DE19718399A1 - Verfahren zum individuellen Führen eines Garprozesses und zugehöriges Gargerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Garen in einem Gargerät, welches einen Garraum sowie eine Meßeinrichtung zum Aufnehmen von Werten einer das Gargut betreffenden Garzustandsgröße aufweist, deren Wert sich aufgrund des Garprozesses ändert, wobei der Ver­ lauf des Garprozesses von zumindest einem gemessenen Wert der Garzustandsgröße abhängt. Sie betrifft weiterhin ein Gargerät, in dem ein derartiges Verfahren implementiert ist.

Es sind Gargeräte bekannt, bei denen ein Kerntemperatursensor in ein Fleischstück eingeführt werden kann und der Garprozeß beendet wird, wenn die Kerntemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Dabei kann vorgesehen sein, daß verschiedene Phasen des Zu­ bereitungsvorgangs eingeleitet werden, wenn die Kerntemperatur weitere vorbestimmte Werte während des Garvorganges erreicht.

Diese Gargeräte ermöglichen jedoch einen optimalen Garprozeß nur unter ganz spezifischen Bedingungen hinsichtlich der Art, Menge und Größe des Gargutes.

Bei einer Steuerung des Garprozesses mit Hilfe der Kerntemperatur ist beispielsweise eine optimale Einleitung der Bräunungs- und Krustierphase für Fleischstücke verschiedener Dicke oder Größe nicht möglich, da der Wert der Kerntemperatur, bei dem beispiels­ weise die Krustierphase eingeleitet werden muß, für Fleischstücke unterschiedlicher Dicke verschieden ist.

Ebenso variiert der Zeitpunkt, an dem eine Bräunungs- oder Kru­ stierphase eingeleitet werden muß, mit der Dicke und Größe eines Fleischstückes, so daß bei einer reinen Zeitsteuerung des Garpro­ zesses, bei der die Bräunungs- oder Krustierphase zu einem festen Zeitpunkt nach dem Beginn des Garvorgangs eingeleitet wird, diese Phasen bei einer Änderung der Fleischdicke zu früh oder zu spät einsetzen und dementsprechend das Fleischstück zu schwach oder zu stark gebräunt wird. Der Zeitpunkt, bei dem eine Bräunungs- oder Krustierungsphase eingeleitet werden muß, hängt außerdem von der Menge des Gargutes in dem Garraum ab.

Es sind weiterhin Gargeräte bekannt, bei welchen durch einen Be­ nutzer die Art und die Menge eines zuzubereitenden Gargutes ein­ gegeben werden kann und welche daraufhin die erforderliche Gar­ zeit sowie den zeitlichen Verlauf von Steuer- oder Regelgrößen des Gargeräts, wie der Temperatur oder der Feuchtigkeit in dem Garraum oder der Mikrowellenleistung, festlegen.

Mit Hilfe von zusätzlichen Eingabeparametern, die für den Zeit­ punkt des Einleitens verschiedener Zubereitungsphasen relevant sind, beispielsweise der Dicke oder Größe eines Fleischstücks, ließe sich zwar bei diesen Geräten eine stärker auf die speziel­ len Eigenschaften des individuellen Garguts abgestellte Führung des Garprozesses erreichen. Dies würde jedoch zusätzlich Meß­ und/oder Wiegevorgänge durch den Benutzer vor dem Inbetriebnehmen des Gargeräts erfordern und zu einer erheblichen Vergrößerung der Datenmenge führen, welche die Rechnereinheit des Gargeräts spei­ chern und verwalten muß, um den für die jeweiligen Bedingungen optimalen Garprozeß zur Verfügung zu stellen zu können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Führung eines Garprozesses anzugeben, welches Änderungen der Menge oder der Größe des Gargutes intrinsisch berücksichtigt. Weiterhin soll ein zugehöriges Gargerät zur Verfügung gestellt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Garen in einem Gargerät gelöst, welches einen Garraum sowie eine Meß­ einrichtung zum Aufnehmen von Werten einer eine Eigenschaft des Garguts betreffenden Garzustandsgröße aufweist, deren Wert sich aufgrund des Garprozesses ändert, wobei der Verlauf des Garpro­ zesses von zumindest einem gemessenen Wert der Garzustandsgröße abhängt, und bei dem der Garprozeß in Abhängigkeit von einem oder mehreren Werten einer Ableitung einer Garzustandsgröße, insbeson­ dere der Kerntemperatur, nach der Zeit während des Garprozesses geführt wird. Die Maßnahmen bei der Führung des Prozesses sind dabei anhand von vorgegebenen Kriterien eindeutig festgelegt, welche durch die Software des Gerätes und entsprechende Eingabe­ parameter implementiert werden können.

