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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Heizeinrichtung
zur gezielten thermischen Veränderung
eines Stoffes, insbesondere zur Zubereitung eines Nahrungsmittels,
sowie eine zur Durchführung
des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Aus Gründen der Lesbarkeit soll im
Folgenden ohne Beschränkung
der Allgemeinheit nur die Bezeichnung „Nahrungsmittel" für einen
Stoff allgemeiner Art verwendet werden.
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Zur
Steuerung einer Heizeinrichtung zur Zubereitung eines Nahrungsmittels,
beispielsweise eines Kochfeldes gibt es eine Vielzahl verschiedener Verfahren.
Dabei kann sich das Nahrungsmittel beispielsweise in einem Topf
auf dem Kochfeld befinden. Bei den meisten dieser Verfahren wird
die Temperatur des Kochfeldes, des Kochtopfes oder des Nahrungsmittels
direkt erfasst und geht in die Auswertung ein. Dabei besteht jedoch
teilweise die Problematik, dass selbst mit dieser relativ aufwendigen und
umfangreichen Untersuchung nicht in allen Fällen eine ange strebte automatische
Regelung der Heizeinrichtung erfolgen kann. Insbesondere besteht hier
die Problematik, dass für
verschiedene Nahrungsmittel und für verschiedene Kochgefäße unterschiedliche
Bedingungen gelten.
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Aus
der
US 4,784,052 ist
bekannt, dass die Gewichtsabnahme zur Beendigung des Kochvorgangs
ausgewertet wird. Dieses System entspricht in etwa einer verbesserten
Zeitschaltuhr.
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Aufgabe und
Lösung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren
und eine eingangs genannte Vorrichtung zu schaffen, mit denen die
Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und
insbesondere die Regelung einer Heizeinrichtung einerseits möglichst
vielseitig sowie funktionell und andererseits möglichst genau durchgeführt werden
kann.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte
sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
weiteren Ansprüche und
werden im folgenden näher
erläutert.
Der Wortlaut der Ansprüche
wird durch ausdrückliche
Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß weist
das eingangs genannte Verfahren mehrere Schritte auf. Das Gewicht des
Nahrungsmittels, vorteilhaft zusammen mit einem Behälter wie
einem Topf odgl., wird während
der Zubereitung ermittelt. Dies erfolgt entweder mit kurzen Zeitabständen, in
bestimmten Zeitintervallen oder laufend. Dem Nahrungsmittel wird über die
Heizeinrichtung Heizenergie zugeführt bzw. es wird erhitzt, beispielsweise
gebraten oder zum Kochen gebracht. Die Informationen über das
ermit telte Gewicht, insbesondere im zeitlichen Verlauf, und über die
zugeführte
Heizenergie, insbesondere auch im zeitlichen Verlauf, werden einer
Steuerung zugeführt. Diese
Steuerung wertet die Daten aus. Aus dem zeitlichen Verlauf der Gewichtsänderung
einerseits und der zugeführten
Heizenergie andererseits wird der Verlauf des chemischen Potenzials
bzw. das chemische Potenzial an sich bestimmt, welches dem Nahrungsmittel
entspricht. Über
die Ermittlung des Verlaufs des chemischen Potenzials wiederum kann
auf den Zustand des Nahrungsmittels geschlossen werden. Anhand dieser
Informationen sowie der zuvor genannten Informationen über das
Gewicht und über die
zugeführte
Heizenergie direkt kann die Steuerung eine Beeinflussung der Nahrungsmittelzubereitung vornehmen.
Dazu kann sie entweder sozusagen auf indirektem Weg ein Signal an
einen Bediener abgeben, welcher dann die Heizeinrichtung manuell
regelt. Alternativ kann die Steuerung die Zufuhr der Heizenergie
zur Heizeinrichtung auf direktem Weg steuern. Dazu ist besonders
vorteilhaft vorgesehen, wenn bei bestimmten bekannten Ausgangsbedingungen
bestimmte Parameter vorgegeben werden, insbesondere bei einem bekannten
Nahrungsmittel, welches durch Überwachung
des Verlaufs des chemischen Potenzials ermittelt werden kann. Anhand dieses
kann die Steuerung besser abgestimmte Eingriffe in die Zubereitung
des Nahrungsmittels vornehmen oder bewirken.
