DE19839008A1

DE19839008A1 - Backverfahren mit Überwachung einer Energiekenngröße

Info

Publication number: DE19839008A1
Application number: DE1998139008
Authority: DE
Inventors: Christoph Adams; Uwe Klatt
Original assignee: Miwe Michael Wenz GmbH
Current assignee: Miwe Michael Wenz GmbH
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: DE19839008C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens, insbesondere mit unterschiedlicher Belegung, wobei der Ist-Temperaturverlauf im Backofen meßbar und die Heizleistung des Backofens in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf regelbar ist. DOLLAR A Dabei wird DOLLAR A - der Backofen zunächst in einem ersten Backzyklus, insbesondere mit voller Belegung, entsprechend einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf (1, 12) gefahren, DOLLAR A - gleichzeitig der Ist-Temperaturverlauf (2, 8) ermittelt und gespeichert, DOLLAR A - nach Abschluß des ersten Backzyklus das Integral des Ist-Temperaturverlaufs (2, 8) über die Zeit vom Beginn (t¶0¶) bis zum Ende (t¶EV¶) des Backzyklus berechnet und als Soll-Integralwert gespeichert, und DOLLAR A - während der weiteren Backzyklen, insbesondere beim Betrieb mit Teilbelegung, das Integral des aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (4, 9) über die Zeit permanent oder zumindest in definierten Zeitabständen als Ist-Integralwert berechnet wird, wobei sobald der aktuelle Ist-Integralwert den Soll-Integralwert überschreitet das Ende (t¶ET¶) des aktuellen Backzyklus erreicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit unterschiedlicher Belegung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, Backöfen in der Art zu betreiben, daß zunächst ein Soll-Temperaturverlauf beispielsweise durch Versuch ermittelt wird, der ein zufriedenstellendes Backergebnis für eine bestimmte Backware ergibt, und sämtliche darauffolgende Backzyklen sich an diesem Soll-Tem peraturverlauf orientieren. Dies geschieht üblicherweise dadurch, daß kontinuierlich oder in kurzen Abständen der Ist-Temperaturverlauf im Backofen ermittelt und mit dem Soll-Temperaturverlauf verglichen wird. Liegt die gemessene Temperatur unter der Soll-Temperatur, wird der Herd, insbesondere ein Brenner, in Betrieb gesetzt oder weiter in Betrieb gehalten, um die Ist-Temperatur der vorgegebenen Soll-Temperatur anzunähern; liegt die Ist-Temperatur über der Soll-Temperatur, erfolgt ein Abschalten des Brenners.

Es ist ein erheblicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens zum Betrieb eines Backofens, daß der Ist-Temperaturverlauf und damit das Backer gebnis im starken Maße von der Auslastung des Backofens, d. h. dem Belegungsgrad, abhängt. Da die Teigrohlinge im gefrorenen oder zumin dest stark abgekühlten Zustand in den vorgeheizten Backofen eingebracht werden, erfolgt zu Beginn des Backvorgangs ein starkes Absinken der Ist-Temperatur im Backraum, wobei die Temperaturabsenkung im wesentli chen von der Anzahl der Teigrohlinge abhängt.

Insbesondere nachteilig sind die bekannten Backverfahren, wenn, wie es für verschiedene Backwaren sinnvoll ist, Soll-Temperaturverläufe vorge geben werden, bei denen die Backraumtemperatur während eines oder mehrerer Stadien des Backzyklus abgesenkt wird. Sobald die Soll-Tem peratur unterhalb der Ist-Temperatur liegt, besteht die einzige Mög lichkeit zur Ausregelung der Regeldifferenz darin, den Backraum nicht mehr zu beheizen, wobei die Ist-Temperatur infolge der thermischen Wärmeverluste des Backofens und dem Temperaturausgleich zwischen dem aufgeheizten Backraum und den kalten Teigrohlingen abfällt. Da die thermischen Wärmeverluste der üblichen Backöfen durch die an sich wünschenswerte optimale Isolierung relativ gering sind, hängt der Ist-Temperaturverlauf bei einer vorgegebenen Absenkung der Soll-Tem peratur also im wesentlichen von der Anzahl der Teigrohlinge im Backraum ab.