Zeitpunkt und Umfang einer bestimmten Maßnahme während des Gar­ prozesses, etwa das Umschalten auf einen anderen Betriebsmodus oder das Einstellen einer Steuergröße auf einen bestimmten Wert, hängen erfindungsgemäß zumindest nicht ausschließlich von dem jeweils aktuellen Meßwert einer Garzustandsgröße ab, sondern ins­ besondere von dem vorangegangenen zeitlichen Verhalten dieser Garzustandsgröße, das sich mathematisch durch die Angabe des Wer­ tes einer oder mehrerer Ableitungen nach der Zeit charakterisie­ ren läßt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die erste Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit bzw., gemäß einer weiteren Ausgestaltung, die erste und zweite Ableitung dieser Größe nach der Zeit zur Führung des Gar­ prozesses heranzuziehen. Diese Ableitungen können beispielsweise durch Berechnen auf der Grundlage von zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Meßwerten ermittelt werden, wobei eine explizite Berechnung einer dieser Ableitungen nicht notwendigerweise erfor­ derlich ist, sofern das Ergebnis des Verarbeitungsprozesses funk­ tional von dem tatsächlich gegebenen Wert der Ableitung einer Garzustandsgröße abhängt. Der Begriff "Ableitung" soll hier nicht im streng mathematischen Sinn verstanden werden, sondern auch Approximationen von Ableitungen, etwa durch den zugehörigen Dif­ ferenzenquotienten, mitumfassen.

Die Erfindung kann vorsehen, daß während des Garvorgangs zumin­ dest ein Wert einer den Garprozeß beeinflussenden Einstellgröße des Gargerätes in Abhängigkeit von einer Ableitung einer Garzu­ standsgröße nach der Zeit während des Garvorgangs festgelegt wird. Derartige Einstellgrößen können insbesondere Steuer- oder Regelgrößen wie die Temperatur oder die Feuchtigkeit in dem Gar­ raum sein.

Es kann dabei insbesondere vorgesehen sein, daß während des Gar­ vorgangs ein Wert oder eine zeitliche Abfolge von Werten einer Einstellgröße des Gargeräts in Abhängigkeit von dem zuletzt er­ mittelten Wert einer Garzustandsgröße und dem zugehörigen Wert ihrer ersten Ableitung nach der Zeit festgelegt werden. Statt dem aktuellen Wert der Garzustandsgröße kann auch die Zeit seit dem Beginn des Garvorgangs als zweiter Parameter für die Festlegung des oder der Werte der Einstellgröße neben der besagten Ableitung herangezogen werden.

Die Einstellgröße kann also, ggf. bis zu einer Neufestlegung auf der Grundlage von aufgenommenen Meßwerten, auf einen festen Wert festgelegt werden oder es kann eines von mehreren Steuerprogram­ men gestartet werden, welches für eine vorbestimmte Zeitdauer, ggf. auch bis zum Ende des Garprozesses, den Wert der Einstell­ größen entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf regelt oder steuert, wobei der eingestellte Wert bzw. das ausgewählte Programm sowohl von dem jeweiligen Meßwert einer Garzustandsgröße und/oder der Zeit seit dem Beginn des Garvorgangs als auch von der besagten ersten Ableitung abhängen.

Dabei können ein oder mehrere Werte von Einstellgrößen in Abhän­ gigkeit von einer Zeitdauer festgelegt werden, über welche die erste Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit im wesentli­ chen gleich Null ist, beispielsweise die Totzeit der Kerntempera­ tur zu Beginn eines Garprozesses.

Die Temperatur und/oder die Feuchtigkeit in dem Garraum können Einstellgrößen des Gargeräts sein, deren Wert in Abhängigkeit von einer Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit festgelegt wird.

Die Erfindung kann weiterhin vorsehen, daß der Zeitpunkt des En­ des des Garvorgangs auf der Grundlage von Werten zumindest einer Garzustandsgröße, die während des Garprozesses zu verschiedenen Zeiten ermittelt wurden, sowie eines vorgegebenen Endwertes der Garzustandsgröße am Ende des Garvorgangs bestimmt wird.

Es wird die Zeitdauer bis zum Erreichen eines durch den besagten Endwert festgelegten Endzustands extrapoliert, die aufgrund des bisherigen Garverlaufs zu erwarten ist. Damit können Maßnahmen bei der Führung des Garprozesses zeitlich auf das Ende des Gar­ vorgangs bezogen werden, in Abkehr von der traditionellen, auf den Beginn des Garvorgangs bezogenen zeitlichen Steuerung. Ins­ besondere können einzelne Zubereitungsphasen so auf das Ende des Garvorgangs abgestimmt werden, daß eine "Punktlandung" erreicht wird, bei der alle gewünschten Eigenschaften des fertig zuberei­ teten Garguts, z. B. Bräunung, Garzustand im Kern eines Fleisch­ stücks usw., gleichzeitig erreicht werden.

Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Zeitpunkt des Endes des Garvorgangs auf der Grund­ lage des zuletzt ermittelten Wertes einer Garzustandsgröße, der zugehörigen Werte ihrer ersten und zweiten Ableitung nach der Zeit sowie eines vorgegebenen Endwertes der Garzustandsgröße am Ende des Garvorgangs berechnet wird, wofür gängige mathematische Extrapolationsverfahren zur Verfügung stehen. Auf diese Weise läßt sich eine Genauigkeit im Minutenbereich erreichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Zeitpunkt des Endes des Garvorgangs zu verschiedenen Zeitpunkten unter Heranziehung der jeweils zuletzt aufgenommenen Meßwerte ermittelt wird, wobei für das weitere Verfahren der jeweils zu­ letzt berechnete Wert für das Ende des Garvorgangs verwendet wer­ den kann. Damit wird die Prognose für das Ende des Garvorgangs aktualisiert und die Genauigkeit der Prognose und damit auch der Prozeßführung verbessert.

Die Erfindung kann vorsehen, daß ab einem Zeitpunkt mit einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zu dem ermittelten Ende des Gar­ vorgangs eine oder mehrere Einstellgrößen des Gargeräts auf einen vorab festgelegten Wert oder entsprechend einer festgelegten zeitlichen Folge von Werten eingestellt werden.

Beispielsweise kann auf der Grundlage einer eingegebenen ge­ wünschten Gartemperatur und ggf. eines gewünschten Feuchtegrades, die am Ende des Garprozesses vorliegen sollen, mit Hilfe von be­ kannten Krustier- und Bräunungstabellen die Länge der Krustier- und Bräunungsphase festgelegt werden. Ein herkömmlicher Krustier- und Bräunungsvorgang wird dann auf der Grundlage der aus den ent­ sprechenden Tabellen ermittelten Werte mit einem zeitlichen Ab­ stand zu dem prognostizierten Ende des Garvorgangs gestartet, welcher der optimalen Bräunungs- und Krustierdauer entspricht. Es ist also beispielsweise möglich, ohne vorherige Wiegungen und Messungen einen gewünschten Garungsgrad im Inneren eines Fleisch­ stücks (durchgebraten, medium etc.) bei gleichzeitiger optimaler Bräunung und Kruste auf der Außenseite zu erreichen.

Insbesondere kann die Kerntemperatur des Gargutes eine Garzu­ standsgröße sein, in Abhängigkeit von deren zeitlichem Verhalten ein Wert einer Einstellgröße festgelegt wird. Andere mögliche Garzustandsgrößen, die zur Führung des Garprozesses verwendet werden können, sind beispielsweise die Bräunung des Garguts oder die Feuchtigkeit in seinem Inneren.

Die Erfindung kann einen Wechsel der Betriebsart des Gargeräts zu einem Zeitpunkt vorsehen, der von einem oder mehreren Werten ei­ ner Ableitung einer Garzustandsgröße abhängt, beispielsweise ein Ein- oder Ausschalten der Feuchtigkeitsregelung, ein Übergang von einem Mikrowellenbetrieb zu einem Heißluftbetrieb etc.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Gargerät mit einem Garraum zur Verfügung gestellt, welches zumindest einen Meßwertaufnehmer zum Aufnehmen von Werten zumindest einer Garzustandsgröße, die eine Eigenschaft des Gargutes betrifft und deren Wert sich aufgrund des Garprozesses ändert, und eine Steuereinrichtung zum selbst­ tätigen Führen des Garprozesses aufweist, welche als ein Ein­ gangssignal das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers empfängt, wobei die Steuereinrichtung dafür eingerichtet ist, den Garprozeß gemäß einem der vorangehend beschriebenen Verfahren zu führen.

Das erfindungsgemäße Gargerät kann eine Einrichtung zur Eingabe und zum Speichern von Parameterwerten betreffend das Gargut und/oder den Garprozeß aufweisen, wobei die Steuereinrichtung einen oder mehrere dieser Parameterwerte als Eingangsgrößen zur Führung des Garprozesses heranzieht.

Als entsprechende Parameterwerte sind insbesondere eine am Ende des Garprozesses zu erzielende Endkerntemperatur und/oder eine Temperatur im Garraum am Ende des Garprozesses eingebbar. Weiter­ hin kann vorgesehen sein, daß ein Wert für die Feuchtigkeit im Garraum am Ende des Garprozesses eingebbar ist.

Weiterhin kann eine Speichereinheit vorgesehen sein, in welcher eine Zuordnung von Werten zumindest einer der Ableitungen einer Garzustandsgröße nach der Zeit zu Sollwerten von Einstellgrößen des Gargeräts festgehalten ist und auf welche die Steuereinrich­ tung bei der Bestimmung der Sollwerte für diese Einstellgrößen zugreift. Zusätzlich zu der Ableitung können weitere Zuordnungs­ parameter, z. B. der aktuelle Wert der Garzustandsgröße oder die Zeit seit Beginn des Garvorgangs, vorgesehen sein.

Dabei können die Sollwerte in der Speichereinrichtung, insbeson­ dere als numerische Daten, abgespeichert und durch Angabe von Adreßdaten abrufbar sein, die einen Wert für die erste Ableitung einer Garzustandsgröße umfassen, so daß auf eine Eingabe des Wertes dieser Ableitung und ggf. weiterer Adreßdaten, welche beispielsweise den aktuellen Wert der Garzustandsgröße oder die Art des Garguts betreffen können, ein Zugriff auf den zugehörigen abgespeicherten Sollwert erfolgt.