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Einer
der besonders vorteilhaften Gedanken der Erfindung liegt eben darin,
hier den Verlauf des chemischen Potenzials des Nahrungsmittels zu
ermitteln und in die Regelung der Heizleistung einfließen zu lassen.
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Begriffe
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Zur
Begriffsklärung
der Größen soll
folgendes gelten. Die effektiv dem Nahrungsmittel zugeführte Energie
E besteht aus der Energie, mit der der Heizkörper betrieben wird, verknüpft mit
dem Wirkungsgrad des Heizkörpers.
Die effektiv hinzugefügte
Energie kann auch separat (z.B. durch eine Temperaturmessung) ermittelt
werden.
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Während eines
Zeitintervalls dt wird dem Nahrungsmittel die Energie dE zugeführt. Das
Gewicht, welches in einem Zeitintervall dt den Kochtopf verlässt und
welches gemessen werden kann, wie im folgenden noch erläutert werden
wird, wird mit dN bezeichnet. Sowohl dN als auch dE sind zeitabhängige Größen, welche
sich im Laufe des Kochvorganges ändern.
Die Größe μ(t) = (dE(t)/dt)/(dN(t)/dt)
= dE(t)/dN(t) ist formal ein chemisches Potenzial (die Vorzeichenwahl
ist Konvention). Diese Größe wird verglichen
mit dem chemischen Potenzial μ', welches absolut
und vom Verlaufe her für
bestimmte charakteristische Vorgänge
in Materialien aus der Literatur bekannt ist. Für konstante Prozesse (wie z.B.
Verdampfen, chemische Reaktionen) ist μ' eine zeitunabhängige Größe.
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Es
ist anzumerken, dass in der Literatur bisweilen anstelle von μ' auf Mengen bezogene
relative thermodynamische Potenziale (z.B. relative Enthalpie, relative
Freie Enthalpie) angeben werden. Die Unterschiede bei der Benutzung
dieser Größen anstelle
des chemischen Potenzials für
das Verfahren sind eher formaler als inhaltlicher Natur. Entsprechende
Variationsmöglichkeiten
sind bekannt.
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Typische Fälle einer
Nahrungsmittelzubereitung
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Mögliche typische
Fälle einer
Nahrungsmittelzubereitung sind beispielsweise die folgenden. Dabei
wird in beiden Fällen
davon ausgegangen, dass aufgrund des zeitlichen Verlaufs des chemischen
Potenzials ermittelt werden kann, dass es sich bei dem zu erhitzenden
Nahrungsmittel um Wasser handelt. Bei einer schnellen Gewichtsabnahme
kann auf ein Kochen von Wasser bzw. auf ein Verdampfen von Wasserdampf
aus dem Nahrungsmittel geschlossen werden. Der Unterschied hängt hier
vor allem auch davon ab, ob das ermittelte chemische Potenzial demje nigen
von Wasser entspricht oder von einem anderen Nahrungsmittel. Hier
ist es beispielsweise möglich,
im Rahmen eines entsprechend vorgewählten Kochprogramms, das eine
schnelle, zu einem bestimmten Zeitpunkt beginnende Gewichtsabnahme als
Beginn des Kochens von Wasser erkannt wird. Daraufhin kann beispielsweise
die Zufuhr der Heizenergie reduziert werden, um das Wasser zwar
gerade noch am Kochen zu halten, aber nicht unnötige Heizenergie zu verbrauchen.
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Eine
Beendigung der schnellen Gewichtsabnahme kann beispielsweise als
Leerkochen des Behälters
mit dem darin befindlichen Nahrungsmittel erkannt werden. Daraufhin
sollte die Zufuhr der Heizenergie gestoppt werden, insbesondere über Alarmierung
eines Bedieners über
ein entsprechendes Signal oder durch die Steuerung automatisch direkt.
