DE19533514A1

DE19533514A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Heizleistung bei der Zubereitung von Speisen

Info

Publication number: DE19533514A1
Application number: DE19533514A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Roehrig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-09-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt. Ihre grundsätzliche Funktionsweise besteht darin, daß eine Temperaturerfassung am oder im Kochgefäß (DE-OS 39 28 620) oder auch aus einer räumlichen Entfernung heraus erfolgt (DE-OS 43 42 489). Die Meßwerte werden mit einer vorgegebenen Soll-Temperatur verglichen und es erfolgt beim oder vor dem Erreichen dieser Temperatur ein Abschalten der Heizleistung. Bei elektrisch betriebenen Kochplatten oder Bratöfen erfolgt das Abschalten oder Regeln bereits vor dem Erreichen der Solltemperatur, um vorhandene Restwärme zu nutzen und ein Überschwingen der Temperatur-Zeit-Kennlinie über die Solltemperatur zu verhindern (DE-OS 35 29 699).

Diese Lösungen weisen Nachteile auf. Sie berücksichtigen unzureichend, daß es für jedes Lebensmittel ein spezifisches Temperatur-Zeit-Verhalten gibt. Weiterhin sind die Art des Kochgefäßes, seine Größe, die Füllmenge und auch seine Stellung auf der Heizplatte Randbedingungen, die entweder einer gesonderten Kontrolle oder einer gesonderten Eingabe und rechentechnischen Verarbeitung bedürfen, die in einer Kompromißgröße zusammengefaßt oder negiert werden. Darüber hinaus finden Sensoren, die beim Kochen erst angebracht werden müssen, wenig Akzeptanz.

Ein Schritt in die Richtung auf eine stärkere Berücksichtigung des spezifischen Temperatur-Zeit-Verhaltens von Lebensmitteln wird mit der EP-PS 03 48 298 vorgeschlagen. Bei dieser Lösung wird die Temperaturanstiegskurve bei der Heizperiode erfaßt und das Abschalten erfolgt in Abhängigkeit vom Anstieg des Kurvenprofils deutlich vor einer vorgegebenen Höchsttemperatur (65°C, 85°C, 95°C, 100°C und 170°C).

Ebenfalls in diese Richtung zielt die DE-OS 43 36 752, wobei hier noch deutlich mehr Funktionen realisiert werden. So erfolgt eine Inhaltserkennung für das Kochgefäß durch Erfassen des Aufheizvorganges. Mittels einer Kapazitätsmessung wird die Topfgröße bestimmt. Die Stellung des Topfes auf der Platte wird erfaßt und bei Fehlstellungen signalisiert. Für den eigentlichen Heizvorgang wird nach dem Einschalten einer Heizleistung die zeitliche Änderung des Widerstandes zweier Temperatursensoren ausgewertet, einmal zum Abschalten beim Überschreiten bestimmter Sicherheitsmarken und zum anderen bei Gar- und Kochvorgängen zur Berechnung einer Standardtemperatur der Speisen, die einem Regler als Solltemperatur zugeführt wird. Nachteilig bei dieser Lösung ist zweifellos die Anzahl der Meßstellen und -größen. Aber auch Abstrahlungen werden unzureichend berücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Berücksichtigung des spezifischen Temperatur-Zeit-Verhaltens von Lebensmitteln einen optimalen Energieeinsatz bei der Zubereitung von Speisen zu gewährleisten und auf einfache Weise den Randbedingungen: Art des Kochgefäßes, seine Größe, die Füllmenge und auch der Stellung auf der Heizplatte zu entsprechen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 9.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird während einer ersten Phase des Aufheizungsprozesses dieser durch kurzzeitiges Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr (einmal oder mehrmals) unterbrochen. Aus dem Anstieg und dem Abfall des gemessenen dynamischen Temperatur-Zeit-Verlaufs wird die aufgenommene und abgegebene Wärmemenge als Ausdruck für die Kochgefäßgröße, die Stellung auf der Heizplatte, das Volumen mit Füllungsgrad ermittelt. Weichen die gemessenen und verarbeiteten Daten von vorgegebenen Sicherheitsmarken ab, wird der Aufheizvorgang abgebrochen und dies signalisiert. Sind die Voraussetzungen für die Fortsetzung des Erhitzungsprozesses erfüllt, wird auf der Basis der gemessenen und verarbeiteten Daten und unter Berücksichtigung von Eingabedaten die optimale Energiezufuhr zum Erreichen der vorgegebenen Temperatur errechnet und geregelt. Der Erhitzungsprozeß findet seinen Abschluß, indem nach dem Erreichen der vorgegebenen Temperatur diese bis kurz vor dem Erreichen des gewünschten Garzustandes annähernd konstant gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt das Abschalten der Energiezufuhr, so daß der Endgarzustand unter Nutzung der Restwärme der Heizplatte erreicht wird.

