DE102019107859A1

DE102019107859A1 - Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts und Gargerät

Info

Publication number: DE102019107859A1
Application number: DE102019107859.8A
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: 2020-07-09

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. Das Gargut wird im Garbereich (11) während des Garprozesses überwacht. Dabei wird mittels einer Kameraeinrichtung (3) ein Maß für die Größe des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Daraus wird ein Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt. Das Gargut wird abhängig von dem Maß für die Größenänderung wenigstens einer Gargutgruppe zugeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts mit wenigstens einem Garbereich und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut. Das Gargut wird im Garbereich während des Garprozesses überwacht.
Für ein optimales Garergebnis ist es in der Regel entscheidend, bestimmte Eigenschaften des Garguts zu berücksichtigen bzw. zu überwachen. Beispielsweise sind Informationen darüber, um was für ein Gargut es sich handelt, besonders wichtig für einen zuverlässigen Ablauf von Automatikprogrammen. In der Regel muss dazu vor Beginn des Garprozesses eine manuelle Eingabe vorgenommen werden, mit der das Gargut bzw. dessen Typ näher bestimmt werden kann. Besonders komfortabel ist es jedoch, wenn die Eigenschaften des Garguts selbstständig vom Gargerät überwacht und berücksichtigt werden können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Charakterisierung eines Garguts in einem Garraum während eines Garprozesses zu ermöglichen. Insbesondere soll die Charakterisierung berührungslos und vorzugsweise auch kostenoptimiert bzw. unaufwendig möglich sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 14. 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 Garbereich und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut. Das Gargut wird in dem Garbereich während des Garprozesses überwacht, insbesondere charakterisiert. Dabei wird insbesondere mittels wenigstens einer Kameraeinrichtung wenigstens ein Maß für die Größe des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Daraus wird wenigstens ein Maß für eine Größenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt. Das Gargut wird abhängig von dem Maß für die Größenänderung wenigstens einer Gargutgruppe zugeordnet. Die Gargutgruppe umfasst vorzugsweise wenigstens eine Gargutart.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die erfindungsgemäße Bestimmung der Gargutgruppe. Dadurch können Automatikfunktionen bzw.
Programmabläufe besonders gezielt an das jeweilige Gargut angepasst werden, sodass besonders schmackhafte und optimale Garergebnisse erzielt werden können. Besonders vorteilhaft ist auch, dass die Zuordnung zu der Gargutgruppe von einer Größenänderung des Garguts abgeleitet wird. Das bietet eine besonders einfache, zuverlässige und reproduzierbare Zuordnung zur Gargutgruppe. Vorteilhaft ist auch die Erfassung der Größenänderungen mittels einer Kameraeinrichtung. Dadurch ist eine berührungslose und zudem besonders kostenoptimierte Überwachung des Garguts auch während Garprozessen möglich.
Vorzugsweise wird das Gargut bei einer negativen Größenänderung wenigstens einer anderen Gargutgruppe als bei einer positiven Größenänderung zugeordnet. Das bietet eine besonders vorteilhafte Zuordnung der Gargutgruppe. Die negative Größenänderung entspricht insbesondere einer Abnahme der Größe des Garguts über die Zeit. Die positive Größenänderung entspricht insbesondere einer Zunahme der Größe des Garguts über die Zeit. Insbesondere wird das Gargut bei einer negativen Größenänderung wenigstens einer ersten Gargutgruppe und/oder bei einer positiven Größenänderung wenigstens einer zweiten Gargutgruppe zugeordnet.
Es kann als wenigstens eine Bedingung vorgesehen sein, dass das Maß für die Größenänderung und insbesondere die negative bzw. positive Größenänderung über wenigstens einen definierten Zeitraum vorliegen muss und/oder wenigstens eine Schwelle überschreiten bzw. unterschreiten muss, damit eine Zuordnung zu einer Gargutgruppe erfolgt. So kann der Einfluss von kurzfristigen bzw. uncharakteristischen Größenänderungen bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Es ist bevorzugt, dass das Gargut bei einer negativen Größenänderung einer Gargutgruppe zugeordnet wird und dass die Gargutgruppe durch ein zubereitungsbedingtes Schrumpfen gekennzeichnet ist. Diese Gargutgruppe umfasst vorzugsweise wenigstens Fleisch und/oder Gemüse und/oder Obst. Die Gargutgruppe kann auch Fisch umfassen oder wenigstens ein anderes Lebensmittel, welches durch ein zubereitungsbedingtes Schrumpfen gekennzeichnet ist. Insbesondere ist die negative Größenänderung durch Erhitzen des Garguts bedingt. Insbesondere ist die negative Größenänderung dadurch bedingt, dass das Gargut wenigstens im Inneren gegart wird. Insbesondere ist die negative Größenänderung durch den Verlust von flüssigen und gasförmigen Produkten bedingt, die sich u.a. beim Garen gebildet haben, wobei die Dichte etwa beibehalten wird. Das Gargut ist insbesondere ein Bratengut. Die Zubereitung des Garguts ist dabei insbesondere ein Garen und zum Beispiel ein Braten, Schmoren, Grillen oder dergleichen. Diese Gargutgruppe entspricht insbesondere der ersten Gargutgruppe.
Bevorzugt ist auch, dass das Gargut bei einer positiven Größenänderung einer Gargutgruppe zugeordnet wird und dass die Gargutgruppe durch ein zubereitungsbedingtes Aufgehen gekennzeichnet ist. Diese Gargutgruppe umfasst vorzugsweise Teigwaren und/oder Backwaren. Die Gargutgruppe kann auch wenigstens ein anderes Lebensmittel umfassen, welche durch ein zubereitungsbedingtes Aufgehen gekennzeichnet ist. Insbesondere ist die positive Größenänderung durch Erhitzen bedingt. Insbesondere ist die positive Größenänderung dadurch bedingt, dass das Gargut wenigstens im Inneren gegart wird. Insbesondere erfolgt die positive Volumenänderung durch Blasen- und Porenbildung im Inneren, wobei sich die Dichte verringert. Insbesondere umfasst die Gargutgruppe wenigstens ein Lebensmittel, welches beim Garen aufgeht und sein Volumen vergrößert. Das Gargut ist insbesondere ein Gargut mit teigiger bzw. schaumartiger Konsistenz. Das Gargut ist insbesondere ein Backgut. Die Zubereitung des Garguts ist insbesondere ein Backen. Die Gargutgruppe ist insbesondere die zweite Gargutgruppe.
Das Maß für die Größenänderung des Garguts kann wenigstens ein Verhältnis zwischen einer aktuellen Größe und einer zu Beginn des Garprozesses vorliegenden Größe des Garguts beschreiben. Das Maß für die Größenänderung kann auf die Größe des Garguts zu Beginn des Garprozesses als Referenz bezogen sein.
Es ist möglich, dass das Maß für die Größe des Garguts ein Längenmaß oder ein aus zwei Längenmaßen gebildetes Flächenmaß betrifft. Das Längenmaß ist beispielsweise die Breite oder Länge oder Höhe. Insbesondere wird aus dem Längenmaß bzw. Flächenmaß eine Längenänderung bzw. Flächenänderung über die Zeit ermittelt. Die Längenänderung betrifft die Breite bzw. Länge bzw. Höhe. Das ermöglicht eine zuverlässige und zugleich unaufwendige Bestimmung der Gargutgruppe. In einer solchen Ausgestaltung ist die Kameraeinrichtung beispielsweise als eine Kamera zur Erfassung von zweidimensionalen Bildinformationen ausgebildet. In dem zweidimensionalen Bild erscheint das Gargut als Projektion in einer Ebene senkrecht zur Blickrichtung der Kamera. Auch die Höhe des Garguts kann mit einer solchen Kamera beispielsweise durch eine Seitenansicht ermittelt werden. Insbesondere ist die Kamera dann seitlich zum Gargut angeordnet. Auch ein Flächenmaß kann mit einer solchen Kameraeinrichtung vorteilhaft ermittelt werden. Zur Bestimmung der Breite bzw. Länge ist die Kameraeinrichtung vorzugsweise oberhalb des Garguts angeordnet. Die Breite bzw. Länge oder Fläche ergeben sich aus der Breite bzw. Länge oder Fläche der Pixel, die aufgrund der Änderung ihrer Bildinformation während des Garens dem Gargut zugeordnet wurden. Die Kameraeinrichtung kann dabei auch zur Erfassung von dreidimensionalen Bildinformationen ausgebildet sein. Möglich ist auch, dass das Maß für die Größe des Garguts durch einen Schattenwurf und/oder eine Projektion ermittelt wird.
