DE102019107815A1

DE102019107815A1 - Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts und Gargerät

Info

Publication number: DE102019107815A1
Application number: DE102019107815.6A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Sillmen
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: DE102019107815B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (1) mit einem Garbereich (11) und mit einer Behandlungseinrichtung (2) zur Zubereitung von Gargut in dem Garbereich (11) und mit einem Messsystem (3), mit welchem das Gargut im Garbereich (11) während eines Garprozesses überwacht wird und mit welchem in einem ersten Messvorgang ein erster Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt wird. Dabei wird mit dem Messsystem (3) in einem zweiten Messvorgang eine von dem Gargut ausgehende Wärmestrahlung erfasst wird und dass aus einer Leistung der Wärmestrahlung ein zweiter Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt. Es wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmt und abhängig von der Temperaturdifferenz eine Bräunung des Garguts ermittelt. Und/oder aus dem ersten und zweiten Temperaturwert wird ein Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts bestimmt und abhängig von dem Emissionsgrad eine Bräunung des Garguts ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts mit wenigstens einem Garbereich und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut in dem Garbereich. Das Gargut wird in dem Garbereich während des Garprozesses mit wenigstens einem Messsystem überwacht.
Für ein optimales Garergebnis ist es in der Regel entscheidend, bestimmte Eigenschaften des Garguts zu berücksichtigen. Solche Informationen über das Gargut sind besonders wichtig für einen zuverlässigen Ablauf von Automatikprogrammen. Beispielsweise sollte für die Zubereitung unter Verwendung einer Automatikfunktion berücksichtigt werden, in welchem Gar- bzw. Backzustand sich das Lebensmittel befindet. Besonders komfortabel ist es, wenn bestimmte Eigenschaften des Garguts während des Garprozesses und zudem auch selbstständig vom Gargerät erfasst und berücksichtigt werden können.
Ein Gar- oder Backzustand ist nicht allein durch einen Parameter beschreibbar. Ein grobes Modell beschreibt z. B. den Backzustand durch die Bräunung der Kruste und durch die Gare im Kern der Krume. Weitere Parameter zur Zustandsbeschreibung können z. B. sein: Krustendicke, Bräunungsgleichmäßigkeit, Volumen, Feuchteverlust usw.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch ein Verfahren zur Messung der Bräunung der Kruste eine verbesserte Überwachung und Charakterisierung eines Garguts in einem Garraum während eines Garprozesses zu ermöglichen. Dabei ist es Ziel, die Bräunung nicht mit optischen Messsystemen im sichtbaren Frequenzbereich zu bestimmen, weil diese sehr empfindlich auf Beleuchtungsänderungen z. B. durch Fremdlicht durch die Garraumtür eines Backofens oder Verschmutzung der Garraumbeleuchtung, Schattenwurf auf die Gargutoberfläche z. B. vom Rand einer Garform und Verschmutzung der Optiken des Messsystems sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Gargeräts, insbesondere eines Backofens mit wenigstens einem verschließbaren Garraum. Das Gargerät umfasst wenigstens einen Garbereich und wenigstens eine Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut in dem Garbereich. Das Gargerät umfasst wenigstens ein Messsystem. Mit dem Messsystem wird das Gargut im Garbereich während eines Garprozesses überwacht. Mit dem Messsystem wird in wenigstens einem ersten Messvorgang ein erster messsondenbasierter Temperaturwert insbesondere der Oberfläche des Garguts ermittelt. Dabei wird mit dem Messsystem in wenigstens einem zweiten Messvorgang eine von dem Gargut ausgehende Wärmestrahlung erfasst. Aus einer Leistung der Wärmestrahlung wird wenigstens ein zweiter Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt. Vorzugsweise wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmt und abhängig von der Temperaturdifferenz eine Bräunung des Garguts ermittelt. Möglich und bevorzugt ist auch, dass aus dem ersten und zweiten Temperaturwert ein Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts bestimmt und abhängig von dem Emissionsgrad eine Bräunung des Garguts ermittelt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass die Bräunung des Garguts während des Garprozesses besonders zuverlässig ermittelt wird. Die Bräunung ist eine wichtige Kenngröße für die Charakterisierung des Zustands eines Lebensmittels während der Zubereitung. Je nach Lebensmittel wird dabei ein anderer Grad der Bräunung gewünscht, der für das Garergebnis entscheidend ist. Die zuverlässige Beobachtung und Ermittlung der Bräunung ist daher für eine optimale und schmackhafte Zubereitung von erheblichem Vorteil. Zudem können durch das Verfahren Gargeräte bzw. Garvorgänge besser automatisiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Verfahren konstruktiv unaufwendig umgesetzt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist auch, dass zur Bestimmung der Bräunung die Temperaturdifferenz bzw. der Emissionsgrad herangezogen werden. Die Bräunung der Gargutoberfläche verändert sowohl deren Struktur als auch deren chemische Zusammensetzung. Durch die Bräunung des Garguts kommt es deshalb im weiteren Verlauf des Garprozesses zu einer Veränderung des Emissionsgrades. Diese Änderung kann dann als Temperaturdifferenz und/oder Veränderung des Emissionsgrads erkannt werden. Der Emissionsgrad kann dann entsprechend neu bestimmt werden. Vorzugsweise wird dann abhängig von der Temperaturdifferenz bzw. von dem neu bestimmten Emissionsgrad die Bräunung des Garguts ermittelt.
Es ist möglich, dass wenigstens ein hinterlegter Emissionsgrad herangezogen wird, um aus der Leistung der Wärmestrahlung den zweiten Temperaturwert der Oberfläche des Garguts zu ermitteln. Dazu kann beispielsweise ein fest vorgegebener Emissionsgrad hinterlegt sein. Möglich ist auch, dass der Emissionsgrad indirekt hinterlegt ist, beispielsweise in der Art einer Tabelle. Die Tabelle enthält dann zum Beispiel eine im Vorfeld ermittelte Zuordnung der Leistung der Wärmestrahlung zu einem jeweils entsprechenden Temperaturwert. Es ist auch möglich, dass die Bestimmung des Emissionsgrades aus dem ersten und zweiten Temperaturwert durch eine Kalibrierung bzw. Neubestimmung eines hinterlegten Emissionsgrad umgesetzt wird.
Vorzugsweise werden während des Garprozesses wiederholt erste und/oder zweite Messvorgänge durchgeführt. Insbesondere werden während des Garprozesses wiederholt der erste und/oder zweite Temperaturwert ermittelt. Vorzugsweise wird die Temperaturdifferenz während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Insbesondere wird aus dem ersten und zweiten Temperaturwert der Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Besonders bevorzugt wird ein zeitlicher Verlauf der Temperaturdifferenz und/oder ein zeitlicher Verlauf des aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad erfasst.
