DE19648196A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kochen von zu garendem Gut - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kochen von zu garendem Gut

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kochen von zu garendem Gut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.
Aus der DE 43 36 752A1 ist ein Kochverfahren bekannt, bei dem in einem Topf befindliches, zu kochendes Gut auf einer Kochstelle eines Glaskeramikkochfeldes gekocht wird. Dabei wird der Kochstelle zunächst die maximal mögliche Heizleistung zugeführt, wobei die Temperatur der Kochstelle durch Messung des Widerstandes des Glaskeramikmaterials unterhalb des Topfes bestimmt wird. Die Temperatur des Glaskeramikmaterials nimmt zunächst stark zu. Die zeitliche Änderung der Temperatur nimmt plötzlich ab, wenn der Kochvorgang beginnt, weil ab diesem Zeitpunkt die zugeführte Heizleistung nicht nur zur Temperaturerhöhung verbraucht wird, sondern auch die Verdampfungsenergie bereitstellen muß. Die Temperatur zum Zeitpunkt der plötzlichen Abnahme des Temperaturgradienten bzw. des Abfalls des Temperaturgradienten unter einen vorbestimmten Grenzwert wird als Solltemperatur abgespeichert und einem Regler zugeführt, der die der Kochstelle zugeführte Heizleistung derart herabmindert, daß die Solltemperatur beibehalten wird.
Die Erfahrung zeigt, daß das geschilderte Verfahren zu einem außerordentlich intensiven Kochen des zu garenden Gutes führt, da die Solltemperatur gegenüber der Temperatur, die zum Kochen notwendig ist, überhöht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kochen von zu garendem Gut zu schaffen, mit welchen der Kochvorgang sicher und in komfortabler Weise und an die jeweils erwünschten Kochbedingungen angepaßt gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Fortkochtemperatur dadurch ermittelt, daß die Temperatur zum Ende der Ankochstufe um einen Korrekturfaktor, der kleiner 1 ist, vermindert wird. Damit geschieht selbsttätig eine Anpassung an unterschiedliche Ankochtemperaturen, wobei die Absolutabsenkung um so größer ist, je höher die Ankochtemperatur ist.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird des Ende der Ankochstufe durch Überwachen der zeitlichen Änderung (Ableitung) der Kochstellentemperatur bestimmt. Die zeitliche Änderung der Temperatur kann insbesondere von einem Mikroprozessor berechnet werden.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird erreicht, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch dann sicher arbeitet, wenn eine so große Menge von zu garendem Gut gekocht werden soll, daß die Heizleistung während der Ankochstufe nur für einen geringen Temperaturanstieg ausreicht.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird die Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöht, da gewährleistet wird, daß unter allen Bedingungen eine ausreichend hohe Ankochtemperatur erzielt wird.
Mit den Merkmalen des Anspruch 5 bzw. des Anspruchs 8 ist es möglich, den Kochvorgang an gewünschte Kochstärken bzw. Garintensitäten anzupassen.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 6 bzw. des Anspruchs 9 wird eine besonders einfache Temperaturmessung ermöglicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kochvorrichtung,
Fig. 2 eine Anordnung von einer Kochstelle zugeordneten Leitern zur Temperaturmessung und
Fig. 3 Diagramme zur Erläuterung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß Fig. 1 weist ein Glaskeramikkochfeld eine Kochstelle 2 auf, die von einer Heizeinrichtung 4 beheizt wird und der eine Temperaturmeßeinrichtung 6 zugeordnet ist. Die Heizeinrichtung 4 und die Temperaturmeßeinrichtung 6 sind mit einer mikroprozessorgesteuerten Regel- und Steuereinrichtung 8 verbunden, die einen Programmspeicher 10 aufweist. Zur Programmierung des Programmspeichers 10 und/oder zur Bedienung des gesamten Kochfeldes, das mehrere Kochstellen 2 aufweisen kann, ist eine Bedien- und Anzeigeeinheit 12 mit Programmtasten 14, Programmierknöpfen 16 und einer Anzeigeeinheit 18 vorgesehen.
Der Aufbau der Temperaturmeßeinrichtung 6 kann gemäß Fig. 2 sein. Dabei ist eine Leiterbahn 20 aus einem Material mit temperaturabhängigem Widerstand diagonal über die Kochstelle 2 geführt, wobei der Leiter 20 unmittelbar auf das Glaskeramikmaterial aufgebracht oder in dieses eingebettet ist. Von dem Leiter 20, der in Anschlüssen 30 und 32 endet, zweigen nahe dem Außenrand der Kochstelle 2 Meßleiter 24 und 26 ab, die in Anschlüssen 34 und 36 enden.
Parallel zum Leiter 20 verläuft ein weiterer Leiter 28 diagonal über die Kochstelle 2, der in Anschlüssen 38 und 40 endet.
