DE102018119015A1 - Verfahren zum Garen eines Garguts mittels ohmscher Erwärmung sowie Gargerät - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Garen eines Garguts (20) mittels ohmscher Erwärmung, bei dem das Gargut (20) in einer Flüssigkeit (22) gegart wird, ist vorgesehen, die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22) zu steuern. Des Weiteren ist ein Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einer Einrichtung zur ohmschen Erwärmung (16) und einer Steuereinheit (14) vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, ein Gargut (20) gemäß eines solchen Verfahrens zu garen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Garen eines Garguts mittels ohmscher Erwärmung, wobei das Gargut in einer Flüssigkeit gegart wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gargerät, das dazu eingerichtet ist, ein Gargut gemäß einem solchen Verfahren zu garen.
• Das Garen von Nahrungs- oder Lebensmitteln mittels ohmscher Erwärmung, auch „ohmsches Garen“ oder „ohmic cooking“ genannt, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesem Garverfahren wird ein elektrischer Strom durch das Gargut sowie eine das Gargut umgebende Flüssigkeit, beispielsweise Kochwasser, geleitet. Das Gargut sowie die Flüssigkeit haben dabei jeweils einen elektrischen Widerstand, an dem gemäß dem ohmschen Gesetz ein Teil der elektrischen Leistung in Wärme umgewandelt wird. Auf diese Weise werden das Gargut sowie die Flüssigkeit durch den durch sie hindurchfließenden elektrischen Strom erwärmt.
• Beim ohmschen Garen wird vorzugsweise zu Garbeginn die elektrische Leitfähigkeit des Kochwassers und des Garguts identisch eingestellt. Dies geschieht über eine entsprechende Menge Salz, die dem Kochwasser zugegeben wird. So wird ein gleichmäßiger Stromfluss und damit eine gleichmäßige Erwärmung des Kochwassers und des Lebensmittels erreicht.
• Während des Garens verändern sich die elektrische Leitfähigkeit des Garguts und des Kochwassers unterschiedlich stark, sodass sich auch der Anteil des elektrischen Stroms ändert, der jeweils durch das Gargut sowie das Kochwasser am Gargut vorbei fließt. Dies hat den Nachteil, dass sich im Verlauf des Garens bei konstanter angelegter elektrischer Spannung die Wärmezufuhr im Gargut und im Kochwasser verändert, wodurch es erschwert ist, ein gewünschtes Garergebnis zu erzielen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gargerät zum Garen eines Garguts mittels ohmscher Erwärmung bereitzustellen, mit dem zuverlässig ein gewünschtes Garergebnis erzielt werden kann.
• Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zum Garen eines Garguts mittels ohmscher Erwärmung vorgesehen, bei dem das Gargut in einer Flüssigkeit gegart wird. Die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird hierbei gezielt gesteuert, um den Anteil des elektrischen Stroms einzustellen, der jeweils durch das Gargut sowie das Kochwasser am Gargut vorbei fließt. Auf diese Weise kann gezielt der Teil der elektrischen Leistung gesteuert werden, der jeweils im Gargut sowie der Flüssigkeit gemäß dem ohmschen Gesetz in Wärme umgewandelt wird und diese entsprechend erwärmt. Somit können die Garbedingungen während des Garens mit ohmscher Erwärmung kontrolliert werden, wodurch zuverlässig ein gewünschtes Garergebnis beim Gargut erzielt werden kann. „Gezielt gesteuert“ bedeutet dabei insbesondere, dass die Leitfähigkeit während des Garens geändert wird.
• In einer Ausführungsform wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit über die Temperatur der Flüssigkeit eingestellt. Diese Methode hat den Vorteil, dass hierzu die lonenkonzentration der Flüssigkeit nicht verändert werden muss. Beispielsweise kann auf diese Weise die Leitfähigkeit des Kochwassers, ohne dass der Salzgehalt geändert werden muss, dadurch geändert werden, dass es erwärmt wird. Somit kann nicht nur genau das gewünschte Garergebnis erreicht werden, sondern auch die chemischen und geschmacklichen Eigenschaften, die mit einer Würzung zusammenhängen.
• In einer weiteren Ausführungsform wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit über eine Änderung der lonenkonzentration der Flüssigkeit eingestellt. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Temperatur der Flüssigkeit nicht direkt verändert wird und somit die Leitfähigkeit beim Garen teilweise entkoppelt von der Temperatur der Flüssigkeit eingestellt werden kann. Die Leitfähigkeit ist dabei nicht vollständig entkoppelt von der Temperatur einstellbar, da beim ohmschen Erwärmen der thermische Energieeintrag von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit bzw. des Garguts abhängt. Hierdurch führt eine Veränderung der Leitfähigkeit der Flüssigkeit automatisch zu einer Veränderung des thermischen Energieeintrag in die Flüssigkeit und damit zu einer Änderung der Temperatur der Flüssigkeit (bei konstanten Randbedingungen).
• Selbstverständlich kann die Leitfähigkeit der Flüssigkeit auch darüber gesteuert werden, indem sowohl die lonenkonzentration als auch die Temperatur der Flüssigkeit eingestellt wird.