Insbesondere wird der erste und/oder zweite Temperaturwert aus der Leistung der erfassten Wärmestrahlung und dem Emissionsgrad ermittelt. Der zweite Temperaturwert wird insbesondere mittels wenigstens einer Messeinheit mit wenigstens einem und vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Sensoren bzw. Sensorsegmenten zur Erfassung von Wärmestrahlung erfasst. Insbesondere ist dazu wenigstens eine Wärmebildkamera bzw. Infrarotkamera vorgesehen. Insbesondere ist eine Kamera vorgesehen, welche wenigstens einen Teil des Infrarotspektrums erfasst. Die Sensoren bzw. Sensorsegmenten entsprechen insbesondere den Pixeln der Kamera. Möglich ist auch ein Pyrometer oder dergleichen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Bräunung des Garguts insbesondere eine Oberflächenbräunung verstanden. Unter einer Ermittlung der Bräunung wird insbesondere verstanden, dass wenigstens ein Maß bzw. Kennwert für die Bräunung ermittelt wird.
Vorzugsweise wird der erste Temperaturwert des Garguts mittels wenigstens einer Messsonde erfasst. Die Messsonde wird insbesondere in und/oder an dem Gargut angeordnet und besonders bevorzugt in das Gargut eingestochen. Das bietet eine besonders unaufwendige und zugleich sehr zuverlässige Bestimmung des ersten Temperaturwerts. Insbesondere umfasst das Messsystem wenigstens eine Messsonde, welche insbesondere in das Gargut einstechbar ist. Die Messsonde umfasst insbesondere wenigstens einen Temperatursensor.
Die Messsonde weist insbesondere wenigstens eine Messstelle auf. Vorzugsweise wird die Messstelle im bestimmungsgemäßen Einsatz berührend an der Gargutoberfläche angeordnet, sodass eine Oberflächentemperatur des Garguts ermittelt wird. Die Oberflächentemperatur wird insbesondere als erster Temperaturwert herangezogen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Messsonde wenigstens zwei Messstellen auf. Vorzugsweise werden im bestimmungsgemäßen Einsatz wenigstens eine Messstelle innerhalb des Garguts und wenigstens eine Messstelle außerhalb des Garguts angeordnet. Dabei wird eine Oberflächentemperatur des Garguts aus einer Temperaturdifferenz an den wenigstens zwei Messstellen ermittelt. Dadurch kann die Oberflächentemperatur sehr zuverlässig ermittelt werden, ohne dass die Einstechtiefe exakt eingehalten werden muss bzw. ohne dass ein spezieller Oberflächentemperatursensor nötig ist. Die Oberflächentemperatur wird insbesondere als erster Temperaturwert herangezogen. Insbesondere umfasst jede Messstelle wenigstens einen Temperatursensor.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der erste Temperaturwert des Garguts dadurch ermittelt, dass der Garbereich auf eine Solltemperatur aufgeheizt wird. Besonders bevorzugt ist der Garbereich dabei als ein Garraum ausgebildet. Vorzugsweise wird bei Vorliegen der Solltemperatur angenommen, dass das Gargut an seiner Oberfläche eine definierte Temperatur aufweist. Vorzugsweise wird die definierte Temperatur als erster Temperaturwert herangezogen. Insbesondere entspricht die definierte Temperatur vorzugsweise dem Siedepunkt von Wasser, insbesondere auf einer Höhe des Gargeräts und/oder auf einer Meeresspiegelhöhe. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch der erste Temperaturwert berührungslos und besonders unaufwendig erfasst wird. Es kann auf eine Messsonde verzichtet werden. Dadurch, dass der erste Temperaturwert bekannt ist, kann dann wie zuvor beschrieben die Temperaturdifferenz bzw. der Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts bestimmt werden.
Es ist möglich, dass bei Vorliegen der Solltemperatur angenommen wird, dass das Gargut an seiner Oberfläche eine Temperatur von x Grad Celsius aufweist und dass der erste Temperaturwert gleich x gesetzt wird. Dabei liegt x insbesondere zwischen 80 °C und 120 °C und vorzugsweise zwischen 90 °C und 110 °C und besonders bevorzugt zwischen 95 °C und 105 °C. x kann beispielsweise gleich 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104 oder 105 sein. Möglich sind auch geringere oder höhere Werte für x. Vorzugsweise beträgt die definierte Temperatur 100 ℃.
Es ist möglich, dass der Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts wenigstens zu Beginn des Garprozesses so eingestellt wird, dass der zweite Temperaturwert dem ersten Temperaturwert entspricht. Dabei ist insbesondere der Emissionsgrad gemeint, mit welchem aus der Leistung der erfassten Wärmestrahlung der zweite Temperaturwert ermittelt wird. Dieser Emissionsgrad wird vorzugsweise so eingestellt, dass aus der erfassten Leistung der Wärmestrahlung ein Temperaturwert berechnet werden kann, welcher dem ersten Temperaturwert entspricht. Eine solche anfängliche Kalibrierung bietet viele Vorteile. Beispielsweise kann dadurch besonders zuverlässig die im weiteren Garverlauf auftretende Bräunung des Garguts überwacht werden, welche mit einer entsprechenden Veränderung des Emissionsgrades einhergeht. Dabei ist es nicht entscheidend, ob für den gemeinsame Temperaturwert, auf den kalibriert wird, 95 oder 105 °C angenommen werden. Die eigentliche Information liegt darin, dass erster und zweiter Temperaturwert nach der Kalibrierung mit zunehmender Bräunung auseinanderlaufen.
Es ist möglich, dass die Bräunung des Garguts aus der Abweichung des zu Beginn des Garprozesses eingestellten Emissionsgrads von dem aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad ermittelt wird. Möglich ist auch, dass nach einer solchen anfänglichen Kalibrierung auf eine weitere Einstellung des Emissionsgrades verzichtet wird, insbesondere wenn die Bräunung des Garguts aus der Temperaturdifferenz ermittelt wird. Möglich ist auch, dass auf die anfängliche Kalibrierung verzichtet wird. Beispielsweise ist dann ein Emissionsgrad vorgegeben oder indirekt in einer Tabelle hinterlegt, welche eine im Vorfeld ermittelte Zuordnung von Leistung der Wärmestrahlung und Temperaturwert enthält.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass die Bräunung des Garguts abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz von erster und zweiter Temperatur ermittelt wird. In allen Ausgestaltungen ist es ebenfalls besonders bevorzugt, dass die Bräunung des Garguts abhängig von einem zeitlichen Verlauf des aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrads ermittelt wird. Das bietet eine besonders gute Reproduzierbarkeit der Messungen und der Bestimmung der Bräunung. Durch die Beobachtung des zeitlichen Verlaufs kann eine erheblich zuverlässige Aussage als beispielsweise bei einer Zeitpunktmessung getroffen werden. Zur Ermittlung des zeitlichen Verlaufs der Temperaturdifferenz bzw. des Emissionsgrades werden vorzugsweise wiederholt erste und/oder zweite Messvorgänge durchgeführt und insbesondere über die Zeit registriert. Insbesondere wird der Emissionsgrad fortlaufend ermittelt bzw. für die vorgesehenen Messzeitpunkte nachgeführt, sodass die jeweils ermittelten ersten und zweiten Temperaturwerte in Übereinstimmung gebracht werden. Die Nachführung ergibt insbesondere den zeitlichen Verlauf des neu bestimmten Emissionsgrades.
