DE3621999A1 - Method and device for determining the optimum degree of cooking of meat - Google Patents

Method and device for determining the optimum degree of cooking of meat

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Dieter Oelker
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Abstract

The invention relates to a method and the device for determining the optimum degree of cooking of meat using a known electric conductivity measurement method. According to the invention, the optimum degree of cooking is determined on the basis of the proportion, which varies in the cooking meat, of free-flowing water, which is thus capable of current conduction, by means of the evaluation of the function Ux = f(t), where Ux is the measurement alternating voltage. According to the invention, the device for carrying out the method must have such a diameter and the annular electrodes must already be dimensioned in such a way that the device (probe) mainly enters into the intercellular spaces and less into the cell-interior microspaces and at that point measures the electrolyte solution content which changes during cooking as a changing electric resistance. The probe is made up of the following parts: hand-piece, tubular basic body, two annular electrodes which are insulated against metal probe parts, and a tip piece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der optimalen Gare von Garfleischspeisen unter besonderer Berücksichtigung der während der thermischen Zubereitung zu erreichenden optimalen Zartheit und Saftigkeit der Garfleischspeisen.The invention relates to a method and a device for determining the optimal cooking of Meat dishes with special attention to the to be achieved during thermal preparation optimal tenderness and juiciness of the meat dishes.

Zur Bestimmung der Gare und damit des Endpunktes der Wärmeeinwirkung bei der thermischen Zubereitung von Fleischspeisen und anderen Speisen sind bereits verschiedene Verfahren bekannt geworden. Allen Verfahren gemeinsam ist, daß ein vom Gargut ausgehendes meßbares Signal der Stoffwandlung bestimmt, in elektrische Signale umgewandelt, verstärkt und dann zur Garprozeßsteuerung verwendet wird. Alle bekannten Verfahren unterscheiden sich jedoch in der Art und Weise des vom Gargut ausgehenden Signals der Stoffwandlung. An erster Stelle stehen die Temperatur-Garmeßverfahren. Bei diesen Verfahren wird die Gutskern-, Gutsoberflächen und/oder Garraumtemperatur als Funktion der Garzeit gemessen. Grundlage dieser Garbestimmungsverfahren ist die Zuordnung von empirisch ermittelten, schlachttierspezifischen Temperatur-Zeitrelationen zu drei festgelegten verschiedenen Garezuständen der Fleischspeisen, dem halbrohen, dem halbgaren und dem vollgaren Zustand. Auskunft über die diesen Garezuständen zugeordneten schlachttierspezifischen Temperatur-Zeitrelationen gibt z. B. das Buch "Technologie der Garverfahren" von D. J. Tilgner, Verlagshaus Sponholz, Frankfurt a. M. 1974.To determine the cooking and thus the end point of the Exposure to heat during the thermal preparation of Meat dishes and other dishes are already there various procedures have become known. All procedures common is that a measurable starting from the food Substance conversion signal determined into electrical signals converted, reinforced and then for cooking process control is used. Differentiate all known methods however, in the way of the food being cooked outgoing signal of the metabolism. In the first place are the temperature cooking methods. With these processes the surface of the core, the surface of the estate and / or cooking space temperature as a function of the cooking time measured. The basis of this cooking determination procedure is the assignment of empirically determined slaughter animal-specific temperature-time relationships three defined different cooking states of the Meat dishes, the semi-raw, the semi-cooked and the fully cooked condition. Information about these Slaughter animal-specific assigned to cooking states Temperature-time relations are e.g. B. the book "Technology of Cooking Processes" by D. J. Tilgner, Sponholz publishing house, Frankfurt a. M. 1974.

