DE2616546B2

DE2616546B2 - Vorrichtung zur Messung des Bräunungsgrades von Toastbrot

Info

Publication number: DE2616546B2
Application number: DE19762616546
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Phys. Bernt; Alfred Dipl.-Ing. 8901 Kissing Eder; Anton Dipl.-Phys. Dr. Heuberger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1976-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2616546C3; DE2616546A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Bräunungsgrades von Toastbrot nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die z. Zt. gebräuchlichen Toastgeräte mit automatischer Beendigung des Toastvorgangs arbeiten mit einer Zeitsteuerung, d. h. nach einer vorgegebenen, von außen einstellbaren Zeit wird der Toastvorgang beendet. Bei dieser Steuerungsart hängt die erreichte Bräunung von der Vorheizung des Gerätes durch vorausgegangene Röstungen sowie von der Beschaffenheit des verwendeten Brotes sehr stark ab. Die Hauptursache für dio Schwankungen im Bräunungsergebnis ist die unterschiedliche Brotfeuchtigkeit, die von der Lagerung des Brotes abhängt. Der Toastvorgang besteht nämlich aus ίο einer feuchtigkeitsabhängigen, unterschiedlich langen Trocknungsphase und einer nachfolgenden Bräunungsphase. Es gibt deshalb Geräte, die die Beendigung der Trocknungsphase meßtechnisch zu erfassen versuchen und erst danach die Zeitsteuerung für die Dauer des

w Bräunungsvorgangs in Betrieb setzen. Hierzu wird entweder die Temperatur unmittelbar an der Brotoberfläche oder der Dampfgehalt der Luft in der Nähe des Brotes gemessen, da am Ende der Trocknungsphase die Temperatur an der Brotoberfläche ansteigt und der Wasserdampfaustritt sich stark vermindert. Die Nachteile solcher Systeme liegen in der aufwendigen mechanischen Justierung des Meßfühlers zur Brotoberfläche, in der Empfindlichkeit gegen mechanische Beschädigung sowie in der fehlenden Möglichkeit, Effekte, die den Bräunungsvorgang selbst beeinflussen, zu erfassen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches, zuverlässiges Verfahren und eine mechanisch robuste Vorrichtung zu schaffen, die obengenannte Nachteile vermeidet. Im Hinblick auf die Verwendung als Haushaltsgerät ist es weiterhin ein wesentlicher Bestandteil der Aufgabe, eine möglichst billig herstellbare Steuerungsvorrichtung zu finden, deren Preis nur einen Bruchteil der Herstellungskosten der bisherigen Toastgeräte beträgt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Maßnahmen. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die während des Toastens stattfindende Veränderung des Brotes direkt zu messen und nach dieser Meßgröße den Zeitablauf des Toastvorgangs zu steuern. Aus der Messung des transmittierten Anteils einer optischen Strahlung läßt sich unmittelbar der Bräunungsgrad von Toastbrot bestimmen und nach dieser Meßgröße die Zeitdauer des Toastvorgangs bzw. die Temperatur der Heizspirale regeln. Geräte zur Messung des Bräunungsgrades von Toastbrot bzw. Backwaren usw., bei denen das Röstgut während des Röstvorgangs mit optischer Strahlung beleuchtet wird, sind bereits bekannt, vgl. z. B. DT-OS 16 54 885 und DT-OS 24 31 150. Allen diesen Lösungsvorschlägen ist jedoch gemeinsam, daß sie ausschließlich und ausdrücklich einen optischen Strahlengang in Reflexion benutzen, die Möglichkeit einer Meßanordnung in Durchstrahlung wird nirgends auch nur andeutungsweise berührt. Das Fehlen solcher Vorschläge resultiert mit Sicherheit daraus, daß man üblicherweise annimmt, daß Brot eine sehr wenig transparente Substanz ist. Weiterhin stellt die Bräunung hauptsächlich eine Veränderung der Oberfläche dar, für deren Messung jeder Fachmann zunächst nur einen Strahlengang in Reflexion für technisch sinnvoll erachtet, zumal Brot größere Löcher aufweisen kann, die die Durchstrahlung besonders ungünstig erscheinen