• Vorzugsweise wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten bzw. in bestimmten Zeiträumen während des Garprozesses, entsprechend dem Gargut eingestellt, das heißt entsprechend den charakteristischen Eigenschaften des Garguts, wie dem elektrische Leitwert σ und/oder dem temperaturabhängigen Koeffizienten a, der die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands angibt. Auf diese Weise kann gezielt der Anteil des Strom, der durch das Gargut und die Flüssigkeit am Gargut vorbei fließt, und damit der thermische Energieeintrag in das Gargut und die Flüssigkeit eingestellt werden, sodass ein gewünschtes Garergebnis im Gargut besonders zuverlässig erzielt werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt, dass, insbesondere zeitweise, netto Wärme vom Gargut auf die Flüssigkeit übertragen wird. Das heißt, die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird so eingestellt, dass in einem Zeitraum der Wärmeübertrag vom Gargut auf die Flüssigkeit größer ist als von der Flüssigkeit auf das Gargut. Somit kühlt die Flüssigkeit das Gargut in diesem Zeitraum. Dies kann genutzt werden, um das Gargut im Inneren stärker zu erwärmen als an seiner Oberfläche, die durch die Flüssigkeit stärker gekühlt wird als weiter von der Oberfläche entfernte Bereiche des Garguts.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt, dass, insbesondere zeitweise, netto Wärme von der Flüssigkeit auf das Gargut übertragen wird. Das heißt, die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird so eingestellt, dass in einem Zeitraum der Wärmeübertrag von der Flüssigkeit auf das Gargut größer ist als vom Gargut auf die Flüssigkeit. Somit erwärmt die Flüssigkeit das Gargut in diesem Zeitraum. Dies kann genutzt werden, um das Gargut an seiner Oberfläche stärker zu erwärmen als in seinem Inneren, das weiter von der Oberfläche entfernt ist und dadurch von der Flüssigkeit weniger stark erwärmt wird als die Bereiche des Garguts nahe der Oberfläche, die in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit sind.
• Ferner kann die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt werden, dass, insbesondere zeitweise, netto keine Wärme zwischen der Flüssigkeit und dem Gargut übertragen wird. Das heißt, die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wird so eingestellt, dass der Wärmeübertrag vom Gargut auf die Flüssigkeit und von der Flüssigkeit auf das Gargut in einem Zeitraum gleich groß sind. Hierbei wird thermische Energie im Wesentlichen nur über die elektrische Leistung in das Gargut eingebracht, die im Inneren des Gargut gemäß dem ohmschen Gesetz in Wärme umgewandelt wird. Da der Strom und damit die in das Gargut eingebrachte thermische Energie sehr präzise eingestellt werden kann, kann auch der Garvorgang sowie das Garergebnis besonders gut gesteuert werden. Ferner ist auf diese Weise ein gleichmäßiges Garen in allen Bereichen des Garguts möglich.
• Es ist von Vorteil, wenn die Leitfähigkeit des Garguts, insbesondere an mehreren Stellen, und/oder die Leitfähigkeit der Flüssigkeit, insbesondere an mehreren Stellen, gemessen wird, um diesen für das ohmsche Erwärmen essentiellen Parameter zuverlässig überwachen und für das Steuern des Garverfahrens nutzen zu können.
• Es kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit Wasser ist oder einen Wasseranteil von mindestens 90 Vol.-%, insbesondere von mindestens 97 Vol.-% aufweist. Im Sinne der Erfindung ist Wasser nicht zwangsläufig hochreines H₂O im chemischen Sinne, sondern umfasst auch Wasser mit Mineralstoffen und Spurenelementen, die die Leitfähigkeit des Wassers maßgeblich bestimmen. Insbesondere wird unter Wasser Leitungswasser verstanden, dass üblicherweise in der Gastronomie zum Zubereiten von Speisen verwendet wird. Unter Kochwasser wird im Sinne der Erfindung eine gesalzene Flüssigkeit mit einem Wasseranteil von mindestens 97 Vol.-% verstanden, in der das Gargut gegart, insbesondere gekocht, wird.
• Grundsätzlich können für das Verfahren alle Flüssigkeiten mit einer Leitfähigkeit verwendet werden, die so hoch ist, dass die Flüssigkeit nicht als Isolator wirkt.
• Beispielsweise kann die Flüssigkeit Öl sein oder einen Ölanteil von mindestens 90 Vol.-%, insbesondere von mindestens 97 Vol.-% aufweisen. Auf diese Weise können die Lebensmittel dann mit deutlich höheren Temperaturen gegart werden als in Wasser, wodurch mit Öl ein anderes Garergebnis als mit Wasser erzielt werden kann.
• Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Gargerät mit einem Garraum, einer Einrichtung zur ohmschen Erwärmung und einer Steuereinheit vorgesehen. Das Gargerät ist dabei dazu eingerichtet, ein Gargut gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels ohmscher Erwärmung zu garen, wodurch zuverlässig ein gewünschtes Garergebnis für das Gargut erzielt werden kann.
• Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
• - 1 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Gargerät,
• - 2 ein Diagramm, in dem der spezifische Widerstand von Wasser in Abhängigkeit der Salzkonzentration im Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt ist, und
• - 3 ein Diagramm, in dem die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von Kartoffeln in Abhängigkeit von der Zellzerstörung dargestellt ist.
• In 1 ist ein Gargerät 10 mit einem Garraum 12, einer Steuereinheit 14 und einer Einrichtung zur ohmschen Erwärmung 16 gezeigt.
• Das Gargerät 10 ist ein Gargerät für den professionellen Einsatz, beispielsweise in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie, in dem unterschiedliche Garprogramme in mehr oder weniger automatisierter Weise ablaufen. Diese Garprogramme sind in der Steuereinheit 14 hinterlegt.