Besonders bevorzugt wird die Leistung der Wärmestrahlung insbesondere mittels einer Vielzahl von Sensorsegmenten ortsaufgelöst erfasst, sodass insbesondere eine Verteilung der Bräunung über wenigstens einen Teil des Garguts ermittelbar ist. Insbesondere sind dadurch auch die Temperaturdifferenz und/oder der Emissionsgrad ortsaufgelöst bestimmbar. Eine solche Bräunungsverteilung liefert eine besonders aussagekräftige Charakterisierung des Garguts und ermöglicht eine sehr gezielte Steuerung bzw. Anpassung von Automatikfunktionen. Beispielsweise kann dadurch eine Bräunungslandkarte des Garguts betrachtet werden.
Insbesondere umfasst das Messsystem wenigstens eine Messeinheit mit einer Vielzahl von Sensorsegmenten. Insbesondere ist die von den in den Sensorsegmenten der Messeinheit abgebildeten Objekten ausgesendete Wärmestrahlung erfassbar. Insbesondere umfasst die Messeinheit wenigstens eine Wärmebildkamera. Vorzugsweise werden die Sensorsegmente durch die Pixel der Wärmebildkamera bereitgestellt. So ist in den Pixeln der Wärmebildkamera die Leistung der Wärmestrahlung ortsaufgelöst erfassbar. Die Messeinheit ist beispielsweise als eine Wärmebildkamera bzw. Infrarotkamera oder dergleichen ausgebildet.
Insbesondere werden diejenigen Sensorsegmente dem Gargut zugeordnet, in denen eine bestimmte zeitliche Änderungsrate für die Differenz von erster und zweiter Temperatur und/oder für den aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad registriert wird. Das hat den Vorteil, dass das Gargut identifiziert werden kann und von dem Garbereich bzw. von seiner Umgebung unterschieden wird. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Bräunungsbestimmung weiter verbessert. Insbesondere werden diejenigen Sensorsegmente dem Gargut zugeordnet, welche die zeitliche Änderungsrate überschreiten oder unterschreiten. Insbesondere werden diejenigen Sensorsegmente dem Garbereich bzw. Bereichen außerhalb des Garguts zugeordnet, in denen eine andere und beispielsweise höhere oder niedrigere bestimmte zeitliche Änderungsrate für die Differenz von erster und zweiter Temperatur und/oder für den aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad registriert wird.
Vorzugsweise werden die dem Gargut zugeordneten Sensorsegmente für die weitere Auswertung anders gewichtet bzw. berücksichtigt als die nicht dem Gargut zugeordneten Sensorsegmente. Insbesondere wird abhängig von dem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz und/oder von dem zeitlichen Verlauf des aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad zwischen der von dem Gargut ausgehenden Wärmestrahlung und einer von außerhalb des Garguts ausgehenden Wärmestrahlung unterschieden. Der Emissionsgrad des Garbereichs außerhalb des Garguts, der in der Regel aus Email, Metall und Ähnlichem besteht, ändert sich mit der Temperatur, anders als beim zu bräunenden Gargut, wenig oder gar nicht. Insbesondere wird für eine Auswertung und vorzugsweise für die Bestimmung der Bräunung die vom Gargut ausgehende Wärmestrahlung ausschließlich oder gewichtet berücksichtigt.
Es ist möglich, dass diejenigen Sensorsegmente dem Gargut zugeordnet werden, in denen eine bestimmte zeitliche Änderungsrate für eine charakteristische Größe der Bildverarbeitung registriert wird. Diese Größe ist beispielsweise eine Farbinformation und/oder Helligkeitsinformation und/oder Intensitätsinformation. Da sich das Gargut im Gegensatz zu seiner Umgebung und beispielsweise einem Gargutträger während des Garprozesses in Farbe und Aussehen sowie und Form erheblich verändert, wird so eine besonders zuverlässige Identifizierung des Garguts erreicht.
Vorzugsweise wird für die Zuordnung der Sensorsegmente zu dem Gargut wenigstens ein Messzeitraum berücksichtigt, welcher in einer Haltephase einer Garraumtemperaturregelung liegt und/oder welcher außerhalb einer Aufheizphase einer Garraumtemperaturregelung liegt. Dabei ist der Garbereich insbesondere als ein Garraum ausgebildet. Das ermöglicht eine besonders zuverlässige Identifizierung des Garguts, da die Strahlungsleistung der Bauteile in der Haltephase im Wesentlichen unverändert bleibt. In der Haltephase weist das Gargut jedoch signifikante Änderung sowohl für die tatsächliche Temperatur als auch für den Emissionsgrad aufgrund der zunehmenden Bräunung auf. Die Haltephase ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie Temperatur der Garraumbauteile innerhalb von Grenzwerten um die Solltemperatur für den Garraum pendelt.
Es ist bevorzugt, dass die Wärmeleistung bei wenigstens einer Frequenz bzw. Wellenlänge erfasst wird oder dass die Wärmestrahlung über wenigstens einen Frequenzbereich bzw. Wellenlängenbereich erfasst wird. Beispielsweise liegt die Wellenlänge bei 1,5 µm oder mehr oder weniger. Es ist möglich und bevorzugt, dass wenigstens eine und vorzugsweise eine Mehrzahl von Frequenzen bzw. Wellenlängen vorgesehen ist. Insbesondere liegt der Wellenlängenbereich über 100 µm. Insbesondere liegt der Wellenlängenbereich im Bereich von 0,7 µm bis wenigstens 20 µm und vorzugsweise von 0,9 µm bis 9 µm. Möglich sind auch Wellenlängenbereiche darunter oder darüber. Insbesondere wird der Frequenzbereich bzw. Wellenlängenbereich abhängig von den Emissionseigenschaften des Garguts und/oder des Garbereichs ausgewählt.
