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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Küchengerät zum Verarbeiten von Lebensmitteln mit einer Werkzeuganordnung, welche von einer Antriebseinheit antreibbar ist, und einem Verarbeitungsbehälter und einer Steuerungseinheit zum Steuern und/oder Regeln des Betriebs des Küchengeräts.
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Stand der Technik
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Küchenmaschine bzw. Universalküchenmaschinen sind üblicherweise elektrische Küchengeräte, die bekanntermaßen zum Kneten, Rühren, Raspeln, Pürieren oder Entsaften eingesetzt werden. Diese Geräte bestehen aus einer Grundeinheit mit einer Rühr- oder Auffangschüssel und verschiedenen Anbauteilen, beispielsweise Zerkleinerer, Mixaufsatz, Getreidemühle oder Saftpresse sowie verschiedenen Einsätzen (Schneid- und Raspelscheibe, Knethaken, Schlag- und Rührbesen). Um diese oben genannten Funktionen auszuüben, weisen Küchenmaschinen eine Vielzahl an Bearbeitungswerkzeuge auf. Die Bearbeitungswerkzeuge können scheiben-, trommel- oder kegelförmig sein. Einige Geräte erlauben das Aufstecken einzelner Knethaken oder Schneebesen. Rühr- oder Auffangschüsseln sind im Gerät integriert oder können abgenommen werden; teilweise sind eigene Werkzeuge fest eingebaut. Manche Zusatzgeräte sind komplette Einheiten (Fleischwolf, Saftpresse), die nur den Antrieb der Maschine nutzen. Die Drehzahl bei elektrischen Geräten kann meistens in mehreren Stufen reguliert werden oder ist stufenlos regelbar. Zum Anschließen der Bearbeitungswerkzeuge weisen Küchenmaschinen wenigstens eine Schnittstelle bzw. Ankoppelstellen auf, die eingerichtet ist, um Werkzeuge mit dem elektrischen Antrieb zu verbinden.
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Mit Hilfe dieser Küchengeräte werden Lebensmittel wie beispielsweise Eiweiß oder Sahne verarbeitet, indem durch das Rühren Luft in die Masse eingearbeitet werden kann. Durch den Lufteinschluss wird demgemäß die Konsistenz der Lebensmittel verändert und homogenisiert. Um das gewünschte Resultat zu erreichen muss nunmehr der Benutzer des Küchengeräts die Masse begutachten und zu einem gewünschten Zeitpunkt das Rühren manuell anhalten. Das Ergebnis ist aber bei dieser Vorgehensweise jedoch nicht immer reproduzierbar bzw. der Benutzer muss das Küchengerät dauerhaft überwachen. Im Stand der Technik wird im Wesentlichen eine Lösung vorgeschlagen, bei der eine Drehmomentmessung bzw. eine Speisestrommessung des Elektromotors ausgewertet wird und entsprechend das Küchengerät gesteuert. Somit kann der Betrieb des Küchengeräts automatisch gestoppt werden, wenn beispielsweise die Schlagsahne die optimale Konsistenz erreicht hat. All diese Verfahren und Vorrichtungen haben sich jedoch als ungenau dargestellt bzw. erfordern einen hohen technischen Implementierungsaufwand, welches ferner zu hohen Kosten führen kann.
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Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Küchengerät bereitzustellen, welches einfach implementierbar ist und möglichst automatisch betrieben werden kann.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Küchengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 9. Das erfindungsgemäße Küchengerät baut auf gattungsbildende Küchengeräte dadurch auf, dass es ein Mittel zum Erfassen der elektrischen Konduktivität, insbesondere der elektrischen Leitfähigkeit der zu verarbeitenden Lebensmitteln aufweist. Demgemäß kann auf Basis des erfassten Wertes für die Konduktivität, insbesondere Leitfähigkeit, die Steuerung des Küchengerätbetriebes durchgeführt werden. So kann beispielsweise der Betrieb automatisch eingestellt werden, wenn die Schlagsahne oder das Eiweiß die optimale, d.h. gewünschte, Konsistenz erreicht worden ist. Die Konsistenz des verarbeiteten Lebensmittels wird somit mit Hilfe des Mittels zum Erfassen gemessen bzw. erfasst und entsprechend die Programmierung des Küchengeräts bereitgestellt. Die Leitfähigkeitsmessung kann direkt oder indirekt mittels einer Spannungsmessung bereitgestellt werden.