Zur Temperaturmessung der Kochstelle kann beispielsweise der Leiter 20, gesteuert von der Regel- und Steuereinrichtung 8, mit konstantem Strom durchflossen sein, dessen Spannungsabfall mittels der Meßleiter 24 und 26 gemessen wird. Alternativ kann der Widerstand des Glaskeramikmaterials zwischen den Leitern 20 und 28 gemessen werden, wobei der Widerstand des Glaskeramikmaterials stark temperaturabhängig ist, so daß aus ihm auf die Temperatur des Keramikmaterials geschlossen werden kann. Je nach Wärme­ übergang zwischen der Kochstelle und einem auf ihr befindlichen Topf ergeben sich zwischen den nach den beiden geschilderten Verfahren gemessenen Temperaturen und den Bedingungen des Garvorgangs (zugeführte Heizleistung, Temperatur des zu garenden Gutes, Kochen des zu garenden Gutes oder lediglich Warmhaltung) Unterschiede, die bei der Regelung eines Garvorgangs berücksichtigt werden können.
Der Aufbau der einzelnen in Fig. 1 dargestellten Einheiten ist an sich bekannt, so daß weder die Hardware noch die Software im einzelnen beschrieben werden.
Anhand Fig. 3 wird ein Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Die waagrechte Achse der Fig. 3 ist die Zeitachse, die senkrechte Achse ist die Temperaturachse (durchgehend eingezeichnete Kurve) bzw. die Achse der zugeführten Heizleistung (gestrichelte Linie).
Sei angenommen, daß über die Bedien- und Anzeigeeinheit 12 ein Kochvorgang durchgeführt werden soll, wobei beispielsweise mittels der Programmtasten 14 das Programm "Kochen und Blumenkohl" gewählt wird.
Zu Beginn des Kochvorgangs wird zunächst die Kochstelle 2 mit maximaler Heizleistung HAK beheizt, woraufhin die Temperatur der Kochstelle, gemessen als Widerstand des Leiters 20, rasch ansteigt. Dieser Anstieg nimmt mit zunehmender Zeit etwas ab, da er theoretisch einer Endtemperatur (in Fig. 3; punktiert eingezeichnet) zustrebt, in der die von der Kochstelle und dem darauf befindlichen Kochgut abgestrahlte Wärme genauso groß ist wie die zugeführte Heizleistung. Der Temperaturverlauf während der Ankochphase läßt sich somit annähernd durch folgende Formel beschreiben:
T = TE (1 - e-t/ τ),
wobei
TE die Endtemperatur,
t die Zeit und
τ die Zeitkonstante sind.
Wenn das auf der Kochstelle befindliche Gut zu kochen beginnt, nimmt der Temperaturanstieg plötzlich ab und unterschreitet zum Zeitpunkt t₁ einen im Programmspeicher 10 abgelegten ,Schwellwert. Wenn zusätzlich die Temperatur TAK zum Zeitpunkt von t₁ einen ebenfalls im Programmspeicher 10 abgespeicherten Temperaturschwellwert überschreitet und die Temperatur TAK sich von der Temperatur TE, die von der Bedien- und Anzeigeeinheit 12 während der Ankochphase errechnet wird, um weniger unterscheidet als ein im Programmspeicher 10 abgelegter Differenzschwellwert, wird das Vorliegen dieser Bedingungen als Kochbeginn bzw. Ende der Ankochstufe gewertet und es wird eine Fortkochtemperatur TFK errechnet, die die Solltemperatur für den nachfolgenden Fortkochvorgang ist. Die Heizleistung wird zurückgenommen (im dargestellten Beispiel auf Null) und im folgenden so gesteuert, daß die Temperatur TFK konstant gehalten wird. Die Temperatur an der Kochstelle 2 wird also während der Fortkochstufe auf die Fortkochtemperatur TFK geregelt durch Steuern der Heizleistung H. Vorteilhafterweise ist je nach eingestelltem Vorgang eine Fortkochzeit mitprogrammiert, nach der der Kochvorgang beendet wird und eine optische oder akustische Anzeige in Tätigkeit tritt. In Fig. 3 doppelt gepunktet und gestrichelt dargestellt ist der Verlauf der Temperatur, der sich einstellen würde, wenn nach dem Ankochen mit konstanter Heizleistung weitergekocht würde, was zu einem außerordentlich intensiven Kochen führen würde.
Von dem beschriebenen Verfahren sind zahlreiche Abänderungen möglich:
Beispielsweise kann als Kriterium für Beendigung des Ankochens lediglich das Unterschreiten eines Temperaturanstiegschwellwertes verwendet werden oder zusätzlich lediglich das Überschreiten eines vorbestimmten Temperaturschwellwertes oder zusätzlich lediglich die Annäherung an die Endtemperatur TE in einem vorbestimmten Ausmaß.