Vorzugsweise wird die Bräunung des Garguts über wenigstens eine im Messsystem hinterlegte Zuordnung zwischen der Differenz von erster und zweiter Temperatur und wenigstens einem Bräunungsgrad ermittelt. Bevorzugt ist auch, dass die Bräunung des Garguts über wenigstens eine im Messsystem hinterlegte Zuordnung zwischen dem aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad und wenigstens einem Bräunungsgrad ermittelt wird. Solche Zuordnungen ermöglichen eine besonders vorteilhafte Überwachung der Bräunung. Insbesondere ist eine Zuordnung zwischen dem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz und dem Bräunungsgrad hinterlegt. Insbesondere ist eine Zuordnung zwischen dem zeitlichen Verlauf des aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad und dem Bräunungsgrad hinterlegt. Vorzugsweise wird die Zuordnung im Vorfeld ermittelt.
Besonders bevorzugt wird die Behandlungseinrichtung abhängig von der ermittelten Bräunung des Garguts angesteuert. So werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders komfortabel schmackhafte und optimale Garergebnisse erzielt. Beispielsweise wird die Behandlungseinrichtung unter Berücksichtigung der ermittelten Bräunung so angesteuert, dass ein Fertigzeitpunkt der Bräunung für den Garprozess festgelegt wird. Möglich ist auch, dass ein Ende einer Bräunungsphase und/oder ein Beginn einer Garphase ohne Bräunung z. B. bei entsprechend abgesenkter Garraumtemperatur oder allein mit Hochfrequenz und/oder ein Beginn einer Warmhaltephase oder Schnellabkühlphase in Abhängigkeit der ermittelten Bräunung festgelegt wird. Insbesondere wird abhängig von der ermittelten Bräunung wenigstens ein Automatikprogramm angepasst.
Es ist möglich, dass die Behandlungseinrichtung wenigstens eine räumlich selektiv ansteuerbare Heizeinrichtung z.B. mit Segmentheizkörpern umfasst. Vorzugsweise erfolgt die räumliche Ansteuerung der Heizeinrichtung abhängig von einer Verteilung der Bräunung des Garguts. Das hat den Vorteil, dass Bräunungsunterschiede besonders gut ausgeglichen werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass dadurch eine gezielt ungleiche Bräune erzeugt werden kann, wenn diese erwünscht ist. Die Verteilung der Bräunung wird dazu insbesondere wie zuvor beschrieben ermittelt.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass das Gargerät mit einem Garraum ausgebildet ist. Vorzugsweise liegt der Garbereich in dem Garraum oder entspricht diesem, sodass das Gargut im Garraum während des Garprozesses überwacht wird. Insbesondere ist das Gargerät als ein Backofen ausgebildet. Insbesondere ist der Garraum durch wenigstens eine Garraumtür verschließbar. Insbesondere ist der Garraum beheizbar ausgebildet. Bei der Zubereitung von Lebensmitteln in einem beheizbaren Garraum dann durch das hier vorgestellte Verfahren die Bräunung besonders zuverlässig ermittelt werden. Insbesondere werden Wärmebilder des Garraums erfasst.
Möglich ist aber auch, dass das Gargerät mit einem Kochfeld ausgebildet ist und dass der Garbereich auf dem Kochfeld liegt oder diesem entspricht. Insbesondere wird das Gargut auf dem Kochfeld während des Garprozesses überwacht. Dabei ist möglich, dass das Messsystem wenigstens teilweise und insbesondere die Messeinheit in einer über dem Kochfeld angeordneten Dunstabzugshaube und/oder Beleuchtungseinrichtung und/oder Küchenmöbel oder dergleichen angeordnet ist. Möglich ist auch eine andere Anordnung der Messeinheit in Bezug zu dem Kochfeld. Insbesondere werden Wärmebilder des Kochfeldes erfasst. Auch mit einem Kochfeld bietet das hier vorgestellte Verfahren eine vorteilhafte Überwachung.
Das erfindungsgemäße Gargerät ist nach dem zuvor beschriebenen Verfahren betreibbar. Insbesondere ist das Gargerät dazu geeignet und ausgebildet, nach dem zuvor beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Das zuvor beschriebene Verfahren dient insbesondere zum Betreiben des erfindungsgemäßen Gargerätes.
Auch das erfindungsgemäße Gargerät bietet viele Vorteile und ermöglicht eine erheblich verbesserte Überwachung des Garguts im Garbereich und eine sehr vorteilhafte Ermittlung der Bräunung. Insbesondere umfasst das Gargerät wenigstens einen Garraum und/oder wenigstens ein Kochfeld. Der Garraum und/oder das Kochfeld stellen insbesondere wenigstens einen Teil des Garbereichs bereit oder sind als ein solcher ausgebildet.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
Es zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes in einer Vorderansicht; und
2 eine rein schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Gargerätes in einer perspektivischen Ansicht.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gargerät 1, welches hier als ein Backofen 100 ausgeführt ist. Das Gargerät 1 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Das Gargerät 1 hat einen Garbereich 11, welcher hier durch einen beheizbaren Garraum 21 bereitgestellt wird. Der Garraum 21 ist durch eine Garraumtür 31 verschließbar. Das Gargerät 1 ist hier als ein Einbaugerät vorgesehen. Es kann auch als ein Standgerät ausgebildet sein.
Zur Zubereitung von Garguts ist eine Behandlungseinrichtung 2 vorgesehen, die in der hier dargestellten Ansicht nicht sichtbar im Garraum 21 bzw. Geräteinneren angeordnet ist. Die Behandlungseinrichtung 2 umfasst z. B. eine hier nicht sichtbare Heizeinrichtung 12 mit mehreren Heizquellen für die Beheizung des Garraums 21. Als Heizquelle können beispielsweise eine Oberhitze und/oder eine Unterhitze, eine Heißluftheizquelle und/oder eine Grillheizquelle oder andere Arten von Heizquellen vorgesehen sein. Es kann auch ein Dampferzeuger vorgesehen sein. Zudem kann die Behandlungseinrichtung 2 zum Erhitzen bzw. Garen mit Hochfrequenzstrahlung ausgebildet sein und dazu wenigstens einen Hochfrequenzerzeuger umfassen.
Das Gargerät 1 umfasst hier eine nicht näher dargestellte und mit der Behandlungseinrichtung 2 wirkverbundene Steuereinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung von Gerätefunktionen und Betriebszuständen. Über die Steuereinrichtung sind vorwählbare Betriebsmodi und vorzugsweise auch verschiedene Automatikprogramme bzw. Programmbetriebsarten und andere Automatikfunktionen ausführbar. Die Steuereinrichtung steuert dazu z. B. die Behandlungseinrichtung 2 in Abhängigkeit eines vorgewählten Betriebsmodus bzw. Automatikprogramms entsprechend an.