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Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
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Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es ist bevorzugt, dass das Mittel zum Erfassen der Konduktivität mit der Steuerungseinheit des Küchengeräts verbunden ist. Durch die Funktionsverbindung dieser Einheiten kann demgemäß eine automatisierte Steuerung des Küchengeräts bereitgestellt werden. Auf Basis der Konduktivität kann somit detektiert werden, ob die zu verarbeitenden Nahrungsmittel die gewünschte Konsistenz aufweisen, d.h. ob das Endergebnis bereits erreicht worden ist. Auf dieser Basis kann nun mittels der Steuerungseinheit der Betrieb des Geräts bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß bevorzugt weist das Mittel zum Erfassen der Konduktivität, insbesondere der elektrischen Leitfähigkeit, eine erste und eine zweite Elektrode auf. Die Elektroden sind preisgünstig in der Herstellung und können einfach im Küchengerät implementiert werden. Anstelle von Elektroden können auch geeignete Sensoren verwendet werden, welche wiederum am Küchengerät platziert werden können. Somit kann ein flexibler Aufbau des Geräts gewährleistet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Erfassen der Konduktivität am Verarbeitungsbehälter des Küchengeräts angeordnet, und insbesondere im Boden des Behälters. Folglich kann ein ständiger Kontakt zwischen zu verarbeitendem Mischgut und Elektroden gewährleistet werden. Alternativ oder ergänzend können weitere Elektroden am Gerät implementiert werden. So können welche in einer Wandung der Verarbeitungsschüssel realisiert werden. Diese Elektroden können dann streifenartig ausgebildet sein, wobei wichtig ist, dass ein ständiger Kontakt zum Mischgut gewährleistet ist.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden an der Werkzeuganordnung angeordnet. Auch in dieser Position ist ein guter Kontakt zum Mischgut gewährleistet. Bei einer Werkzeuganordnung mit einem Werkzeugpaar kann folglich eine Elektrode pro Werkzeug vorgesehen sein.
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Es ist vorstellbar, dass eine Vielzahl an Elektroden am Küchengerät vorgesehen ist, deren Signale entsprechend durch die Steuerungseinheit des Küchengeräts verarbeitet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Küchengeräts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt des Erfassens der elektrischen Leitfähigkeit des Nahrungsmittels und weiter das Steuern bzw. Regeln des Küchengeräts auf Basis der erfassten elektrischen Leitfähigkeit. Diese Erfassung kann durch direkte Messung bereitgestellt werden, jedoch auch eine indirekte Messung kann implementiert werden. In diesem Fall wird eine Strom/Spannung-Messung durchgeführt, was wiederum zur Bestimmung der Leitfähigkeit verwendbar ist.