Vorzugsweise werden mittels der Kameraeinrichtung räumliche Bildinformationen erfasst. Insbesondere ist die Kameraeinrichtung als eine 3D-Kamera ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Insbesondere ist die Kameraeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, räumliche Bildinformationen zu erfassen. Insbesondere dient wenigstens ein Abstand des Garguts zur Kameraeinrichtung als Maß für die Größe des Garguts oder wird zu dessen Berechnung herangezogen. Insbesondere wird daraus eine Abstandsänderung und/oder eine Volumenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt. Wenn die 3D-Kameraeinrichtung über dem Gargut positioniert ist, wird insbesondere eine Höhe des Garguts ermittelt. Insbesondere entspricht die Abstandsänderung dann einer Höhenänderung des Garguts. Es ist möglich, dass mittels der Kameraeinrichtung drei Längenmaße erfasst werden. Vorzugsweise betrifft das Maß für die Größe des Garguts dann ein aus den drei Längenmaßen gebildetes Volumenmaß. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens eine andere räumliche Bildinformation zur Berechnung des Maßes für die Größe des Garguts herangezogen werden.
Das Heranziehen von räumlichen Bildinformationen zur Bestimmung der Gargutgruppe bietet besonders viele Vorteile. Besonders vorteilhaft ist dies bei Backgut, welches beispielsweise in einer Form aufgenommen ist und sich nicht ausbreiten kann und daher im Wesentlichen nur in der Höhe wächst. Durch die Betrachtung aller drei Längenmaße kann eine besonders genaue und aussagekräftige Überwachung der Größenänderung erfolgen. Das bietet auch bei der Zubereitung von Bratenstücken bzw. Fleisch eine sehr zuverlässige Überwachung.
Möglich ist auch, dass aus dem Maß für die Größenänderung die Gewichtsabnahme bzw. der Feuchteverlust bestimmt werden.
Insbesondere werden mittels der Kameraeinrichtung während des Garprozesses wiederholt Bilder des Garbereichs mit dem darin aufgenommen Gargut erfasst. Die Bilder bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen. Die Bilder werden mittels wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung ausgewertet. Dabei werden sich über die Zeit verändernde Bildelemente identifiziert und als zu dem Gargut gehörend zugeordnet, um eine Unterscheidung von den von außerhalb des Garguts bzw. von den aus dem Garbereich stammenden Bildelementen zu ermöglichen. Das hat den Vorteil, dass die von dem Gargut stammenden Bildelemente besonders zuverlässig identifiziert werden. Für die Bestimmung der Gargutgruppe stehen somit Informationen bereit, welche mit besonders hoher Zuverlässigkeit auch tatsächlich von dem Gargut ausgehen. Störende oder nicht relevante Einflüsse von außerhalb des Garguts können dann entsprechend gewertet bzw. ausgeblendet werden.
Es ist bevorzugt, dass das Maß für die Größe des Garguts nur aus den Bildelementen bestimmt wird, welche dem Gargut zugeordnet sind. Insbesondere werden diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet, welche eine zeitliche Mindeständerung aufweisen. Insbesondere werden diejenigen Bildelemente dem Gargut nicht zugeordnet und/oder dem Garbereich zugeordnet, welche eine zeitliche Mindeständerung nicht erreichen.
Besonders bevorzugt werden diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet, welche eine Mindeständerung des Abstands des Garguts zu einer 3D-Kameraeinrichtung aufweisen. Dabei ist die Kameraeinrichtung vorzugsweise wie zuvor beschrieben zur Erfassung von räumlichen Bildinformationen ausgebildet. Es können auch diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet werden, welche eine Mindeständerung ihres Farbwertes aufweisen. Das ist bei der Verwendung von zweidimensionalen Bildinformationen besonders vorteilhaft. Vorzugsweise bleiben Bildelemente, welche die Mindeständerung des Abstands bzw. des Farbwertes nicht erreichen, für die nachfolgende Auswertung unberücksichtigt. Vor der nächsten Auswertung wird erneut geprüft, ob das Bildelement immer noch ausgeschlossen werden muss oder ob es jetzt (wegen Aufgang) das Gargut abbildet und bei der Auswertung berücksichtigt werden muss.
Vorzugsweise werden diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet, welche wenigstens zu Beginn des Garprozesses und insbesondere in den ersten 20 Minuten eine Mindeständerung des Abstands des Garguts zur Kameraeinrichtung und/oder des Farbwertes aufweisen. Möglich ist auch, dass dazu die ersten 15 Minuten oder 10 Minuten oder 5 Minuten betrachtet werden. Möglich sind auch längere oder kürzere Zeiträume. Eine solche Zuordnung der Bildelemente zu dem Gargut ist besonders vorteilhaft für Backvorgänge, da Backwaren in dieser Zeit eine charakteristische Zunahme der Höhe bzw. des Volumens aufweisen. Für Fleisch und andere Gargüter aus der ersten Gargutgruppe kann ein längerer Zeitraum oder auch der gleiche Zeitraum vorgesehen sein.
Die Zuordnung kann während des Garprozesses auch fortlaufend aktualisiert werden bzw. dynamisch erfolgen. Dazu zieht die Analyse ein 20, 15, 10, 5 min oder kürzeres Zeitintervall hinter dem augenblicklichen Zeitpunkt hinterher, das zum Vergleich den Zeitpunkt für die Referenzmessung hergibt. So kann ein Bildelement während eines Garprozesses grundsätzlich mehrmals wechselnd so bewertet werden, dass es Bauteile des Garraums oder des Garguts abbildet.
Insbesondere werden diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet, welche eine zeitliche Mindeständerung des Maßes für die Größe im Vergleich zur Referenzmessung aufweisen. Insbesondere werden diejenigen Bildelemente dem Gargut nicht zugeordnet und/oder dem Garbereich zugeordnet, welche eine zeitliche Mindeständerung des Maßes für die Größe nicht erreichen.
Es ist auch möglich, dass diejenigen Bildelemente 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.
Es ist möglich, dass aus einer Flächenausdehnung der dem Gargut zugeordneten Bildelemente wenigstens näherungsweise eine Grundfläche des Garguts bestimmt wird und dass es eine Differenz der Abstände der dem Gargut zugeordneten Bildelemente und der dem Gargut nicht zugeordneten Bildelemente wenigstens näherungsweise eine Höhe des Garguts bestimmt wird. Vorzugsweise wird aus der Grundfläche und der Höhe wenigstens näherungsweise ein Volumen des Garguts bestimmt. Vorzugsweise wird eine Volumenänderung über die Zeit als Maß für die Größenänderung des Garguts herangezogen. Eine solche Betrachtung der Volumenänderung eignet sich besonders vorteilhaft für die Ermittlung der Gargutgruppe. Aus der Messung der sichtbaren Oberfläche wird insbesondere die Form der nicht sichtbaren Unterseite geschätzt und/oder es wird eine zweite 3D-Kamera für die Unterseite verwendet.