In dem Programmspeicher 10 können unterschiedlichste Programme abgelegt oder einprogrammiert sein. Beispielsweise können fünf unterschiedliche Koch- bzw. Garintensitäten abgelegt sein, nämlich "stark, mittelstark, mittel, mittelschwach und schwach", wobei den Intensitäten eine Abschwächung der Ankochtemperatur TAK auf die Fortkochtemperatur TFK um einen Faktor von 0,80, 0,75, 0,70, 0,65 und 0,60 entspricht. Wenn beispielsweise die Ankochtemperatur bei 300°C liegt, und die Garintensität "stark" gewählt wird, beträgt die zu regelnde Fortkochtemperatur 300°C × 0,8 = 240°C. Ein typischer Schwellwert für den zeitlichen Anstieg der Temperatur beträgt beispielsweise 1°C/2 sec. Ein typischer Temperaturschwellwert liegt beispielsweise bei 250°C.
Insgesamt ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in außerordentlich komfortabler Weise möglich, den Kochvorgang in Anpassung an das jeweilige zu kochende bzw. zu garende Gut zu regeln.
Das Garverfahren und die Garvorrichtung gemäß der Erfindung sind prinzipiell für alle bekannten Kochstellen und Kochfelder mit allen bekannten Beheizungsarten (z. B. Induktion, Strahlung, Widerstand) geeignet. Insbesondere kann die Kochstelle oder das Kochfeld auch eine Induktionskochstelle bzw. ein Induktionskochfeld sein oder auch eine widerstandsbeheizte Kochstelle bzw. Kochfeld, insbesondere eine Kochstelle bzw. ein Kochfeld aus Keramik wie beispielsweise Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid, an deren bzw. dessen Unterseite Widerstandsstrukturen zum Beheizen der Keramik angeordnet sind.

Claims (10)

1. Verfahren zum Kochen von zu garendem Gut durch Zufuhr von Heizleistung zu einer Kochstelle (2), auf der sich ein Behälter mit dem Gut befindet, bei dem
  • a) während einer Ankochstufe der Kochstelle eine vorgegebene Heizleistung (HAK) zugeführt wird,
  • b) die Temperatur an der Kochstelle am Ende der Ankochstufe ermittelt wird,
  • c) während einer auf die Ankochstufe folgenden Fortkochstufe die Temperatur an der Kochstelle durch Steuern der der Kochstelle zugeführten Heizleistung auf eine Fortkochtemperatur (TFK) geregelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) als Fortkochtemperatur (TFK) das Produkt aus der ermittelten Temperatur an der Kochstelle am Ende der Ankochstufe und einem vorgegebenen Korrekturfaktor kleiner 1 bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Ende der Ankochstufe der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem die zeitliche Änderung der Temperatur an der Kochstelle unter einen vorgegebenen Schwellwert fällt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem als Ende der Ankochstufe der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem zusätzlich die Temperatur an der Kochstelle (2) einen vorbestimmten Temperaturschwellwert übersteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem als Ende der Ankochstufe der Zeitpunkt bestimmt wird, bei dem zusätzlich die Differenz einer errechneten Endtemperatur (TE), die sich einstellen würde, wenn die Ankochstufe mit konstanter Heizleistung ausreichend lange fortgesetzt würde, und der augenblicklichen Temperatur des Temperatursensors einen vorbestimmten Differenzschwellwert unterschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Korrekturfaktor entsprechend einer erwünschten Garintensität eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Temperatur an der Kochstelle (2) durch Messung des Widerstandes eines in die Kochstelle integrierten elektrischen Leiters (20) mit temperaturabhängigem Widerstand gemessen wird.
7. Vorrichtung zum Kochen von zu garendem Gut mit
  • a) wenigstens einer Kochstelle (2),
  • b) einer Heizeinrichtung (4) zur Zufuhr von Heizleistung zu der Kochstelle,
  • c) einer der Kochstelle zugeordneten Temperaturmeßeinrichtung (6) zum Messen der Temperatur an der Kochstelle,
  • d) einer mit der Heizeinrichtung und der Temperaturmeßeinrichtung verbundenen Regel- und Steuereinrichtung (8), die
  • d1) während einer Ankochstufe die Heizeinrichtung derart steuert, daß der Kochstelle eine vorgegebene Heizleistung (HAK) zugeführt wird,
  • d2) am Ende der Ankochstufe den zugehörigen Temperaturmeßwert der Temperaturmeßeinrichtung speichert und
  • d3) während einer auf die Ankochstufe folgenden Fortkochstufe die Temperatur an der Kochstelle durch Steuern der Heizeinrichtung auf eine Fortkochtemperatur (TFK) regelt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • e) die Regel- und Steuereinrichtung (8) die Fortkochtemperatur (TFK) durch Multiplikation des gespeicherten Temperaturmeßwertes mit einem Korrekturfaktor kleiner 1 ermittelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch, 7 mit einem Programmspeicher (20) zum Speichern wenigstens eines Korrekturfaktors zum Ermitteln der Fortkochtemperatur.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Temperaturmeßeinrichtung wenigstens einen der Kochstelle zugeordneten elektrischen Leiter (20) mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand umfaßt.
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