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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gleichzeitigen
Backen mehrerer Backwaren, die unterschiedliche Backtemperaturen benötigen, in
einem Backofen, vorzugsweise einem Etagenbackofen, mit mehreren
Backkammern und weniger unterschiedlichen Temperaturen als Anzahl der
Backkammern, sowie auf einen dazugehörigen Backofen.
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Herkömmliche öl- oder
gasbeheizte Backöfen,
insbesondere Etagenbacköfen,
können
keine unterschiedlichen Temperaturen in den einzelnen Herden erzeugen,
d.h. im gesamten Heizgaskanal herrscht mehr oder weniger dieselbe
Temperatur vor. Ausnahme sind Etagenbacköfen mit zwei oder mehr Heizgruppen.
In diesem Fall sind beispielsweise fünf Backkammern vorhanden, die
in zwei Heizgruppen aufgeteilt sind, wobei beispielsweise die erste
Heizgruppe aus drei Kammern und die zweite Heizgruppe aus den zwei übrigen Kammern
besteht. Dabei werden in der ersten Heizgruppe die Heizgase des
Brenners direkt zur Erwärmung
ei nes Radiators verwendet und für
die zweite Heizgruppe wird ein Teil dieser Heizgase mittels einer
Klappe abgezweigt, um dort beispielsweise eine geringere Erwärmung zu
erzielen.
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Solche Öfen sind
jedoch für
kleine und mittlere Bäckereien
oftmals zu teuer bzw. lassen sich nicht wirtschaftlich betreiben,
wenn keine ausreichenden Mengen gleichartiger Waren erzeugt werden
müssen.
Denn selbst wenn kleine und mittlere Bäckereien über solche Öfen verfügen, können sie häufig Backkammern von einer
der beiden Heizgruppen nicht nutzen, weil diese Backkammern beispielsweise
für die
zu backenden Backwaren die falsche Temperatur haben.
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Eine
Lösung
dieses Problems besteht in der Verwendung elektrisch beheizter Öfen, da
hier jede einzelne Backkammer einzeln angesteuert werden kann, so
daß in
jeder Backkammer individuell die notwendige Temperatur eingestellt
werden kann. Oftmals ist allerdings dieser Energieträger zu teuer
oder er steht nicht in ausreichender Menge zur Verfügung.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 198
39 008 C2 ein Backverfahren zum Betrieb eines Backofens
in Abhängigkeit
von seiner Belegung bekannt. Dabei werden folgende Werte bereitgestellt:
Eine Solltemperatur, auf die der Heizgaskanal geregelt werden soll;
eine Ist-Backtemperatur für
jede Backware; eine ideale Backdauer für jede Backware bei einer Backtemperatur.
Anschließend
wird für
jede Backware eine neue Backdauer ermittelt, die sich dadurch ergibt,
daß die
ideale Backdauer für
jede Backware in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen dem Integral des vorgegebenen Temperaturverlaufs
im Heizgaskanal und dem Integral des jeweiligen idealen Backtemperaturverlaufs
für die
jeweilige Backware entsprechend verkürzt wird, sobald der aktuelle Ist-Integralwert
den idealen Soll-Integralwert überschreitet.
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Ferner
ist aus der WO 99/33347 A1 ein Verfahren zum gleichzeitigen Backen
mehrerer Backwaren, die jeweils unterschiedliche Backtemperatur
benötigen,
in einem Backofen mit einem Heizgaskanal mit einer einheitlichen
Temperatur bekannt, wobei die Unterschiede in der Temperatur zum
Backen der eingebrachten Lebensmittel berücksichtigt werden. Dabei wird
auch durch die Überwachung
der Differenz zwischen den Soll- und Ist-Werten auch die Abweichung
des Ist-Wertes vom Soll-Wert minimal gehalten, so daß äußere Bedingungen
wie zum Beispiel Leistungsschwankungen in der Energieversorgung der
Heizvorrichtung sowie unterschiedliche Beschickungsmengen des Heizgaskanals,
etc., mit berücksichtigt
werden können.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Möglichkeit
bereitzustellen, in einem Etagenbackofen mit mehreren Herden gleichzeitig
verschiedene Backwaren, die unterschiedliche Backtemperaturen benötigen, zu
backen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 13, sowie
durch einen Backofen gemäß Anspruch
14 gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung ist
es möglich,
gleichzeitig Backwaren abzubacken, die unterschiedliche Backtemperaturen
benötigen.