Besonders bevorzugt wird der Abstand für jeweils ein Bildelement zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt. Vorzugsweise werden die Differenzen der zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Abstände summiert. Vorzugsweise wird bei einem positiven Vorzeichen eine positive Größenänderung bzw. eine Größenzunahme des Garguts festgelegt. Vorzugsweise wird bei einem negativen Vorzeichen eine negative Größenänderung bzw. eine Größenabnahme des Garguts festgelegt. Das bietet eine besonders vorteilhafte Erkennung der Größenabnahme bzw. Größenzunahme und somit eine besonders zuverlässige Zuordnung zu der entsprechenden Gargutgruppe. Insbesondere wird über das Vorzeichen bzw. über die Volumenabnahme bzw. Volumenzunahme ermittelt, ob es sich um ein Bratengut oder um ein Backgut handelt.
Es ist möglich und bevorzugt, dass bei einem negativen Vorzeichen der Summe ein Fertigzeitpunkt eines Bratenguts festgelegt wird. Insbesondere entspricht das negative Vorzeichen einer Volumenabnahme des Garguts.
Besonders bevorzugt wird als Maß für die Größenänderung wenigstens eine Ableitung eines zeitlichen Verlaufs des Maßes für die Größe des Garguts bestimmt. Besonders bevorzugt ist auch, dass als Maß für die Größenänderung wenigstens ein Extremwert eines zeitlichen Verlaufs des Maßes für die Größe des Garguts bestimmt wird. Unter einem zeitlichen Verlauf des Maßes für die Größe des Garguts wird dabei insbesondere das Maß für die Größe als Funktion der Zeit verstanden. Beispielsweise werden die Höhe, der Abstand, ein oder mehrere Parameter des Farbwertes als Funktion der Zeit herangezogen. Das ermöglicht eine besonders frühzeitige Erkennung der Gargutgruppe.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass abhängig von der Gargutgruppe, zu welcher das Gargut zugeordnet wurde, mittels der Behandlungseinrichtung wenigstens eine Funktion ausgeführt wird. Insbesondere wird der Garprozess abhängig von der ermittelten Gargutgruppe beeinflusst bzw. angepasst. Insbesondere wird die Behandlungseinrichtung abhängig von der Gargutgruppe angesteuert, zu welcher das Gargut zugeordnet wurde. Dazu können für die Gargutgruppen jeweils spezifische Steuerbefehle und/oder Programmabläufe hinterlegt sein. Insbesondere wird abhängig von der Gargutgruppe wenigstens eine Automatikfunktion und/oder wenigstens ein Garprogramm ausgeführt. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Ablauf des Garprozesses optimal an die Erfordernisse des eingesetzten Garguts angepasst werden kann, sodass besonders schmackhafte Garergebnisse erzielbar sind. Insbesondere umfasst die Behandlungseinrichtung wenigstens eine Heizeinrichtung und die Heizeinrichtung wird abhängig von der Gargutgruppe angesteuert. Möglich und bevorzugt ist auch, dass abhängig von der Gargutgruppe eine Methode gewählt wird, um einen Fertigzeitpunkt festzulegen, zu welchem der Garprozess beendet wird und/oder ein Schnellabkühlen und/oder ein Warmhalten erfolgt.
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 können durch das hier vorgestellte Verfahren eine besonders zuverlässige Überwachung und auch eine besonders reproduzierbare Bestimmung der Gargutgruppe durchgeführt werden.
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 die Kameraeinrichtung in einer über dem Kochfeld angeordneten Dunstabzugshaube und/oder Beleuchtungseinrichtung und/oder Küchenmöbel oder dergleichen angeordnet ist. Möglich ist auch eine andere Anordnung der Kameraeinrichtung in Bezug zu dem Kochfeld. Insbesondere werden mittels der Kameraeinrichtung über die Zeit Bilder des Garbereichs und insbesondere des Garraums bzw. 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. 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.
Es ist möglich, dass das Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit zur Zuordnung bzw. Ermittlung wenigstens einer anderen Garguteigenschaft herangezogen wird. Beispielsweise kann abhängig von dem Maß für die Größenänderung wenigstens ein Maß für die Bräunung einer Oberfläche des Garguts ermittelt werden. Möglich ist auch, dass abhängig von dem Maß für die Größenänderung wenigstens ein innerer Garzustand und/oder ein Fertigzeitpunkt des Garguts ermittelt wird. Insbesondere erfolgt die Ermittlung der anderen Garguteigenschaft nach der erfolgten Zuordnung des Garguts zu der Gargutgruppe. Das hat den Vorteil, dass die weitere Analyse unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften der Gargutgruppe erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es möglich, dass wenigstens ein Fertigzeitpunkt für den Garprozess dadurch festgelegt wird, dass das Maß für die Größenänderung eine Schwelle erreicht und/oder unterschreitet. Eine solche Bestimmung des Fertigzeitpunkts ist insbesondere dann vorgesehen, wenn das Gargut der zweiten Gargutgruppe zugeordnet wurde bzw. ist. Beispielsweise geht ein Kuchen während des Backens auf, sodass dessen Höhe zunimmt. Mit zunehmendem Erreichen des Fertigzeitpunkts bleibt die Größenzunahme aus. Vorzugsweise wird ein Fertigzeitpunkt erkannt, wenn sich die Größe des Garguts über einen vorgegebenen Zeitraum nicht oder nur geringfügig bzw. unterhalb einer vorgegebenen Schwelle ändert.
Besonders bevorzugt wird dazu wenigstens eine Ableitung eines zeitlichen Verlaufs des Maßes für die Größe bestimmt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass zeitlich noch vor Erreichen des Fertigzeitpunktes aus der Ableitung und/oder aus dem Extremwert der Ableitung der Fertigzeitpunkt ermittelt wird. Insbesondere wird mittels der Behandlungseinrichtung wenigstens eine dem Fertigzeitpunkt zugeordnete Funktion ausgeführt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Fertigzeitpunkt insbesondere ein Zeitpunkt verstanden, zu welchem das Gargut in einem definierten Maß gegart bzw. gebacken ist. Der Fertigzeitpunkt ist insbesondere ein Zeitpunkt, zu welchem das Gargut vollständig und insbesondere auch im Inneren fertig gegart bzw. gebacken ist. Möglich ist auch, dass sich der Fertigzeitpunkt auf einen Zeitpunkt bezieht, zu welchem das Gargut wenigstens in Bezug auf seine Krume fertig gegart bzw. gebacken ist.
Vorzugsweise wird zeitlich noch vor Erreichen des Fertigzeitpunktes aus wenigstens einer Ableitung und/oder aus wenigstens einem Extremwert in der Ableitung wenigstens ein Vorabzustand ermittelt. Insbesondere ist der Vorabzustand dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut zum Vorabzustand einen vorwählbaren Garzustand bzw. Gargrad aufweist. Das bietet viele Vorteile. Beispielsweise kann dadurch das Backgut automatisch auf den Zustand „im Äußeren kräftig ausgebacken mit saftiger Krume im Inneren“ zubereitet werden. Insbesondere wird der Garvorgang beendet, wenn der Vorabzustand erreicht ist. Insbesondere ist der Garzustand bzw. Gargrad, welcher beim Vorabzustand vorliegen soll, durch eine Benutzereingabe oder durch eine Menüauswahl oder dergleichen vorwählbar.