Das erfindungsgemäße Gargerät kann weiterhin für eine Beeinflus­ sung von Einstellgrößen von Hand eingerichtet sein und eine Ein­ richtung zum Abspeichern der von der Steuereinrichtung oder von einem Bediener vorgegebenen Werte für Einstellgrößen zusammen mit den zugehörigen Meßwerten einer Garzustandsgröße und/oder einer oder mehrerer ihrer Ableitungen nach der Zeit derart aufweisen, daß die Steuereinrichtung auf der Grundlage der so abgespeicher­ ten Daten eines früheren Garprozesses sowie der von einem oder mehreren Meßwertaufnehmern in einem aktuellen Garprozeß aufgenom­ menen Meßwerte die Abfolge von Werten der Einstellgrößen des frü­ heren Prozesses reproduzieren kann. Hierbei kann insbesondere beim Abspeichern eine Zuordnung von Werten der Ableitung einer Garzustandsgröße zu Sollwerten einer Einstellgröße des Gargeräts wie vorangehend beschrieben erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß sich durch das Heranziehen des zeitlichen Verhaltens von Meßgrö­ ßen, welche sich während des Garprozesses ändernde Eigenschaften des Gargutes betreffen, die Menge und insbesondere die Dicke des Gargutes bei der Führung des Garprozesses berücksichtigt werden kann. Beispielsweise hängt die Totzeit der Kerntemperatur, also diejenige Zeit nach dem Beginn des Garvorgangs, während der sich die Kerntemperatur nicht oder nur wenig ändert, unmittelbar mit der Dicke eines Fleischstückes zusammen. Ebenso hängt die Ge­ schwindigkeit der Änderung der Kerntemperatur bei einem be­ stimmten Kerntemperaturwert oder zu einer bestimmten Zeit nach dem Beginn des Garvorgangs von der Dicke des Fleischstückes ab, so daß durch Einstellung der Sollwerte beispielsweise für die Temperatur im Garraum in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Änderung der Kerntemperatur unterschiedliche Dicken des Gargutes berücksichtigt werden können. Weiterhin kann unter Berücksichti­ gung der Ableitungen von Garzustandsgrößen, beispielsweise der Kerntemperatur, die Zeitdauer bis zu dem Ende des Garvorgangs, welches durch einen Endwert der Gargröße vorgegeben ist, die er­ forderliche Garzeit mit einer Genauigkeit im Minutenbereich be­ rechnet werden, so daß eine genaue und individuelle Berechnung der verbleibenden Garzeit möglich ist. Dies ermöglicht insbeson­ dere die Einleitung von Zubereitungsphasen, die im wesentlichen durch eine feste Zeitdauer und Festwerte der Gargrößen bestimmt sind, etwa Bräunungs- oder Krustierphasen, zu dem optimalen Zeit­ punkt vor dem Ende des Garvorgangs.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt in stark schematisierter Form ein Gargerät mit einem Garraum 1, in dem ein Gargut 2 aufgenommen ist. Ein Kerntempera­ turfühler 3 ist in das Gargut eingeführt, welcher Signale zu ei­ ner Auswerteeinrichtung 4 leitet.

Das Gargerät arbeitet vorzugsweise als kombiniertes Dampf/Heiß­ luftgerät, bei dem eine homogene Temperatur und eine homogene Feuchtigkeit in dem Garraum einstellbar sind, wobei das erfin­ dungsgemäße Verfahren auch für andere Arten von Gargeräten imple­ mentierbar ist, beispielsweise für reine Heißluftgeräte, Mikro­ wellengeräte oder Geräte mit einer Kombination verschiedener Prinzipien. Der Kerntemperaturfühler ist vorzugsweise ein Tempe­ raturfühler mit mehreren Aufnahmepunkten, wobei durch eine Mitte­ lung der verschiedenen aufgenommenen Werte eine repräsentative Fleischkerntemperatur ermittelt wird oder die minimale Kerntempe­ ratur ausgewählt werden kann. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, mit einem weiteren Sensor, der entweder in den Meßfühler 3 inte­ griert ist oder in Form eines weiteren Meßfühlers realisiert ist, eine Größe aufzunehmen, welche direkt mit der ersten Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit korreliert ist. Die ent­ sprechenden Signale können dann nach einer entsprechenden Kali­ brierung durch die Auswerteeinheit 4 von der Steuereinheit ver­ wendet werden.

Das Gargerät weist weiterhin ein Anzeige- und Bedienelement auf, über welches Eingabeparameter durch den Benutzer eingegeben wer­ den können, wobei die eingegebenen Parameter, das ausgewählte Garverfahren und/oder das aktuelle Stadium des Garprozesses auf der Anzeigeeinheit graphisch dargestellt werden können.