Wenn beispielsweise zehn Bleche mit Teigrohlingen in gefrorenem oder zumindest stark abgekühltem Zustand in den vorgeheizten Backofen eingebracht werden, folgt der Ist-Temperaturverlauf relativ schnell und mit geringer Regelabweichung dem Soll-Temperaturverlauf, wenn die Soll-Temperatur abgesenkt wird, da die Teigrohlinge eine große Wärme menge aufnehmen. Wird nun im Gegensatz dazu lediglich ein Blech mit Teigrohlingen eingebracht und die Soll-Temperatur um das gleiche Maß verringert, sinkt die Ist-Temperatur nur sehr langsam und es dauert relativ lange, bis die Ist-Temperatur auf das Niveau der Soll-Temperatur gefallen ist. Mit anderen Worten, können insbesondere negative Soll-Tem peraturvorgaben bei nur geringer Belegung des Backraums nur schlecht ausgeregelt werden, da der Backraum nicht aktiv abgekühlt werden kann und die Abkühlung des Backraums im wesentlichen von der Masse der eingebrachten kalten Teigrohlinge und deren Temperatur abhängt, die bei geringem Belegungsgrad relativ klein ist.

Da die Teigrohlinge bei geringer Belegung des Backraums und bei Vor gabe eine ab fallenden Soll-Temperatur wegen der langsamen Ausregelung der Regeldifferenz für längere Zeit bei einer höheren Ist-Temperatur als der vorgegebenen Soll-Temperatur gebacken werden, führt dies in der Praxis dazu, daß bei unterschiedlicher Auslastung des Backofens und gleichem Soll-Temperaturverlauf ein unterschiedliches Backergebnis erreicht wird. Insbesondere der Bräunungsgrad der Backware variiert oder, im Extremfall, kann die Backware sogar verbrennen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie genden Erfindung, ein Verfahren zu liefern, das auch bei unterschiedli cher Auslastung des Backofens ein wesentlich gleichmäßigeres Backer gebnis ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach der Lehre des Patentan spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un teransprüche.

Der Erfindung liegt zunächst einmal die Erkenntnis zugrunde, daß das Backergebnis, insbesondere die Bräunung des Backgutes, nicht nur von der Verweildauer des Backgutes im Backraum, sondern auch von den tatsächlichen Backtemperaturen, die während der Verweildauer im Back raum herrschen, abhängt. Das heißt mit anderen Worten, daß ein Backgut, das bei höheren Temperaturen gebacken wird, nur entsprechend kürzer dieser höheren Backtemperatur ausgesetzt werden darf, um das gleiche Backergebnis zu erreichen, wie mit einer geringeren Backtemperatur.

Dies führt insbesondere bei unterschiedlichen Belegungsgraden des Backraums zu unterschiedlichen Regelabweichung des Ist-Temperatur verlaufs vom Soll-Temperaturverlauf, beispielsweise falls eine Absen kung der Soll-Temperatur vorgegeben wird, da der Backraum nicht aktiv abgekühlt werden kann und deshalb die Absenkung der Ist-Temperatur im wesentlichen von der Masse der gekühlten Teigrohlinge abhängt.

Dementsprechend wird erfindungsgemäß zunächst einmal der Backofen in einem ersten Backzyklus, insbesondere mit voller Belegung, entsprechend einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf für Vollbelegung gefahren und gleichzeitig der daraus folgende Ist-Temperaturverlauf ermittelt und gespeichert. Nach Abschluß des ersten Backzyklus wird das Integral des Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit vom Beginn bis zum Ende des Backzyklus berechnet und als Soll-Integralwert gespeichert.

Der Soll-Integralwert ist eine Wärmeenergie-Kenngröße und entspricht dem Flächeninhalt unterhalb der Kurve des Ist-Temperaturverlaufs in den Grenzen zwischen Beginn und Ende des Backzyklus. Durch die Berech nung des Integralwertes werden die verschiedenen Backtemperaturen, die während des Backzyklus im Backraum herrschten und auf die Teigrohlin ge über die entsprechende Zeit gewirkt haben, aufintegriert. Diese Wär meenergie-Kenngröße bestimmt im wesentlichen das jeweils in einem Backzyklus erhaltene Backergebnis.