• Im Garraum 12 ist ein tiegelförmiger Garbehälter 18 aufgenommen, in dem ein zu garendes Gargut 20 in einer Flüssigkeit 22 schwimmt.
• Der Garbehälter 18 ist hierbei über einen Einschub des Gargeräts 10 sicher im Garraum 12 lagestabil gelagert. Grundsätzlich kann der Garbehälter 18 im Wesentlichen beliebig gestaltet und/oder in beliebiger Weise im Gargerät 10 aufgenommen sein.
• Ferner ist der Garbehälter 18 zum Garen mittels ohmscher Erwärmung ausgebildet. Das bedeutet, er weist ein oder mehrere paarweise einander gegenüberliegend angeordnete Elektroden auf, über die ein elektrisches Feld in der Flüssigkeit 22 und dem Gargut 20 erzeugt werden kann, um diese mittels eines elektrischen Stroms durch ohmsche Erwärmung zu erwärmen.
• Hierzu ist der Garbehälter 18 an die Einrichtung zur ohmschen Erwärmung 16 des Gargeräts 10 angeschlossen, die die elektrische Versorgung für den Garbehälter 18 bereitstellt und über die die Stärke des elektrischen Feldes eingestellt werden kann.
• Der Garbehälter 18 kann Teil des Gargeräts 10 oder separat vom Gargerät 10 zur Verwendung mit dem Gargerät 10 vorgesehen sein.
• Beim Gargerät handelt es sich beispielsweise um einen Kombidämpfer, dessen Garraum mit einer Tür verschlossen werden kann und in dem die Nahrungsmittel ansonsten mit Heißluft, Dampf oder eine Kombination von Heißluft und Dampf gegart werden können. Die Nahrungsmittel befinden sich üblicherweise in oder auf Gargutträgern (z.B. einem GN-Behälter), die in Einschubschienen eingeschoben werden. Die Einschubschienen können aber auch dazu genutzt werden, den Garbehälter 18 aufzunehmen, der zum ohmschen Garen verwendet wird.
• In einer Ausführungsvariante ist der Garraum durch das Innenvolumen eines Gartiegels gebildet, dessen Boden mit Heizelementen versehen ist. Dies ermöglicht es, Nahrungsmittel mit Kontaktwärme zu garen, wenn diese auf dem Boden des Tiegels liegen. Die Heizelemente können auch dafür verwendet werden, eine sich im Gartiegel befindende Flüssigkeit zu erwärmen, die entweder selbst das Nahrungsmittel darstellt (beispielsweise eine Suppe oder Sauce) oder ein Garhilfsmittel darstellt (beispielsweise Wasser), in dem das eigentlichen Nahrungsmittel gegart wird. Wenn der Gartiegel mit Elektroden ausgerüstet ist oder Elektroden in ihn eingebracht werden, kann er in derselben Weise wie der in 1 gezeigte Garbehälter 18 zum ohmschen Garen verwendet werden.
• Das Gargerät 10 umfasst ferner einen mit Flüssigkeit 22 gefüllten Tank 24 sowie eine Zuleitung 26 und eine Ableitung 28, über die der Tank 24 strömungsmäßig mit dem Garbehälter 18 verbunden ist, wobei die Flüssigkeit 22 aus dem Tank 24 über die Zuleitung 26 dem Garbehälter 18 zugeführt und über die Ableitung 28 Flüssigkeit 22 aus dem Garbehälter 18 dem Tank 24 zugeführt werden kann.
• Vorzugsweise weist das Gargerät 10 Wasserstandsensoren auf, die den Wasserstand im Garbehälter 18 sowie im Tank 24 ermitteln, um auf die Flüssigkeitsmenge im Garbehälter 18 bzw. dem Tank 24 rückschließen zu können sowie um ein überlaufen des Garbehälters 18 bzw. des Tank 24 verhindern zu können.
• Der Tank 24 kann im Garraum 12 und/oder außerhalb des Garraums 12 angeordnet sein.
• Zum Pumpen der Flüssigkeit 22 über die Zuleitung 26 und die Ableitung 28 weist das Gargerät 10 beispielsweise eine Pumpeinrichtung auf, die über die Steuereinheit 14 gesteuert werden kann.
• Im Garbehälter 18 und im Tank 24 befindet sich die gleiche Flüssigkeit 22, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeit 22 mit Kochsalz (NaCI) gesalzenes Wasser mit einem Wasseranteil von 99 Vol.-%.
• In einer alternativen Ausführungsform kann eine beliebige Flüssigkeit 22 für das Garverfahren verwendet werden, insbesondere Wasser oder Öl mit jeweils einem Anteil von mindestens 90 Vol.-%, vorzugsweise von mindestens 97 Vol.-%.
• Teil des Tanks 24 ist ferner eine Dosiereinrichtung 30, mittels der ein oder mehrere Stoffe, hier Kochsalz, der Flüssigkeit 22 im Tank 24 zudosiert, d.h. in genau bestimmter Menge zugegeben, werden kann.
• Zusätzlich oder alternativ kann die Dosiereinrichtung 30 eine Flüssigkeitszuführung aufweisen, mit der Flüssigkeit 22, hier Frischwasser, das heißt ungesalzenes Leitungswasser, in den Tank 24 geleitet werden kann, und/oder eine Flüssigkeitsabführung haben, mittels der Flüssigkeit 22 aus dem Tank 24 abgelassen werden kann, beispielsweise in einen Auffangbehälter oder einen Abfluss.
• Der Tank 24 umfasst ferner eine Temperiereinrichtung 32 in Form einer Wärmepumpe, mittels der die Temperatur der Flüssigkeit 22 im Tank 24 eingestellt werden kann.
• Alternativ kann die Temperiereinrichtung 32 beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann sie ein Heizelement zum Erhöhen der Temperatur der Flüssigkeit 22 im Tank 24 sowie eine Flüssigkeitszuleitung aufweisen, mittel der kaltes Frischwasser zum Senken der Temperatur der Flüssigkeit 22 im Tank 24 zugeleitet werden kann. In diesem Fall muss natürlich über die Dosiereinrichtung 30 entsprechend Kochsalz zudosiert werden, um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Tank 24 konstant zu halten.
• Um eine möglichst gleichmäßige Temperatur im Garbehälter 18 zu haben, können Düsen oder eine andere Vorrichtung zur Durchmischung vorgesehen sein.