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Erfolgt
dann wieder eine erneute beginnende schnelle Gewichtsabnahme, so
kann dies als das sogenannte Einbrennen eines Nahrungsmittels in
den Behälter
erkannt werden. Vorzugsweise wird hier nicht nur die Zufuhr an Heizenergie
gestoppt. Zusätzlich
sollte ein Signal an einen Bediener abgegeben werden, um ihn auf
das eingebrannte Nahrungsmittel aufmerksam zu machen.
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Technisch
kann über
eine geeignete Wahl der Länge
der Zeitintervalle dt und/oder der Betrachtung bzw. des Vergleiches
von Daten basierend auf mehreren verschiedenen Zeitintervalllängen eine
differenzierte Auswertung erfolgen.
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Unterbrechungen
mit plötzlichen
Sprüngen in
den Werten oder singuläre
Ereignisse, insbesondere im Gewicht, werden vorteilhaft nicht berücksichtigt.
Dies weist den Vorteil auf, dass beispielsweise das Hineinstellen
eines Löffels
in den Behälter
oder die Entnahme einer größeren Kostprobe
die dadurch entstehende Gewichtsänderung
die Steuerung nicht dazu bringt, dieses als Gewichtsänderung
infolge von Zubereitung des Nahrungsmittels, bzw. infolge der Änderung
des chemischen Potenzials auszuwerten. Es wird darauf hingewiesen,
dass somit das Verfahren sowohl für Kochvorgänge mit als auch ohne aufgelegtem
Topfdeckel funktioniert.
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Während der
Heizeinrichtung Heizenergie zugeführt wird, können starkes Ansteigen oder Sprünge im Verlauf
der Gewichtsänderung
mit gleichzeitiger Änderung
des grundsätzlichen
Verlaufs der Gewichtsänderung
von gleichbleibend zu abnehmend als ein Beginn der Zubereitung des
Nahrungsmittels ausgewertet werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich die
Temperatur des Nahrungsmittels und/oder diejenige des Behälters mit dem
Nahrungsmittel gemessen. Hier ist auch eine indirekte Temperaturmessung
vorstellbar, beispielsweise über
ein Kochfeld bzw. dessen Unterseite, worauf der Behälter zur
Beheizung steht.
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Zur
Ermittlung der Art des zu erhitzenden Nahrungsmittels kann unter
Zuhilfenahme des ermittelten chemischen Potenzials, insbesondere
auch der Summe der zugeführten
Heizenergie sowie der Temperatur, versucht werden, auf die Art des
Nahrungsmittels zu schließen.
Hierfür
kann ein Speicher an der Steuerung vorgesehen sein, in welchem verschiedene
Profile von Nahrungsmitteln abgespeichert sind für den Vergleich. Des weiteren
kann in einem solchen Speicher ein vorgegebenes Programm zur automatischen
Zubereitung eines speziellen Nahrungsmittels abgespeichert sein.
Wird dieses Nahrungsmittel durch die vorgenannte Methode erkannt,
so kann das Programm im wesentlichen nach den darin vorgegebenen
Parametern ablaufen und die gewünschte
Zubereitung des Nahrungsmittels vornehmen.
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Des
weiteren kann ein Speicher zu dem Zweck vorgesehen sein, verschiedene
Informationen für
den Zusammenhang zwischen zugeführter Heizenergie
und resultierender Gewichtsabnahme für ein Nahrungsmittel abzuspeichern.
Dies kann, beispielsweise auch im Zusammenhang mit dem zuvor genannten
chemischen Potenzial, verwendet werden, um Informationen zu gewinnen
für die
Regelung einerseits oder zur Anzeige an eine Bedienperson andererseits.