Eine andere Gruppe von Garebestimmungsverfahren bedient sich der Feuchtigkeitsmessung in der Abluft des Garraumes. Dieses Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, daß die beim trockenen Garen von Fleischspeisen entweichende Abluft mit zunehmendem Garegrad der Fleischspeisen feuchter wird und beim Erreichen des Verdampfungspunktes sogar eine sprungförmige Feuchtigkeitszunahme auftritt. Nach Erreichen eines empirisch festgelegten Feuchtigkeitagehaltes der Abluft wird bei diesen Verfahren die Heizleistung bzw. Heizdauer der Wärmequelle des Gargerätes gesteuert. Eine dritte Gruppe von Garebestimmungsverfahren steuert die Heizleistung bzw. Heizdauer der Gargeräte durch Messen der Infrarotabstrahlung der Gutsoberfläche oder durch Messen der von einer oder mehreren Guts-Meßstellen ausgehenden Strahlungsenergie mit Hilfe eines Sekundärelektronenvervielfachers, z. T. unter Zwischenschaltung eines Wandlers von Wärmeenergie in Lichtenergie. Eine vierte Gruppe von Garebestimmungsverfahren nutzt die Lichtreflexion einer auf eine vorgegebene Temperatur einstellbaren Körperoberfläche im Bereich beginnender Dampfkondensation. Die Änderung der Lichtreflexion wird als Steuergröße der Heizleistung bzw. Heizdauer des Gargerätes in Anwendung gebracht.Another group of cooking determination methods uses the moisture measurement in the exhaust air of the  Cooking space. This procedure is the observation that the dry cooking of Exhaust air escaping meat dishes with increasing Cooking level of meat dishes becomes moist and when Reaching the evaporation point even one abrupt moisture increase occurs. To Reaching an empirically determined moisture content the exhaust air becomes the Heating power or heating duration of the heat source of the Cooking device controlled. A third group of cooking determination methods controls the heating output or heating duration of the cooking appliances by measuring the infrared radiation of the estate surface or by measuring the one or more Guts measuring points with radiating energy Using a secondary electron multiplier, e.g. T. with the interposition of a converter of thermal energy in light energy. A fourth group of cooking determination methods uses the light reflection one on a given one Temperature adjustable body surface in the area beginning steam condensation. The change in Light reflection is used as a control variable for heating power or heating time of the cooking appliance applied.

Weiterhin ist bekannt, daß die Konzentration oder der Partialdruck der von garenden Fleischspeisen, aber auch von anderen Gargütern abgesonderten Gase wie z. B. CO2, CO, Methan, H2S, Isobutan usw. gemessen und zur Steuerung der Gargeräte verwendet werden können. Schließlich ist auch ein Verfahren zur Steuerung des Bräunungsgrades beim Toasten bekannt, das die Heizleistung bzw. Heizdauer des Toasters durch Messen der elektrischen Leitfähigkeitsänderung an der Gutsoberfläche als Ausdruck des sich dort ändernden Feuchtigkeitsgehaltes regelt. It is also known that the concentration or the partial pressure of the gases separated from cooking meat dishes, but also from other cooking items, such as, for. B. CO 2 , CO, methane, H 2 S, isobutane, etc. measured and can be used to control the cooking devices. Finally, a method for controlling the degree of browning during toasting is also known which regulates the heating output or heating duration of the toaster by measuring the change in electrical conductivity on the surface of the estate as an expression of the moisture content changing there.