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Ferner kann der erfasste Leitfähigkeitswert in einem Speichermedium des Küchengeräts elektronisch hinterlegt werden. Nachdem eine vorherbestimmte Anzahl an Werten erfasst bzw. gespeichert worden ist, kann ein Schwellwert ermittelt werden. Der Schwellwert kann dann als Basis für die Steuerung des Küchengeräts verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Küchenmaschine oder Küchengeräte, die als Standgeräte oder auch handgetriebene Geräte ausgebildet sind. Ein Benutzer kann folglich das Gerät wie gewünscht bedienen, wobei die Steuereinheit automatisch das gewünschte Endergebnis erkennt und den Betrieb anhält oder alternativ die Rotationsgeschwindigkeit der Verarbeitungswerkzeuge anpasst.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Küchengeräts; und
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2 das auszuwertende Signal des Mittels zum Erfassen der Konduktivität nach 1
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt ein Küchengerät, insbesondere elektromotorisches Küchengerät 1, vorzugsweise elektromotorische Solo- oder Universalküchenmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Küchengerät 1 weist in diesem nichteinschränkenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen einen L-förmigen Aufbau mit einem Sockelteil auf welchem eine Schüssel bzw. Verarbeitungsbehälter 3 zum Aufnehmen von Nahrungsmitteln anbringbar ist. In der Schüssel können nun die Nahrungsmittel mittels der angetriebenen Werkzeuganordnung 2 bearbeitet werden.
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Die Werkzeuganordnung 2 kann über eine am Küchengerät angeordneten Ankoppelstelle 13 für unterschiedliche Werkzeuge 2 angekoppelt werden. Am Werkzeug 2 ist demgemäß eine entsprechende Gegenkoppelung (nicht gezeigt), die mit der Ankoppelstelle 13 zusammenwirkt. Folglich kann der Elektromotor 9 über die Ankoppelstelle 13 die angeschlossene Werkzeuganordnung 2 antreiben. Als Verarbeitungswerkzeuge bzw. Werkzeuganordnungen 2 können insbesondere Pürier-, Misch-, Häcksel-, Knet- und/oder Schneidwerke, Schlag- bzw. Rührbesen, Getränkemixer, Durchlaufschnitzler, Getreidemühlen, Zitrus- bzw. Fruchtpressen und/oder Fleischwolf, gemeint sein.
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Das Küchengerät 1 wird in dieser Ausführungsform der Erfindung als Küchenmaschine dargestellt, die einen Elektromotor 9 und eine Steuereinheit 4 aufweist. Die Steuereinheit 4 steuert den Betrieb der Küchenmaschine 1 und insbesondere auch den Elektromotor 9. Der Elektromotor 9 treibt wiederum eine Ankoppelstelle 13 für unterschiedliche Werkzeuganordnungen 2. Die Werkzeuge 2 können von einem Benutzer ausgetauscht werden, so dass verschiedene Verarbeitungsvorgänge wie Teigkneten, Eiweißschlagen oder desgleichen durchgeführt werden.
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Die zu verarbeitenden Lebensmittel werden in einer Schüssel 3 hineingegeben und anschließend mit Hilfe der Werkzeuge 2 verarbeitet. Falls beispielsweise Eiweiß zubereitet werden sollte, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Betrieb der Küchenmaschine automatisch gesteuert werden. D.h. das Gerät 1 kann selbstständig entscheiden ob das Eiweiß nun fertig geschlagen worden ist oder nicht.
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Dazu weist das Küchengerät 1 ein Mittel zum Erfassen der Konduktivität 5 des zu verarbeitenden Lebensmittels. Das Mittel 5 bzw. dessen Steuerungsmodul 7 ist der Einfachheit halber als Prinzipschaltbild dargestellt, d.h. außerhalb des Geräts 1. Im Endprodukt wären aber alle Funktionsbauteile des Mittels 5 integral, d.h. innerhalb des Gehäuses des Küchengeräts 1, implementiert sein. Das Mittel zum Erfassen der Konduktivität 5 kann eine Sensoranordnung umfassen, die in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Elektroden 5.1 und 5.2 gebildet ist.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform sind diese zwei Elektroden 5.1 und 5.2 in einer Bearbeitungsschüssel 3 des Küchengeräts 1 angeordnet, und zwar insbesondere im Bodenbereich 3.1 der Verarbeitungsschüssel 3. Die zwei Elektroden sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem horizontalen Abstand L voneinander angeordnet. Der Abstand definiert den zu erfassenden Messbereich des Mischguts. Weiter in dieser Ausführungsform weisen die Elektroden 5.1 und 5.2 eine Höhe H über den Boden der Verarbeitungsschüssel 3 auf. Folglich kann das Mischgut während der Verarbeitungszeit im ständigen Kontakt mit den Elektroden 5.1 und 5.2 sein, so dass eine genaue Messwerterfassung erfolgen kann.