Der Vorabzustand kann in einem Automatikprogramm hinterlegt sein. Möglich ist auch, dass der Vorabzustand durch eine Benutzereingabe vorwählbar ist. Beispielsweise kann in Automatikprogrammen für unterschiedliche Garguttypen jeweils ein unterschiedlicher Vorabzustand hinterlegt sein. Es ist möglich, dass der Vorabzustand durch eine Benutzereingabe zeitlich nach vorne und/oder nach hinten verschiebbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Garprozess um eine definierte Zeit über den Fertigzeitpunkt hinaus fortgesetzt, um eine Durchgarung zu erhöhen. Die definierte Zeit kann vorzugsweise vorgewählt werden. Möglich ist auch, dass die definierte Zeit hinterlegt ist und/oder im Vorfeld ermittelt wurde. Beispielsweise kann für ein bestimmtes Automatikprogramm bzw. einen bestimmten Garguttyp eine definierte Zeit hinterlegt sein. So kann beispielsweise für einen Brotteig eine längere definierte Zeit als für einen Kuchenteig vorgesehen sein. Es ist möglich, dass die hinterlegte definierte Zeit durch eine Benutzereingabe verlängerbar und/oder reduzierbar ist. Es ist möglich, dass in einem Automatikprogramm für einen bestimmten Garguttyp automatisch eine definierte Zeit vorgegeben wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird aus einem Maß für die Häufigkeit einer Änderung der Abstände der dem Gargut zugeordneten Bildelemente und/oder aus einem Maß für die Häufigkeit einer Änderung des Volumens ein Siedepunkt erkannt. Da Abstandsänderungen bzw. Volumenänderungen charakteristisch für das Sieden sind, kann so besonders zuverlässig erkannt werden, dass sich Flüssigkeiten, Eintöpfe, Bratensaucen, Gelees, Breie u. Ä. an einem Siedepunkt befinden. Insbesondere wird durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung erkannt, dass das Gargut den Siedepunkt erreicht hat. Möglich ist auch, dass daraus eine Zuordnung zu wenigstens einer Gargutgruppe erfolgt. Beispielsweise können so flüssige, sämige u. ä. Gargüter erkannt werden, z. B. Saucen oder Suppen.
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 anderen erfindungsgemäßen Gargerätes in einer perspektivischen Ansicht.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gargerät, 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 Gargut 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 Heizeinrichtung 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 Automatikfunktionen 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.
Zur Überwachung des Garguts während eines Garprozesses werden mittels einer Kameraeinrichtung 3 Bilder des Garbereichs 11 erfasst. Die Kameraeinrichtung 3 ist in der hier dargestellten Ansicht nicht sichtbar im Geräteinneren bzw. im Garraum 21 angeordnet. Die Bilder bestehen aus einer Vielzahl von Bildelementen bzw. Pixeln. Die Kameraeinrichtung 3 ist dazu mit einem Sensor mit einer Vielzahl von Sensorsegmenten ausgebildet, sodass die Bildinformationen pixelweise bzw. ortsaufgelöst erfassbar sind.
Um das Gargut von seiner Umgebung bzw. vom Garbereich 11 zu unterscheiden, werden mittels einer Verarbeitungseinrichtung 4 diejenigen Bildelemente identifiziert, deren Bildinformationen sich während des Garprozesses verändern. Die Bildelemente, deren Bildinformationen beispielsweise eine zeitliche Mindeständerung aufweisen, werden dann dem Gargut zugeordnet. Bildelemente mit Bildinformationen ohne Veränderung bzw. unterhalb einer zeitlichen Mindeständerung werden dem Garbereich 11 zugeordnet. Da sich das Gargut während der Zubereitung verändert, die Umgebung jedoch gar nicht oder nur sehr wenig Änderungen zeigt, kann über die aufgenommenen Bilder sehr zuverlässig zwischen Gargut und Garbereich 11 unterschieden werden.
Um zu erkennen, welches Gargut zubereitet werden soll, wird das Gargut hier untersucht und einer Gargutgruppe zugeordnet. Dazu wird mit der Kameraeinrichtung 3 ein Maß für die Größe des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Daraus wird ein Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt. Abhängig von dem Maß für die Größenänderung wird das Gargut einer Gargutgruppe zugeordnet. Das Gargut kann durch weitere Analyse auch einer der Gargutgruppe angehörigen Gargutart zugeordnet werden.
Mit der Kamera 3 wird hier erkannt, ob sich die beobachtete Fläche bzw. das Volumen oder die Höhe des Garguts während des Garens vergrößert oder verkleinert. Vergrößert sie sich, handelt es sich um eine Backware, die gegart wird. Verkleinert sie sich, handelt es sich um Fleisch, Gemüse oder Obst. Ist diese Entscheidung bzw. Unterscheidung während des Garens einmal getroffen, können mit der Kamera 3 andere Eigenschaften des Garguts ermittelt werden.
Als Maß für die Größe des Garguts wird hier der Abstand zwischen der Kameraeinrichtung 3 und dem Gargut ortsaufgelöst erfasst. Die Kameraeinrichtung 3 ist dazu als eine 3D-Kamera ausgebildet, sodass räumliche Bildinformationen aus dem Garraum 21 erfasst werden können. Als Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit wird dabei der zeitliche Verlauf der Abstandsänderung registriert. Es kann aus den räumlichen Bildinformationen auch ein Volumen des Garguts bestimmt werden. Dann wird die Volumenänderung über die Zeit als Maß für die Größenänderung des Garguts herangezogen.
Als Maß für die Größe des Garguts kann die Fläche aller Bildelemente aus zweidimensionalen Bildinformationen erfasst werden, für die sich wenigstens ein Parameter des Farbwertes während des Garprozesses verändert. Als Maß für die Größenänderung wird dann die Flächenänderung dieser Bildelemente über die Zeit registriert. Diese Fläche ist proportional zur Gargutfläche. Die Kameraeinrichtung 3 ist dazu z. B. als eine 2D-Kamera ausgebildet. Diese Bildinformationen können aber auch mit der 3D-Kamera erfasst werden. Die Gargutfläche besteht dann aus all den Bildelementen, in denen sich die Bildinformation Abstand zeitlich ändert.
Im Falle von Backwaren kann die Kamera 3 erkennen, wann die Flächenzunahme zum Stillstand oder zur Umkehr der Änderungsrichtung kommt. Da dazu eine 2D-Kamera 3 eingesetzt werden kann, ist dies eine besonders unaufwendige Ausgestaltung. Zum Beispiel wird dazu die mit der Kamera 3 beobachtete Gargut-Fläche (pro Zeit) analysiert. Aus der Kurvendiskussion der Gargut-Fläche (t) und ihrer zeitlichen Ableitungen ergeben sich die Zeitpunkte der mittleren inneren Gare und verschiedener Garzustände davor und danach. Die Kurvenverläufe sind qualitativ im Wesentlichen vergleichbar mit den zeitlichen Gargut-Volumen- oder Höhenverläufen aus einer 3D-Messung. Die Auswertung der zeitlichen Entwicklung der Gargut-Fläche ist auch vergleichbar mit einer 3D-Messung.
Im Falle von Fleisch, Gemüse, Obst kann die 2D-Kamera erkennen, wie der zeitliche Verlauf der Flächenabnahme (Fleisch schrumpft beim Garen) erfolgt. Die 2D-Kamera beobachtet die Gargut-Fläche (Zeit) und vergleicht sie mit der Anfangsfläche. Der Quotient der aktuellen Fläche zur Anfangsfläche beschreibt den Volumen- und den Gewichtsverlust des Garguts. Der Gargrad ergibt sich mit einer hinterlegten Tabelle, die die Gargrade mit Gewichtsverlusten korreliert. Der zeitliche Verlauf der Gargut-Fläche aus den 2D-Kamera-Messungen wird mathematisch vergleichbar bzw. identisch ausgewertet wie der zeitliche Verlauf von Gargut-Volumen oder Höhe aus den 3D-Kamera-Messungen.
Es können auch räumliche Bildinformationen mit einer 3D-Kamera erfasst und ausgewertet werden. Die 3D-Messung ist noch verlässlicher und genauer in ihrer Aussage, insbesondere wenn Ausdehnung und Schrumpfung des Garguts nicht in alle Raumrichtungen gleichmäßig erfolgen. Insbesondere von Fleisch ist bekannt, dass es nicht nur schrumpft, sondern auch schert und seine Form anisotrop verändert.
Bei Fleisch und Gemüse/Obst schrumpfen das Gargutvolumen und das Gargut-Gewicht während des Garens. Gargutvolumen und Gargutgewicht verändern sich bei Fleisch und Gemüse/Obst proportional, weil sich die Dichte beim Garen nicht verändert. Das Gargut erfährt, je nach erreichtem Garzustand, einen mehr oder weniger großen Volumen- und Gewichtsverlust. Beim Backen wächst dagegen das Volumen bis auf einen Maximalwert und wächst nicht mehr weiter, wenn der Garzustand „etwa mittel durchgebacken“ erreicht ist.