Zur Bedienung des Gargerätes 1 ist eine Bedieneinrichtung 101 vorgesehen. Beispielsweise können darüber der Betriebsmodus, die Garraumtemperatur und/oder ein Automatikprogramm bzw. eine Programmbetriebsart oder andere Automatikfunktion ausgewählt und eingestellt werden. Über die Bedieneinrichtung 101 können auch weitere Benutzereingaben vorgenommen werden und zum Beispiel eine Menüsteuerung vorgenommen werden. Die Bedieneinrichtung 101 umfasst auch eine Anzeigeeinrichtung 102, über die Benutzerhinweise und z. B. Eingabeaufforderungen angezeigt werden können. Die Bedieneinrichtung 101 kann Bedienelemente und/oder eine berührungsempfindliche Anzeigeeinrichtung 102 bzw. einen Touchscreen umfassen.
Das Gargerät 1 ist mit einem Messsystem 3 zur Überwachung des Garguts im Garbereich 11 während eines Garprozesses ausgestattet. Das Messsystem 3 ist in der hier dargestellten Ansicht teilweise nicht sichtbar im Geräteinneren bzw. im Garraum 21 angeordnet. Das Messsystem 3 umfasst hier eine als Wärmebildkamera 5 bzw. IR-Kamera ausgebildete Messeinheit und eine Messsonde 4 zum Einstechen in das Gargut. Das Gargut, in welches die Messsonde 4 eingestochen ist, ist hier nicht dargestellt.
Mit dem Messsystem 3 wird hier während eines Garprozesses die Bräunung des Garguts ortsaufgelöst bestimmt. Dadurch ist eine Verteilung der Oberflächenbräunung bestimmbar. Diese kann dann bei der Einstellung der Behandlungseinrichtung 2 und somit bei der Zubereitung des Garguts berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann die Heizeinrichtung 12 räumlich selektiv ansteuerbar ausgebildet sein, sodass die Ansteuerung dann abhängig von der Verteilung der Bräunung des Garguts erfolgt. So lassen sich besonders gleichmäßige oder auch sehr gezielt ungleichmäßige Bräunungen verwirklichen.
Zur Bestimmung der Bräunung sind hier zwei unterschiedliche Messvorgänge vorgesehen. In dem ersten Messvorgang wird ein erster Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt. Dazu wird hier die als Gargutthermometer ausgebildete Messsonde 4 eingesetzt. Das Gargutthermometer 4 ist hier schnurlos dargestellt. Es kann auch kabelgebunden sein.
In dem zweiten Messvorgang wird eine von dem Gargut ausgehende Wärmestrahlung erfasst. Dazu wird hier die Wärmebildkamera 5 eingesetzt. Aus der Leistung der Wärmestrahlung wird ein zweiter Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt.
Dann wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmt und abhängig von der Temperaturdifferenz die Bräunung des Garguts ermittelt. Zusätzlich oder alternativ wird aus dem ersten und zweiten Temperaturwert ein Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts bestimmt und abhängig von dem Emissionsgrad die Bräunung ermittelt. Der zweite Messvorgang läuft hier während des Garprozesses wiederholt ab, sodass ein zeitlicher Verlauf der Temperaturdifferenz bzw. des Emissionsgrads registriert wird.
Die Messstelle der Messsonde bzw. des Gargutthermometers 4 für die Oberflächentemperatur liegt hier möglichst nah an der Gargutoberfläche. Wenn die Messstelle im unteren Bereich des Griffes der Messsonde 4 liegt, sollte das Gargutthermometer immer vollständig bis zum Griff in das Gargut gesteckt werden, damit die Messstelle an der Gargutoberfläche anliegt.
Wenn sich die Messstelle für die Oberflächentemperatur des Garguts im Spieß der Messsonde 4 befindet, werden mehrere Messstellen im Spieß eingesetzt. Es können zwei oder drei oder mehr Messstellen vorgesehen sein. Der Spieß braucht dann nicht bis zum Griff eingesteckt werden. Es gibt dann Messstellen, die im Volumen des Garguts liegen, bis direkt an die Oberfläche und ggfs auch außerhalb des Garguts, die dann Garraumtemperatur anzeigen. Die Messstelle, die die höchste Temperatur in der Nähe von 100 °C anzeigt und kleiner als die Garraumtemperatur ist, zeigt die Oberflächentemperatur des Garguts. Der Spieß kann Messstellen (2) auch außerhalb des Garguts in einiger Entfernung von der Gargutoberfläche haben, z. B. um die Garraumtemperatur in Gargutnähe messen zu können.
Die IR-Kamera 5 ist hier so mit dem Garraum 21 verbunden, dass sie dessen Inhalt und damit auch die Gargutoberfläche ortsaufgelöst in ihren Pixeln erfasst. Die IR-Kamera erfasst in ihren Pixeln ortsaufgelöst die Leistung der Wärmestrahlung, die von den in ihren Pixeln abgebildeten Objekten ausgesendet wird. Die Leistung ist umso höher, je höher die Temperatur der Objekte ist. Die bei gleicher Temperatur von den Objekten abgegebene Leistung an Wärmestrahlung hängt zusätzlich vom Emissionsgrad der Objekte ab. Der Emissionsgrad wird durch eine Zahl zwischen 0 und 1 (0 bis 100%) beschrieben.
Weil der Emissionsgrad von Objekten aus beliebigen Materialien zunächst nicht bekannt ist, ist eine Kalibrierung erforderlich, wenn bei einem Objekt aus der mit der IR-Kamera gemessenen Wärmestrahlungsleistung auf eine Temperatur geschlossen werden soll. Dazu wird das Thermometer mit mechanischem Kontakt verwendet. Dazu werden bei einer Temperatur sowohl Leistung der Wärmestrahlung als auch Thermometer Temperatur gemessen. Damit ist der Zusammenhang auch für andere Temperaturen bekannt, wenn sich das Messobjekt nicht verändert, weil der Emissionsgrad als Proportionalitätskonstante eingeht.
Beim Garen verändert sich das Objekt (Gargut) jedoch. Die Oberfläche trocknet aus, bräunt und verändert seine Chemie und Morphologie. Das Gargut ändert sich also chemisch und mechanisch, wodurch sich sein Emissionsgrad während des Garens fortwährend ändert. Das führt dazu, dass sich Thermometertemperatur und die über die IR-Kamera 5 bestimmte Temperatur, bei Start kalibriert und identisch, im Verlauf des Garens immer weiter voneinander entfernen.
Der hohe Wert des Emissionsgrades bei Lebensmitteln ist wesentlich durch den Wert für Wasser (95 %) bestimmt. Beim Garen verändern sich an der Oberfläche, an der die IR-Kamera 5 misst, die Chemie der organischen Bestandteile und insbesondere der Wassergehalt stark. Deshalb kommt es auch hierzu einer Änderung des Emissionsgrades, idR zu einer Absenkung.