(ι¹; lassen. In Vorversuchen konnte jedoch gezeigt werden, daß alle für das Toasten in Frage kommenden Brotsorten genügend transparent sind und daß die Transmissionsänderung ein sehr gutes Maß für die

Bräunung darstellt (vgl. Fig. 1 und 3). Bei den Versuchen hat sich weiterhin herausgestellt, daß sich die Löchrigkeit des Biotes bei Durchstrahlung weniger auswirkt als bei Reflexion, da Brot praktisch als optische Streuscheibe wirkt, weshalb eine Mittelung über einen größeren Flächenbereich erfolgt. Die weiteren Vorteile der Durchstrahlungsanordnung sind die wesentlich geringere Empfindlichkeit gegen Lageveränderungen, insbesondere Verkippung des Brotes während des Toastvorgangs sowie der einfachere und leichter justierbare Strahlengang (vgl. Fig. 1). Letzteres ist gerade für die bei Toastgeräten geforderten geringen Herstellkosten von großer Bedeutung.

Es ist weiterhin bei der Gasanalyse bereits bekannt, ein zu analysierendes Gas durch ein Reagenzpapier zu saugen, einen zu Beginn dieses Vorgangs erhaltenen Remissionsmeßwert zu speichern und mit dem laufend gemessenenen momentanen Remissionswert zu vergleichen (DT-OS 22 17 285). Aus der DT-OS 22 '8 134 ist es schließlich noch bekannt, den Bräunungsgrad eines Röstguts aus der in zwei unterschiedlichen Spektralbereichen remittierten Strahlung zu ermitteln.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipdarstellung des optischen Strahlengangs,

F i g. 2 die vollständige Bräunungskurve von ungetoastet bis verbrannt,

F i g. 3 den Bräunungsverlauf bei Brot unterschiedlicher Feuchtigkeit,

Fig.4 eine vereinfachte Aufrißdarstellung eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels mit Blockdarstellung des Stromlaufes,

F i g. 5 eine allgemeine Prinzipdarstellung der Steuerungselektronik.

F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Strahlengang für die Messung (1 Toastbrot, 2 Strahlungsquelle, 3 Heizspirale, 4 Strahlungsempfänger).

Die Größe und den zeitlichen Verlauf des Meßsignals (Zunahme der Lichtundurchlässigkeit des getoasteten Brotes) zeigen die Fig. 2 und 3. In Fig. 2 ist der gemessene gesamte Verlauf einer Bräunungskurve von ungetoastet bis verbrannt dargestellt. Der Unterschied zwischen ungetoastet und stark getoastet beträgt den Faktor 4 und ist somit elektronisch sehr leicht auswertbar.