Dies geschieht, indem bei einer eingestellten Solltemperatur im
Heizgaskanal die Temperaturabweichung gegenüber der idealen Backtemperatur
für all
diejenigen Backwaren, deren ideale Backtemperatur unterschiedlich
zur eingestellten Solltemperatur ist, automatisch über die
Verlängerung
oder ggf. über
die Verkürzung
der Backzeit kompensiert wird.
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Dadurch
ist es möglich,
ein automatisiertes Abbacken verschiedener Backwaren mit unterschiedlichen
Backtemperaturen in ei nem Etagenbackofen mit nur einer eingestellten
Backtemperatur durchzuführen,
wobei das Backergebnis immer konstant bleibt. Dies ist besonders
vorteilhaft, wenn man bedenkt, daß ansonsten der Bäcker ständig selbst kontrollieren
müßte, ob
die einzelnen Backwaren bereits fertig gebacken sind, oder ob sie
noch etwas Zeit brauchen. Selbst ein erfahrener Bäcker wird
kein gleichbleibendes Backergebnis erzielen und wird zudem durch
die ständige
Kontrolle der Backwaren dauernd von anderen Arbeiten abgehalten.
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Die
Erfindung ist auch für
Etagenbacköfen anwendbar,
die zwei oder mehr Heizgruppen besitzen, weil es auch da wenigstens
zwei Herde mit gleicher Temperatur gibt, von welchen einer leer
steht, wenn nicht genügend
gleichartige Produkte erzeugt werden. Auch hier wird die Qualität und Gleichmäßigkeit
verbessert.
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Eine
Einschränkung
der Temperaturabweichungen vorzugsweise auf max. ungefähr +/–15°C von der
tatsächlich
benötigten
Solltemperatur hat sich als sinnvoll erwiesen, da innerhalb dieses
Temperaturbereiches die Backwaren durch Kompensation der Backzeit
in einer ausreichend guten Qualität gebacken werden können. Bei
zu geringen Temperaturen gehen die Backwaren nach der Beschickung des
Ofens nicht auseinander, d.h. sie werden nicht größer, da
der Ofentrieb fehlt. Der Teig ist zu fest und dicht, so daß die Backwaren
klein bleiben. Liegt die Temperatur zu hoch, dann werden die Backwaren äußerlich
zu dunkel, sind innen aber noch nicht richtig gebacken.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindungen werden
nachfolgend anhand eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
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1 stellt ein Ablaufdiagramm
für das
erfindungsgemäße Verfahren
dar.
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2 zeigt den schematischen
Aufbau eines Etagenbackofens.
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3 zeigt eine Grafik über den
zeitlichen Temperaturverlauf in zwei Backkammern mit einer gemeinsamen
Temperaturregelung.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird von einem Etagenbackofen mit einer einheitlichen Backtemperatur
für alle
Backkammern bzw. den gesamten Heizgaskanal ausgegangen.
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Der
in 2 schematisch dargestellte
Etagenbackofen weist einen Heizgaskanal 1 auf, der in mehrere,
im vorliegenden Fall fünf,
Backkammern 2 unterteilt ist. Der Ofen wird mit einem Brenner 3 beheizt,
der unterhalb des Heizgaskanals angeordnet ist. Das Heizgas wird über einen
Heizgaskanal 5 in die Zwischenräume zwischen den einzelnen
Backkammern geleitet. Das verbrauchte Heizgas wird über einen
Rücklauf 6 zu
einem nicht gezeigten Kamin abgeleitet. Nicht dargestellt ist eine
Steuerung, die die eingestellte Temperatur im Heizgaskanal 1 einregelt
sowie die Backdauer der einzelnen Backwaren speichert und berechnet.
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Im
Folgenden wird das Verfahren unter Bezugnahme auf 1 näher
erläutert.
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Zunächst müssen folgende
Werte eingestellt werden:
- i) eine Soll-Backtemperatur
Tempsoll im Heizgaskanal, die entweder eine
von den unterschiedlichen Backtemperaturen der unter unterschiedlichen
Backtemperaturen zu backenden Backwaren ist, oder die in etwa der
Durchschnittstemperatur aller Backtemperaturen der unter unterschiedlichen
Backtemperaturen zu backenden Backwaren liegt,
- ii) eine Backdauer tback für jede Sorte
der unter unterschiedlichen Backtemperaturen zu backenden Backwaren,
- iii) ein Temperaturintervall ΔTemp,
das zur Steuerung der Temperaturkompensation benötigt wird,
- iv) ein Zeitintervall Δtdiff, während
dem das Temperaturintervall ΔTemp
festgestellt wird,
- v) ein Zeitintervall Δtkompens, das jede Backdauer tback in
Abhängigkeit
von dem Zeitintervall Δtdiff für jede
Sorte der unter unterschiedlichen Backtemperaturen zu backenden
Backwaren verändert.