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Anstelle der Elektroden im Bodenbereich 3.1 der Schüssel 3, können Streifenelektroden auf der Mantelfläche der Schüssel 3 angeordnet sein, die ebenfalls einen guten Kontakt zwischen Mischgut und Erfassungsmittel 7 bereitstellen. Auch vorstellbar ist eine Kombination einer Vielzahl an Elektroden oder Sensoren, die an der Schüssel angeordnet sind, jedoch aber im ständigen Kontakt mit dem Mischgut stehen sollten.
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Auch vorstellbar ist die Anordnung der Sensoren oder der Elektroden an dem Verarbeitungswerkzeug bzw. der Werkzeuganordnung 2, welche funktionsgemäß einen sehr guten Kontakt mit dem zu verarbeitenden Mischgut aufweist. So kann im Falle einer Werkzeuganordnung 2 mit zwei rotierenden Werkzeugen ein Paar Sensoren bzw. Elektroden des Mittels zum Erfassen der Konduktivität 7 vorgesehen sein, wobei pro Werkzeug eine Elektrode bzw. ein Sensor vorgesehen ist.
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Zur Auswertung der Signale, welche von den zwei Elektroden 5.1 und 5.2 in der Verarbeitungsschüssel 3 bereitgestellt werden, wird eine Gleichspannungsquelle 7.1 mit den Elektroden 5.1 und 5.2 geschaltet. Im Stromkreislauf ist ferner ein Widerstand R (Bezugszeichen 8) vorgesehen, der im Wesentlichen einen Spannungsteiler definiert. Das Auswertesignal 7.2 wird als Elektrodenspannung abgegriffen und entsprechend zur Betriebssteuerung des Küchengeräts 1 verwendet. Dazu empfängt die Steuereinheit 4 des Küchengeräts das Auswertesignal 7.2, d.h. einen Spannungsverlauf, und wertet dieses beispielsweise softwaretechnisch aus. Auf Basis der Auswertung kann ferner die Steuereinheit den Betrieb des Antriebsmotors 9 des Küchengeräts. Dieser wiederum treibt die Werkzeuganordnung 2 über die Kupplungsstelle 13 entsprechend an.
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Der transiente Verlauf des Auswertesignals 7.2, das von der Steuereinheit ausgewertet wird ist schematisch in 2 gezeigt. Der Verlauf des Spannungssignals weist drei Bereich auf einen ersten Bereich I, der den Beginn des Verarbeitungsvorganges definiert, einen zweiten Zeitbereich II, in welchem das gewünschte Verarbeitungsergebnis für das Mischgut vorliegt, und einen letzten Zeitbereich III, der das Überschreiten eines gewünschten Ergebnisses definiert. Im mittleren Zeitbereich II weist das Mischgut die optimale Konsistenz auf, so dass die Steuereinheit entsprechend den Motor 9 ausschaltet oder die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeuganordnung 2 anpasst.
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Die in der 2 schematisch dargestellte Kurve entspricht dem Signalverlauf 7.2 beim verarbeiten von Eiweiß, wobei nach gleichem Prinzip auch andere Nahrungsmittel oder Lebensmittel erfasst werden können. Die Steuereinheit 4 des Küchengeräts 1 kann dann entsprechend programmiert werden.