Der Garraum 21 hat hier eine IR-Kamera 5, mit der die von Objekten im Wellenlängenbereich von etwa 0.9 bis 9 Mikrometern entsprechend ihrer Oberflächentemperatur abgegebenen Schwarzkörper Strahlungsleistung bestimmt wird. Das Messintervall kann auch kleiner sein, liegt aber vorzugsweise in dem Intervall. Das Messintervall kann auch größer sein. Der überwiegende Teil des Messintervalls liegt hier im Bereich 0.9 bis 9 Mikrometer. Daran ist vorteilhaft, dass sich in diesem Bereich der Emissionsgrad von hellen Nichtmetallen zu dunklen Nichtmetallen besonders deutlich ändert, am deutlichsten im Kurzwelligen bei 1 Mikrometer. Der ganze Bereich 0.9 bis 9 Mikrometer liegt im Infraroten außerhalb des Intervalls für sichtbares Licht. Der Messbereich der IR-Kamera 5 kann auch z. B. im Bereich von 0.9 bis 20 Mikrometer liegen.
Wird z. B. nur eng um eine Frequenz (z. B. 1,5 Mikrometer) gemessen, bewegt sich der Emissionsgrad während des Bräunens entlang sehr bestimmter Bahnen. Es ist dort möglich, zu sehen, wo sich die Bräunung gerade auf ihrem Weg zwischen den beiden Polen (helle Nichtmetalle) und (dunkle Nichtmetalle) befindet. Statt eng um eine Frequenz kann auch über einen breiteren Frequenzbereich gemessen werden. Dazu können sehr kostengünstige Detektoren eingesetzt werden, z. B. Si-Detektoren
Für Messungen im Bereich um 1 Mikrometer kann ggfs auch eine Digitalkamera verwendet werden, deren Detektoren eine Empfindlichkeit bis in den nahen IR-Bereich aufweisen, also bis etwa 1 Mikrometer. Es wird dann bevorzugt mit einem Sperrfilter für den sichtbaren Teil des Spektrums gearbeitet.
Auch im Bereich > 9 Mikrometer kommt es zu, mit der Bräunung wachsenden, Unterschieden zwischen Thermometertemperatur und IR-Kamera Temperatur, weil sich der Emissionsgrad der Gargutoberfläche beim Bräunen verändert. Der Emissionsgrad von z. B. Teig ändert sich beim Backen aus verschiedenen Gründen: zunehmende Rauigkeit und Porigkeit durch die Bildung einer Kruste und Krume, Verringerung der Dichte, abnehmender Wassergehalt an der Oberfläche, chemische Veränderung an der Oberfläche mit zunehmender Bräunung. Zum Beispiel durch das Entweichen von Wasser in der Oberfläche sinkt mit zunehmender Bräunung der Emissionsgrad im Wellenlängenbereich > 9 Mikrometer.
Die Messung mit der IR-Kamera 5 bietet erhebliche Vorteile gegenüber einer Messung mit einer digitalen Farbkamera im sichtbaren Spektralbereich. Die Farbkamera „sieht“ nur Licht einer (weißen) Lichtquelle (z. B. der Garraumlampe), nachdem es von der Gargutoberfläche reflektiert wurde. Ein Teil des Lichtes wurde an der Gargutoberfläche absorbiert. Das fehlt im Folgenden im Licht der Reflexion, was zu einer Färbung des reflektierten Lichts führt. Die Reflexionsbedingungen spielen eine wichtige Rolle für das, was an „Farbe“ beobachtet werden kann und somit für die Bräunungsmessung.
Bei der erfindungsgemäß erfassten Wärmestrahlung handelt es sich dagegen im Wesentlichen nicht um reflektierte Wärmestrahlung von einer anderen Quelle, sondern um Wärmestrahlung, die vom Objekt selbst emittiert wird. Jedes Objekt emittiert entsprechend seiner Temperatur und seiner Chemie und Morphologie Wärmestrahlung.
Es gibt andere Objekte in der Umgebung des Garguts, die auch Wärmestrahlung abgeben. Lebensmittel sind aber sehr gute Absorber. D. h., sie absorbieren das meiste dieser Wärmestrahlung und reflektieren es nicht direkt in die Kamera 5. Sie absorbieren die Umgebungsstrahlung zunächst, wandeln sie um und emittieren ein Spektrum entsprechend ihrer Temperatur. Die Leistung der emittierten Wärmestrahlung ist neben der Temperaturabhängigkeit auch vom Material der Objektoberfläche abhängig. Die Abhängigkeit vom Material der Objektoberfläche ist hier ganz entscheidend, weil die sich beim Garen und Bräunen ändert.
Bevorzugt werden zunächst im Bild der IR-Kamera 5 die Pixel, die die Temperatur des Garguts messen, von denen unterschieden, die die Temperatur des Garraums 21 und des Zubehörs messen. Im Weiteren werden dann nur die Pixel berücksichtigt, die ausschließlich die Temperatur des Garguts messen.
Ein Messablauf könnte beispielsweise die nachfolgend beschriebenen Schritte umfassen. Bei Start eines Garprozesses werden IR-Strahlungsthermometer-Temperatur (IR-Kamera 5) der Gargutoberfläche und berührend gemessene Oberflächentemperatur (z. B. mit Gargutthermometer 4) durch Anpassen des Emissionsgrades des Strahlungsthermometers so abgeglichen, dass beide Temperaturmesswerte identisch sind. Währen des Garens ändert sich beim Bräunen der Emissionsgrad des Garguts. Die Temperatur des Strahlungsthermometers weicht deshalb zunehmend von der Temperatur der Oberflächenmessstelle des Thermometers 4 ab. Die Temperaturdifferenz wächst mit der Bräunung. In einer im Gargerät 1 hinterlegten Tabelle ist der Zusammenhang zwischen Temperaturdifferenz und Bräunung hinterlegt.
Besonders vorteilhaft korreliert der Emissionsgrad zur Bräunung. Daher könnte das zuvor beschriebene Prinzip auch anders umgesetzt werden. Dabei wird der Emissionsgrad der IR-Kamera 5 wiederholt bzw. ständig in jedem Messzeitpunkt soweit nachgeführt, bis beide Temperaturmesswerte (Spieß und IR-Kamera) gleich sind. Dadurch ergibt sich ein Verlauf des Emissionsgrades als Funktion der Garzeit. Der Emissionsgrad enthält die Art der emittierenden Oberfläche. Diese ändert sich ja gerade durch Austrocknung und Bräunung und andere Faktoren. In einer Tabelle der Geräte-Elektronik ist der Zusammenhang zwischen Emissionsgrad und Bräunung hinterlegt. Bei dieser Methode ist der Temperaturanstieg der Oberfläche vorzugsweise herausgerechnet.