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Beispielsweise
wird die Solltemperatur im Heizgaskanal Tempsoll für Brötchen üblicherweise
auf 235°C
eingestellt. Die Backdauer tback wird beispielsweise
für Brötchen üblicherweise
auf 20 Minuten eingestellt. Nun sollen jedoch beispielsweise neben Brötchen auch
Baguette gebacken werden. Die Backtemperatur für Baguette beträgt normalerweise Tempback 240°C,
d.h. die für
Brötchen
eingestellte Backtemperatur ist für die Baguettes um 5°C zu niedrig.
Die Backdauer tback für Baguette beträgt bei 240°C normalerweise
35 Minuten.
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Die
für den
Backbetrieb zu Beginn eingestellte Backdauer tback für die Baguette
beträgt
also 35 Minuten. Die eingestellte Solltemperatur Tempsoll wird jedoch
in Abhängigkeit
von der eingestellten Backtemperatur für die Brötchen auf 235°C eingestellt.
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Als
Temperaturintervall ΔTemp
werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel
5°C eingestellt. Als
Zeitintervall Δtdiff, innerhalb dem die Temperaturdifferenz
festgestellt werden muß,
wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Minute eingestellt. Als Zeitintervall Δtkompens zur
Kompensation des Temperaturunterschieds werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel
3 sec. eingestellt. An dieser Stelle soll angemerkt werden, daß auch an dere
Werte für
eine Solltemperatur Tempsoll im Heizgaskanal,
eine Backdauer tback, ein Temperaturintervall ΔTemp, ein
Zeitintervall Δtdiff, und ein Zeitintervall Δtkompens zur Kompensation eingestellt werden
können.
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Gemäß 1 sieht das Verfahren zur
Kompensation der für
das Baguette zu niedrig eingestellten Backtemperatur folgende Schritte
vor:
Es wird intervallartig eine aktuelle Ist-Temperatur Tempist im Heizgaskanal gemessen.
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Ab
dem erstmaligen Erreichen der Solltemperatur Tempsoll im
Heizgaskanal wird die Temperaturdifferenz Tempdiff zwischen
der Ist-Temperatur Tempist und der Solltemperatur
Tempsoll festgestellt, wobei als Solltemperatur
Tempsoll für Baguette (= 240°C) gemeint
ist, während
der Ofen als Ist-Temperatur Tempist die
Ist-Temperatur für
Brötchen
(= 235°C)
einregelt.
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Bei
Vorliegen einer Temperaturdifferenz Tempdiff ≥ ΔTemp wird
gemessen, ob Tempdiff mindestens über eine
Zeitdauer des Zeitintervalls Δtdiff vorherrscht.
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Ist
dies der Fall, wird die Backdauer tback für das Baguette
um das Zeitintervall Δtkompens oder ein Vielfaches davon, in Abhängigkeit
davon, wie oft das Temperaturintervall ΔTemp vollständig in der Temperaturdifferenz
Tempdiff enthalten ist, verkürzt zu tback-neu, wenn die Temperaturdifferenz Tempdiff über der
Solltemperatur Tempsoll liegt.
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Wenn
die Temperaturdifferenz Tempdiff unter der
Solltemperatur Tempsoll liegt, wird die
Backdauer tback um das Zeitintervall Δtkompens oder ein Vielfaches davon, in Abhängigkeit
davon, wie oft das Temperaturintervall ΔTemp vollständig in der Temperaturdifferenz
Tempdiff enthalten ist, verlängert zu
tback-neu Die bisherige eingestellte Backdauer
tback für
Baguette wird durch die neu errechnete Backdauer tback-neu ersetzt.
Diese Routine wird solange wiederholt, bis die immer wieder aktualisierte
Backdauer tback erreicht wird und der Backvorgang
für das
Baguette beendet ist.
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Bei
einer Temperaturüberschreitung
im Heizgaskanal von 5°C über die
Zeitdauer von einer Minute, wird die Backdauer tback hier
beispielsweise um 3 sec. verkürzt.
Eine Temperaturunterschreitung von 5°C über die Zeitdauer von einer
Minute andererseits würde
die Backdauer um 3 sec. verlängern.