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Beim Verarbeiten von Sahne ist der Bereich II der Bereich, in welchem die die Sahne steif geschlagen worden ist, und die Steuereinheit sollte entsprechend den Motor 9 anhalten, oder zumindest die Rotationsgeschwindigkeit reduzieren. Im Bereich III ist die Sahne bereits zu lange geschlagen worden, so dass bereits Butter entstanden worden ist, welches nicht gewünscht ist. Ein ähnlicher Signal verlauf ist beim Verarbeiten von Eiweiß zu beobachten, wobei im letzten Bereich III das Eiweiß flockig wird, welches ebenfalls unerwünscht ist.
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Die Steuereinheit 4 wertet nun das Signal 7.2 aus und detektiert den optimalen Bearbeitungsbereich, d.h. Bereich II, und in Folge dessen, wird der Motor 9 gestoppt. Somit kann der Benutzer das Küchengerät unbeaufsichtigt arbeiten lassen, und das fertige Ergebnis, d.h. geschlagene Sahne oder Eiweiß, automatisch erhalten.
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Zur Signalauswertung berechnet die Steuereinheit 4 den Mittelwert der in der 2 dargestellten Spannung in einem Zeitfenster von beispielsweise 1 s. Anschließend wird die prozentuelle Signaländerung innerhalb des Zeitfensters ermittelt. Der Wert der Signaländerung wird anschließend zur Entscheidung verwendet, ob die Steuereinheit 4 die Verarbeitung automatisch beenden soll, oder alternativ weiterhin fortführt, bis ein voreingestellter Schwellwert erreicht worden ist.
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Alternativ zur Ermittlung der Signaländerung kann eine Berechnung der Standardabweichung durchgeführt werden, wobei in diesem Fall dieser Wert mit einem entsprechend voreingestellten Schwellwert verglichen werden kann.
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In einer Ausführungsform kann ein Zähler implementiert werden, der softwaretechnisch beim Überschreiten des oben erwähnten Schwellwertes inkrementiert wird. Auf Basis des Zählers kann nun ebenfalls eine Entscheidung getroffen werden, ob die Verarbeitung gestoppt werden soll, weil das gewünschte Ergebnis bereits erreicht worden ist. Durch dieses Verfahren kann der Signalverlauf in zwei Richtungen ausgewertet werden, nämlich in zeitlich und absolut. Daher kann die Steuereinheit 4 den gewünschten Bereich II des Signalverlaufs detektieren, und anschließend den Betrieb des Geräts einstellen. Der Bereich II weist eine hohe Signalfrequenz auf und weiter auch eine hohe absolute Signaländerung. Folglich kann durch das erfindungsgemäße Gerät der Übergang zwischen Bereich I und Bereich II detektiert werden. Demnach kann die Steuerung und/oder Regelung des Geräts bereitgestellt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Küchengerät kann die Konsistenz der zu verarbeitenden Nahrungsmittel erfasst werden, und auf dieser Basis kann eine automatische Steuerung und/oder Regelung des Geräts bereitgestellt werden. Folglich muss der Benutzer lediglich das Gerät einschalten, wobei dieses beim Erreichen des gewünschten Endergebnisses automatisch stoppt und alternativ den Benutzer informiert. Das Endergebnis kann beispielsweise steif geschlagene Sahne oder Eiweiß sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Küchengerät, insbesondere Küchenmaschine oder Foodprocessor
- 2
- Werkzeuganordnung
- 3
- Schüssel bzw. Verarbeitungsbehälter
- 3.1
- Boden der Schüssel
- 4
- Steuereinheit zur Betriebssteuerung
- 5
- Mittel zum Erfassen der elektrischen Konduktivität, insbesondere der elektrischen Leitfähigkeit
- 5.1
- Erste Elektrode
- 5.2
- Zweite Elektrode
- 6
- Werkzeugschaft
- 7
- Steuer- und Auswerteeinheit des Mittels zum Erfassen der elektrischen Konduktivität
- 7.1
- Gleichspannungsquelle
- 7.2
- Auswertesignal
- 8
- Widerstand
- 9
- Antrieb bzw. Elektromotor
- 13
- Ankoppelstelle für verschiedene Werkzeuge