Der Bräunungsgrad ergibt sich hier aus der augenblicklichen Differenz von Thermometertemperatur und Strahlungstemperatur oder des augenblicklichen Emissionsgrades und/oder aus deren zeitlichem Verlauf. Die Bräunungsgrad Information liegt wegen der IR-Kamera 5 für jeden erfassten Punkt der Gargutoberfläche vor. Man hat somit eine Bräunungslandkarte des Garguts aufgenommen und nicht nur eine Punktmessung durchgeführt. Sie ermöglicht grundsätzlich bei der Möglichkeit räumlich selektiv ansteuerbarer Heizkörper 12 eine Kompensation von Bräunungsunterschieden. Das mechanische Thermometer dient vorzugsweise nur zur anfänglichen Kalibrierung.
In einer Ausgestaltung kann der erste Temperaturwert auch mit der Wärmebildkamera 5 ermittelt werden. Dann werden für den ersten Messvorgang keine Messsonde 4 und somit auch kein Kontakt zum Gargut benötigt. Dabei wird der erste Temperaturwert dadurch ermittelt, dass der Garraum 21 auf eine gewünschte Solltemperatur aufgeheizt wird. Nach einer gewissen Aufheizzeit ist die angewählte Solltemperatur erreicht, die Regelung geht in die Haltephase und die Temperatur aller Garraumbauteile pendelt im Folgenden nur noch um die Solltemperatur für den Garraum. Das bedeutet, alle Bauteile des Garraums zeigen (irgendeinen) einen Wert für ihre Strahlungstemperatur. Insbesondere sind alle Werte sind konstant oder pendeln nur leicht um ihren Mittelwert. Die Mittelwerte ändern sich zeitlich nicht.
Das Gargut selbst verhält sich zunächst ähnlich, kann also nicht sofort vom Rest unterschieden werden. Statt sich auf Garraumtemperatur zu erwärmen, fährt es langsam an 100 °C heran, die Siedetemperatur von Wasser. Das ist so, weil Lebensmittel idR einen sehr hohen Anteil an Wasser beinhalten. Solange Wasser an der Gargutoberfläche vorhanden ist, kann die Temperatur dort nicht weiter als bis auf 100 "C steigen. Daher wird bei Vorliegen der Solltemperatur angenommen, dass das Gargut an seiner Oberfläche eine Temperatur von etwa 100 °C aufweist. Somit ist der erste Temperaturwert bekannt. Entsprechend kann darüber der Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts kalibriert werden.
Mit dem hier vorgestellten Verfahren ist es nicht nur möglich, Bräunungsmessungen durchzuführen. Es ist damit auch möglich zu erkennen, in welchen Pixeln des IR-Kamera-Bildes das Lebensmittel erfasst wird. Das ist vorteilhaft, wenn die Temperatur allein des Lebensmittels erfasst werden soll und nicht nur ein Mittelwert über das gesamte Sichtfeld der IR-Kamera.
Die Unterscheidung kann beispielsweise darüber erfolgen, dass ein Garprozess gestartet wird. Die Garraumtemperatur steigt an. Die IR-Kamera 5 macht fortwährend weitere Wärmebildaufnahmen. In allen Pixeln steigen die Temperturmesswerte an, mehr oder weniger synchron mit der Temperaturerhöhung der Garraumluft. In der Haltephase für die Garraumlufttemperatur steigt die Temperatur im Wärmebild der IR-Kamera für jedes Objekt mit anderen Materialeigenschaften bzw. mit anderem Emissionsgrad auf seinen eigenen Messwert für seine Haltetemperatur (tatsächlich sind alle Objekttemperaturen etwa gleich, der Emissionsgrad führt aber zu unterschiedlichen Messwerten im Wärmebild der IR-Kamera.
Im Folgenden schwanken alle Temperaturen nur mit einer temperaturregelungsabhängigen Amplitude um ihren Mittelwert. Die Mittelwerte liegen je nach Emissionsgrad der Objekte „irgendwo“. Der Emissionsgrad ist eine Zahl zwischen 0 und 1 (0% und 100%). Ein Objekt mit Emissionsgrad 1 (z. B. Email) emittiert bei gleicher Temperatur 10x mehr Wärmestrahlung als ein Objekt mit Emissionsgrad 0,1 (z. B. verchromter Stahl).
Bei konstantem Emissionsgrad steigt die Leistung der emittierten Wärmestrahlung stark mit der Objekttemperatur. Ändert sich bei einem Objekt die Leistung der emittierten Wärmestrahlung, kann das als Änderung der Objekttemperatur oder als Änderung des Objekt-Emissionsgrades gedeutet werden.
Für die Erkennung des Garguts im Wärmebild der IR-Kamera 5 wird nun berücksichtigt, dass sich bei den anorganischen Materialien im Garraum (Gläser, Metalle, Email, ...) der Emissionsgrad nicht oder nur unwesentlich ändert. Die Temperatur im Garraum ist in der Haltephase und schwankt nur mit der Regelamplitude um seinen Mittelwert. Das heißt, alle Garraum- und Zubehörteile schwanken im Wärmebild der IR-Kamera 5 um ihre individuellen (Strahlungs-) Temperaturen. Nichts ändert sich weiter. Alle Pixel, in denen dieser Befund vorliegt, gehören nicht zum Gargut.
Dann gibt es Pixel, in denen der zeitliche Verlauf der Temperatur im Wärmebild ein anderer ist. Auch hier wird zunächst im Wärmebild ein Anstieg auf eine individuelle Haltetemperatur beobachtet. Trotz unveränderter Bedingungen bei der Temperaturregelung kommt es in diesen Pixeln dann aber noch zu einer Veränderung des Temperaturwertes, um den die Regelamplitude schwankt. Ab diesem Zeitpunkt kann das Gargut erkannt werden.
Der Effekt kommt dadurch zustande, dass einerseits die Oberflächentemperatur nach Austrocknung der Oberfläche und damit einhergehender Bräunung über den Haltewert der Anfangsphase (wo noch Wasser an der Oberfläche war) ansteigt und dass sich andererseits das organische Material des Lebensmittels chemisch und physikalisch ändert und damit im Gleichschritt auch sein Emissionsgrad. Beides führt zu einem anderen Messwert im Wärmebild der IR-Kamera. Je nach Gargut und Oberflächenveränderung kann die Temperaturveränderung im Wärmebild in die eine oder andere Richtung gehen. Wichtig ist nur, dass sich etwas ändert, obwohl sich der Garraum selbst, nach seiner Aufheizphase, in der Haltephase in einem stationären Zustand befindet. Es ist zur Erkennung von Pixeln, die das Gargut erfassen, nicht erforderlich zu wissen, ob die Temperaturänderung im Wärmebild wegen tatsächlicher Temperaturänderung an der Gargutoberfläche oder wegen Änderung des Emissionsgrades erfolgt. Alle Pixel, in denen dieser Befund vorliegt, gehören mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Gargut.