Während der weiteren Backzyklen, insbesondere beim Betrieb mit Teil belegung, wird das Integral des aktuelle Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit permanent oder zumindest in definierten Zeitabständen als aktueller Ist-Integralwert berechnet. Das heißt mit anderen Worten, die kontinuier liche Zunahme des Ist-Integralwertes während des aktuellen Backzyklus wird überwacht. Sobald der aktuelle Ist-Integralwert den Soll-In tegralwert überschreitet, ist das Ende des Backzyklus erreicht und kann beispielsweise durch Öffnen der Backofentür abgebrochen werden. Dabei ist es erfindungsgemäß ebenso denkbar bestimmte Toleranzgrenzen um den Soll-Integralwert zu definieren, bei deren Überschreitung der aktuelle Backzyklus beendet wird. Zur Definition eines solchen Toleranzbereichs kann beispielsweise der Ist-Integralwert vor dem Vergleich mit dem Soll-In tegralwert mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden. Der Kor rekturfaktor kann dabei insbesondere in einem Größenbereich von 0,5 bis 1,5 liegen.

Dadurch, daß der Wert des Integrals des aktuelle Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit unabhängig von der Belegung des Backofens den Soll-In tegralwert erfindungsgemäß mit dem Soll-Integralwert im wesentlichen übereinstimmt, wird erreicht, daß bei Backzyklen, insbesondere beim Betrieb mit Teilbelegung, bei denen der Ist-Temperaturverlauf über längere Zeit oberhalb des Soll-Temperaturverlaufs verläuft, die Backzeit entsprechend verkürzt wird, so daß ein übermäßiges Bräunen der Backwa re oder ein Verbrennen ausgeschlossen wird. Liegt der Ist-Tem peraturverlauf bei einem Backzyklus unterhalb des Soll-Temperaturverlaufs, wird der Backzyklus entsprechend verlängert, um eine ausreichende Bräunung zu erreichen. Im Ergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Backverfahren der Soll-Temperaturverlauf und der Soll-Integralwert, der in einem Backzyklus mit Vollbelegung ermittelt wurde, vorgegeben und die Dauer des Backzyklus ergibt sich durch die Übereinstimmung des Ist-Integralwertes mit dem Soll-Integralwert.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich für alle Arten von Backöfen Verwendung finden, die mit unterschiedlicher Auslastung betrieben werden sollen. Vorzugsweise jedoch findet das Verfahren Anwendung bei sogenannten Laden-Backöfen, die in Verkaufsstellen, beispielsweise Bäckerfilialen, Lebensmittelfilialen oder dergleichen betrieben werden, wobei in diesen Ladenbacköfen in Abhängigkeit vom aktuellen Geschäftsverlauf ein oder zwei oder mehrere Bleche mit tiefge frorenen oder stark vorgekühlten Teigrohlingen gebacken oder aufgebac ken werden.