Weiterhin ist eine Datenschnittstelle vorhanden, mit der Daten in Speichereinheiten des Gargerätes eingelesen werden können.

Die Meßwerte für die Kerntemperatur werden über den Meßfühler 3 in regelmäßigen Zeitabständen aufgenommen und gespeichert. Die Auswerteeinheit 4 bestimmt aus den aufgenommenen Meßwerten die erste Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit in der Approxma­ tion durch einen Differenzenquotienten Δ₁ gemäß der Formel

= Δ₁ = T_n - T_n-1)/Δt, (1)

wobei T_n der letzte und T_n-1 der vorletzte aufgenommene Wert der Kerntemperatur und Δt das Zeitintervall zwischen zwei Messungen ist, und aus den letzten drei aufgenommenen Meßwerten die zweite Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit in einer Approximation durch einen Differenzenquotienten Δ₂ gemäß der Formel

Δ₂ = (T_n + T_n-2 - 2 T_n-1)/Δt², (2)

wobei T_n-2 der vorvorletzte aufgenommene Wert der Kerntemperatur ist. Weiterhin extrapoliert die Auswerteeinheit 4 das zeitliche Verhalten der Kerntemperatur auf der Grundlage des zuletzt aufge­ nommenen Meßwertes, der aus den beiden letzten Meßwerten berech­ neten ersten Ableitung nach der Zeit und der aus den letzten drei Meßwerten berechneten zweiten Ableitung nach der Zeit und be­ stimmt anhand der so ermittelten Extrapolationskurve den Zeit­ punkt, zu dem ein über die Eingabeeinrichtung vorgegebener End­ wert für die Kerntemperatur erreicht ist. Durch die Einbeziehung der zweiten Ableitung nach der Zeit können Nichtlinearitäten in dem zeitlichen Verhalten der Kerntemperatur berücksichtigt werden und dementsprechend eine genauere Extrapolation als mit einer rein linearen Extrapolation erreicht werden. Es sollte an dieser Stelle angemerkt werden, daß die Extrapolation nicht notwendiger­ weise über den Zwischenschritt der expliziten Berechnung und Speicherung eines Differentialquotienten erster oder zweiter Ord­ nung verlaufen muß. Vielmehr können die Gleichungen (1) und (2) für die (approximierte) erste und zweite Ableitung unmittelbar in die Extrapolationsformel eingesetzt werden, die dann eine Funk­ tion der aufgenommenen Meßwerte bildet, implizit jedoch weiterhin die Abhängigkeit von der ersten und zweiten Ableitung enthält. Diese substituierte Gleichung kann dann unmittelbar zur Extrapo­ lation des Endes des Garvorgangs ohne den Zwischenschritt der Berechnung von Δ1 und Δ₂ gemäß Gleichung (1) und (2) verwendet werden.

Die von der Auswerteeinrichtung ermittelten Größen werden zu ei­ ner Steuereinrichtung abgegeben. Die Steuereinrichtung greift auf abgespeicherte Tabellen zu, in denen für verschiedene Arten von Gargut, z. B. Schweinefleisch, Rindfleisch etc., die optimalen Werte der Einstellgrößen, hier die Temperatur und die Feuchtig­ keit im Garraum, in verschiedenen Garphasen in Abhängigkeit von der Kerntemperatur und der ersten Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit gespeichert sind. Die Steuereinheit greift weiter­ hin auf eine Speichereinheit zu, in welcher die Länge der Bräu­ nungs- und Krustierphase in Abhängigkeit von der Art des Gargutes und der Sollwerte für die Temperatur und gegebenenfalls die Feuchtigkeit im Garraum am Ende des Garprozesses festgelegt wer­ den, die über die Eingabeeinrichtung eingegeben werden. Diese Speichereinheit entspricht also einer Reihe von Tabellen, welche für jedes Gargut einer bestimmten Endtemperatur und einer be­ stimmten Endfeuchtigkeit im Garraum eine bestimmte Länge der Kru­ stier- bzw. Bräunungsphase zuordnen. Diese Tabellen sind so aus­ gelegt, daß das Bräunungsverhalten bis zu Temperaturen von 230°C leicht progressiv und darüber stark progressiv eintreten wird. Eine starke Progressivität dient der Erzielung einer intensiveren Bräunung und Krustierung. Gemäß einer Ausführungsvariante wird der Feuchtigkeitsgrad am Ende des Garprozesses nicht durch eine Benutzereingabe festgelegt, sondern ist ebenfalls tabelliert und wird durch das System auf der Grundlage der Eingabewerte für die Art des Gargutes und die Endtemperatur im Garraum aus einer ent­ sprechenden Tabelle bestimmt.

Ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Garverfahrens wird im folgenden näher erläutert.

In einem Vorbereitungsschritt (nicht dargestellt) gibt der Benut­ zer die Art des Gargutes und eine gewünschte Kernendtemperatur ein. Weiterhin werden die Endtemperatur im Garraum sowie der End­ feuchtigkeitswert im Garraum eingegeben, welche zur Festlegung der Parameter der Bräunungs- und Krustierphase benötigt werden. Anschließend wird in dem Schritt 100 der Garprozeß gestartet.