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Des
weiteren umfasst die Erfindung eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 11. Sie ist zur Durchführung des vorbeschriebenen
Verfahrens nach einem oder mehreren der genannten Möglichkeiten
ausgebildet. Vor allem weist sie eine Einrichtung zum Wiegen des
Nahrungsmittels auf. Zweckmäßigerweise
geschieht dieses Wiegen über eine
Heizeinrichtung oder eine Trageinrichtung, wie beispielsweise ein
Kochfeld oder eine Ofenmuffel, an welchen das Nahrungsmittel, insbesondere
mit einem Behälter
zu seiner Aufnahme, sozusagen abgestützt ist. Eine solche Wiegeeinrichtung
kann vor allem mittels Drucksensoren, beispielsweise in Piezo-Technik,
ausgeführt
sein.
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Diese
und weitere Merkmale gehen außer aus
den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in
einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die
unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Zeichnung 1 zeigt schematisch eine Anordnung,
mit welcher das Gewicht eines Kochfeldes samt daraufgestelltem Topf
ermittelt so wie die Temperatur des Topfes gemessen werden kann zur Beeinflussung
einer Strahlungsheizung.
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2–6 zeigen
den typischen zeitlichen Verlauf des chemischen Potenzials (dE/dN
siehe oben) und charakteristische Merkmale, welche auswertbar sind.
Eine detaillierte Diskussion findet sich in den Zahlenbeispielen
weiter unten.
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7 zeigt
den Gewichtsverlauf beim Braten eines Steaks.
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Detaillierte
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Aus
dem Ausführungsbeispiel
in 1 ist zu entnehmen, wie in eine Arbeitsplatte 11,
beispielsweise in einer Küche,
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12 eingesetzt
ist. Die Vorrichtung 12 besteht aus einem an sich üblichen
Glaskeramikkochfeld 14, welches jedoch gegenüber der
Arbeitsplatte 11 bewegbar ist. Das Glaskeramikkochfeld 14 ist
auf Gewichtssensoren 15 abgestützt, welche das Gesamtgewicht
ermitteln. Da die Gewichtssensoren 15 sehr genau arbeiten
sollten, können
sie beispielsweise als Piezo-Sensoren ausgebildet sein. Es ist jedoch grundsätzlich die
Verwendung aller Arten solcher Sensoren möglich, auch Druck- oder ähnliche
Sensoren.
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Unterhalb
des Glaskeramikkochfeldes 14 ist eine Strahlungsheizung 17 angeordnet,
wobei an sich die Art der Heizung beliebig ist. Innerhalb der Strahlungsheizung 17 ist
ein Temperatursensor 19 schematisch dargestellt. Hauptaufgabe
dieses Temperatursensors ist eine Sicherheitsfunktion, beispielsweise
Schutz der Kochfeldfläche
gegen zu hohe Temperaturen und/oder eine präzise Restwärmeanzeige zum Schutz des Benutzers.
Der Temperatursensor 19 kann auch an anderer Stelle angeordnet
sowie anders aufgebaut sein.
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Die
Gewichtssensoren 15 und der Temperatursensor 19 sind
mit einer Steuerung 23 verbunden, welche deren Signale
bzw. die von diesen Einrichtungen gelieferten Informationen auswertet
und verarbeitet. Des weiteren ist die Steuerung 23 an eine
Energiequelle 24 angeschlossen und versorgt darüber die
Strahlungsheizung 17 mit Heizleistung. Somit kann zum einen
die Versorgung der Strahlungsheizung 17 mit Heizleistung
erreicht werden. Des weiteren ist es auch möglich, die zugeführte Heizleistung in
der Steuerung 23 zu verarbeiten. Daraus können dann
Informationen gewonnen werden, welche zur Ermittlung des chemischen
Potenzials eines in dem Topf 21 befindlichen Nahrungsmittels
sowie des Erwärmungsvorganges
verwendet werden können.
Die Steuerung 23 enthält
einen Speicher 23a für
gespeicherte Programme und Parameter.
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Es
könnten
auch auf dem Kochfeld 14 mehrere verteilte Gewichtssensoren
oder Temperatursensoren vorgesehen sein. Sie können auf unterschiedliche Art
an die Steuerung 23 angeschlossen sein.
