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Verfahren und Einrichtung zum auto-
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matischen Garen von Nahrungsmitteln in einem Mikrowellengerät Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Garen von Nahrungsmitteln -nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es sind Mikrowellengeräte bekannt, bei denen in der Abluft ein Gassensor
mit quantitativer Auswertung angeordnet ist (DE-OS 29 35 862). Hierbei ist aber
das Gar-bzw Kochergebnis weitgehend von der chemischen Zusammensetzung des Gargutes,
der Menge sowie der Oberfläche der Anfangstemperatur und der Raumluft abhängig.
Außerdem wird hierbei der Garnzustand in erster Linie nur an der Oberfläche des
Gargutes erfaßt. So kann z.B. ein großes Fleischstück an der Oberfläche schon.gar
sein, während es im Kern noch roh ist. Durch die quantitative Auswertung kann nur
eine "Fertlg"-Meldung gegeben werden. Bis zu diesem Zeitpunkt wird in der Regel
mit der
vollen Leistung gearbeitet, was dann bei großen Fleischstücken,
die an sich eine lange Garzeit benötigen, zum Austrocknen (Übergaren) der Oberfläche
führt.
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Weiterhin ist aus der DE-AS 27 06 367 ein Mikrowellenofen mit einem
im Strömungsweg der aus dem Heizraum ausströmenden Luft angeordneten Feuchtigkeitsfühler
bekannt.
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Dieser Feuchtigkeitsfühler dient hier zu Erfassung einer Änderung
der Feuchtigkeit im Heizraum, die durch fortschreitende Erwärmung des Nahrungsmittels
bedingt ist.
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Mit dem Feuchtigkeitsfühler ist eine Kochzustand-Detektorschaltung
verbunden, durch die eine Einrichtung zur Steuerung der in den Heizraum abzugebenden
Heizenergie angesteuert wird. Die vom Feuchtigkeitsfühler festgestellte Feuchtigkeit
ist aber abhängig von der Menge sowie der Oberflächenbeschaffenheit des Nahrungsmittels
und ob das zu garende Nahrungsmittel abgedeckt ist oder nicht. Daher ist dieses
Verfahren zum Garen von Nahrungsmitteln äußerst unbefriedigend. In der Regel hat
nämlich die Oberfläche des zu garenden Gutes bereits den Siedepunkt erreicht, während
die Kerntemperatur bei diesem Gut noch weit darunter liegt.
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Die DE-OS 29 43 977 hat dagegen einen Mikrowellenherd zum Gegenstand,
bei dem die Kochzeit dadurch geregelt wird, daß statt eines im räumlichen Abstand
vom Gar- bzw.
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Kochgut angeordneten Feuchtigkeitsfühlers ein in das Gar- bzw. Kochgut
eingesteckter Temperaturmeßfühler Verwendung findet. Mit der alleinigen Verwendung
eines solchen Temperaturmeßfühlers wird der ebenfalls kein zufriedenstellendes Kochergebnis
erzielt, da bei Erreichung der erforderlichen Gar-Kerntemperatur oftmals die Oberfläche.des
Gar- bzw. Kochgutes bereits durch Überhitzung sehr stark verkrustet bzw. sogar schon.verbrannt
ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine andere Einrichtung und
Methode zum völlig automatischen Garen oder Aufwärmen von Nahrungsmitteln bzw. Speisen
im Heizraum eines Mikrowellenherdes zu finden, die ein präzises Steuern von Gar-
bzw. Kochvorgängen unter sparsamsten Energieeinsatz gestatten, damit ein allen Anforderngen
hinsichtlich des äußeren und inneren Gargutzustandes erfüllendes Ergebnis erzielt
werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist den Patentansprüchen
1 bis 4 zu entnehmen.