Alle bekannten Verfahren zur Bestimmung der Gare von Fleischspeisen besitzen den Nachteil, daß diese nicht die im Inneren des Gargutes ablaufenden und zur optimalen Gare führenden Stoffwandlung messen. Daher korrelieren die genannten Meßsignale nicht mit der Gare des gerade im Gargerät befindlichen Fleischstückes, insbesondere nicht mit den beiden Hauptparametern der Gare, der Zartheit und Saftigkeit, sondern liefern nur empirisch Näherungswerte. Die bisher erhältlichen Meßsignale sind folglich nicht in der Lage, die Herausbildung einer der jeweiligen Fleischspeisen möglichen optimalen Zartheit und Saftigkeit messend verfolgbar zu machen. Ein Teil der aufgeführten Meßverfahren läßt sich darüber hinaus nur beim trockenen Garen und nicht beim feuchten Garen realisieren, so daß deren Anwendungsbreite stark eingeschränkt ist. Zur Bestimmung der Gare und damit des Endpunktes der Wärmeeinwirkung bei der thermischen Zubereitung von Fleischspeisen und anderen Speisen sind bereits sondenartige Vorrichtungen bekannt geworden. Diese Sonden sind meistens in das Zentrum des Gargutes einzuführen und erfassen die Temperaturänderung im genannten Gutsbereich. Die Temperaturänderung wird dabei mit Hilfe von Thermoelementen oder Widerstandsthermometern gemessen. Die Erfasung der Kerntemperatur von garendem Fleisch erlaubt Rückschlüsse über den zeitlichen Fortschritt der Wärmedurchdringung des Körpers "Fleisch" zu ziehen. Eine Übereinstimmung der Gutskerntemperatur mit der optimalen Gare des jeweiligen Fleischstückes ist jedoch nicht reproduzierbar gegeben. Das liegt daran, daß mit Temperaturfühlern aller Art nicht die im Inneren des Gargutes ablaufenden und zur optimalen Gare führenden Stoffwandlungsprozesses oder wenigstens die Hauptprozesse gemessen werden können. Umfangreiche labor- und elektronenmikroskopische Untersuchungen haben ergeben, daß sich die optimale Gare von Fleischspeisen bei ganz bestimmten Veränderung der Ultrastruktur des Muskelgewebes eingestellt.All known methods for determining the gare of Meat dishes have the disadvantage that they are not those running inside the food and for Measure optimal cooking leading fabric conversion. Therefore, the measurement signals mentioned do not correlate the cooking of the one currently in the cooking appliance Piece of meat, especially not with the two Main parameters of cooking, tenderness and juiciness, but only provide approximate empirical values. The Measurement signals previously available are therefore not in able to develop one of each Meat dishes possible optimal tenderness and To make succulence measurable. A part of Measurement methods listed can also be only for dry cooking and not for moist cooking realize so that their range of applications strong is restricted. To determine the cooking and thus the end point of the Exposure to heat during the thermal preparation of Meat dishes and other dishes are already there probe-like devices have become known. These Most probes are in the center of the food introduce and record the temperature change in the mentioned estate area. The temperature change will Thereby with the help of thermocouples or Resistance thermometers measured. The detection of the core temperature of cooking meat allows conclusions about the time progress the heat penetration of the body to pull "meat". A match of the core temperature with the optimal cooking of the respective piece of meat is, however not reproducibly given. This is because with Temperature sensors of all kinds not those inside the Cooking good and leading to optimal cooking Substance conversion process or at least the main processes  can be measured. Comprehensive Laboratory and electron microscopic examinations have shown that the optimal cooking of Meat dishes with a certain change in Ultrastructure of the muscle tissue set.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Ausbildung einer der jeweiligen Fleischspeise möglichen optimalen Gare, insbesondere optimalen Zartheit und Saftigkeit sowohl beim feuchten als auch beim trockenen Garen messend zu verfolgen und beim Erreichen eines charakteristischen Meßwertbereiches elektrische Steuersignale zur Beeinflussung des Garprozesses zu gewinnen sowie eine Sonde zu entwickeln, mit deren Hilfe der zur optimalen Gare von Fleischspeisen führender Hauptprozeß der Stoffwandlung als elektrische Meßwertänderung erfaßt und einer bekannten Informationsverarbeitungsanlage zugeführt werden kann.The aim of the invention is training one of the respective meat dishes possible optimal Cook, especially optimal tenderness and juiciness for both moist and dry cooking to track and measure when reaching a characteristic measured value range electrical Control signals to influence the cooking process win as well as develop a probe with whose Help for the optimal cooking of meat dishes leading main process of material conversion as electrical measured value change detected and one known information processing system supplied can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffwandlungsvorgang im Gargut Fleisch zu finden, der mit der Herausbildung der komplexen Größe "Gare", insbesondere mit der Zartheit und Saftigkeit der Fleischspeisen in hohem Maße korreliert, der sich durch ein Meßverfahren kontinuierlich während des Garprozesses verfolgen läßt, dessen Meßwerte direkt als elektrische Signale entstehen und mit denen dann der Garprozess von Fleischspeisen in einer bekannten Weise gesteuert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich eine in zahlreichen Laborversuchen gewonnene naturwissenschaftliche Erkenntnis zunutze, daß sich beim Garen von Fleisch der Bindungszustand des in Fleisch befindlichen Wassers in charakteristischer Weise ändert. Das in rohem Muskelgewebe befindliche Wasser ist zu mehr als 70% in den Muskelzellen und zu etwa 10% in den interzelluären Räumen lokalisiert. In beiden biologischen Räumen sind die Wassermoleküle zwischen den ebenfalls in diesen Räumen befindlichen Eiweißfasersystemen verteilt. Im Inneren der Muskelzellen befindet sich das Wasser größtenteils im gebundenen Zustand. In den interzelluären Räumen hingegen ist es freifließbar. Das Eiweißfasersystem in den Muskelzellen wird aus zu Sarkomeren angeordneten Myofilamenten gebildet, und in den intrazellulären Räumen befindet sich das weitverzweigte Bindegewebenetzwerk, vor allem aus Kollagen. Ändern sich die Dimensionen oder der Aufbau der Sarkomeren sowie die Volumina und membranartigen Begrenzungen der Muskelzellen, so muß sich auch der Bindungszustand des darin befindlichen Wassers ändern. Die in den Muskelzellen zu Sarkomeren angeordneten Myofilamente ziehen sich beim Garen im Bereich von etwa 40 bis 50°C in charakteristischer Weise zusammen, und Teile der Sarkomerenstrukturelemente und das Sarkoplasma granulieren sogar. Bei diesen thermodenaturativen Veränderungen im Inneren der Muskelzellen geht das zuvor gebundene Zellwasser in den freifließbaren Zustand über. Die Bindegewebsfasern in den interzellulären Räumen schrumpfen im Bereich von etwa 65 bis 75°C, quellen danach aber unter erheblicher Wasseraufnahme auf. Über diese Vorgänge haben z. B. HAMM, R. in dem Buch "Kolloidchemie des Fleisches", Paul Parey Verlag Berlin und Hamburg sowie DAVEY, C.L. und GILBERT, K. in der Zeitschrift Journal of Science of Food Agriculture 25 (1974) 931, berichtet.The invention has for its object a Finding the material conversion process in the meat to be cooked the one with the formation of the complex size "Gare", especially with tenderness and Juiciness of meat dishes correlated to a high degree, which is continuous through a measuring process during the cooking process, whose Measured values arise directly as electrical signals and with which the cooking process of meat dishes in can be controlled in a known manner. The The inventive method makes an in numerous laboratory tests take advantage of scientific knowledge that when cooking meat, the binding status of the in Meat water in a characteristic Way changes. The one in raw muscle tissue Water is more than 70% in the muscle cells and  about 10% localized in the intercellular spaces. The water molecules are in both biological spaces between those also located in these rooms Protein fiber systems distributed. Inside the Most of the water is in muscle cells in the bound state. In the intercellular rooms however, it is free-flowing. The protein fiber system in the muscle cells becomes too Sarcopomeric myofilaments arranged, and that is in the intracellular spaces widely ramified connective tissue network, especially from Collagen. The dimensions or the structure change the sarcomere as well as the volumes and membrane-like Limits of the muscle cells, so must the Change the binding state of the water in it. The sarcomeres arranged in the muscle cells Myofilaments pull in the range from when cooking around 40 to 50 ° C in a characteristic way, and parts of the sarcomere structural elements and that Sarcoplasma even granulate. With these thermodenaturative changes inside the The previously bound cell water goes into muscle cells the free-flowing state. The connective tissue fibers in the intercellular spaces shrink in the area from about 65 to 75 ° C, but then swell under considerable water absorption. About these processes have z. B. HAMM, R. in the book "Kolloidchemie des Meat ", Paul Parey Verlag Berlin and Hamburg as well DAVEY, C.L. and GILBERT, K. in Journal of Science of Food Agriculture 25 (1974) 931.