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Angenommen
im vorliegenden Fall beträgt Ist-Temperatur
Tempist 235°C (entsprechend der Tempback für
Brötchen),
dann beträgt
die Temperaturdifferenz Tempdiff zu Tempback für
Baguette (= 240°C) 5°C. Da die
5°C jedoch
gerade dem eingestellten Temperaturintervall ΔTemp entsprechen, wird die ursprünglich eingestellte
Backdauer für
Baguette von 35 Min. um das eingestellte Zeitintervall Δtkompens von 3 sec. je Minute, die die Ist-Temperatur
Tempist unter der für Baguette erforderlichen Backtemperatur
liegt, verlängert.
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Es
soll angemerkt werden, daß folgende Ausführungsbeispiele
denkbar sind, ohne daß der Erfindungsgedanke
verlassen wird:
- 1. ein Verfahren, in dem lediglich
folgende Schritte durchgeführt
werden:
(a) Bereitstellen folgender Werte:
i) einer Solltemperatur
Tempsoll, auf die der Heizgaskanal geregelt
werden soll,
ii) einer idealen Backtemperatur Tempback für jede Backware,
iii)
einer idealen Backdauer tback für jede Backware bei
ihrer idealen Backtemperatur Tempback,
(b)
Ermitteln einer neuen Backdauer tback-neu für jede Backware,
wobei sich die neue Backdauer tback-neu dadurch
ergibt, daß die
ideale Backdauer tback in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen der Solltemperatur Tempsoll im
Heizgaskanal und der jeweiligen idealen Backtemperatur Tempback für
die jeweilige Backware entsprechend verkürzt wird, wenn Tempback < Tempsoll ist, oder entsprechend verlängert wird,
wenn Tempback > Tempsoll ist;
- 2. ein Verfahren wobei zusätzlich
(c)
während
des Backvorgangs eine im Heizgaskanal herrschende Ist-Temperatur
Tempist zumindest intervallartig ermittelt
wird, und
(d) die jeweilige Backdauer tback-neu in
Abhängigkeit von
der Größe der Differenz
zwischen der im Heizgaskanal herrschenden Ist-Temperatur Tempist und der jeweiligen idealen Backtemperatur Tempback ermittelt wird;
- 3. ein Verfahren, das zusätzlich
folgende Schritte aufweist:
– Bereitstellen eines Zeitintervalls Δtkompens, um das die jeweilige ideale Backdauer
tback für
die jeweilige Backware verkürzt
oder verlängert
wird, wobei das Zeitintervall Δtkompens im Verhältnis zur Größe der Differenz
zwischen der Solltemperatur Tempsoll gemäß obigem
Aspekt 1 oder der im Heizgaskanal herrschenden Ist-Temperatur Tempist gemäß obigem
Aspekt 2 und der idealen Backtemperatur Tempback für jede Backware
bestimmt wird;
- 4. ein Verfahren, das zusätzlich
zu obigem Aspekt 3 die folgenden Schritte aufweist:
– Bereitstellen
eines Temperaturintervalls ΔTemp,
– Ermitteln
von Tempist – Tempback,
– Wenn |(Tempist – Tempback)| ≥ ΔTemp: Verkürzen der
Backdauer tback um das Zeitintervall Δtkompens, wenn Tempback < Tempist,
oder, Verlängern
der Backdauer tback um das Zeitintervall Δtkompens, wenn Tempback > Tempist;
- 5. ein Verfahren gemäß obigem
Aspekt 4, das des weiteren folgende Schritte aufweist:
– Bereitstellen
eines Zeitintervalls Δtdiff,
– Verkürzen bzw. Verlängern der
Backdauer tback nur, wenn über einen
Zeitraum Δtdiff gilt: |(Tempist – Tempback)| ≥ ΔTemp;
- 6. ein Verfahren gemäß obiger
Aspekte 4 oder 5, das des weiteren folgende Schritte aufweist:
– Ermitteln,
ob das Temperaturintervall ΔTemp mehrmals
in |(Tempist – Tempback)|
enthalten ist,
– Verkürzen bzw.
Verlängern
der Backdauer tback um ein Mehrfaches des
Zeitintervalls Δtkompens, in Abhängigkeit davon, wie oft das
Temperaturintervall ΔTemp
vollständig
in |(Tempist – Tempback)|
enthalten ist;
- 7. ein Verfahren gemäß einem
der vorhergehenden Aspekte 4 bis 6, wobei das Temperaturintervall ΔTemp auf
einen Wert zwischen 1°C
und 10°C,
vorzugsweise auf 5°C
eingestellt wird.