In Schritt 110 findet eine Vorprüfung der Eingabewerte auf ihre Plausibilität statt, d. h. es wird überprüft, ob ein Prozeß mit den eingegebenen Parametern überhaupt durchgeführt werden kann. Ist dies nicht der Fall (Schritt 111), wird das Garverfahren ab­ gebrochen (Schritt 112) und es erfolgt ein Warnsignal und/oder eine entsprechende Information des Benutzers über die Anzeigevor­ richtung des Gargerätes.

Wenn die Vorgabewerte plausibel sind (Schritt 113), werden in Schritt 120 in Abhängigkeit von der Art des Gargutes und der ge­ wählten Endkerntemperatur Anfangswerte für die Garraumparameter, also die Garraumtemperatur und die Feuchtigkeit in dem Garraum, bestimmt und abgespeichert. Diese Werte werden aus abgespeicher­ ten Tabellen entnommen. Weiterhin werden die Bräunungs- und Kru­ stierdauer auf der Grundlage der eingebenen Werte für die Endtem­ peratur im Garraum und die Feuchtigkeit im Garraum anhand von abgespeicherten Tabellen bestimmt. Danach wird der eigentliche Garprozeß mit den ermittelten Anfangswerten eingeleitet.

In Schritt 130 wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer die Kerntemperatur in dem Fleischstück als Garzustandsgröße gemessen. In dem Schritt 140 werden auf der Grundlage der letzten drei Mes­ sungen der Kerntemperatur in dem Fleischstück die erste und die zweite zeitliche Ableitung der Kerntemperatur bestimmt und daraus die noch verbleibende Gardauer berechnet. In dem Schritt 150 wird überprüft, ob die verbleibende Gardauer Null ist. Wenn dies der Fall ist (Schritt 151) wird der Garprozeß beendet, und es wird ein Signalton erzeugt, welcher den Benutzer über das Ende des Garprozesses informiert (Schritt 152). Ist die verbleibende Gar­ dauer ungleich Null, findet ein Vergleich der aktuellen Werte für die Feuchtigkeit und Temperatur in dem Garraum mit den Tabellen­ werten, die für die gemessene Kerntemperatur und die berechnete erste Ableitung der Kerntemperatur abgespeichert sind, und ein Vergleich der verbleibenden Gardauer mit der Bräunungs- und Kru­ stierdauer statt (Schritt 160). Ist die verbleibende Gardauer kleiner als die abgespeicherte Bräunungs- und Krustierdauer, die in Schritt 120 berechnet wurde, wird auf einen Bräunungs- und Krustierprozeß übergegangen, bei dem die Temperatur und Feuchtig­ keit in dem Garraum unabhängig von der erfaßten Kerntemperatur entsprechend von Tabellenwerten eingestellt sind, in denen das Bräunungsverhalten und das Krustierverhalten verschiedener Fleischarten abgespeichert ist.

Ist die noch verbleibende Gardauer größer als die berechnete Bräunungs- und Krustierdauer, ermittelt die Steuereinrichtung aus der abgespeicherten Tabelle die Werte der Temperatur und der Feuchtigkeit, welche der gemessenen Kerntemperatur und der be­ rechneten ersten Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit zu­ geordnet sind. Entsprechen die beiden Eingangswerte, also die Kerntemperatur und ihre erste Ableitung nach der Zeit, nicht ex­ akt tabellierten Werten, findet eine Interpolation der tabellier­ ten Werte mit einem bekannten Interpolations- bzw. Datendekompri­ mierungsverfahren statt. Wenn die aktuellen Werte für die Tempe­ ratur und die Feuchtigkeit in dem Garraum von den sich aus der abgespeicherten Tabelle ergebenden Werten abweichen, werden die Garraumtemperatur und die Feuchtigkeit in dem Garraum durch An­ steuern der Heizung, der Feuchtezufuhr, der Belüftung etc. auf die optimalen Werte eingestellt (Schritt 170). Danach kehrt der Prozeß zu dem Schritt 130 zurück, indem ein neuer Wert für die Kerntemperatur im dem Fleisch aufgenommen wird. Danach wiederholt sich die durch die Schritte 140, 150, 160, 170 gebildete Schlei­ fe, bis sich in Schritt 150 ergibt, daß die noch verbleibende Gardauer gleich Null ist. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Messungen (Schritt 130) ist dabei normalerweise konstant. In be­ stimmten Phasen des Garprozesses, beispielsweise in der Anfangs- oder Endphase, können unterschiedliche Zeitabstände verwendet werden, etwa um möglichst schnell ausreichend Daten zur Berech­ nung der Ableitungen in der Anfangsphase oder um eine bessere Genauigkeit der Extrapolation zu erhalten.