Bei der Herstellung mancher Backwaren werden während eines Backzy klus verschiedene Backparameter verändert, beispielsweise durch die sprunghafte Erhöhung der Solltemperatur, die Öffnung bestimmter Klappen oder Veränderung der Dampfzufuhr. Durch die Veränderung der Backparameter wird der Backzyklus in verschiedene Backabschnitte eingeteilt, die jeweils durch einen bestimmten Satz von Backparameter gekennzeichnet sind und normalerweise in definierten Zeitabständen aufeinander folgen. Damit die Dauer der einzelnen Backabschnitte mit deren spezifischen Backparametern möglichst optimal an die tatsächli chen Gegebenheiten im Backofen, insbesondere unabhängig von der Belegung, angepaßt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn nach Abschluß des ersten Backzyklus für jeden einzelnen Backabschnitt ein Abschnitts-Soll-In tegralwert berechnet wird, und während der weiteren Backzyklen, deren Backabschnitte die gleichen Backparameter aufweisen wie die Backabschnitte des erste Backzyklus, das Integral des aktuelle Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit permanent oder zumindest in definierten Zeitabständen als Ist-Integralwert berechnet wird, wobei sobald der aktuelle Ist-Integralwert den Abschnitts-Soll-Integralwert des entspre chenden Backabschnitts überschreitet zum nächsten Backabschnitt über gegangen wird und wobei beim Übergang von einem Backabschnitt zum nächsten Backabschnitt der Ist-Integralwert auf den Wert Null zurückge setzt wird.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß für jeden einzelnen Backabschnitt der Ist-Integralwert mit dem entsprechenden Abschnitts-Soll-Integralwert verglichen wird und sobald beide Werte miteinander übereinstimmen, der nächste Backabschnitt begonnen wird. Mit dem Beginn eines neuen Backabschnitts muß der Ist-Integralwert auf den Wert Null zurückgesetzt werden, damit der aktuelle Ist-Integralwert richtig mit Abschnitts-Soll-In tegralwert des nächsten Backabschnitts verglichen werden kann. Im Ergebnis ist dadurch die der einzelnen Backabschnitte nicht mehr durch definierte Zeitabstände vorgegeben, sondern ergibt sich aus der Überein stimmung der Abschnitts-Ist-Integralwerte mit den entsprechenden der Abschnitts-Soll-Integralwerten. Die erfindungsgemäße Überwachung der Wärmeenergie-Kenngrößen wird somit für jeden einzelnen Backabschnitt getrennt durchgeführt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Integral des Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit durch Anwendung eines numeri schen Verfahrens in einer Auswerteeinheit berechnet oder angenähert werden. Das heißt, die Berechnung des Soll-Integralwertes und des Ist-In tegralwertes kann automatisch in der Auswerteeinheit erfolgen, so daß durch den anschließenden Vergleich der beiden Kennwerte ein Schaltsi gnal generierbar ist, das das Ende der Backzeit bei entsprechender Über einstimmung der Kennwerte automatisch anzeigt, oder den Abbruch des Backzyklus auslöst.

Im Prinzip kann das erfindungsgemäße Verfahren auf alle gattungsgemä ßen Backprozesse angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Soll-Temperaturverlauf des ersten Backzyklus der Ist-Temperatur verlauf verwendet wird, der in einem vorausgehenden Backzyklus mit Vollbelegung unter Vorgabe eines Anfangs-Soll-Temperaturverlaufs ermittelt wurde. Die Verwendung des Ist-Temperaturverlaufs eines vorausgehenden Backzyklus mit Vollbelegung als Soll-Temperaturverlauf für die nachfolgenden Backzyklen ist beispielsweise in der DE 195 11 621 C1 beschrieben.

Durch die Verwendung des Ist-Temperaturverlaufs eines Backzyklus mit Vollbelegung als Soll-Temperaturverlauf wird erreicht, daß der Soll-Temperaturverlauf auch bei voller Belegung, das heißt bei maximaler Abkühlung des Backraums, mit der zur Verfügung stehenden Heizleistung aus geregelt werden kann. Die dabei entstehenden Soll-Temperaturver läufe sinken zu Beginn des Backzyklus typischerweise stark ab, da der Ist-Temperaturverlauf in der Lernphase, das heißt während des Backzy klus mit Vollbelegung, infolge der großen Anzahl der kalten Teigrohlinge zu Beginn des Backzyklus stark ab sinkt. Wird in einem nachfolgenden Backzyklus der Backraum nur mit sehr wenigen Teigrohlingen beschickt, kann der Ist-Temperaturverlauf bei den bisher bekannten Backverfahren nicht auf dem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf ausgeregelt werden, da die Temperatur im Backraum wegen der geringeren Anzahl der Tei grohlinge sehr viel langsamer absinkt als bei Vollbelegung. Infolgedessen werden die Teigrohlinge bei Teilbelegung über längere Zeit bei einer höheren Temperatur als der Soll-Temperatur gebacken. Erst wenn die Ist-Tem peraturkurve die Soll-Temperaturkurve schneidet, das heißt die Ist-Tem peratur auf das Niveau der Soll-Temperatur abgesunken ist, kann die Ist-Temperatur durch entsprechende Regeleingriffe, das heißt durch Ein- und Abschalten des Herds, auf die Soll-Temperatur geregelt werden.