Bei jeder Art Gargut korrelieren allgemein Gardauer, Gargut Gewicht und Garzustand: je länger die Gardauer, desto mehr Gargut Gewicht wird verloren, desto garer ist das Gargut Innen. Der Zusammenhang zwischen Gargut-Volumen und Gargut-Gewicht ist beim Backen von Teigen anders als bei Fleisch, Gemüse und Obst. Das Gargut-Gewicht verringert sich während des Backens wie beim Braten, aber dabei vergrößert sich das Gargut-Volumen beim Backen, während es beim Braten schrumpft.
Beim Braten wird die Information über den Garzustand Innen anders erzeugt als beim Backen. Beim Backen ist die während des Backens bis zum Stillstand oder bis zur Richtungsumkehr steigende Teighöhe und deren Änderungsgeschwindigkeit ein Maß für den Garzustand Innen. Beim Braten schrumpft das Fleischstück während des Bratens. Je mehr es geschrumpft ist, desto mehr ist es innen durchgegart. Augenblicklicher Schrumpfgrad und Änderungsgeschwindigkeit des Schrumpfens ergeben den Garzustand bei Fleisch.
Wenn durch die Kamerabeobachtung des Garguts erkannt wurde, ob es sich um Backwaren oder um Fleisch, Gemüse, Obst handelt, kann anschließend das richtige kamerabasierte Verfahren gewählt und angewendet werden, um wenigstens den Garzustand zu messen.
Beim Braten von Fleisch, Gemüse und Obst konnten die nachfolgenden Zusammenhänge beobachtet werden. Beim Braten schrumpft ein Gargut-Volumen im gleichen Verhältnis zu seinem Anfangsvolumen wie das Gargut-Gewicht zu seinem Anfangsgewicht. Beim Braten kann eine Volumenmessung eine Gewichtsmessung sehr vorteilhaft ersetzen. Die Dichte von Fleisch, Gemüse und Obst ändert sich beim Braten in der Regel nicht oder kaum. Während des Bratens bleiben Gewicht und Volumen in der Regel proportional. Die Dichte von Fleisch, Gemüse und Obst ist in guter und für eine Gewichtsschätzung ausreichender Näherung gleich 1 g/cm3.
Die Dichte von Teigen liegt in der Regel zwischen 0,6 und 0,9 g/cm3. Der tatsächliche Wert hängt stark von den verwendeten Triebmitteln und von der Gestaltung des Gehvorgangs für den Teig ab. Der Wassergehalt ist in der Regel kleiner als in Fleisch. Deshalb sind Teige oft leichter. Bei Hefeteig hängt die Anfangsdichte zusätzlich davon ab, wie stark der Gehvorgang erfolgt ist. Dadurch, dass Teige ihr Volumen unter Porenbildung während des Backens etwa verdoppeln, ändert sich, anders als beim Braten, die Dichte während des Backens. Während des Backens ist das Backwaren-Volumen in der Regel nicht proportional zum Backwaren-Gewicht. Bei Backwaren ist während des Backens in der Regel charakteristisch, dass das Volumen wächst. Hat das Volumen sein Maximum erreicht, ist der Backvorgang mit einem mittleren Gargrad beendet. Etwas davor und danach werden auch andere Garzustände erreicht. Bei Backwaren kann, anders als bei Fleisch, Gemüse und Obst, in der Regel nicht aus einer Volumenänderung auf eine Gewichtsänderung geschlossen werden.
Werden Teigwaren bzw. Backgut als Gargut eingesetzt, kann zudem der Fertigzeitpunkt bestimmt werden. Ein Ablauf zur Bestimmung des Fertigzeitpunktes könnte zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben ablaufen. Der Backprozess wird gestartet. Die Abstandsänderung durch den Teigaufgang beim Backen wird für alle Pixel monitort. Alle Pixel, für die die Abstandsänderung größer als eine (niedrig gewählte) Schwelle sind, werden der Backware zugeordnet. Alternativ werden alle Pixel, für die die Abstandsänderung größer als eine (hoch gewählte) Schwelle sind, der Backware zugeordnet. Es werden nur die Pixel genommen, die im Intervall [maximale Abstandsänderung über alle Pixel, maximale Abstandsänderung über alle Pixel - X %] liegen. X = 10, 20 oder anders. Diese Pixel werden der Backware zugeordnet.
Es wird weiterhin über eine gewisse Zeit des Backens beobachtet, ob die zum Lebensmittel gehörig zugeordneten Pixel weiterhin, wie erwartet, ihren Abstand verändern. Wenn nicht, werden sie aus der Menge der Pixel, die die Backware abbilden, herausgeworfen. Andere können hinzukommen.
Zu jedem Messzeitpunkt wird aus allen gemessenen Abständen, die zu Pixeln gehören, die die Backware abbilden, ein Rechenwert gebildet. Der Rechenwert beschreibt die Gargutfläche zu diesem Messzeitpunkt. Der Rechenwert verändert sich vom Backstart an in ein und dieselbe Richtung: Er steigt oder fällt. Der Rechenwert kann z. B. ein Mittelwert sein. So ergibt sich zu jedem Messzeitpunkt ein mittlerer Abstand des Backguts zur 3D-Abstandskamera 3. Der Rechenwert kann bei einer 2D-Kamera die Flächensumme aller Bildelemente sein, die in dem Messzeitpunkt dem Lebensmittel zugeordnet wurden.
Für die Entscheidung, ob Pixel das Lebensmittel abbilden, wird vorzugsweise für jeden Pixel beobachtet, ob sich der Abstandswert im Vergleich zu seinem zeitlich vorangehenden Abstands-Messwert ausreichend vergrößert oder verkleinert hat. Ausreichend heißt: mehr als um einen hinterlegten Schwellenwert. Dabei ist für Bauteile des Garraums ist keine wesentliche Abstandsänderung zu erwarten (außer z. B. durch Wärmeverzug oder Längenänderung durch Erwärmung oder Abkühlung).
Bevorzugt werden dabei beide Richtungsänderungen (vergrößerter oder verkleinerter Abstand) für die Zuordnung eines Pixels zum Lebensmittel zugelassen. Das bietet viele Vorteile. Alle augenblicklichen Abstandswerte werden dazu insbesondere immer mit einer Referenz verglichen. Die Referenz können z.B. die Abstandswerte der ersten Abstandsmessung ganz zu Beginn bilden oder Abstandswerte, die immer um eine bestimmte Dauer vor der augenblicklichen Messung liegen. Im letzteren Fall ergibt sich so die Information, welche Pixel, die zuvor noch Bauteile des Garraums erfassten, jetzt das Gargut abbilden (Aufgang) und umgekehrt (Schrumpfung).
Für die Entscheidung, ob Pixel das Lebensmittel abbilden, wird für jeden Pixel, zu jedem Messzeitpunkt neu, gemessen, ob sich der augenblickliche Abstandswert gegenüber dem Referenzwert um mehr als einen Schwellenwert nach oben oder unten verändert hat.
Um zu entscheiden, ob sich Gargut Pixelinhalte weiter in ihre bisherige Richtung bewegen oder ihre Bewegungsrichtung umkehren, können (auch) die pixelweisen Bewegungsdaten der näheren Vergangenheit als weitere Referenz im Speicher der Elektronik nachgehalten werden. Beim Gehen und Backen von Teigen kann es zu Aufrissen und Spaltenbildungen führen, sodass dort statt Ausdehnung ein Einbruch zu beobachten ist. Dafür wächst die Höhe dann an einer anderen Stelle der Oberfläche stärker. Im Mittel bleibt es so bei einem Wachstum der Teighöhe.