Fig.3 zeigt drei mit der gleichen Anordnung gemessene Bräumingskurven. Dabei wurde in Fig.3a normales, in 3b feuchtes und in 3c vorgetrocknetes Brot verwendet. Obwohl in den drei Fällen die Trocknungsphase, während der sich der Bräunungsgrad nicht ändert, verschieden lang dauerte, ergab sich bei der gleichen Differenz zwischen Anfangs- und Endvert der Absorption das gleiche Bräunungsergebnis. Ebenso ohne Einfluß auf das Ergebnis bleibt die Anfangstemperatur des Gerätes, d. h. es ist gleichgültig, ob das Toastgerät zu Beginn des Toastvorgangs kalt oder durch vorhergegangene Toasiungen bereits aufgeheizt ist.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist im Prinzip in Fig.4 dargestellt. Als Strahlungsquelle 2 wird eine Glühbirne, eventuell eine Niedervoltlampe, als Strahlungsempfänger 4 ein CdS-Photowiderstand verwendet. Eine thermische Trennung von Quelle bzw. Empfänger von der Heizspirale 3 ist am einfachsten durch Lichtleiter 8a und 8b zu bewerkstelligen. Der Lichtleiter 8a kann eventuell entfallen, wenn eine temperaturbeständige Glühbirne verwendet wird. Besonders vorteilhaft ist es, die Bräunungsmessung in einem ausgewählten Wellenlängenbereich durchzuführen, um einerseits einen möglichst großen Meßeffekt zu erzielen und zum anderen eine Störung durch die Temperaturstrahlung der Heizspirale auszuschließen. In Fig. 4 ist deshalb in den Strahlengang ein Filler, z. B. Blaugrün-Filter, eingefügt 5. Das Meßsignal wird mit Hilfe einer Steuerungselektronik 6 zur Steuerung des Heizspiralenstromes über eine Schaltelektronik 7 benützt, die im wesentlichen aus einem Relais, Thyristor, Triac oder Transistor besteht. Diese Schaltelektronik 7 muß weiterhin nach Beendigung des Toastvorgangs den mechanischen Brotauswurf auslösen. Die Niederspannung für die Lichtquelle und die Elektronik wird am einfachsten durch Spannungsteilung über einen Vorwiderstand 9 aus der Netzspannung gewonnen. Dieser Widerstand kann naturgemäß als Teil der Heizspirale oder als Zusatzheizwicklung ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt die Prinzipdarstellung der Steuerungselektronik 6, in der die Grundelemente schematisch angedeutet sind. Das elektrische Signal des Strahlungsempfängers gelangt einmal auf eine Eingangsverstärkerstufe 10 und auf einen Anfangswertspeicher 11. Der Differenzverstärker 12 bildet die Differenz zwischen dem gespeicherten Anfangswert und dem Momentanwert des elektrischen Signals. Diese Differenz wird ihrerseits über einen Komparator 13 mit einem über ein Potentiometer 14 von außen einstellbaren Wert verglichen. Sind der Differenzbetrag und der von außen eingestellte Wert, der ein vorgebbares direktes Maß für den Bräunungsgrad darstellt, gleich, so soll ein Abschaltimpuls an den Schalter 7 von Fig.4 gegeben werden.

Die Steuerungselektronik besitzt die weitere Aufgabe (in der Prinzipdarstellung von Fig. 5 nicht berücksichtigt), irreguläre Betriebszustände zu erkennen und den Toastvorgang in einem solchen Fall sofort zu unterbrechen. Solche Fälle sind z. B. eine ausgebrannte Glühbirne 8 oder die Betätigung des Toasters ohne eingelegtes Brot.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Bräunungsgrades von Toastbrot, mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Toastbrots, einem Photoempfänger sowie einer dem Photoempfänger nachgeschalteten Elektronikschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) auf der einen und der Photoempfänger auf der anderen Seite des Toastbrots (1) angeordnet sind, und daß die Elektronikschaltung einen Speicher (11) zur Speicherung des dem durchgelassenen Licht zu Beginn des Toastvorgangs entsprechenden Ausgangssignals des Photoempfängers sowie eine Vergleichseinrichtung (12) zur Erzeugung eines der Differenz zwischen dem gespeicherten Ausgangssignal ur.d dem momentanen Ausgangssignal des Photoempfängers entsprechenden Meßsignals aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle im wesentlichen monochromatisch ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein Filter (5) mit einem ausgewählten Durchlaßbereich angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoempfänger (4) spektralselektiv ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, daß die Lichtquelle (2) und/oder das Filter (5) und/oder der Photoempfänger (4) im kurzwelligen Teil des sichtbaren Lichtspektrums arbeiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle von der Heizspirale (3) des Toasters gebildet ist und daß ein Zerhacker zur periodischen Unterbrechung der Heizspiralenstrahlung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) und/oder der Photoempfänger (4) von der Heizspirale des Toasters räumlich getrennt angeordnet und das Licht in Lichtleitern (8) geführt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des zeitlichen Verlaufs des Toastvorgangs eine auf das Meßsignal ansprechende Schalteinrichtung (13) vorgesehen ist, die den Heizstrom über ein Relais oder einen Thyristor oder ein Triac oder einen Transistor steuert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Komparator (13) enthält, der das Meßsignal mit einem vorgebbaren Sollwert vergleicht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des zeitlichen Verlaufs des Toastvorgangs eine die Änderungsgeschwindigkeit des Meßsignals erfassende Einrichtung vorgesehen ist.