Es hat sich gezeigt, daß für die erste Phase mit dem kurzzeitigen Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr gewöhnlich 1/3 der Zeit bis zum Erreichen der vorgegebenen Temperatur ausreichend ist, wobei ein mehrmaliges Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr die Genauigkeit des Verfahrens deutlich erhöht.

Die Erfindung sieht neben der Eingabe der Temperatur und einer Zeit auch alternativ die Eingabe der zuzubereitenden Speise (als elektrisches Signal) vor.

Weiterhin ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den Endgarpunkt in engen Grenzen variabel zu gestalten, um z. B. Gemüse bißfest oder sehr weich zubereiten zu können. Eine entsprechende Eingabe bewirkt dabei, daß der Zeitpunkt der Energieabschaltung vor- oder zurückverlegt wird, bezogen auf eine eingegebene oder im Programm enthaltene Gardauer.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die eingegebenen und während des Aufheizens und Garens gemessenen und berechneten Daten gespeichert werden können. Eine gelungene Speisenzubereitung ist so wiederholbar, indem bei der Wiederholung während des Aufheiz- und Garvorganges die ermittelten mit den gespeicherten Daten verglichen und im Temperatur-Zeitverlauf angenähert werden, unter Berücksichtigung der aktuellen in der ersten Phase zum Topf und zur Füllmenge ermittelten Ergebnisse, oder indem nach dem Erreichen einer vorgegebenen Gartemperatur der weitere Garprozeß unter Verwendung der bereits gespeicherten Daten vollzogen wird.

Zur Durchführung des Verfahrens werden an der Heizplatte Sensoren zur Temperaturmessung angeordnet. Die Meßwerte werden dann einer Auswerte- und Regeleinrichtung zugeführt, die nach der Meßwertverarbeitung eine Fehlermeldung abgibt, was den Abbruch des weiteren Aufheizvorganges nach sich zieht, oder den weiteren Aufheizvorgang bis auf eine vorgegebene Temperatur optimal regelt.

Neben der Energieeinsparung liegt ein großer Vorteil der Erfindung in einer für das zuzubereitende Lebensmittel optimalen Temperaturzuführung. Was in der Vergangenheit eine Reihe von Einzweckgeräten nötig machte, kann nunmehr unter Nutzung der Erfindung mittels eines "Topfes" beliebiger Größe, beliebigen Materials und Füllungsgrades erfolgen.

Folgende Beispiele machen dies deutlich, wobei mittels der Erfindung bestimmte Temperaturen innerhalb der angegebenen Bereiche erreichbar sind:

40°C-60°C
bisherige Geräte: Babykostwärmer, Warmhalteteller.

Einsatzmöglichkeiten der Erfindung sind die Wiedererwärmung von Getränken und Speisen, das Temperieren von Getränken und Speisen und das Auftauen von Gefrierkonserven. Der Energieeinsatz ist minimal, zu warme Speisen und ein damit notwendig gewordenes Abkühlen entfallen, Qualitätsverluste durch Anbrennen werden vermieden. Ein Spezialfall innerhalb dieses Temperaturbereiches ist mit 42°C die Joghurt herstellung, wo bereits geringe Temperaturabweichungen zu deutlichen Qualitätsverlusten führen. Mit der Erfindung kann die Temperatur in engen Grenzen auf die gewünschte geregelt und gehalten werden.

80°C-85°C
bisherige Geräte: Puddingkocher, Einkochautomat.

Der Anwendungsbereich der Erfindung erfaßt hier neben dem Einkochen und dem Kochen von Pudding auch das Kochen von Reis und das Erwärmen von Würstchen, Milch und von Wasser für Instandgetränke. Auch für die Bereitung eines Käsefondue ist dieser Temperaturbereich optimal. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich bei ihrer Anwendung sehr schnell: kein Anbrennen der Milch, keine Dampf- und Phrasenbildung, gelungener Reis, keine geplatzten Würstchen und trotzdem ist alles warm und pasteurisiert.

95°C
bisherige Geräte: Heißwasserbereiter, Einkochautomat.

Mit der Erfindung können die Aufgaben der benannten Geräte ebenso erfüllt werden wie das Kochen von Kartoffeln, Nudeln, Gemüse, Obst und Eiern. Bei dieser Temperatur werden diese Produkte genau so schnell gegart wie in kochendem Wasser, unter Nutzung der Erfindung, die ein optimales Erreichen und Halten der Temperatur gewährleistet, jedoch ohne Dampf- und Phrasenbildung und mit weniger Energie.

100°C
bisherige Geräte: Milchkochtopf, Kochtopf, Einkochautomat.

Bei Temperaturregelung mittels der Erfindung werden bei geringem Energieeinsatz und minimalem Verdampfen von Wasser Fisch, Fleisch und Obst gedünstet, Dampfnudeln und Hefeklöße bereitet und sind Brot und Brötchen aufbackbar.