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Ein
Vorteil der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der, dass
das System auch das Kochgefäß mit umgreift,
also keine Messungen in das Kochgefäß hinein notwendig sind. Das
Gewicht des Kochgefäßes kann
mit erfasst werden, da es sich ja nicht ändert.
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Ablauf
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Zur
Durchführung
des Verfahrens erhitzt die Strahlungsheizung 17, welche über die
Steuerung 23 mit Heizenergie versorgt wird, den Topf 21 samt
Inhalt 21a auf dem Kochfeld 14. Über nicht
dargestellte Eingabemittel können
für den
Erwärmungsvorgang von
einer Bedienperson bestimmte Vorgaben gegeben werden, üblicherweise
eine Leistungsstufe oder zeitliche Vorgaben für den Erwärmungsvorgang. Der Temperatursensor 19 ermittelt
die Temperatur des Topfes 21 bzw. Topfinhalts 21a und
somit die eingekoppelte Heizenergie. Die Gewichtssensoren 15 er mitteln
laufend das Gewicht des Kochfeldes 14 samt aufgestelltem
Topf 21. Da hier eine Gewichtsänderung lediglich an dem Inhalt
des Topfes 21 stattfinden kann, ist es problemlos möglich, das
Gewicht des gesamten Kochfeldes zu ermitteln.
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Aus
dem zeitlichen Verhalten von eingekoppelter Heizenergie über die
Strahlungsheizung 17, dem Temperaturverlauf des Topfes 21 sowie
dem Verlauf des Gewichts kann zum einen auf das chemische Potenzial
des Nahrungsmittels oder des Topfinhaltes 21a geschlossen
werden. So kann eine Bestimmung des Nahrungsmittels erfolgen. Des
weiteren können,
wie zuvor beschrieben worden ist, bestimmte charakteristische Vorgänge wie
beginnendes oder endendes Kochen von Wasser oder Leerkochen des
Topfes 21 festgestellt werden. Daraufhin kann die Steuerung 23 verschiedene
vorgegebene Schritte durchführen,
nämlich
entweder die Alarmierung eines Bedieners, die Abgabe von Hinweisen
des Signals oder aber auch eine eigenständige Beeinflussung der Heizleistung.
Dies kann beispielweise anhand vorgegebener Programme erfolgen,
welche in dem Speicher 23a sind.
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Repräsentative
Zahlenbeispiele
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Die
Funktionsweise der Methodik soll anhand zweier repräsentativer
Zahlenbeispiele sowie der zugehörigen
Zeichnungen 7, 2 und 3 sowie 4 bis 6 erläutert werden.
Dabei ist das chemische Potenzial μ in J/g und die Zeit t in sec
angegeben. Die etwas gezackten Verläufe kommen vor allem durch
die Messintervalle zustande, welche hier bei 10 sec lagen. Sie könnten auch
kürzer
oder länger
gewählt
werden.
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Näherungsweise
sei μ=dE/dN=(dE/dt)/(dN/dt),
wobei μ das
chemische Potenzial, dE die zugeführte Energie, dN die Gewichtsabnahme
und dt ein Zeitintervall bezeichnen. Das erste Beispiel beschreibt
kochendes Wasser. Die Verläufe
sind auch in 2 und 3 illustriert. Das
zweite Beispiel behandelt das Braten und Frittieren von Steak bzw.
Pommes Frites. Die typischen Verläufe sind in 4 bis 6 illustriert.
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7 zeigt
den Gewichtsverlauf der Masse m (in g) eines Steaks über der
Zeit (in sec). Man erkennt, wie bis zu etwa 600 sec nur die Pfanne
mit Fett erhitzt wurde, also praktisch keine Gewichtsänderung
eintritt. Bei etwa 600 sec wird das Steak in die Pfanne gelegt und
gebraten. Ab diesem Zeitpunkt nimmt das Gewicht linear ab. Hauptursache
hierfür ist
der Verlust an Wasserdampf. Am Schluss wird das als fertig erkannte
Steak herausgenommen. Aus diesem Gewichtsverlauf sowie der eingekoppelten
Energie kann man die in den 2 bis 6 dargestellten
Verläufe
des chemischen Potenzials μ ermitteln.