Wie vorangehend erwähnt wurde, sind zur Berechnung der zweiten Ableitung, die ihrerseits zur Berechnung der noch verbleibenden Gardauer verwendet wird, mindestens drei Meßpunkte erforder­ lich. Daher werden in den ersten drei Zyklen die Schritte 140, 150, 160 und 170 übersprungen, d. h. das System bestimmt zunächst drei aufeinanderfolgende Meßwerte der Kerntemperatur, bevor mit der eigentlichen Steuerung begonnen wird. In einer Abwandlung dieses Verfahrens kann während der ersten drei Zyklen eine vor­ läufige Anpassung der Temperatur und der Feuchtigkeit in dem Gar­ raum auf der Grundlage von einem oder zwei vorhandenen Meßwerten der Kerntemperatur erfolgen.

In den in der Speichereinheit abgespeicherten Tabellenwerten für die Zuordnung von Temperatur und Feuchtigkeit im Garraum zu der Kerntemperatur und der ersten Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit ist - ebenso wie in den Tabellen für die Berechnung der Bräunungs- und Krustierdauer - Erfahrungswissen über Garprozesse zusammengefaßt, bei denen die Temperatur und die Feuchtigkeit in dem Garraum für die verschiedenen Phasen ganz oder teilweise von Hand durch einen Benutzer eingestellt wurden. Diese Tabellen kön­ nen dadurch ergänzt und aktualisiert werden, daß neue tabellari­ sche Zuordnungen in die Speichereinheit über die Datenschnitt­ stelle des Gargerätes eingelesen werden bzw. alte Zuordnungen gelöscht werden. Es ist auch möglich, verschiedene Varianten von Garprozessen mit den gleichen Rahmenparametern einzuspeichern, die mit einem zusätzlichen Eingabeparameter über die Bedienein­ heit ausgewählt werden können. Ebenso kann in den besagten Tabel­ len auch die Zeit seit dem Beginn des Garprozesses anstelle der Kerntemperatur als Zuordnungsparameter verwendet werden, welcher die Sollwerte bei dem Vergleich in Schritt 160 des vorangehend beschriebenen Verfahrens mitbestimmt.

Derartige Garprogramme müssen jedoch nicht notwendigerweise von außen über eine Schnittstelle vorgegeben werden, sondern können auch von dem Gerät selbst bei einem ganz oder teilweise von Hand gesteuerten Garprozeß ermittelt werden. Hierfür wird ein Spei­ chermodus über das Anzeige- und Bedienelement des Gargerätes ge­ wählt. In diesem Speichermodus werden die Temperatur und Feuch­ tigkeit in dem Garraum einerseits und die gemessene Kerntempera­ tur in dem Fleischstück und die hierzu berechnete erste Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit während eines Garprozesses, der ganz oder teilweise von Hand gesteuert wird, beispielsweise in regelmäßigen Abständen oder beim Übergang zwischen verschiedenen Zubereitungsphasen erfaßt und zusammen derart abgespeichert, daß die Kerntemperatur und die erste Ableitung der Kerntemperatur nach der Zeit als Addressenparameter für die Temperatur und die Feuchtigkeit in dem Garraum verwendet werden können. Dementspre­ chend kann der von Hand geführte Prozeß zu einem späteren Zeit­ punkt automatisch wiederholt werden, indem das Gerät jeweils die ermittelten Werte für die Kerntemperatur und die erste Ableitung der Kerntemperatur Addressen von zwei Speicherfeldern zuordnet, in denen die Feuchtigkeit und die Temperatur des Garraums abge­ speichert sind, die bei den von Hand geführten Prozeß bei den entsprechenden Werten der Kerntemperatur und ihrer Ableitung ein­ gestellt waren. Auf diese Weise kann ein Benutzer, abgesehen da­ von, daß er vorgegebene optimierte Garprozesse übernimmt, einen Garprozeß auch entsprechend seinem eigenen Geschmack variieren und einrichten.

In der vorangehenden Beschreibung einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform wurde der Einfachheit halber der Fall betrachtet, daß nur eine einzige Garzustandsgröße zur Beeinflussung des Garpro­ zesses herangezogen wurde. Erfindungsgemäß können jedoch auch verschiedene Garzustandsgrößen und ihre Ableitungen alternativ oder gleichzeitig zur Beeinflussung des Garprozesses, insbesonde­ re für die Festlegung von Sollwerten für Einstellgrößen des Gar­ gerätes verwendet werden, die wie vorangehend beschrieben anhand von abgespeicherten Tabellen ermittelt oder aufgrund von abge­ speicherten Modellfunktionen berechnet werden können.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Garraum

2

Gargut

3

Kerntemperaturfühler

4

Auswerteeinrichtung.