Durch das elektronenoptisch gut nachweisbare Verdichten und Granulieren von Sarkomerenstrukturelementen zerbrechen viele Myofibrillen, und in den Muskelzellen entstehen größere Freiräume, die sich mit Wasser füllen (Lakunen). Durch das Zsammenziehen der endomydialen Bindegewebsfasern werden die Muskelzellmembranen partiell zerrissen, was ebenfalls elektronenoptisch gut belegt werden kann. Hierzu bildet sich in dem garenden Fleisch ein der Wärmedurchdringung folgendes und damit alle Gutschichten erreichendes System von Lakunen und interzellulären Kapillaren, das sich zunehmend mit dem freibeweglich werdenden Wasser ausgefüllt. Bei einsetzender Verdampfung des Wassers im oberflächennahen Bereich des Gargutes entsteht in dem Lakunen-Kapillar-System (LKS) eine Flüssigkeitsbewegung von innen nach außen, da beim Verdampfen neues Wasser aus tieferen Gutsregionen nachgesaugt wird. Dieser Saugvorgang trägt ebenfalls dazu bei, gebundenes Wasser in den freifließbaren Zustand zu versetzen. Wird das zu garende Fleisch von der thermischen Zubereitung mit Salz eingerieben, entsteht ein osmotisches Gefälle im LKS zwischen Oberflächen- und Innenregion. Da das Wasser das Bestreben hat, die hohe Salzkonzentrationen im oberflächennahen Bereich zu verdünnen, werden die Kräfte, die das gebundene Wasser in freifließbares überführen, verstärkt. Die Schrumpfprozesse und die ständige Verdampfung reduzieren allmählich die freifließbare Wassermenge im LKS. Wenn jeweils nach einer Bindegewebsschrumpfung die Quellung der Kollagenfasern beginnt, werden größere Mengen an freifließbarem Wasser in das Bindegewebsnetzwerk aufgenommen. Das Bindegewebe erweicht dabei, und das Wasser geht wieder in den gebundenen Zustand über. Damit zeigt sich, daß der geschilderte Wechsel des Wasserbindungszustandes mit der Herausbildung der Zartheit und Saftigkeit von Garfleischspeisen in engem Zusammenhang steht. Due to the electronically optically easily detectable compression and granulating sarcomere structural elements many myofibrils break, and in the muscle cells this creates larger free spaces that fill with water (Lacunae). By contracting the endomydial  Connective tissue fibers become the muscle cell membranes partially torn, which is also electron-optic can be well documented. For this purpose, forms in the cooking meat following heat penetration and thus all the system from Lacunae and intercellular capillaries increasingly with the moving water filled out. When the water starts to evaporate Near-surface area of the food is created in the Lacunae capillary system (LKS) a fluid movement from the inside out as it evaporates sucked in new water from deeper estates becomes. This suction process also helps bound water in the free-flowing state offset. If the meat to be cooked is removed from the thermal preparation rubbed with salt an osmotic gradient in the LKS between surface and inner region. Since the water strives to the high salt concentrations near the surface to dilute the forces that are bound Convert water into free-flowing, reinforced. The Reduce shrinking processes and constant evaporation gradually the free-flowing amount of water in the LKS. If after each shrinking of the connective tissue the Swelling of the collagen fibers begins to become larger Amounts of free-flowing water in it Connective tissue network added. The connective tissue softens, and the water goes back into the bound state about. This shows that the described change in the water binding state with the development of tenderness and juiciness of meat dishes is closely related.  