Wird der Backzyklus bei Teilbelegung mit gleicher Backzeit und glei chem Soll-Temperaturverlauf wie bei Vollbelegung durchgeführt, werden die Teigrohlinge wegen der höheren Ist-Temperatur zu Beginn des Back zyklus zu stark gebräunt. Die Abweichung des Backergebnisses vom Soll-Er gebnis ist dabei um so größer, je weniger Teigrohlinge in den Back raum eingebracht werden. Deshalb wird der Backzyklus mit Teilbelegung erfindungsgemäß bereits vorher beendet, nämlich sobald der Ist-In tegralwert mit dem Soll-Integralwert übereinstimmt. Durch die kürzere Backzeit wird die höhere Temperatur zu Beginn des Backzyklus ausgegli chen, so daß sich im Ergebnis unabhängig von der Belegung des Back raums, ein relativ gleichmäßiges Backergebnis ergibt. Falls die Ist-Tem peratur niedriger sein sollte als die Soll-Temperatur, wird der Back zyklus entsprechend verlängert.

Selbstverständlich können auch bei Vorgabe einer derartigen aus einem vorhergehenden Backzyklus abgeleiteten Soll-Temperaturkurve mehrere Backabschnitte definiert werden, wobei die Integralwerte der einzelnen Backabschnitte dann erfindungsgemäß mit den entsprechenden Ab schnitts-Soll-Integralwerten verglichen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in an sich bekannter Art der beim Backen mit Vollbelegung ermittelte Ist-Tem peraturverlauf vor der Anwendung als neuer Soll-Temperaturverlauf geglättet, was beispielsweise durch die Anwendung einer Spline-Funktion möglich ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand lediglich beispielhafte Tempera turverläufe zeigender Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf eines Backzyklus in einem Backofen mit Vollbelegung zur Fest stellung des Soll-Integralwertes;

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf in ei nem Backzyklus mit Vollbelegung gemäß Fig. 1 und in ei nem Backzyklus mit Teilbelegung bei gleichem Soll-Temperaturverlauf;

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Temperaturverläufe in Backzyklus mit Voll- und Teilbelegung bei Vorgabe des gleichen Soll-Temperaturverlaufs, der aus dem Ist-Tem peraturverlauf in einem vorhergehenden Backzyklus mit Vollbelegung ermittelt wurde;

Fig. 4 in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf eines Backzyklus mit mehreren Backabschnitten zur Feststellung der verschiedenen Abschnitts-Soll-Integralwerte;

Fig. 5 in schematischer Darstellung den Temperaturverlauf eines Backzyklus mit mehreren Backabschnitten, wobei die Ist-Integralwerte der verschiedenen Backabschnitten mit den Abschnitts-Soll-Integralwerten der Backabschnitte gemäß Fig. 4 übereinstimmen.

In der Fig. 1 ist die Temperatur über die Zeit während eines Backzyklus mit Vollbelegung aufgetragen. Zur besseren Erkennbarkeit ist die Tempe raturachse gebrochen dargestellt. Der Backzyklus wird unter Vorgabe des Soll-Temperaturverlaufs 1 durchgeführt. Der Ist-Temperaturverlauf soll zur Erreichung des gewünschten Backergebnisses möglichst nahe auf den Soll-Temperaturverlauf 1 ausgeregelt werden. Der Soll-Temperaturverlauf 1 fällt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 von der Anfangstemperatur T₁ auf die Temperatur T₂. Da der Backraum voll belegt ist und infolge dessen viel Energie von den tiefgefrorenen Teig rohlingen aufgenommen werden kann, fällt der Ist-Temperaturverlauf zu Beginn des Backzyklus stark ab und erreicht deshalb bereits kurz nach dem Zeitpunkt t2 das Temperaturniveau T₂. Anschließend wird der Ist-Temperaturverlauf 2 abgesehen von den unvermeidlichen Regelabwei chungen durch aktive Regeleingriffe relativ exakt auf den vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf 1 ausgeregelt. Mit Erreichen des Endes des Backzyklus mit Vollbelegung zum Zeitpunkt t_EV ergibt sich der ge wünschte Bräunungsgrad der Teigrohlinge, so daß der Backzyklus been det werden kann. Nach Abschluß dieses Backzyklus mit Vollbelegung wird das Integral des Ist-Temperaturverlaufs 2 über die Zeit vom Beginn t₀ bis zum Ende t_EV des Backzyklus berechnet und als Soll-Integralwert gespeichert. Der Soll-Integralwert entspricht gerade dem Flächeninhalt der schraffiert dargestellten Fläche 3 unterhalb der Kurve des Ist-Temperaturverlaufs 2 in den Grenzen zwischen t₀ und t_EV.