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Durch die Erfindung werden hervorragende Garergebnisse erzielt, weil
einerseits mehr Daten zur Erfassung des jeweiligen Gargut-Zustandes zur Auswertung
zur Verfügung stehen und diese Daten relativ störsicher erfaßt werden können und
daß andererseits während des Garprozeß-Ablaufes eine dem jeweiligen Gargut-Zustand
angepaßte Abstufung der in den Heizraum abzugebenen Heizenergie stattfindet. Darüberhinaus
besteht die vorteilhafte M8glichkeit,.daß eine Vielzahl von verschiedenen Nahrungsmitteln
bzw. Speisen mit relativ wenigen im Mikrocomputer eingespeicherten Grundprogrammen
einwandfrei gegart oder aufgewärmt werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Prinzip
dargestellt und wird an Hand dieser nachfolgend näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 den Gar- bzw. Heizraum eines Mikrowellengerätes
zum Garen bzw. Aufwärmen von Nahrungsmitteln Fig. 2 eine Schaltungsfunktionsskizze
der
Sensorenanordnung im Heizraum.
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Mit 1 ist der Gar- bzw. Heizraum eines nicht weiter dargestellten
Mikrowellengerätes zum Garen und Aufwärmen von Speisen bezeichnet. Ein Nagnetron
2 gibt, wenn es eingeschaltet ist, zum Erwärmen bzw. zum Garen der im Heizraum 1
eingebrachten Speisen Mikrowellenenergie.in den Heizraum ab.
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Im Bodenbereich des Heizraumes 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Gefäß 3 mit Speiseninhalt 4 abgestellt. In der Speise 4 ist ein sogenanntes
Speisenthermometer als Meßfühlereinrichtung 5 zum Erfassen bzw. Messen von deren
Kerntemperatur eingebracht. Im Strömungsweg 6 der aus dem Heizraum 1 abströmenden
Luft und im Strömungsweg 7 der dem Heizraum zuströmenden Luft ist je ein Sensor
8 (Abluftsensor) bzw. 9 (Zuluftsensor) angeordnet. Die beiden Sensoren 8, 9 können
dabei in zweifacher Weise ausgenutzt werden und zwar als Sensoren für oxidierbare
Gase und/oder als Feuchtigkeitssensoren. Eine Motor-Gebläse-Einrichtung 10 sorgt
fUr die Luftzufuhr zum Heizraum 1.
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Die zuströmende Luft setzt sich aus der Raumluft und der in der Raumluft
enthaltenen Störgase, wie z.B..Zigarettenrauch, zusammen. Die ausströmende Luft
enthält noch zusätzlich die aus den Nahrungsmitteln bzw. Speisen während des Garvorganges
austretenden oxidierbaren Gase und Wasserdampf. Die von der Meßfühlereinrichtung
5 und den beiden Sensoren 8,9 ermittelten Daten gehen zur Auswertung in einen programmierbaren.Mikrocomputer
11 ein, in dem mehrere Grundprogramme zur Steuerung von Garungsprozessen für unterschiedliche
Speisen gespeichert sind. Aus den dem Mikrocomputer 11 zugehenden Daten werden die
erforderlichen Gesamtgarzeiten und die entsprechenden Leistungsstufen errechnet,
die abhängig in der Art (Zusammensetzung) und Größe (Gewicht) des Gargutes sind.
Die beiden Sensoren 8, 9 (Gassensoren) mit ihrem,fbtentometer P sind Teil einer
Referenz- bzw.