Der Wechsel des Wasserbindungszustandes kann erfindungsgemäß durch ein bekanntes elektrisches Leitfähigkeitsverfahren kontinuierlich verfolgt werden, weil bekannt ist, das sich im Fleisch nur das freibewegliche Wasser an einer Stromleitung beteiligen kann. Wenn sich das LKS herausbildet und allmählich mit freifließbarem Wasser ausfüllt, steigt die elektrische Leitfähigkeit an. Die gleitende Quellung der zuvor geschrumpften Kollagenfasern einerseits und die sich ebenfalls gleitend fortsetzenden Schrumpfprozesse sowie die Wasserverdampfung andererseits reduzieren die stromleitende Wassermenge ständig. Wenn die Wasserentbindung in den perforierten Muskelzellen durch die vollständige Denaturation der Sarkomereneiweiße beendet ist, und daher das im LKS verloren gegangene freifließbare Wasser nicht mehr ergänzt werden kann, sinkt die elektrische Leitfähigkeit allmählich wieder ab. Das Garfleisch hat zum Zeitpunkt der maximalen Leitfähigkeit seinen optimalen Garegrad erreicht. Der Wärmeübertragungsprozeß ist nach Überschreiten des Leitfähigkeitsmaximums um einen kleinen, reglungstechnisch notwendigen Betrag zu beenden.The change in the state of water binding can according to the invention by a known electrical Conductivity process continuously monitored because it is known that only in meat the freely movable water on a power line can participate. When the LKS develops and gradually with fills free-flowing water, the electric rises Conductivity. The sliding swelling of the previous one shrunk collagen fibers on the one hand and the itself also continuing shrinking processes as well as reduce water evaporation on the other the current-carrying amount of water constantly. If the Water release in the perforated muscle cells through the complete denaturation of the Sarcomere protein is finished, and therefore in the LKS lost free-flowing water no longer can be added, the electrical sinks Conductivity gradually decreases again. The cooked meat has the maximum at the time Conductivity reaches its optimal cooking level. The heat transfer process is over of the conductivity maximum by a small, to terminate the amount necessary for regulatory purposes.