Fig. 2 zeigt den Soll-Temperaturverlauf 1 und den Ist-Temperaturverlauf 2 mit Vollbelegung gemäß Fig. 1. Zusätzlich ist der Ist-Temperatur verlauf 4 eines Backzyklus mit Teilbelegung angetragen, der ebenfalls unter Vorgabe des Soll-Temperaturverlaufs 1 durchgeführt wird. Infolge der geringeren Anzahl von tiefgefrorenen Teigrohlingen im Backraum fällt der Ist-Temperaturverlauf 4 zu Beginn des Backzyklus sehr viel langsamer, so daß die Teigrohlinge über eine längere Zeit hinweg bei einer höheren Ist-Temperatur als die vorgegebene Soll-Temperatur gebacken werden. Erst wenn der Ist-Temperaturverlauf 4 den Soll-Temperaturverlauf 1 auf dem Temperaturniveau T₂ schneidet, kann er durch entsprechende aktive Regeleingriffe abgesehen von den unver meidlichen Regelabweichungen auf die vorgegebene Soll-Temperatur geregelt werden.

Erfindungsgemäß wird der Ist-Integralwert, das heißt der Flächeninhalt der punktierten Fläche 5 unterhalb der Kurve des Ist-Temperaturverlaufs 4, permanent berechnet. Sobald der Wert des Flächeninhalts der Fläche 5 mit dem Wert des Flächeninhalts der Fläche 3 übereinstimmt, daß heißt Soll-Integralwert und aktueller Ist-Integralwert gleich sind, wird der Backzyklus mit Teilbelegung zum Zeitpunkt t_ET beendet. Die Dauer des Backzyklus bis zum Zeitpunkt t_ET ist also nicht fest vorgegeben, sonder ergibt sich durch den Vergleich des aktueller Ist-Integralwert mit dem vorgegebenen Soll-Integralwert. Dadurch, daß der Backzyklus mit Teil belegung zu Beginn des Backzyklus eine höhere Ist-Temperatur als die Soll-Temperatur aufweist und zum Ausgleich dafür früher beendet wird, ergeben sich im Ergebnis im wesentlichen übereinstimmende Backergeb nisse bei Teil- und Vollbelegung.

Die Größe der den Soll-Integralwert repräsentierenden Fläche 3 und der den Ist-Integralwert repräsentierenden Fläche 5 stimmen erfindungsge mäß miteinander überein. In der graphischen Darstellung der Fig. 2 folgt daraus, daß die mit Kreuzschraffur gekennzeichnete Fläche 6 zwischen dem Ist-Temperaturverlauf 2 bei Vollbelegung und dem Ist-Tem peraturverlauf 4 bei Teilbelegung gerade der Größe der schraffiert gekennzeichneten Fläche 7 entspricht, die seitlich von den beiden End zeitpunkten t_ET und t_EV, von unten durch die Zeitachse und von oben durch den Ist-Temperaturverlauf 2 begrenzt wird. Die einzelnen Flächen abschnitte der Fläche 6 müssen dabei mit richtigen Vorzeichen aufaddiert werden.

Fig. 3 zeigt den Ist-Temperaturverlauf 8 bei Vollbelegung und den Ist-Tem peraturverlauf 9 bei Teilbelegung unter Vorgabe des gleichen Soll-Temperaturverlaufs 12. Der Soll-Temperaturverlauf 12 entspricht einem typischen Soll-Temperaturverlauf, wie er gewonnen wird, wenn als Soll-Temperaturverlauf der Ist-Temperaturverlauf verwendet wird, der in einem vorausgehenden Backzyklus mit Vollbelegung unter Vorgabe eines Anfangs-Soll-Temperaturverlaufs ermittelt wurde.