Zu jedem Messzeitpunkt wird aus den gemessenen Abständen ein Rechenwert gebildet. Pixel, die zur Berechnung des Rechenwertes verwendet werden, sind alle Pixel, die zu Orten auf dem Lebensmittel gehören. Ein alternatives Verfahren wäre, dass von allen Pixeln, die zu Orten auf dem Lebensmittel gehören, nur die Pixel, die zwischen letzter Messung und augenblicklicher Messung mit einem höheren Aufgang des Teiges korrelieren, zur Berechnung des Rechenwertes verwendet werden.
Vorzugsweise wird dabei die Entscheidung, welche Pixelinformationen zur Berechnung des Rechenwertes verwendet werden, von Abstandsmessung zu Abstandsmessung neu gefällt, je nachdem ob der Teig an bestimmten Orten seine Höhe vergrößert oder verkleinert.
Es besteht in der Regel eine Korrelation zwischen Teighöhe bzw. Gebäckhöhe und Feuchteabgabe pro Zeit. Diese Korrelation ist in der Regel bis zum Fertigzeitpunkt bzw.
Fertigbackzeitpunkt der Krume (Backen im Volumen) gegeben. Der Fertigzeitpunkt bzw. Fertigbackzeitpunkt für die Krume ist gegeben, wenn die Teighöhe maximal ist bzw. wenn die Feuchteabgabe pro Zeit aus dem Teig maximal ist. Die Teighöhe ist somit ein geeigneter Indikator für den Backzustand der Krume. Die Krume entspricht insbesondere dem Inneren des Backguts bzw. dem Kern im Volumen der Backware.
Die Korrelation (d. h. der monotone Zusammenhang) bleibt auch noch eine gewisse Zeit darüber hinaus bestehen. Bei sehr langen Backzeiten trennen sich die Kurven von Teighöhe und von Feuchteabgabe pro Zeit: Die Krume ist ausgebacken und ihre Höhe bleibt stabil, fällt vielleicht etwas ab, weil das Aufpusten der porigen Krume durch den Wasserdampf nachlässt. Die Feuchteabgabe pro Zeit nimmt auf jeden Fall ab dem Fertigbackzeitpunkt stetig ab, weil der Kuchen austrocknet und dadurch nur noch weniger Wasserdampf pro Zeit entstehen kann.
Zur Bestimmung des mittleren Gargrades für die Krume wird z. B. die erste Ableitung der Teighöhe nach der Zeit ausgewertet. Sie startet bei null, steigt auf ein positives Maximum und fällt danach wieder auf null ab. Hinter dem Maximum der ersten Ableitung, beim Erreichen der Steigung null, ist die Krume mittel durchgebacken.
Eine Zeitmarke für den nicht ganz durchgebackenen Zustand liefert z. B. das (erste) Maximum der zweiten Ableitung. Es liegt im zeitlichen Abstand a vor dem Zeitpunkt des mittleren Krumengargrades.
Mit dem zeitlichen Abstand a oder b = x*a (x eine reelle Zahl) hinter der mittleren Krumengare kann ein Zeitpunkt konstruiert werden, der für eine Krumengare von mehr als mittel steht.
Aus der Kurvendiskussion von f (t) und f"(t) kann so mithilfe der Merkmale der ersten und zweiten Ableitung der Teighöhe nach der Zeit eine Zeitskala um das Erreichen einer mittleren Krumengare konstruiert werden, z. B. eine 5er Skala von sehr wenig durch, wenig durch, mittel durch, stark durch, sehr stark durch.
Mit der Korrelation zwischen Teighöhe und Feuchteabgabe aus der Backware pro Zeit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere gemeint, dass, wenn die Feuchteabgabe pro Zeit steigt, auch die Teighöhe steigt, und dass, wenn die Feuchteabgabe aus der Backware pro Zeit sinkt, auch die Teighöhe sinkt, solange der Teig noch elastisch ist.
Nach einer entsprechend langen Backzeit, wenn die Backware austrocknet, während das Gerüst der Krume und dessen Höhe eher stabil und fest sind, laufen die beiden Eigenschaften Teighöhe und Feuchteabgabe aus der Backware auseinander. Der mittlere Fertigpunkt für die Krume liegt somit im gleichzeitigen Maximum von Teighöhe und Maximum der Feuchteabgabe pro Zeit aus der Backware.
Mit der 3D-Abstandskamera 3 wird ab Start eines Backvorgangs für den Mittelwert über eine genügend große Oberfläche der Backware der zeitliche Verlauf 25 der Backwarenhöhe 5 bestimmt, die im Backprozess bis zu einem stationären Zustand zum Backzeitende fortschreitend anwächst.
Insbesondere werden zeitgleich die erste zeitliche Ableitung der Backwarenhöhe (t) als Funktion der Zeit [d Backwarenhöhe (t)/dt] und die zweite zeitliche Ableitung der Backwarenhöhe als Funktion der Zeit berechnet.
Im Folgenden wird die Backzeit fortlaufend durch das Auftreten charakteristischer Merkmale im zeitlichen Verlauf von d Backwarenhöhe(t)/dt gerastert und Gargraden der Krume zugeordnet. Das kann z. B. durch eine Kurvendiskussion erfolgen. d Backwarenhöhe (t)/dt steigt zunächst an, beginnend bei null.
Ein Beispiel für eine Rasterung wäre die Einteilung in die Gargrade insbesondere für die Krume von 1 bis 7. Gargrad Krume 1 entspricht dem Zeitpunkt für das Auftreten des Maximums der Steigung im Anstieg von d Backwarenhöhe (t)/dt. Der Zeitpunkt wird durch Betrachtung der 2. zeitlichen Ableitung der Backwarenhöhe (t) bestimmt. Es ist der Zeitpunkt des ersten (positiven) Maximums der zweiten Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Teighöhe.
Der Gargrad Krume 2 entspricht dem Zeitpunkt des ersten (positiven) Maximums der ersten Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Teighöhe.
Der Gargrad Krume 3 entspricht dem Zeitpunkt des (negativen) Minimums der zweiten Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Teighöhe.
Der Gargrad Krume 4 (mittel) entspricht dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs (von positiven hin zu negativen Werten) der ersten Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Teighöhe.
Der Gargrad Krume 5 (6 und 7) wird aus dem zeitlichen Abstand zwischen Gargrad Krume 3 und 4 ermittelt (oder aus anderen bis dahin bestimmten zeitlichen Abständen).
Z. B. liegen die Zeitpunkte für die Gargrade 5, 6 und 7 zeitlich symmetrisch um den Zeitpunkt für den Gargrad 4, ähnlich wie die Zeitpunkte für die Gargrade 1, 2 und 3.
Diese Gargrade können zum Beispiel durch eine Wahlmöglichkeit ausgewählt werden. Zum Beispiel wird über die Bedieneinrichtung 102 ein Automatikprogramm für Backwaren ausgewählt. Dann wird durch ein Menü abgefragt, welcher Gargrad gewünscht ist. Durch die Wahlmöglichkeit wird ein Gargrad von 1 bis 7 ausgewählt. Anschließend wird das Gargut während des Backens mit der Kameraeinrichtung 3 analysiert und der Fertigzeitpunkt wird berechnet. Je nach ausgewähltem Gargrad wird das Backen dann automatisch vor oder nach dem Fertigzeitpunkt beendet oder es wird automatisch bis zum Fertigzeitpunkt gebacken.
Aus diesen Messungen mit der 3D-Abstandskamera 3 und den (oben) aufgeführten Berechnungen ist für jeden Zeitpunkt während des Backens bekannt, zwischen welchen jeweils zwei Gargraden bzw. Gargrad Marken für die Krume man sich gerade aktuell im Backprozess befindet.
Da die zeitlichen Abstände zwischen zwei Gargraden in einem gewissen zeitlichen Zusammenhang stehen und nicht zu unterschiedlich voneinander sind, kann auch eine Schätzung erfolgen, an welcher Stelle (bezüglich des Gargrades) man sich zwischen zwei Gargraden der Krume befindet (näher bei dem einen oder anderen der beiden Gargrade der Krume).