- 8. ein Verfahren gemäß einem
der vorhergehenden Aspekte 5 bis 7, wobei das Zeitintervall Δtdiff auf einen Wert zwischen 10 sec. und
3 Minuten, vorzugsweise auf 1 Minute eingestellt wird;
- 9. ein Verfahren gemäß einem
der vorhergehenden Aspekte 3 bis 8, wobei das Zeitintervall Δtkompens zur Verkürzung oder Verlängerung
der Backdauer tback auf einen Wert zwischen
1 sec. und 15 sec., vorzugsweise auf 3sec. eingestellt wird.
- 10. ein Verfahren gemäß einem
der vorhergehenden Aspekte, wobei das Verfahren in einem Backofen
mit mehreren Heizgaskanaälen,
die jeweils auf eine einheitliche Temperatur geregelt werden, für jeden
Heizgaskanal einzeln anwendbar ist.
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Im
Folgenden wird ein weiterer Einsatzzweck der Erfindung unter Bezugnahme
auf 3 erläutert.
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Die
Grafik stellt den Temperaturverlauf in zwei Backkammern mit einer
gemeinsamen Temperaturregelung, nach der Beschickung mit zwei unterschiedlichen
Backwaren, Roggenbrot und Hefebrot, im Abstand von 5 Minuten dar.
Zuerst wird das Roggenbrot in eine der beiden Backkammern gebracht und
das Backprogramm gestartet. Der Sollwert wird nach 10 Minuten von
270°C auf
250°C gesenkt.
Nach weiteren 35 Minuten wird der Sollwert von 250°C auf 240°C gesenkt.
Dieser Sollwert bleibt bis zum Ende der Backzeit, die 60 Minuten
beträgt,
gültig.
Die Temperatur im Ofen fällt,
wegen der großen
Masse, sehr langsam. Der tatsächliche
Temperaturverlauf wird vom Anwender so gewünscht.
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Das
Hefebrot wird 5 Minuten später
in die zweite Backkammer gebracht. Die Soll-Temperatur für Hefebrot
beträgt
anfangs 260°C.
Zu dieser Zeit beträgt
die Temperatur jedoch 268°C
und ist daher um 8°C
zu hoch. Die Mikroprozessorsteuerung des Ofens berechnet den Verlauf
der Temperatur, der entstehen würde,
wenn das Hefebrot-Backprogramm die Temperatursteuerung übernehmen
würde.
In den ersten 10 Minuten ist die Temperatur durchschnittlich um
8°C zu hoch,
daher wird jede Minute um beispielsweise 5 Sekunden verkürzt. Der Sollwert
von 260°C
gilt daher nicht für
10 Minuten, sondern für 9:10
Minuten. In den nächsten
20 Minuten ist die Temperatur für
das Hefebrot durchschnittlich 9°C
zu hoch, daher werden diese Minuten um 6 Sekunden je Minute verkürzt. In
den anschließenden
15 Minuten ist die Temperatur durchschnittlich 13°C zu hoch,
daher werden diese Minuten um 8 Sekunden je Minute verkürzt. Die
mittlere Sollwertzeit wird also zusammen um 4 Minuten verkürzt, wobei
die Backzeitverkürzung
minutenweise ausgeführt
wird. Die letzte Sollwertzeit (15 Minuten/220°C wird nun ca. 5 Minuten vorgezogen.
In den letzten 15 Minuten ist die Temperatur ca. 18°C durchschnittlich
zu hoch, wodurch die Backzeit um etwa 10 Sekunden pro Minute verkürzt wird.
Daher ergibt sich für
diesen Sollwert eine Zeitverkürzung
von 2:30 Minuten. Das Backprogramm wird also statt 60 Minuten nur
52:40 Sekunden dauern.
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Die
Temperatursollwerte ergeben sich aus einem Backprogramm, welches
der Bäcker
für jede Backwarensorte
in die Steuerung eingibt. Die Besonderheit ist, das die Steuerung
einen Temperaturverlauf für
die Backwaren berechnet, die als zweites oder drittes Backprogramm
gestartet werden und daher keinen Einfluß auf den Verlauf der Temperatur haben,
außer
daß durch
die Beschickung mit vielen, schweren Backwaren die Temperatur schneller
fällt.
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Das
hier angeführte
Beispiel zeigt einen Temperaturverlauf mit mehreren Sollwerten,
die nacheinander Gültigkeit
erreichen. Solche Sollwerte, die für eine bestimmte Zeit Gültigkeit
haben, werden allgemein als Backphasen bezeichnet.
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Der überwiegende
Teil der Backwaren wird jedoch mit einer konstanten Temperatur gebacken, wodurch
die Differenz zu errechneten Temperaturverlauf konstant bleibt.