Erfindungsgemäß kommt es bei der Anwendung des elektrischen Leitfähigkeitsverfahrens darauf an, daß der im garenden Fleisch fließende Strom nicht als zusätzliche denaturative und damit wasserbindungszustandsverändernde Kraft zu den bereits geschilderten hinzutritt. Daher hat die Stromstärke eine meßverfahrensbestimmende Bedeutung, und von den bekannten Leitfähigkeitsmeßverfahren kann nur das Konstantstromverfahren zur Anwendung gebracht werden. Erfindungsgemäß kommt es bei der Anwendung des elektrischen Leitfähigkeitsverfahren darauf an, daß der im garenden Fleisch fließende Strom nicht als zusätzliche denaturative und damit wasserbindungszustandsverändernde Kraft zu den bereits geschilderten hinzutritt. Daher hat die Stromstärke eine meßverfahrensbestimmende Bedeutung, und von den bekannten Leitfähigkeitsmeßverfahren kann nur das Konstantstromverfahren zur Anwendung gebracht werden. Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren so gestaltet, daß ein nicht eiweißdenaturativ wirkender, konstanter Wechselstrom mit einer Stromstärke von 0,01 mA bis 0,5 mA, vorzugsweise von 0,05 mA bis 0,2 mA, in das Fleischstück eingespeist und eine von der sich beim Garen ändernden Gargutimpedanz abhängige Meßspannung U x abgegriffen wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jedes beliebige Fleischstück von Schlachttieren, Wild, Geflügel oder Fisch unabhängig vom Garverfahren auf seinen individuell optimalen Garegrad zubereitet werden. Hierbei gilt als optimaler Garegrad vor allem die optimal erreichbare Zartheit und Saftigkeit des Fleischstückes. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Meßsonde zu entwickeln, mit der der Hauptstoffwandlungsprozeß bei der Herausbildung der optimalen Gare von Fleischspeisen als elektrische Widerstandsänderung erfaßt werden kann. Wenn sich im Zentrum des garenden Fleischstückes eine Sonde als Fremdkörper befindet, wird durch die Schrumpfungsvorgänge zunächst in den oberflächennahen und später in den sich nach innen fortsetzenden Gutsschichten freifließbar gewordenes Wasser durch das Lakunen-Kapillar-System an das Sondenvorderteil herangeführt. Wenn in diesem Sondenteil geeignete Elektroden angeordnet sind, kann mit diesen eine Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit bestimmt werden.According to the invention, when using the electrical conductivity method, it is important that the current flowing in the meat being cooked does not act as an additional denaturative force, and thus changes the water binding state, to those already described. Therefore, the current intensity has a meaning determining the measuring method, and of the known conductivity measuring methods only the constant current method can be used. According to the invention, when using the electrical conductivity method, it is important that the current flowing in the meat being cooked does not add to the previously described force as an additional denaturative force and thus a change in the state of water binding. Therefore, the current intensity has a meaning determining the measuring method, and of the known conductivity measuring methods only the constant current method can be used. According to the invention, this method is designed such that a non-protein-denaturing, constant alternating current with a current of 0.01 mA to 0.5 mA, preferably 0.05 mA to 0.2 mA, is fed into the piece of meat and one of which is measuring voltage U x which is dependent on the cooking material impedance when cooking is tapped. When using the method according to the invention, any piece of meat from slaughter animals, game, poultry or fish can be prepared to its individual optimal degree of cooking regardless of the cooking method. The best possible degree of cooking here is the optimally attainable tenderness and juiciness of the piece of meat. The invention is also based on the object of developing a measuring probe with which the main material conversion process in the formation of the optimal cooking of meat dishes can be detected as an electrical resistance change. If there is a probe as a foreign body in the center of the piece of meat being cooked, the shrinkage processes first lead to the front part of the probe through the lacuna-capillary system in the near-surface water and later in the material layers that have continued to flow inwards. If suitable electrodes are arranged in this probe part, an increase in the electrical conductivity can be determined with these.