• Selbstverständlich kann die Flüssigkeitszuleitung der Dosiereinrichtung 30 und die Flüssigkeitszuleitung der Temperiereinrichtung 32 identisch sein, das heißt, für die Zuleitung von Frischwasser in den Tank 24 kann im Gargerät 10 eine einzelne Flüssigkeitszuleitung vorgesehen sein, die von der Dosiereinrichtung 30 und der Temperiereinrichtung 32 gemeinsam genutzt wird.
• In einer alternativen Ausführungsform kann die Dosiereinrichtung 30 und/oder Temperiereinrichtung 32 direkt am oder im Garbehälter 18 angeordnet sein und direkt Stoffe in die Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 zudosieren bzw. direkt die Temperatur der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 einstellen.
• Des Weiteren weist das Gargerät 10 Temperatursensoren 34 und Leitfähigkeitssensoren 36, die jeweils an unterschiedlichen Stellen in der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18, in der Flüssigkeit 22 im Tank 24 sowie im Gargut 20 und an der Oberfläche 38 des Garguts 20 angeordnet sind, um die Temperatur sowie die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 bzw. des Garguts 20 an den entsprechenden Stelle zu messen.
• Die Anzahl der Sensoren 34, 36 kann beliebig gewählt werden. Vorzugsweise ist jedoch zumindest ein Temperatursensor 34 und ein Leitfähigkeitssensor 36 in der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 vorgesehen.
• Die Steuereinheit 14 ist mit allen Sensoren 34, 36, der Dosiereinrichtung 30, der Temperiereinrichtung 32, der Pumpeinrichtung der Zuleitung 26 und der Ableitung 28 sowie der Einrichtung zur ohmschen Erwärmung 16 signalübertragend verbunden und zur Steuerung bzw. Auswertung dieser ausgebildet.
• Eine Funktion der Steuereinheit 14 ist es, die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 zu steuern.
• Die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Tank 24 kann mittels der Dosiereinrichtung 30 auf folgende Weise eingestellt werden:
• Um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Tank 24 zu erhöhen, wird der Flüssigkeit 22 im Tank 24 Kochsalz zudosiert, wodurch die lonenkonzentration in der Flüssigkeit 22 im Tank 24 erhöht wird.
• Um die Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Tank 24 zu senken, wird der Flüssigkeit 22 im Tank 24 Frischwasser zudosiert und damit verdünnt, wodurch die lonenkonzentration in der Flüssigkeit 22 im Tank 24 gesenkt wird.
• Indem die Flüssigkeit 22 aus dem Tank 24 über die Zuleitung 26 dem Garbehälter 18 zugeführt wird, wird die Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 mit der Flüssigkeit 22 aus dem Tank 24 gemischt und so entsprechend über die Temperatur und/oder die lonenkonzentration die Leifähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 verändert.
• Über die Ableitung 28 kann Flüssigkeit 22 aus dem Garbehälter 18 in den Tank 24 zugeführt werden. Auf diese Weise kann die Leifähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 schnell und effektiv verändert sowie die Flüssigkeitsmenge im Garbehälter 18 eingestellt werden, insbesondere um ein Überlaufen des Garbehälters 18 zu verhindern.
• Die erforderliche Menge an Flüssigkeit 22 mit einer bestimmten Temperatur und/oder lonenkonzentration, die dem Garbehälter 18 zugeführt werden muss, um eine gewünschte Veränderung der Leitfähigkeit in der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 zu erreichen, wird durch die Steuereinheit 14 automatisch bestimmt. Dabei kompensiert die Steuereinheit 14 auch den Einfluss von Mineralstoffen, die aus dem Lebensmittel ins Wasser gelangen und ggfls. die elektrische Leitfähigkeit des Wassers erhöhen.
• Hierzu können in der Steuereinheit 14 Korrelationsformeln und/oder Korrelationstabellen hinterlegt sein, die die entsprechenden Werte enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 14 die entsprechenden Werte über Leitfähigkeitsmessungen in der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 bestimmen, indem sie die Änderung der Leitfähigkeit in der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 misst, die durch das Zuführen einer bestimmten Menge Flüssigkeit 22 aus dem Tank 24 verursacht wird.
• Auf diese Weise ist die elektrische Leitfähigkeit sowie die Temperatur der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 über die Steuereinheit 14 sehr präzise und schnell steuerbar.
• In einer alternativen Ausführungsform kann der Tank 24 mit dem Garbehälter 18 identisch sein, das bedeutet, dass kein separater Tank 24 vorgesehen ist und die Leitfähigkeit und/oder die Temperatur der Flüssigkeit 22 direkt im Garbehälter 18 über die Dosiereinrichtung 30 und/oder die Temperiereinrichtung 32 eingestellt wird. In diesem Fall sind keine Zuleitung 26 und Ableitung 28 erforderlich.
• Mittels des Gargeräts 10 kann ein im Wesentlichen beliebiges Gargut 20 mittels ohmscher Erwärmung gegart werden. Selbstverständlich können auch unterschiedliche Arten von Gargut 20 gleichzeitig im Garbehälter 18 gegart werden.
• Im Folgenden wird das Verfahren anhand von einem Ausführungsbeispiel mit Kartoffeln und einem Ausführungsbeispiel mit Brokkoli erläutert.
• Die Wärmemenge, die beim ohmschen Garen in das Gargut 20 eingebracht wird, ist folgendermaßen beschrieben: $$\text{Q}={\text{E}}^{2*}\mathrm{\sigma }$$