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Brückenschaltung 12. Zu dieser Brückenschaltung gehören
weiterhin
zwei Widerstände R' und Rw sowie ein Kondensa tor C. Falls.in der dem Heizraum 1
zugeführten Ansaugluft Störgase enthalten sind, ändert der in der Ansaugluft befindliche
Gassensor 9 seinen Widerstand. Da die Ansaugluft danach auch den im Abluft-Strömungsweg
6 angeordneten Gassensor 8 passiert, ändert dessen Widerstand seinen Wert ebenfalls
entsprechend. Diese beiden Widerstandsänderungen kompensieren sich in der Brückenschaltung
12, so daß die Brücken-Ausgangsspannung unabhängig von Störungen bleibt. Die durch
Störungen (Störgase) bedingte Widerstandsänderung beim Zuluft-Gassensor 9 bewirkt
die gleiche Widerstandsänderung beim Abluft-Gassensor 8. Da durch werden die die
wirkliche Gaskonzentration im Heizraum 1 negativ beeinflußenden Störgase kompensiert,
so daß diese praktisch ohne Einfluß auf die Steuerschaltung für die Heizenergie
bleiben. Das Potenli0meterdient in üblicher Weise zur Einstellung der Spannung in
den Brükkenzweigen der beiden Gassensor+n 8,9. Diese wird so eingestellt, daß die
Brücke bei der etwa zu erwartenden Gaskonzentration abgeglichen ist, uM eine größtmögliche
Linearität zu erzielen. Der Kondensator C dient zur Entstörung und Glättung der
Ausgangsspannung.
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Mit der beschriebenen Einrichtung ist ein völlig automatisches Garen
von Nahrungsmitteln bzw. Speisen im Heizraum 1 eines Mikrowellengerätes durchführbar,
das folgendermaßen abläuft: In dem im Heizraum 1 eingebrachten Gargut 4 wird zunächst
die Meßfühlereinrichtung 5 (Speisenthermometer) eingesteckt und angeschlossen. Dann
wird die Art, z.B. Fleischart, des Gargutes manuell im Rechner des Mikrocomputers
11 eingegeben und der Start ausgelöst. Das Angaren wird mit voller Heizleistung
(100 % Einschaltdauer - 100 % ED) so lange durchgeführt, bis die Sensor-Spannung
die Asymptote
erreicht hat, was bedeutet, daß die Oberfläche des
GarguteS (Fleisch) gar ist. Nunmehr erfolgt ein Zurückschalten des Magnetrons 2
(Hikrowellenenergiequelle) auf die erste Fortgarstufe mit einer um 20 % verminderten
Heizleistung. Ab diesem Zeitpunkt (tal) wird in kurzen Abständen mehrmals hintereinander
mit der Meßfuhlereinrich tung 5 die Kerntemperatur im Gargut gemessen und.der gemessene
Temperaturanstieg mit dem Sdlwert, der durch die Eingabe der Gargutart zu Beginn
des Verfahrens gegeben ist, verglichen. Ist dieser Sollwert erreicht, erfolgt Abschaltung
der Heizleistung mit flFertigmeldungll. Falls jedoch nach dem Zeitpunkt t1 plus
15 Min. die Kerntemperatur im Gargut noch kleiner als 500 C ist, erfolgt ein Umschalten
auf eine zweite Fortgarstufe mit einer nochmaligen Verminderung der Heizleistung
um 20 %, so daß gegenüber der vollen Angar-Heizleistung jetzt nur noch mit einer
Heizleistung von 60 % gearbeitet wird. Dieser Verfahrensschritt ist insbesondere
bei großen Fleischstücken von Bedeutung, da durch das damit erreichte Verlangsamen
des Garvorganges das Vordringen der Wärme zum Gargutkern begünstigt wird. Nach Erreichen
der vor.gegebenen Kern temperatur erfolgt Abschaltung der Heizleistung und "Fertig-Meldung".
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Die eingangs beschriebene Einrichtung kann auch noch so abgewandelt
werden, daß auf die Meßfühlereinrichtung (Speisenthermometer) verzichtet wird und
an Stelle dafür das Anfangsgewicht des Gargutes manuell eingegeben wird. Auch hier
wird nach einem Angaren mit voller Heizleistung auf die Fortgarstufe mit verminderter
Heizleistung umgeschaltet.
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Das Garende (t End) wird aus der eingegebenen Gargutart und dem Anfangsgewicht
des Gargutes errechnet. Wenn t Ende" erreicht ist, erfolgt Abschaltung der Heizleistung
und Fertig-Meldung.