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Daraus
ist auch zu erkennen, dass etwa herausspritzendes Fett sich nicht
negativ auswirken muss. Des weiteren ist der Fett-Anteil solange
zu vernachlässigen,
wie das Fett noch nicht brät
bzw. siedet.
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Beispiel 1: Kochen von
Wasser
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Gegeben
sei ein Topf mit Wasser. Das Wasser besitze ein chemisches Potenzial
von 2,5 kJ/g. D.h. um 10 g Wasser zu verdampfen, muss eine Energie
von 25 kJ zugefügt
werden. Ein Strahlungsheizkörper
werde mit einer Leistung von 1,5 kW und einem Wirkungsgrad von 80%,
welcher dem Kochfeldhersteller bekannt ist, betrieben. In 10 Sekunden
wird dem System dann eine Energiemenge von 10·0,8·1,5 kJ = 12 kJ zugeführt. Bei
dem chemischen Potenzial von Wasser reicht die Energie, um eine
Wassermenge von 4,8 g innerhalb dieser 10 Sekunden zu verdampfen.
Wird also während
10 Sekunden eine Gewichtsabnahme von 4,8 g bei einer zugeführten Leistung
von 1,5 kW beobachtet, berechnet das System ein chemisches Potenzial
von 2,5 kJ/g und kommt zu der Feststellung „Wasser kocht". Eine Waage mit
einer Auflösung
von 0,1 g für
diesen Zweck wird als technisch realisierbar angenommen. Grundsätzlich können die
Zeitintervalle bei der Auswertung der chemischen Potenziale so gewählt werden,
dass mögliche
Fluktuationen in den Daten (z.B. sehr geringe Gewichtsabnahmen)
als solche erkannt werden. Wir nehmen an, die Information wird benutzt,
um die Leistung des Strahlungsheizkörpers auf 0,5 kW abzusenken.
Dann wird innerhalb von 10 Sekunden eine Energie von 4 kJ dem Kochfeld
zugeführt.
Die Gewichtsabnahme, die, wenn das System weiterkocht, sich innerhalb
einer kurzen Zeit einstellt, beträgt dann innerhalb von 10 Sekunden
1,6 g.
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Sollte
sich eine andere Zahl einstellen, erhält das System die Information,
dass das System eben nicht mehr kocht. Am Anfang wird die zugefügte Energie
beispielsweise nur zum Erwärmen
benutzt, d.h. die Gewichtsabnahme beträgt 0 g und entsprechend erhält das System
die Information, dass noch kein stabiler Kochvorgang vorliegt. Der
stabile Kochvorgang zeichnet sich durch ein konstantes chemisches Potenzial
aus.
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Sollten
mehrere Kochstellen mit demselben Gewichtssensor gleichzeitig abgefragt
werden, kann über
eine gezielte Leistungsvariation herausgefunden werden, welche der
Kochstellen gerade kocht.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Einstellung der Verdampfungsmenge
etwa des Wassers wesentlich schneller vor sich geht als etwa eine merkliche Änderung
in der Temperatur, welche für
kochendes und fast kochendes Wasser im wesentlichen um denselben
Wert von 100°C
herum liegt.