  

  mit
• Q: Wärmemenge,
• E: elektrisches Feld, das von der Spannung und dem Abstand der Elektroden abhängt,
• σ = elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 bzw. des Garguts 20.
• Die elektrische Leitfähigkeit σ ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes ρ: $$\mathrm{\sigma =1/\rho }$$

  
• Im ersten Ausführungsbeispiel werden Kartoffeln in Salzwasser gegart. Das heißt, das Gargut 20 sind Kartoffeln und die Flüssigkeit 22 ist mit Kochsalz gesalzenes Wasser.
• In 2 ist der spezifische Widerstand von Wasser in Abhängigkeit der Salzkonzentration im Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt.
• Es gilt die folgende Korrelationsformel: $$\mathrm{\sigma =}\left(\mathrm{0,76}*\text{e}\left(-\mathrm{0,014}*{\text{T}}_{\text{Wasser}}\right)\right)*{\text{C}}_{\text{NaCl}}-\text{0}\text{,95}$$

  

  mit
• ρ = spezifischer Widerstand,
• T_Wasser = Temperatur im Wasser,
• C_NaCl = Salzkonzentration im Wasser.
• Der elektrische Leitwert in Abhängigkeit der Temperatur bei Kartoffeln wird durch folgende Formel abgebildet: $${\mathrm{\sigma }}_{\text{Kartoffel}}={\mathrm{\sigma }}_{25}\left(1+\mathrm{\alpha }\left({\text{T}}_{\text{Kartoffeln}}-25\right)\right)$$