In der 2 ist ein als Kochfeld 41 ausgebildetes Gargerät 1 gezeigt. Das Kochfeld 41 bildet hier den Garbereich 11. Möglich ist auch, dass das Gargerät 1 als ein mit einem Kochfeld 41 ausgestatteter Herd ausgebildet ist. Oberhalb des Kochfeldes 41 ist hier eine Dunstabzugshaube 103 angeordnet. Die Behandlungseinrichtung 2 umfasst hier eine Mehrzahl von beheizbaren Kochstellen.
Das Messsystem 3 ist hier teilweise in der Dunstabzugshaube 103 untergebracht. Die Wärmebildkamera 5 erfasst von dort den Garbereich 11. Das Gargerät 1 wird hier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Dabei erfolgen die Messvorgänge und die Bestimmung der Bräunung vorzugsweise so wie zuvor mit Bezug zu der 1 geschrieben.
Die hier vorgestellte Erfindung bietet viele Vorteile gegenüber anderen Ansätzen zur Bräunungsbestimmung. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung gegenüber dem Ansatz, bei dem versucht wird, eine Korrelation zwischen Oberflächentemperatur und Bräunung auszunutzen. Denn solange ausreichend Wasser in der Oberfläche des Garguts vorhanden ist, kann die Temperatur an der Gargutoberfläche nicht wesentlich über 100 °C ansteigen, obwohl die Garraumtemperatur deutlich höher ist. Eine Bräunungsreaktion kann dabei nicht erfolgen. Erst wenn die Gargutoberfläche so weit ausgetrocknet ist, dass ihre Temperatur auf über 125 °C ansteigen kann, wird der Temperaturbereich für die Maillard'sche Bräunungsreaktion von unten her erreicht. Dann gibt es jedoch keine direkte Korrelation zwischen Oberflächentemperatur und Bräunung. Es gehen auch noch die jeweilige Verweildauer bei jeder Oberflächentemperatur über 125 °C und die Art des Lebensmittels ein. Die Messung mit einem die Oberfläche berührenden Thermometer misst zudem nur in einem Punkt. Es wird dabei also kein Gesamteindruck erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Gargerät
2: Behandlungseinrichtung
3: Messsystem
4: Messsonde
5: Wärmebildkamera
11: Garbereich
12: Heizeinrichtung
21: Garraum
31: Garraumtür
41: Kochfeld
100: Backofen
101: Bedieneinrichtung
102: Anzeigeeinrichtung
103: Dunstabzugshaube

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (1) mit wenigstens einem Garbereich (11) und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2) zur Zubereitung von Gargut in dem Garbereich (11) und mit wenigstens einem Messsystem (3), mit welchem das Gargut im Garbereich (11) während eines Garprozesses überwacht wird und mit welchem in wenigstens einem ersten Messvorgang ein erster Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Messsystem (3) in wenigstens einem zweiten Messvorgang eine von dem Gargut ausgehende Wärmestrahlung erfasst wird und dass aus einer Leistung der Wärmestrahlung ein zweiter Temperaturwert der Oberfläche des Garguts ermittelt wird und dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmt und abhängig von der Temperaturdifferenz eine Bräunung des Garguts ermittelt wird und/oder dass aus dem ersten und zweiten Temperaturwert ein Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts bestimmt und abhängig von dem Emissionsgrad eine Bräunung des Garguts ermittelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturwert des Garguts mittels wenigstens einer Messsonde (4) erfasst wird, welche in und/oder an dem Gargut angeordnet und vorzugsweise eingestochen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde (4) wenigstens eine Messstelle aufweist, welche im bestimmungsgemäßen Einsatz berührend an der Gargutoberfläche angeordnet wird, sodass eine Oberflächentemperatur des Garguts ermittelt wird und/oder dass die Messsonde (4) wenigstens zwei Messstellen aufweist, wobei im bestimmungsgemäßen Einsatz wenigstens eine Messstelle innerhalb des Garguts und wenigstens eine Messstelle außerhalb des Garguts angeordnet wird und wobei ein erster Temperaturwert der Oberfläche des Garguts aus einer Messsonden-Temperaturdifferenz an den wenigstens zwei Messstellen der Messsonde und/oder einer Trendlinie durch die Temperaturen an den Messstellen der Messsonde ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturwert des Garguts ohne Messsonde dadurch ermittelt wird, dass der Garbereich (11), insbesondere ausgebildet als Garraum (21), auf eine Solltemperatur aufgeheizt wird und dass bei Vorliegen der Solltemperatur angenommen wird, dass das Gargut an seiner Oberfläche eine definierte Temperatur aufweist und dass die definierte Temperatur als erster Temperaturwert herangezogen wird und dass die definierte Temperatur vorzugsweise dem Siedepunkt von Wasser entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emissionsgrad der Oberfläche des Garguts wenigstens zu Beginn des Garprozesses durch Kalibrierung des Emissionsgrades des Wärmestrahlungsthermometers so eingestellt wird, dass der zweite Temperaturwert dem ersten Temperaturwert entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bräunung des Garguts abhängig von einem zeitlichen Verlauf der Temperaturdifferenz von erstem und zweiten Temperaturwert und/oder abhängig von einem zeitlichen Verlauf des aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrads ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Wärmestrahlung mittels einer Vielzahl von Sensorsegmenten ortsaufgelöst erfasst wird, sodass insbesondere eine Verteilung zweiten Temperatur und der Bräunung über wenigstens einen Teil des Garguts ermittelbar ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Sensorsegmente dem Gargut zugeordnet werden, in denen eine bestimmte zeitliche Änderungsrate für die Temperaturdifferenz und/oder für den aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad registriert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuordnung der Sensorsegmente zu dem Gargut wenigstens ein Messzeitraum berücksichtigt wird, welcher in einer Haltephase einer Garraumtemperaturregelung liegt und/oder welcher außerhalb einer Aufheizphase einer Garraumtemperaturregelung liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmestrahlung bei wenigstens einer Frequenz bzw. Wellenlänge erfasst wird oder dass die Wärmestrahlung über wenigstens einen Frequenzbereich bzw. Wellenlängenbereich erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bräunung des Garguts über wenigstens eine in dem Messsystem (3) hinterlegte Zuordnung zwischen der Temperaturdifferenz und einem Bräunungsgrad und/oder zwischen dem aus dem ersten und zweiten Temperaturwert bestimmten Emissionsgrad und einem Bräunungsgrad ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (2) abhängig von der ermittelten Bräunung des Garguts angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (2) wenigstens eine räumlich selektiv ansteuerbare Heizeinrichtung (12) umfasst und dass die räumliche Ansteuerung der Heizeinrichtung (12) abhängig von einer Verteilung der Bräunung des Garguts erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargerät (1) mit einem Garraum (21) ausgebildet ist und dass der Garbereich (11) in dem Garraum (21) liegt oder diesem entspricht, sodass das Gargut im Garraum (21) während des Garprozesses überwacht wird.
Gargerät (1), betreibbar nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.