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Würde von
der Energie, die dem System zugefügt wird, die Hälfte für das Verdampfen
von Wasser und die andere Hälfte
zum Erwärmen
des Wassers oder für
chemische Reaktionen innerhalb der Nahrungsmittel aufgewendet werden,
würde man
in obigem Zahlenbeispiel nur noch eine Gewichtsabnahme von 2,4 g
bzw. 0,8 g innerhalb von 10 Sekunden und damit chemische Potenziale
um 5 kJ/g finden. Der grundsätzliche
zeitliche Verlauf des chemischen Potenzials des kochenden Wassers
wäre derselbe
wie im vorigen Beispiel, insbesondere würde der stabile Kochvorgang
sich durch ein konstantes chemisches Potenzial auszeichnen. Abweichungen vom
konstanten Verlauf des chemischen Potenzials sind dann den chemischen
Reaktionen innerhalb der Nahrungsmittel zuzuordnen. Entsprechend
können mit
der Methodik solche chemischen Reaktionen detektiert, charakterisiert
und klassifiziert werden. Eine vorteilhafte Klassifikation könnte sogar
Signale für „Speisen
fertig" beinhalten.
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Grundsätzlich kann
eine Analyse der Aufteilung der Energie in Anteile, die zur Verdampfung
z.B. von Wasseranteilen, und Anteile, die zur Erwärmung verwendet
werden, auch schon bereits vor dem Erreichen eines stabilen Kochvorganges
ausgewertet und zur Steuerung genutzt werden. Es ist mit einer solchen
Steuerung z.B. möglich
das Überkochen
extrem kritischer Vorgänge
(z.B. Milch) abzufangen. Man beobachtet z.B. eine Annäherung des
chemischen Potenzials von höheren
Werten bis zum chemischen Potenzial von kochendem Wasser während eines
Ankochvorgangs.
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Bei 3 ist
der Beginn des Kochens dort, wo etwa bei knapp 500 sec die Kurve
in einen flacheren Teil übergeht.
Die beiden darauffolgenden Zacken bei knapp 700 sec und etwa 950
sec nach unten zeigen das Einstellen unterschiedlicher Leistungsstufen.
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Beispiel 2: Braten von
Steak
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Gegeben
sei ein Steak, welches 200 g vor Beginn des Bratens wiegt und zu
50 % aus Wasser besteht. Die andere Komponente sei ein Organisches
Material mit höherem
chemischen Potenzial und höherem
Siedepunkt. Brät
man dieses Steak, wird die Verteilung der zugefügten Energie sich im Laufe
des Bratprozesses ändern.
Am Anfang verdampft zuerst das Wasser (mit entsprechendem chemischen
Potenzial) und man findet mit abnehmender Wassermenge einen Anstieg
des chemischen Potenzials, da die Energie immer mehr für das Braten
des Organischen Materials und immer weniger für das Verdampfen des Wassers
an der Oberfläche
verwendet wird. Wendet man das Steak nach dem Erreichen eines bestimmten
chemischen Potenzials (z.B. des dreifachen Wertes des chemischen
Potenzials von kochendem Wasser), findet man anschließend kurzzeitig
wieder den Wert für
das chemische Potenzial von kochendem Wasser an der Oberfläche. Der
Wert nimmt wieder zu und man kann z.B. dafür sorgen, dass Vorder- und
Rückseite
des Steaks dasselbe chemische Potenzial (z.B. den dreifachen Wert
von kochendem Wasser) und damit dieselbe Beschaffenheit haben.
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Bei 4 ist
beispielsweise ein Wenden des Steaks bei etwas über 600 sec. Im nachfolgenden Verlauf,
ab etwa 900 sec, ist das Steak in etwa fertig.
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Entsprechend
könnte
man z.B. beim Frittieren von Pommes Frites den Zeitpunkt, wann diese als „fertig" betrachtet werden
können,
festlegen (beispielsweise Erhöhung
des chemischen Potenzials um einen Faktor 3 ausgehend vom Wert für das chemische
Potenzial von Pommes Frites mit hohem Wassergehalt).
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In 5 sind
bei etwa 330 sec die Pommes Frites reingeworfen und ab dem Zeitpunkt
von etwa 400 sec hat die Kurve einen relativ stabilen Verlauf. Somit
ist ab hier auch der Kochvorgang stabil bzw. in etwa gleichmäßig. Somit
kann hier sehr gut definiert werden, wann die Pommes Frites fertig
sein sollen. Ähnliches
gilt für
die 6. Hier ist ab etwa 140 sec der Verlauf stabil.