  

  mit
• σ₂₅ = elektrischer Leitwert der Kartoffeln bei 25 °C,
• α = temperaturabhängiger Koeffizient,
• T_Kartoffel = Temperatur der Kartoffeln.
• Bei Kartoffeln beträgt der elektrische Leitwert σ₂₅ 0,32 S/m und der temperaturabhängige Koeffizient α 0,035 °C^-1.
• In 3 ist die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von Kartoffeln in Abhängigkeit der Zellzerstörung dargestellt. Die durchgezogene Linie 50 beschreibt dabei die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von unbeschädigten Kartoffelzellen, die strichlinierte Linie 52 beschreibt die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von teilweise beschädigten Kartoffelzellen, und die strichpunktierte Linie 54 beschreibt die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von zerstörten Kartoffelzellen.
• Durch das Garen werden die Zellen zerstört, wodurch sich die elektrische Leitfähigkeit der Kartoffel verändert.
• Zum Zeitpunkt to gelten folgende Bedingungen: $${\text{T}}_{\text{Wasser}}={\text{T}}_{\text{Kartoffel}}=25°\text{C}$$

  
• Weiterhin wird der Salzgehalt des Wassers so eingestellt, dass gilt: $${\mathrm{\sigma }}_{\text{Wasser}}={\mathrm{\sigma }}_{\text{Kartoffel}}=\mathrm{0,32}\text{ S}/\text{m}$$

  

  $${\text{c}}_{\text{NaCl}}=\mathrm{0,16}\%.$$

  
• Die Kartoffeln werden nun im Salzwasser mittels der Einrichtung zur ohmschen Erwärmung 16 erwärmt. Die elektrische Leitfähigkeit ändert sich folgendermaßen: $$\mathrm{\Delta }{\mathrm{\sigma }}_{\text{Kartoffel}}=\mathrm{0,035}\text{ S}/\text{mK}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{\mathrm{\sigma }}_{\text{Wasser}}=\mathrm{0,0056}\text{ S}/\text{mK}.$$

  
• Zusätzlich hat Wasser eine höhere Wärmekapazität als Kartoffeln, was zu einer langsameren Erwärmung des Wassers führt. $${\text{c}}_{\text{p\_Wasser}}=\mathrm{4,18}\text{ kJ}/\text{kgK}$$

  

  $${\text{c}}_{\text{p\_Kartoffel}}=\mathrm{3,2}\text{ kJ}/\text{KgK}.$$

  
• Ferner verändert der thermisch bedingte Zellaufschluss in den Kartoffeln die Leitfähigkeit.
• Dies hat zur Folge, dass sich die Kartoffeln schneller erwärmen als das Wasser. Hierdurch werden die Kartoffeln im weiteren Garverlauf vom kälteren Wasser gekühlt, sodass über die Oberfläche 38 der Kartoffeln die Wärme ins kältere Wasser fließt. Dadurch werden die oberflächennahen Randbereiche der Kartoffeln weniger gegart als das Innere der Kartoffeln. Dies führt zu ungleichmäßig gegarten Kartoffeln, was üblicherweise kein gewünschtes Garergebnis darstellt und daher vermieden werden sollte.
• Um ein ungleichmäßiges Garen zu vermeiden, wird dem Wasser im Garbehälter 18 nun Kochsalz über die Dosiereinrichtung 30 zudosiert, sodass die elektrische Leitfähigkeit des Wassers im Garbehälter 18 der elektrischen Leitfähigkeit der Kartoffeln entspricht. Die notwendige Salzmenge kann nach der oben genannten Korrelationsformel oder über Leitfähigkeitsmessungen bestimmt werden.
• Die elektrische Leitfähigkeit von Kartoffeln kann wie folgt bestimmt werden: $${\mathrm{\sigma }}_{\text{Kartoffel}}=\mathrm{0,32}\left(1+\mathrm{0,035}\left({\text{T}}_{\text{Kartoffel}}-25\right)\right).$$

  
• Somit lautet der spezifische Widerstand: $$\rho =\frac{1}{\mathrm{0,32}\left(1+\mathrm{0,035}\left(T_{Kartoffel}-25\right)\right)}$$

  
• Die hierzu erforderliche Salzkonzentration berechnet sich wie folgt: $$c_{NaCl}={\left(\frac{\mathrm{0,76}{e}^{-\mathrm{0,014}{T}_{Kartoffel}}}{\rho }\right)}^{\frac{1}{\mathrm{0,95}}}$$

  
• Durch diese Konzentrationsanpassung fließt durch die Kartoffeln und das Wasser im Garbehälter 18 der gleiche Strom.
• Im Ausführungsbeispiel hier beträgt die Temperatur zu Garbeginn: $${\text{T}}_{\text{Wasser}}={\text{T}}_{\text{Kartoffel}}=25°\text{C}.$$