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren ist während des Verlaufs eines Backvorgangs somit zu jedem Zeitpunkt mit einer besonders hohen Genauigkeit bekannt, wie der augenblickliche Garzustand der Krume ist. Es kann auch vorhergesagt und geschätzt werden, wann ein gewünschter Garzustand der Krume erreicht werden wird, wenn die Garraumtemperatur nicht verändert wird. Das ist insbesondere dann wichtig zu wissen, wenn ein gewünschter Gargrad der Krume mit einer gewünschten Oberflächenbräunung synchronisiert werden soll.
Über die Zeitpunkte für das Auftreten der vier Extremwerte der ersten Ableitung ergibt sich eine zeitliche Grobrasterung eines beliebigen Backvorgangs in die Backzustände der Krume von sehr wenig durchgebacken, wenig durchgebacken, fast durchgebacken und durchgebacken.
Ein weiterer grober Ansatz zur Krumenzustand-Rasterung ist es, die Zeitintervalle vor dem Zustand mittel auch hinter den Zustand mittel zu spiegeln, um die Zeiten für das Erreichen von drei weiteren Zuständen hinter dem Zustand mittel zu erzeugen.
Durch die zweite Ableitung der Teighöhe als Funktion der Zeit kann das Verfahren der zeitlichen Rasterung bzw. Strukturierung für die Backzustände ggfs. noch verfeiner werden. So kann sowohl die ganze so generierte Zeitachse der Backzustände für die Krume zur Anpassung an besondere Wünsche des Benutzers verschoben werden. Oder einzelne Zeitintervalle zwischen den verschiedenen Krumenzuständen werden gestaucht oder gedehnt.
Zusätzlich oder alternativ zur Höhe kann auch das Volumen bzw. Teigvolumen herangezogen werden. Das Volumen nimmt vom Backstart an wie die Teighöhe zu, hat etwa auf halber Strecke seine größte Volumenänderung pro Zeit. Diese verlangsamt sich im Weiteren wieder, wie auch die Höhenzunahme, und kommt im Fertigzeitpunkt zum Stillstand bzw. zu einer leichten Umkehr. Beide Messparameter Teighöhe und Gargut Volumen können also verwendet und zur Erkennung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Stufen der Gare im Inneren ausgewertet werden.
Werden Fleisch, Gemüse oder Obst als Gargut eingesetzt, kann auch zusätzlich der innere Garzustand bestimmt werden. Zur Ermittlung eines inneren Garzustands des Garguts wird mit der Kameraeinrichtung 3 ein Maß für die Größe des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt. Daraus wird ein Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt. Abhängig von dem Maß für die Größenänderung der innere Garzustand des Garguts abgeleitet
Ein Ablauf zur Bestimmung des inneren Garzustands von Gargut, das beim Garen schrumpft, könnte zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben ablaufen. Der Garprozess wird gestartet. Der Benutzer wählt entweder einen gewünschten Zielgarzustand für das Fleischstück an, oder eine (Standard-) Vorwahl für den Garzustand ist bereits aktiviert. Die Information kann zur optischen und/oder akustischen Anzeige für den Benutzer gebracht werden. Ein Rechner in der Elektronik bzw. die Auswertelektronik 4 misst und berechnet mittels der 3D- (Abstands-) Kamera 3 fortwährend während des insbesondere gesamten Bratens oder Garens von Fleisch, Gemüse oder Obst eine Information über den inneren Garzustand. Die Information über den Garzustand ist z. B. der Volumenverlust bzw. der Gewichtsverlust des Garguts. Der Rechner 4 vergleicht die Information mit einem angewählten Zielgarzustand bzw. Wert des inneren Garzustands. Der angewählte Wert des Garzustands ist z. B. in Prozent Volumen- bzw. Gewichtsverlust ausgedrückt. Dazu ist z. B. eine Zuordnungstabelle von Gewichtsverlust zu Kerntemperatur hinterlegt. Der Brat- oder Garvorgang wird nach Erreichen des angewählten Zielwertes beendet. Es kann ein Abkühlen, bevorzugt Schnellabkühlen, erfolgen. Es kann auf eine Warmhalte- oder eine Lagertemperatur abgekühlt werden.
Zum Beispiel wird zu jedem Messzeitpunkt während der gesamten Bratzeit von Fleisch, Gemüse oder Obst das mit 3D-Kamera 3 gemessene augenblickliche Gargutvolumen auf das anfängliche Gargutvolumen als Referenz bezogen. Der augenblickliche Volumenverlust des Garguts seit Start wird mit dem Feuchteverlust des Garguts seit Start korreliert. Der Feuchteverlust seit Start wird mit dem Messwert Garzustand Innen korreliert. Der mit der 3D-Kamera 3 ermittelte Schätzwert für das Gargutvolumen kann zu jedem Messzeitpunkt in der Elektronik 4 proportional zum netto Gargut Gewicht korreliert werden. Die relative Gargut-Gewichtsabnahme (z. B. in %) oder das netto Gargut Gewicht und deren Differenzen werden mit hinterlegten Tabellenwerten (Zielwerten für den Gewichtsverlust) abgeglichen. Der Proportionalitätsfaktor in der Gewichtsbestimmung kürzt sich bei der Berechnung der relativen Gewichtsabnahme heraus. Die relative Gewichtsabnahme des Garguts zu jedem Messzeitpunkt wird dann als Maß für den Garzustand Innen verwendet.
Zum Beispiel ist in einer Tabelle des Gargerätes 1 die Korrelation zwischen Gargut-Gewichtsabnahme seit Start des Garvorgangs und dem aktuellen Garzustand Innen hinterlegt. Die Korrelationstabelle ist insbesondere unabhängig von der Garraumtemperatur, der Garraumfeuchte und der Gargutart. Insbesondere ist die Tabelle aber abhängig von der Garraumtemperatur und/oder Garraumfeuchte. Insbesondere unterscheidet die Tabelle zusätzlich zwischen Fleischarten und Fleischstücken. Insbesondere ist die Tabelle zusätzlich explizit abhängig von der Gargutgruppe bzw. Gargutart.
In einer beispielhaften Anwendung wird z. B. ein Schweinebraten in das Gargerät 1 eingebracht. Der Benutzer wählt das Automatikprogramm Schweinebraten an. In der Korrelationstabelle steht bei Schweinebraten z. B. mittlerer Gargrad Innen erreicht bei 15% Gewichtsverlust. Die 3D-Kamera 3 bestimmt das Anfangsvolumen des Garguts und meldet an den Rechner der Elektronik, wenn das Gargut Volumen um 15% geschrumpft ist. Dann ist der gewünschte Gargrad Innen erreicht. Ist mehr oder weniger Gare Innen erwünscht, gibt die Tabelle entsprechende Gewichtsverlust-Werte z. B. 12 oder 18% Gewichtsverlust vor. Ein Gargutthermometer ist also nicht erforderlich.
Der Feuchte- bzw Gewichtsverlust ist insbesondere näherungsweise proportional zum Volumenverlust (gemessen mit der 3D-Kamera 3). Die Proportionalitätskonstante liegt nahe bei 1. Insbesondere ist der Feuchteverlust mit einer einfachen mathematischen Funktion durch den Volumenverlust beschreibbar, die z. B. empirisch ermittelt wird. Insbesondere ist die Abhängigkeit des Feuchteverlusts vom Volumenverlust in der Gruppe Fleisch, Gemüse, Obst in erster Näherung unabhängig von der Art des Garguts. Insbesondere ist im Rechner des Gargeräts eine Tabelle hinterlegt, die die Tier-, Fleischstück-, Gemüse- und Obstart abhängigen Korrekturen zur Berechnung des Feuchteverlusts enthält. Insbesondere ist der Garzustand Innen proportional zum Feuchteverlust.
Der Garzustand Innen kann auch mit einer einfachen mathematischen Funktion durch den Feuchteverlust beschreibbar sein, die z. B. empirisch ermittelt wird. Insbesondere ist die Abhängigkeit des Garzustands Innen vom Feuchteverlust in erster Näherung unabhängig von der Art des Garguts.