Erreichen bei fortschreitender Wärmedurchdringung die Schrumpfungsvorgänge der myofibrillären und vor allem der Bindegewebsproteine auch die Gutsschicht des Elektrodenmeßbereiches, legt sich das verdichtende Muskelgewebe derart eng an den Fremdkörper an, daß das Wasser aus der unmittelbaren Umgebung der Elektrodenanordnung weggedrückt wird. Hierdurch sinkt die elektrische Leitfähigkeit im Meßbereich ab. Diese Leitfähigkeitsabnahme wird durch das nach dem Schrumpfen der Bindegewebsfasern stattfindende Quellen noch verstärkt. Während durch den Quellvorgang das Bindegewebe erweicht, wird ein Teil des freibeweglichen Wassers wieder in den gebundenen Zustand überführt. Dieser Wasseranteil beteiligt sich offenbar nicht mehr an einer Stromleitung.Reach the as the heat penetration progresses Shrinkage processes of the myofibrillary and above all the connective tissue protein also the good layer of the Electrode measuring range, the condensing lies down Muscle tissue so close to the foreign body that the Water from the immediate vicinity of the Electrode assembly is pushed away. This will decrease the electrical conductivity in the measuring range. This decrease in conductivity is due to the after  Shrinkage of the connective tissue fibers taking place reinforced. While through the swelling process Connective tissue softens, part of it is moved freely Water is returned to the bound state. This proportion of water apparently no longer participates on a power line.

Die erfindungsgemäße Sonde wird so ausgebildet, daß über eine Elektrodenanordnung ein konstanter Wechselstrom in die Zentrumspartie des Gargutes eingespeist und eine vom dort befindlichen Anteil an freifließbarer Elektrolytlösung abhängige Meßspannung U x abgegriffen werden kann. Die Sonde besteht daher aus einem röhrenartigen Grundkörper. In dem Sondengrundkörper werden zwei Ringelektroden so gegen den Grundkörper isoliert eingelassen, daß sie mit der Oberfläche des Grundkörpers bündig abschließen. Zwischen den Elektroden befindet sich ein Zwischenstück. Den Abschluß des Grundkörpers bildet an dem einen Ende ein Spitzenstück und am anderen Ende ein Handstück, welches auch die Verbindungskabel von den Elektroden zur Informationsverarbeitungsanlage aufnimmt. Der Sondendurchmesser und die Ringelektrodenbreite müssen so groß gewählt werden, daß die Sonde bzw. die Ringelektroden hauptsächlich in die Interzellularräume und weniger in die zellinneren Mikroräume eindringen können.The probe according to the invention is designed in such a way that a constant alternating current is fed into the central part of the food to be cooked via an electrode arrangement and a measuring voltage U x dependent on the portion of free-flowing electrolyte solution located there can be tapped. The probe therefore consists of a tubular base body. In the probe body two ring electrodes are insulated from the body so that they are flush with the surface of the body. There is an adapter between the electrodes. The end of the base body forms a tip piece at one end and a hand piece at the other end, which also receives the connecting cables from the electrodes to the information processing system. The probe diameter and the ring electrode width must be chosen so large that the probe or the ring electrodes can penetrate mainly into the intercellular spaces and less into the micro-spaces inside the cells.

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention is illustrated by the following exemplary embodiments explained in more detail:

Beispiel 1example 1

Ein ca. 1 kg schweres Fleischstück aus der Schweinekeule soll gegrillt werden. Hierzu wird das Fleischstück in einen Grillkorb so eingebracht, daß es sich beim späteren Rotieren des Korbes nicht mehr bewegen kann. In das Zentrum des Fleischstückes wird eine Meßsonde eingeführt. Über die beiden Elektroden der Meßsonde wird ein konstanter mäanderförmiger Wechselstrom mit einer Stromstärke von 0,05 mA in das Fleischstück eingespeist und mit den gleichen Elektroden eine von der Impedanz des Gargutes abhängige Wechselspannung U x abgegriffen, verstärkt und einer bekannten Informationsverarbeitungseinheit zugeführt. Diese Informationsverarbeitungseinheit verfolgt nach dem Einschalten der Infrarotstrahler des Grillgerätes den zeitlichen Verlauf der Meßspannung U x . Beim Überschreiten des Minimums der Funktion U x = f (t) um einen kleinen, reglungstechnischen notwendigen Betrag wird ein Steuerimpuls zur Abschaltung der Infrarotstrahler ausgelöst. Der Grillkorb rotiert danach noch 10 Minuten zur Bratensaftverteilung im Gargut weiter. Erst danach wird ein zweiter Steuerimpuls zur Abschaltung des Grillmotors ausgelößt. Zusätzlich geben akustische Signale dem Gerätenutzer sowohl das Ende der Wärmebehandlung (um nun eine aromaverfeinernde Würzung oder Beträufelung des Grillstückes mit z. B. Wein, Würzessenzen, Kräuterbutter usw. vornehmen zu können) als auch den Endpunkt des gesamten thermischen Zubereitungsprozessesan.A piece of meat weighing about 1 kg from the leg of pork should be grilled. For this purpose, the piece of meat is placed in a grill basket so that it can no longer move when the basket is rotated later. A measuring probe is inserted into the center of the piece of meat. A constant meandering alternating current with a current of 0.05 mA is fed into the piece of meat via the two electrodes of the measuring probe and an alternating voltage U x dependent on the impedance of the food is tapped, amplified and fed to a known information processing unit with the same electrodes. After switching on the infrared emitters of the grill, this information processing unit tracks the time course of the measuring voltage U x . If the minimum of the function U x = f ( t ) is exceeded by a small amount required by the control system, a control pulse is triggered to switch off the infrared radiators. The grill basket then rotates another 10 minutes to distribute the juices in the food. Only then is a second control pulse triggered to switch off the grill motor. In addition, acoustic signals indicate to the device user both the end of the heat treatment (in order to be able to undertake an aroma-refining seasoning or drizzling the grill item with e.g. wine, seasoning essences, herb butter, etc.) as well as the end point of the entire thermal preparation process.