  
• Ferner wird der Salzgehalt des Wassers im Garbehälter 18 so eingestellt, dass gilt: $${\mathrm{\sigma }}_{\text{Wasser}}={\mathrm{\sigma }}_{\text{Kartoffel}}=\mathrm{0,32}\text{ S}/\text{m}$$

  

  $${\text{c}}_{\text{NaCl}}=\mathrm{0,16}\%.$$

  
• Zum Zeitpunkt, an dem die Kartoffeln eine Temperatur T_Kartoffel = 50 °C und eine elektrischer Leitfähigkeit σ_Kartoffel = 0,6 S/m haben, wird die Salzkonzentration im Wasser im Garbehälter 18 mittels der Dosiereinrichtung 30 auf c_NaCl = 0,21 % erhöht.
• Zum Zeitpunkt, an dem die Kartoffeln eine Temperatur T_Kartoffel = 75 °C und eine elektrischer Leitfähigkeit σ_Kartoffel = 0,88 S/m haben, wird die Salzkonzentration im Wasser im Garbehälter 18 mittels der Dosiereinrichtung 30 auf c_NaCl = 0,22 % erhöht.
• Zum Zeitpunkt, an dem die Kartoffeln eine Temperatur T_Kartoffel = 100 °C und eine elektrischer Leitfähigkeit σ_Kartoffel = 1,16 S/m haben, wird die Salzkonzentration im Wasser im Garbehälter 18 mittels der Dosiereinrichtung 30 auf c_NaCl = 0,2 % gesenkt.
• Am Ende des Garverfahrens muss die Salzkonzentration im Wasser im Garbehälter 18 reduziert werden. Dies kann über die Zugabe von reinem Wasser mittels der Dosiereinrichtung 30 erfolgen. Alternativ kann die Salzkonzentration während des Garverfahrens nicht über die nötige Salzkonzentration bei der Zieltemperatur der Kartoffeln, hier c_NaCl = 0,2 %, hinaus erhöht werden.
• Indem über die komplette Garzeit die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 und dem Gargut 20 untereinander gleich gehalten wird, wird auch die Temperatur der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 und dem Gargut 20 gleich gehalten. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Garverlauf in allen Bereichen der Kartoffel und damit ein besonders gutes Garergebnis erzielt.
• Zusätzlich oder alternativ zum Einstellen der lonenkonzentration von Ionen kann die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 über die Temperatur gesteuert werden.
• Durch die Temperatursensoren 34 sind die Temperaturen der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 und des Garguts 20 bekannt.
• Damit im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Wasser den gleichen spezifischen Widerstand hat wie die Kartoffeln, kann die hierfür benötigte Temperatur mittels der folgenden Formel berechnet werden: $$T_{Wasser}=-\frac{\text{ln}\left(\frac{\rho }{\mathrm{0,76}{C}_{NaCl}^{-\mathrm{0,95}}}\right)}{\mathrm{0,014}}$$

  
• Indem das Wasser im Garbehälter 18 mittels der Temperiereinrichtung 32 auf diese Wassertemperatur erhöht wird, hat das Wasser die gleich elektrische Leitfähigkeit wie die Kartoffeln. Somit fließt durch die Kartoffeln und das die Kartoffeln umgebende Wasser der gleiche Strom, und die Kartoffeln werden gleichmäßig gegart.
• Die zuvor genannten Verfahren können bei unterschiedlichen Produktgruppen angewendet werden. In der folgenden Tabelle werden Produktgruppen und beispielhaft Lebensmittel mit einem entsprechenden Wert ihrer elektrischen Leitfähigkeit σ₂₅ genannt:

  Produktgruppe	Produkt	Elektrische Leitfähigkeit σ25 [S/m]
  Gemüse	Kartoffel	0,32
  Gemüse	Karotte	0,13
  Geflügel	Hühnchenbrust	0,66
  Fleisch	Rindersteak	0,47
  Fleisch	Schweineschulter	0,53
  Obst	Apfel	0,09
  Obst	Erdbeere	0,23

• Im zweiten Ausführungsbeispiel wird Brokkoli in Salzwasser gegart. Das heißt, das Gargut 20 ist Brokkoli und die Flüssigkeit 22 ist mit Kochsalz gesalzenes Wasser.
• Bei Brokkoli ist es vorteilhaft, den Wärmeeintrag in den Röschenenden im Vergleich zum Strunk zu reduzieren, um den Strunk durchzugaren, ohne dabei gleichzeitig die Röschenenden zu übergaren, d.h. die Zellen der Röschenenden durch zu viel Wärmeintrag zu stark zu beschädigen.
• Um Gargut 20 im Inneren stärker zu erwärmen als an seiner Oberfläche 38, wird die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 geringer gehalten als die elektrische Leitfähigkeit des Garguts 20. So erwärmt sich die Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 weniger stark als das Gargut 20, und in den Randbereichen des Garguts 20 fließt gezielt Wärme in die das Gargut 20 umgebende Flüssigkeit 22.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll das Wasser im Garbehälter 18 einen spezifischen Widerstand haben, der um einen Betrag x Kelvin geringer ist als der von Brokkoli. $$\rho =\frac{1}{\mathrm{0,25}\left(1+\mathrm{0,031}\left(T_{Brokkoli}-25-x\right)\right)}$$

