschaften, so besitzt er beispielsweise eine Masse m_B und eine aktuelle Temperatur T_B. Weiter hat er bestimmte Materialeigenschaften, beispielsweise Wärmespeicherkapazitäten und dergleichen, die hier zusammenfassend als Konstante c_B symbolisch angegeben sind.
Oberhalb des Tiegelbodens 11 sieht man das Gargut 20. Auch das Gargut hat bestimmte Eigenschaften, so unter anderem die Gesamtmasse m_G und die aktuelle Temperatur T_G des Gargutes 20. Auch hier sind Materialeigenschaften vorhanden, die bei einem bestimmten Gargut 20 auch in etwa angegeben werden können. Für diese Materialeigenschaften ist hier zusammenfassend eine konstante c_G angegeben.
Durch eine Vielzahl von kleinen Pfeilen ist jetzt angedeutet, dass die durch die Heizeinrichtung 30 in die Bratplatte beziehungsweise den Tiegelboden 11 eingeführte Wärmeenergie nun durch Wärmeleitung in das darüberliegende Gargut 20 übergeht, da die Temperatur T_B des Tiegelbodens 11 stets größer ist als die Temperatur T_G des Garguts 20. Auf diese Weise nimmt die Temperatur des Gargutes jeweils und kontinuierlich zu.
Da alle erwähnten Eigenschaften der Gerätesteuerung 50 bekannt beziehungsweise durch Sensoren feststellbar sind, kann die Gerätesteuerung 50 auch sehr gut Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit dT/dt ziehen, mit der die Temperatur T_G des Garguts 20 zunimmt. Dadurch werden die oben erwähnten Vorausberechnungen unmittelbar möglich. Es lassen sich Prognosen über den zukünftigen Verlauf der Temperatur T_G des Gargutes 20 recht zuverlässig abgeben und auch modifzizieren, wenn durch Maßnahmen der Gerätesteuerung 50 die entsprechenden Verläufe geändert werden.
Bezugszeichenliste

10: Tiegel
11: Tiegelboden
12: Tiegelwandung
20: Gargut
30: Heizeinrichtung
40: Temperartursensor
41: zusätzlicher Temperaturfühler
50: Gerätesteurung
51: Regler
m_B: Masse des Tiegelbodens
m_G: Masse des Garguts
c_B: Konstante des Tiegelbodens
c_G: Konstante des Garguts Zeit
t₀: Startzeit
t₁: Abschaltzeitpunkt der Heizeinrichtung 30
t₂: Zeitpunkt des Erreichens der Solltemperatur ohne vorzeitige Abschaltung
t₃: Zeitpunkt des Erreichens der Solltemperatur mit vorzeitiger Abschaltung
T: Temperatur
T_B: Temperatur beispielsweise einer Bratplatte der Heizeinrichtung 30
T_G: Temperatur des Garguts
T_S: Solltemperatur des fertiggegarten Gargutes
T₁: Temperatur zum Abschaltzeitpunkt t₁
dt: Zeitdifferenz während des Temperaturanstiegs
dT: Temperaturdifferenz während des Temperaturanstiegs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010012368 A1 [0004]
CH 678996 A [0005]
DE 3530403 A1 [0010]
DE 3642181 C1 [0011]
DE 19533514 A1 [0012]

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Garvorganges mit einem Brat- und/oder Kochgerät mit einer Heizeinrichtung (30), mit einem Tiegel (10) mit einem Tiegelboden (11) oder mit einer Brat- oder Griddleplatte, sowie mit mindestens einem Temperatursensor (40) zur Ermittlung der Temperatur (T_B) des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte, bei dem während des Garvorganges der Zeitpunkt (t₂) des voraussichtlichen Erreichens einer Solltemperatur (T_S) am Endes des Garvorganges geschätzt wird, bei dem zu einem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt (t₂) des voraussichtlichen Erreichens der Solltemperatur (T_S) gegen Ende des Garvorganges die Temperatur (T_B) des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte ermittelt wird, bei dem aus der Temperatur (T_B) des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte zu diesem Zeitpunkt und den bekannten Daten des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte der Energieinhalt des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte zu diesem Zeitpunkt ermittelt wird, bei dem die Temperatur (T_G) des Gargutes (20) während des Garvorganges zu mehreren Zeitpunkten ermittelt wird, bei dem aus den Daten der Temperatur (T_G) des Gargutes (20) zu verschiedenen Zeitpunkten die Geschwindigkeit (dT/dt) des Anstiegs der Temperatur des Gargutes (20) zu dem Zeitpunkt ermittelt wird, der vor dem geschätzten Zeitpunkt (t₂) des Erreichens der Solltemperatur (T_S) am voraussichtlichen Ende des Garvorganges liegt, und bei dem aus der Geschwindigkeit (dT/dt) des Anstieges der Temperatur des Gargutes (20), dem Energieinhalt des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte und dem Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung (30) ein Abschaltzeitpunkt (t₁) für die Heizeinrichtung (30) ermittelt wird, der vor dem geschätzten Zeitpunkt (t₂) des voraussichtlichen Erreichens der Solltemperatur (T_S) am Ende des Garvorganges liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem während des Garvorganges zu dem Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes des Garvorganges der aktuelle Energieverbrauch pro Zeit der Heizeinrichtung (30) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ermittlung des Abschaltzeitpunktes (t₁) für die Heizeinrichtung (30) diese automatisch zum Abschaltzeitpunkt (t₁) abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt vor dem geschätzten Zeitpunkt (t₂) des voraussichtlichen Erreichens des Temperatursollwerts (T_S) am Ende des Garvorganges bestimmt wird durch Erreichen einer im Verhältnis zu Endtemperatur vorgegebenen Temperatur (T₁) des Gargutes (20) oder des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine akustische und/oder optische Anzeigeeinrichtung der ermittelte Abschaltzeitpunkt (t₁) für die Heizeinrichtung (30) dem Bediener angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem oder mehreren Zeitpunkten nach dem ermittelten Abschaltzeitpunkt (t₁) für die Heizeinrichtung (30) und vor dem geschätzten Zeitpunkt (t₂) des voraussichtlichen Erreichens des Temperatursollwertes (T_S) am Ende des Garvorganges die Temperatur (T_G) des Gargutes (20) zu diesem oder diesen Zeitpunkten ermittelt wird, und dass aus diesen Daten der Temperatur (T_G) des Gargutes (20) die Geschwindigkeit (dT/dt) des Anstiegs der Temperatur des Gargutes (20) zu diesen Zeitpunkten erneut ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall einer Unterschreitung eines zuvor ermittelten Mindestwertes für die Geschwindigkeit (dT/dt) des Anstieges der Temperatur (T_G) des Gargutes (20) die Heizeinrichtung (30) kurzzeitig ein- oder mehrfach eingeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich des aktuellen Wertes der ermittelten Temperatur des Gargutes (20) mit einem eingegebenen oder vorgegebenen Wert der für die Temperatur des Gargutes (20) nach Beendigung des Garvorganges erfolgt, dass bei einer Feststellung, dass die gemessene Temperatur und die vorgegebene oder eingegebene Temperatur innerhalb einer Toleranzbreite übereinstimmen und bei gleichzeitiger Feststellung, dass die Geschwindigkeit (dT/dt) des Anstieges der Temperatur des Gargutes (20) 0 beträgt oder innerhalb eines Toleranzbereiches von 0 liegt, eine Regelung durch Einschalten und Ausschalten der Heizeinrichtung (30) zur ungefähren Konstanthaltung der Temperatur (T_G) des Gargutes (20) erfolgt.
Brat- oder Kochgerät zur Durchführung eines Verfahrens mit einem Garvorgang nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Heizeinrichtung (30), mit einem Tiegel (10) mit einem Tiegelboden (11) oder einer Brat- oder Griddleplatte, mit mindestens einem Temperatursensor (40) zur Ermittlung der Temperatur (T_B) des Tiegelbodens (11) beziehungsweise der Brat- oder Griddleplatte, mit Temperaturfühlern (41) zur Ermittlung der Temperatur (T_G) des Gargutes (20), mit einer Gerätesteuerung (50), welche mit dem oder den Temperatursensoren (40), dem oder den Temperaturfühlern (41) und einem Regler (51) zur Regelung der Heizeinrichtung (30) verbunden ist, wobei die Gerätesteuerung (50) eine Zeitmesseinrichtung aufweist.