Claims (18)

1. Verfahren zum Garen in einem Gargerät, welches einen Garraum sowie eine Meßeinrichtung zum Aufnehmen von Werten einer eine Eigenschaft des Garguts betreffenden Garzustandsgröße aufweist, deren Wert sich aufgrund des Garprozesses ändert, wobei der Ver­ lauf des Garprozesses von zumindest einem gemessenen Wert der Garzustandsgröße abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Garprozeß in Abhängigkeit von einem oder mehreren Werten einer Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit während des Garprozesses geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Garvorgangs zumindest ein Wert einer den Garprozeß beeinflussenden Einstellgröße des Gargerätes in Abhän­ gigkeit von einer Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit während des Garvorgangs festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Garvorgangs ein Wert oder eine zeitliche Abfolge von Werten einer Einstellgröße des Gargeräts in Abhängig­ keit von dem zuletzt ermittelten Wert einer Garzustandsgröße und dem zugehörigen Wert ihrer ersten Ableitung nach der Zeit festge­ legt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein oder mehrere Werte von Ein­ stellgrößen in Abhängigkeit von einer Zeitdauer festgelegt wer­ den, über welche die erste Ableitung einer Garzustandsgröße nach der Zeit im wesentlichen gleich Null ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatur und/oder die Feuch­ tigkeit in dem Garraum eine Einstellgröße des Gargeräts ist, für die ein Wert in Abhängigkeit von einer Ableitung einer Garzu­ standsgröße nach der Zeit festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Endes des Garvor­ gangs auf der Grundlage von Werten zumindest einer Garzustands­ größe, die während des Garprozesses zu verschiedenen Zeiten er­ mittelt wurden, sowie eines vorgegebenen Endwertes der Garzu­ standsgröße am Ende des Garvorgangs bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Endes des Garvor­ gangs auf der Grundlage des zuletzt ermittelten Wertes einer Gar­ zustandsgröße, der zugehörigen Werte ihrer ersten und zweiten Ableitung nach der Zeit sowie eines vorgegebenen Endwertes der Garzustandsgröße am Ende des Garvorgangs berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zeitpunkt des Endes des Garvorgangs zu verschiedenen Zeitpunkten unter Heranziehung der jeweils zuletzt aufgenommenen Meßwerte ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ab einem Zeitpunkt mit einem vorbe­ stimmten zeitlichen Abstand zu dem ermittelten Ende des Garvor­ gangs eine oder mehrere Einstellgrößen des Gargeräts auf einen vorab festgelegten Wert oder entsprechend einer festgelegten zeitlichen Folge von Werten eingestellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kerntemperatur des Gargutes eine Garzustandsgröße ist, in Abhängigkeit von deren zeitlichem Ver­ halten ein Wert einer Einstellgröße festgelegt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch einen Wechsel der Betriebsart des Gargeräts zu einem Zeitpunkt, der von einem oder mehreren Werten einer Ab­ leitung einer Garzustandsgröße abhängt.

12. Gargerät mit einem Garraum, welches zumindest einen Meßwert­ aufnehmer zum Aufnehmen von Werten zumindest einer Garzustands­ größe, die eine Eigenschaft des Gargutes betrifft und deren Wert sich aufgrund des Garprozesses ändert, und eine Steuereinrichtung zum selbsttätigen Führen des Garprozesses aufweist, welche als ein Eingangssignal das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers emp­ fängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung dafür eingerichtet ist, den Garprozeß gemäß einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis 11 zu führen.

13. Gargerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Eingabe und zum Speichern von Parameterwer­ ten betreffend das Gargut und/oder den Garprozeß, wobei die Steu­ ereinrichtung einen oder mehrere dieser Parameterwerte als Ein­ gangsgrößen zur Führung des Garprozesses heranzieht.

14. Gargerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß eine am Ende des Garprozesses zu erzielende Endkern­ temperatur und/oder eine Temperatur im Garraum am Ende des Gar­ prozesses eingebbar sind.

15. Gargerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Wert für die Feuchtigkeit im Garraum am Ende des Garprozesses eingebbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekenn­ zeichnet durch eine Speichereinheit, in welcher eine Zu­ ordnung von Werten zumindest einer der Ableitungen einer Garzu­ standsgröße nach der Zeit zu Sollwerten von Einstellgrößen des Gargeräts festgehalten ist und auf welche die Steuereinrichtung bei der Bestimmung der Sollwerte für diese Einstellgrößen zu­ greift.

17. Gargerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sollwerte in der Speichereinrichtung gespeichert und durch Angabe von Adreßdaten abrufbar sind, die einen Wert für die erste Ableitung einer Garzustandsgröße umfassen.

18. Gargerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gargerät für eine Beeinflussung von Ein­ stellgrößen von Hand eingerichtet ist und eine Einrichtung zum Abspeichern der von der Steuereinrichtung oder von einem Bediener vorgegebenen Werte für Einstellgrößen zusammen mit den zugehöri­ gen Meßwerten einer Garzustandsgröße und/oder einer oder mehrerer ihrer Ableitungen nach der Zeit derart aufweist, daß die Steuer­ einrichtung auf der Grundlage der so abgespeicherten Daten eines früheren Garprozesses sowie der von einem oder mehreren Meßwert­ aufnehmern in einem aktuellen Garprozeß aufgenommenen Meßwerte die Abfolge von Werten der Einstellgrößen des früheren Prozesses reproduzieren kann.