Der Ist-Temperaturverlauf 8 bei Vollbelegung verläuft zu Beginn des Backzyklus sehr viel enger am Soll-Temperaturverlauf 12 als der Ist-Tem peraturverlauf 9 bei Teilbelegung. Zum Ausgleich der höheren Backtemperaturen zu Beginn des Backzyklus wird der Backzyklus mit Teilbelegung bereits zum Zeitpunkt t_ET beendet, der durch die Überein stimmung des aktuellen Ist-Integralwertes mit dem Soll-Integralwert bestimmt wird.

Wegen der erfindungsgemäßen Übereinstimmung der Integralwerte unterhalb der Kurven des Ist-Temperaturverlaufs 8 bei Vollbelegung und dem Ist-Temperaturverlauf 9 bei Teilbelegung entspricht die kreuzschraf fierte Fläche 10 zwischen den beiden Ist-Temperaturverläufen gerade der schraffierten Fläche 11 zwischen den beiden Endzeitpunkten t_ET und t_EV. Die einzelnen Flächenabschnitte der Fläche 10 müssen dabei mit richti gen Vorzeichen aufaddiert werden.

In der Fig. 4 ist die Temperatur über die Zeit während eines Backzyklus mit drei Backabschnitten A1, A2 und A3 aufgetragen. Der Backzyklus wird unter Vorgabe des stufenförmigen Soll-Temperaturverlaufs 13 durchgeführt. Die drei Backabschnitte A1, A2 und A3 sind jeweils durch die Backtemperaturen T_A1, T_A2 und T_A3 als Backparameter gekennzeich net, wobei die Dauer der Abschnitte durch die definierte Abfolge der Zeitabschnitte t_A1, t_A2 und t_A3 vorgegeben ist. Selbstverständlich können weitere Backparameter für die drei Backabschnitte A1, A2 und A3 defi niert sein. Nach Abschluß des Backzyklus wird das Integral des Ist-Tem peraturverlaufs 14 über die Zeit für jeden einzelnen der Backab schnitte A1, A2 und A3 berechnet und diese drei Werte als Abschnitts- Soll-Integralwerte gespeichert. Die drei Abschnitts-Soll-Integralwerte entsprechen dabei gerade dem Flächeninhalt der schraffiert dargestellten Flächen 15, 16 und 17 unterhalb der Kurve des Ist-Temperaturverlaufs 14 in den jeweiligen Abschnittsgrenzen.

In der Fig. 5 ist die Temperatur über die Zeit während eines Backzyklus mit den drei Backabschnitten A'1, A'2 und A'3 aufgetragen, wobei die Backparameter der Backabschnitten A'1, A'2 und A'3 einerseits und A1, A2 und A3 anderseits, insbesondere die jeweiligen Backtemperaturen T_A1, _A2 und T_A3, miteinander übereinstimmen. Allerdings wird Dauer der drei Backabschnitte A'1, A'2 und A'3 nicht durch eine Abfolge definierter Zeitabschnitte vorgegeben, sondern wird durch die drei Abschnitts-Soll-In tegralwerte bestimmt. Zur Bestimmung der Dauer der einzelnen Back abschnitten A'1, A'2 und A'3 wird der aktuelle Ist-Integralwert unter der Ist-Temperaturkurve 18 permanent oder in definierten Zeitabständen berechnet und mit dem Abschnitts-Soll-Integralwert des entsprechenden Backabschnitts A1, A2 oder A3 aus dem ersten Backzyklus verglichen. Sobald beide Werte miteinander übereinstimmen, ist der entsprechende Backabschnitt A'1, A'2 oder A'3 beendet und der Backzyklus wird mit den Backparametern des nächsten Backabschnitts fortgesetzt. Um die Inte gralwerte richtig vergleichen zu können, wird der Anfangswert des Ist-In tegralwertes zu Beginn jedes Backabschnitts auf Null gesetzt. Am Ende des letzten Backabschnitts A'3 ist der gesamte Backzyklus beendet.