100°C-200°C
bisherige Geräte: Bratpfanne, Kochtopf, Fritteuse, Fondue, Eierkocher, Pop-Corn-Bereiter, Backdraluma.

Bei Einsatz der Erfindung entfallen die bekannten Qualitätsmängel durch zu geringe Temperaturen (Aromaverlust, Austrocknen des Gutes, zu große Fettaufnahme) und durch zu hohe Temperaturen (Herausbildung von Bitteraromastoffen, außen zu dunkel - innen nicht gar).

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Temperatur-Zeit-Diagramm,

Fig. 2 Blockschaltbild der Vorrichtung.

Das in Fig. 1 dargestellte Temperatur-Zeit-Diagramm verdeutlicht die vier Phasen des Garprogramms. In einer ersten Phase entsteht durch den Wechsel von Energiezufuhr und Energieabschalten ein dynamischer Kurvenverlauf, der rechentechnisch verarbeitet Auskunft gibt über die Kochgefäßgröße, die Stellung auf der Heizplatte und das Volumen mit Füllungsgrad und auf dessen Grundlage die optimale Energiezufuhr für die zweite Phase zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur Tx ermittelt und geregelt wird. In der dritten Phase bis kurz vor dem Erreichen des gewünschten Speisezustandes wird die Temperatur annähernd konstant gehalten. Der Garprozeß wird in einer vierten Phase bei abgeschalteter Heizung unter Nutzung der Restwärme abgeschlossen.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung mit der Heizplatte 1, den unten angeordneten Sensoren 2 zur Temperaturmessung und die Auswerte- und Regeleinrichtung 3 für die Energiezufuhr zur Heizplatte.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Heizleistung bei der Zubereitung von Speisen, bei dem durch Messungen während des Aufheizvorganges der weitere Speisenerhitzungsprozeß zielgerichtet auf eine vorgegebene Temperatur erfolgt und für eine vorgegebene Zeitdauer eingehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß während einer ersten Phase des Aufheizungsprozesses dieser durch kurzzeitiges Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr unterbrochen wird, aus dem Anstieg und dem Abfall des gemessenen Temperatur-Zeit-Verlaufs die aufgenommene und abgegebene Wärmemenge als Ausdruck für die Kochgefäßgröße, die Stellung auf der Heizplatte, das Volumen mit Füllungsgrad ermittelt wird, der Prozeß des weiteren Aufheizens bei Abweichungen von vorgegebenen Sicherheitsmarken abgebrochen und signalisiert wird, oder bei Erfüllung der Voraussetzungen für die Fortsetzung des Erhitzungsprozesses auf dieser Basis die optimale Energiezufuhr zur Erreichung der vorgegebenen Temperatur in einer zweiten Phase errechnet und geregelt wird und während einer dritten Phase bis zum Erreichen des gewünschten Speisezustandes die Temperatur annähernd konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Phase kurz vor dem Erreichen des gewünschten Speisezustandes durch Abschalten der Energiezufuhr abgebrochen wird und der Endgarzustand unter Nutzung der Restwärme der Heizvorrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kurzzeitige Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr in der ersten Phase mehrfach erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Phase mit dem kurzzeitigen Abschalten oder Drosseln der Energiezufuhr maximal 1/3 der Zeit bis zum Erreichen der vorgegebenen Temperatur in Anspruch nimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Abschaltens der Energiezufuhr am Ende der dritten Phase in engen Grenzen variabel ist, um in Abhängigkeit von Eingabedaten einen bestimmten Bißzustand (bißfest-weich) zu erreichen.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Zeit-Verlauf während des Aufheizens und Garens gespeichert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wiederholung der Art der Speisenzubereitung während des Aufheiz- und Garvorganges die ermittelten mit den gespeicherten Daten verglichen und im Temperatur-Zeit-Verlauf angenähert werden, unter Berücksichtigung der aktuellen in der ersten Phase zum Topf und zur Füllmenge ermittelten Ergebnisse.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wiederholung der Art der Speisenzubereitung nach dem Erreichen einer vorgegebenen Gartemperatur der weitere Garprozeß unter Verwendung der bereits gespeicherten Daten vollzogen wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (2) zur Ermittlung des Temperatur-Zeit-Verlaufs an der Heizplatte (1) angeordnet sind und die Meßwerte einer Auswerte- und Regeleinrichtung (3) für die Energiezufuhr zur Heizplatte zugeführt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) symmetrisch an der Heizplatte (1) verteilt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei Sensoren (2) zur Ermittlung des Temperatur-Zeit-Verlaufs an der Heizplatte (1) symmetrisch bezogen auf den Heizplattenmittelpunkt angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Sensor (2) zur Ermittlung des Temperatur-Zeit-Verlaufs an der Heizplatte (1) angeordnet ist, vorzugsweise mittig.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) unten an der Heizplatte (1) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) in die Heizplatte (1) eingelassen sind.