Das Gargerät 1 bzw. die Verarbeitungseinrichtung 4 kann fortwährend am Start und während des Garens in seiner Elektronik den zeitlichen Verlauf eines Schätzwertes des Gargutvolumens dokumentieren. Die Elektronik kann den zeitlichen Verlauf des Schätzwertes des Gargutvolumens im Wirkzusammenhang mit dem gewählten Garprogramm fortwährend analysieren und einen Eingriff in die Regelung des Garprogramms vornehmen. Das kann z. B. durch Garraumtemperatur verändern, Assistenz im Dialog mit dem Benutzer gegen Ende der Garzeit, eigenständiges Beenden des Garvorgangs erfolgen. Die Elektronik greift dann aufgrund dieser Analyse bzw. Informationen in den Garprozess ein. Zum Beispiel durch Abschalten der Beheizung und anderer Energiezufuhr und ggfs. durch Warmhalten oder (Schnell-) Abkühlen.
Die Anwahl des Benutzers für den Garzustand Innen kann laufend während des Garens mit dem Messwert des Garzustands Innen verglichen werden. Dabei wird für den Garzustand Innen aus der Differenz von IST-Zustand Innen und Anwahl ein Schätzwert für die Restbratzeit ermittelt und insbesondere auch verwendet. Insbesondere werden abgeleitete Größen berechnet und verwendet und insbesondere dem Benutzer angezeigt.
Zur Bestimmung des Volumens kann zum Beispiel die Gargut-Kontur herangezogen werden. Dazu können die Koordinaten der von der 3D-Kamera 3 aus sichtbaren Oberfläche (Haube) gemessen werden. Es wird der Rand der Oberfläche ermittelt. Dann kann eine senkrechte Projektion des Randes auf dem Gargutträger (Lot) erfolgen, die den nicht sichtbaren „Sockel“ des Garguts definiert und schätzt. Es kann auch eine verkleinernde Projektion des Randes auf den Gargutträger erfolgen (Stauchung), die den nicht sichtbaren „Sockel“ des Garguts definiert und schätzt.
Zur Konstruktion einer Schätzung der Gargut-Kontur kann zum Beispiel so vorgegangen werden, dass die Koordinaten der von der 3D-Kamera 3 aus sichtbaren Oberfläche gemessen werden. Die Koordinaten des Randes der Oberfläche werden dann ermittelt. Eine mittlere Höhe des Randes über dem Gargutträger wird ermittelt. Durch Wegschneiden wird ein neuer Rand derart erzeugt, dass alle neuen Randpunkte mindestens auf mittlerer Höhe liegen. In Punkten des Randes, die über der mittleren Höhe liegen, wird eine Projektion herunter bis zur mittleren Höhe gebildet, die dann die neuen Randpunkte definiert. Die nun erzeugte „Halbschale“ der oberen Gargut-Kontur wird mit Rand auf mittlerer Höhe vertikal gespiegelt. Das Spiegelbild der oberen Halbschale wird mit der oberen Halbschale, Rand an Rand, zur kompletten Gargutkontur zusammengesetzt.
In einer Weiterbildung ist hier eine Messeinrichtung 5 zur Bestimmung eines Maßes für eine Bräune des Garguts während des Garprozesses vorgesehen. Das Maß für die Bräune wird dann zusammen mit dem inneren Garzustand zur Ansteuerung der Behandlungseinrichtung 2 herangezogen.
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.
Die Kameraeinrichtung 3 ist hier zusammen mit der Verarbeitungseinrichtung 4 in der Dunstabzugshaube 103 untergebracht. Die Kameraeinrichtung 3 erfasst von dort den Garbereich 11. Das Gargerät 1 wird hier nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Dabei erfolgt das Erfassen der Bilder und dessen Auswertung sowie die Identifizierung der zu dem Gargut gehörenden Bildelemente vorzugsweise so wie zuvor mit Bezug zu der 1 geschrieben.
Bezugszeichenliste

1: Gargerät
2: Behandlungseinrichtung
3: Kameraeinrichtung
4: Verarbeitungseinrichtung
11: Garbereich
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, wobei das Gargut im Garbereich (11) während des Garprozesses überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens einer Kameraeinrichtung (3) wenigstens ein Maß für die Größe des Garguts während des Garprozesses wiederholt bestimmt wird und dass daraus wenigstens ein Maß für die Größenänderung des Garguts über die Zeit ermittelt wird und dass das Gargut abhängig von dem Maß für die Größenänderung wenigstens einer Gargutgruppe zugeordnet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut bei einer negativen Größenänderung wenigstens einer anderen Gargutgruppe als bei einer positiven Größenänderung zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut bei einer negativen Größenänderung einer Gargutgruppe zugeordnet wird, welche durch ein zubereitungsbedingtes Schrumpfen gekennzeichnet ist und vorzugsweise wenigstens Fleisch und/oder Gemüse und/oder Obst umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut bei einer positiven Größenänderung einer Gargutgruppe zugeordnet wird, welche durch ein zubereitungsbedingtes Aufgehen gekennzeichnet ist und vorzugsweise Teigwaren und/oder Backwaren und/oder Schäume umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß für die Größe des Garguts ein Längenmaß oder ein aus zwei Längenmaßen gebildetes Flächenmaß betrifft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kameraeinrichtung (3), insbesondere ausgebildet als 3D-Kamera, räumliche Bildinformationen erfasst werden und dass wenigstens ein Abstand des Garguts zur Kameraeinrichtung (3) als Maß für die Größe des Garguts dient oder zu dessen Berechnung herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kameraeinrichtung (3) während des Garprozesses wiederholt Bilder des Garbereichs (11) mit dem darin aufgenommenen Gargut erfasst werden und dass die Bilder jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen bestehen und mittels wenigstens einer Verarbeitungseinrichtung (4) ausgewertet werden und dass Bildelemente mit sich über die Zeit verändernden Bildinformationen identifiziert und als zu dem Gargut gehörend zugeordnet werden, um eine Unterscheidung von den von außerhalb des Garguts stammenden Bildelementen zu ermöglichen.
Verfahren nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet werden, welche wenigstens zu Beginn des Garprozesses und insbesondere in den ersten zwanzig Minuten eine Mindeständerung des Abstands des Garguts zur Kameraeinrichtung (3) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Bildelemente dem Gargut zugeordnet werden, welche zwischen jeweils einer vorbestimmten Dauer vor der aktuellen Messung und der aktuellen Messung eine Mindeständerung des Abstands des Garguts zur Kameraeinrichtung (3) aufweisen.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Flächenausdehnung der dem Gargut zugeordneten Bildelemente wenigstens näherungsweise eine Grundfläche des Garguts bestimmt wird und dass aus einer Differenz der Abstände der dem Gargut zugeordneten Bildelemente und der dem Gargut benachbarten, aber nicht zugeordneten Bildelemente wenigstens näherungsweise eine Höhe des Garguts bestimmt wird und dass aus der Grundfläche und der Höhe wenigstens näherungsweise ein Volumen des Garguts bestimmt wird und dass eine Volumenänderung über die Zeit als Maß für die Größenänderung des Garguts herangezogen wird.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand für jeweils ein Bildelement zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt wird und dass die jeweiligen Differenzen von früherem Abstand und jetzigem Abstand summiert werden und dass bei einem positiven Vorzeichen eine positive Größenänderung bzw. Größenzunahme und/oder dass bei einem negativen Vorzeichen eine negative Größenänderung bzw. Größenabnahme festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Größenänderung wenigstens eine Ableitung und/oder wenigstens ein Extremwert eines zeitlichen Verlaufs des Maßes für die Größe des Garguts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Gargutgruppe, zu welcher das Gargut zugeordnet wurde, mittels der Behandlungseinrichtung (2) wenigstens eine Funktion ausgeführt wird.
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.