Im Ergebnis entsprechen die drei Abschnitts-Integralwerte der Backab schnitte A'1, A'2 und A'3 gerade dem Flächeninhalt der schraffiert darge stellten Flächen 19, 20 und 21 unterhalb der Kurve des Ist-Tem peraturverlaufs 18 in den jeweiligen Abschnittsgrenzen. Die Flä cheninhalte der Flächen 19 und 15, 20 und 16, sowie 21 und 17 stimmen erfindungsgemäß jeweils paarweise miteinander überein.

Der Verlauf der Soll-Temperaturkurve 22 ergibt sich aus den Backtempe raturen T_A1, T_A2 und T_A3 und der Dauer der Backabschnitte A'1, A'2 und A'3, wobei die Dauer der Backabschnitte nicht fest vorgegeben ist, sondern vom Ist-Temperaturverlauf abhängt, da dieser das Erreichen der jeweiligen Abschnitts-Soll-Integralwerte bestimmt.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Backofens, insbesondere mit unter schiedlicher Belegung, wobei der Ist-Temperaturverlauf im Back ofen meßbar und die Heizleistung des Backofens in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- zunächst der Backofen in einem ersten Backzyklus, insbesondere mit voller Belegung, entsprechend einem vorgegebenen Soll-Temperaturverlauf (1, 12) gefahren wird,
- gleichzeitig der Ist-Temperaturverlauf (2, 8) ermittelt und gespei chert wird,
- nach Abschluß des ersten Backzyklus das Integral des Ist-Tem peraturverlaufs (2, 8) über die Zeit vom Beginn (t₀) bis zum Ende (t_EV) des Backzyklus berechnet und als Soll-Integralwert ge speichert wird, und
- während der weiteren Backzyklen, insbesondere beim Betrieb mit Teilbelegung, das Integral des aktuelle Ist-Temperaturverlaufs (4, 9) über die Zeit permanent oder zumindest in definierten Zeitab ständen als Ist-Integralwert berechnet wird, wobei sobald der aktu elle Ist-Integralwert den Soll-Integralwert überschreitet das Ende (t_ET) des aktuellen Backzyklus erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- der erste Backzyklus mehrere in definierten Zeitabständen aufein ander folgende Backabschnitte (A1, A2, A3) aufweist, wobei jedem Backabschnitt (A1, A2, A3) bestimmte Backparameter, insbesonde re bestimmte Soll-Temperaturverläufe (T_A1, T_A2, T_A3), zugeordnet sind,
- nach Abschluß des ersten Backzyklus der Ist-Temperaturverlauf (14) gespeichert und für jeden einzelnen Backabschnitt (A1, A2, A3) ein Abschnitts-Soll-Integralwert (15, 16, 17) in den Ab schnittsgrenzen berechnet wird, und
- während der weiteren Backzyklen, deren Backabschnitte (A'1, A'2, A'3) die gleichen Backparameter aufweisen wie die Backab schnitte (A1, A2, A3) des erste Backzyklus, das Integral des aktu elle Ist-Temperaturverlaufs (18) über die Zeit permanent oder zu mindest in definierten Zeitabständen als Ist-Integralwert berechnet wird, wobei sobald der aktuelle Ist-Integralwert den Abschnitts- Soll-Integralwert (15, 16, 17) des entsprechenden Backabschnitts überschreitet zum jeweils nächsten Backabschnitt übergegangen wird, und wobei beim Übergang von einem Backabschnitt zum nächsten Backabschnitt der Ist-Integralwert auf den Wert Null zu rückgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Integral des Ist-Temperaturverlaufs über die Zeit durch Anwendung eines numerischen Verfahrens in einer Auswerteeinheit berechnet oder angenähert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Soll-Temperaturverlauf (12) des ersten Backzyklus der Ist-Temperaturverlauf verwendet wird, der in einem vorausgehenden Backzyklus mit Vollbelegung unter Vorgabe eines Anfangs-Soll-Tem peraturverlaufs ermittelte wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Backen mit Vollbelegung ermittelte Ist-Temperatur verlauf vor der Anwendung als neuer Soll-Temperaturverlauf (12) geglättet wird.