  
• Hierfür muss das Wasser im Garbehälter 18 die folgende Salzkonzentration aufweisen: $$c_{NaCl}={\left(\frac{\mathrm{0,76}{e}^{-\mathrm{0,014}{T}_{Brokkol{i}^{-x}}}}{\rho }\right)}^{\frac{1}{\mathrm{0,95}}}$$

  
• Auf diese Weise ist bei Brokkoli der Wärmeeintrag im Strunk des Brokkoli größer als im Wasser, wodurch beim Garen mittels ohmscher Erwärmung der Strunk stärker als die Röschenenden gegart wird. Somit wird ein günstigeres Garergebnis erzielt, da der Strunk des Brokkoli vollständig durchgegart werden kann und die Röschenenden gleichzeitg bissfest bleiben.
• Dieses Verfahren kann mit Vorteil bei beliebigem Gargut 20 angewendet, werden das einen festeren bzw. dickeren und einen weicheren bzw. dünneren Bereich aufweist, wie es bei Brokkolistrunk und Brokkoliröschen der Fall ist. Wichtig ist hierbei vor allem, dass das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche der unterschiedlichen Bereiche unterschiedlich groß ist, sodass die Bereiche unterschiedlich stark durch die das Gargut 20 umgebende Flüssigkeit 22 gekühlt werden.
• Auch bei Mangold kann dieses Verfahren angewendet werden. Die Blätter benötigen weniger Wärmeeintrag als der Stiel. Durch das kältere Umgebungswasser werden die dünnen Blätter mehr gekühlt als der dickere Strunk. Somit wird der Strunk stärker thermisch behandelt als die Blätter.
• Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 so gesteuert werden, dass sie höher ist als die elektrische Leitfähigkeit des Garguts 20. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 durch die Einrichtung zur ohmschen Erwärmung 16 stärker erwärmt als das Gargut 20. Somit wird das Gargut 20 zusätzlich durch die umgebende Flüssigkeit 22 erwärmt, wobei insbesondere die Oberfläche 38 des Garguts 20 stärker als sein Inneres erwärmt wird. Auf diese Weise ist es beispielsweise denkbar, einen mit Schokolade gefüllten Knödel zu garen, ohne dass die Schokolade im Inneren des Knödels vollständig schmilzt.
• Grundsätzlich können alle oben genannten Garverfahren beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 so gesteuert werden, dass in der ersten Hälfte des Garverfahrens die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 gleich groß wie die elektrische Leitfähigkeit des Garguts 20 ist, während in der zweiten Hälfte des Garverfahrens die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 so gesteuert wird, dass die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 kleiner ist als die elektrische Leitfähigkeit des Garguts 20. Hierdurch wird das Gargut 20 in der ersten Hälfte gleichmäßig gegart, während in der zweiten Hälfte die Oberfläche 38 des Garguts 20 von der Flüssigkeit 22 gekühlt und somit weniger stark gegart wird.
• Auf diese Weise kann durch gezieltes Steuern der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit 22 im Garbehälter 18 zuverlässig ein gewünschtes Garergebnis erzielt werden.
• Insbesondere kann Gargut 20 gleichmäßig in allen Bereichen oder unterschiedlich in verschiedenen Bereichen gegart werden, um ein bestimmtes Garergebnis zu erzielen.
• Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Garen eines Garguts (20) mittels ohmscher Erwärmung, wobei das Gargut (20) in einer Flüssigkeit (22) gegart wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22) über die Temperatur der Flüssigkeit (22) eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22) über die lonenkonzentration der Flüssigkeit (22) eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22), insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, entsprechend dem Gargut (20) eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22), insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt wird, dass, insbesondere zeitweise, Wärme vom Gargut (20) auf die Flüssigkeit (22) übertragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22), insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt wird, dass, insbesondere zeitweise, Wärme von der Flüssigkeit (22) auf das Gargut (20) übertragen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Flüssigkeit (22), insbesondere zu bestimmten Zeitpunkten während des Garprozesses, so eingestellt wird, dass, insbesondere zeitweise, keine Wärme zwischen der Flüssigkeit (22) und dem Gargut (20) übertragen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit des Garguts (20) und/oder der Flüssigkeit (22) gemessen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (22) Wasser ist oder einen Wasseranteil von mindestens 90 Vol.-%, insbesondere von mindestens 97 Vol.-% aufweist.
10. Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einer Einrichtung zur ohmschen Erwärmung (16) und einer Steuereinheit (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (10) dazu eingerichtet ist, ein Gargut (20) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu garen.

Images