Beispiel 2Example 2

Ein 500 g schweres Kochfleischstück vom Rind soll in einem Schnellkochtopf gedämpft werden. Das Fleischstück wird auf einen, auf einem Stativ ruhenden, perforierten Topfeinsatz gelegt und die Meßsonde in das Zentrum des Fleischstückes eingeführt. Nach Verschließen des Topfes wird wiederum ein kontanter mäanderförmiger Wechselstrom mit einer Stromstärke von 0,1 mA in das Fleischstück eingespeist und eine Meßspannung U x abgegriffen. Nach Einschalten der Heizvorrichtung des Schnellkochtopfes vollzieht sich die Meßwertaufnahme und Informationsverarbeitung wie in Beispiel 1. Nach dem automatischen Abschalten der Topfheizung ist auch hier ein Ruhen des Garfleisches von 10 Minuten bzw. bis zum natürlichen Absinken des Überdruckes im Dämpftopf zur Fleischsaftverteilung im Gargut sehr vorteilhaft.A 500 g piece of beef cooked meat should be steamed in a pressure cooker. The piece of meat is placed on a perforated pot insert resting on a tripod and the measuring probe is inserted into the center of the piece of meat. After closing the pot, a constant meandering alternating current with a current of 0.1 mA is fed into the piece of meat and a measuring voltage U x is tapped. After switching on the heating device of the pressure cooker, the measured value recording and information processing takes place as in example 1. After the pot heating has been switched off automatically, resting the meat for 10 minutes or until the overpressure in the steam pot naturally drops for meat juice distribution in the food is very advantageous.

Beispiel 3Example 3

In das Handstück (2) der Meßsonde mündet das Kabel (1) und wird im Inneren des rohrförmigen Grundkörpers (3) weitergeführt. Die Ringelektroden (5) sind jeweils mit einem Pol des elektrischen Kabels (1) verbunden, während die Ringelektroden (5) selbst jeweils durch Isolationsmaterial (4) gegenüber metallischen Sondenteilen isoliert sind. Zwischen beiden Ringelektroden (5) befindet sich ein Zwischenstück (6) das untere Ende der Meßsonde wird durch das Spitzenstück(7) gebildet. Darüber hinaus wurde in zahlreichen Laborversuchen gefunden, daß die Elektroden folgende Elektrodengeometrie besitzen müssen:
- Die Flächen der beiden Ringelektroden (5) müssen gleich groß sein
- Elektrodenbreite und elektrisch isolierter Elektrodenabstand müssen sich wie 1:5 bis 1:30, vorzugsweise 1:10 verhalten
- elektrisch isolierter Elektronenabstand und Elektrodendurchmesser müssen zumindestens gleich groß sein
- elektrisch isolierter Elektrodenabstand und Abstand der Elektroden zum Grundkörper bzw. Spitzenstück müssen sich mindestens wie 1:0,5 verhalten
- elektrisch isolierter Elektrodenabstand und Länge des Spitzenstückes müssen sich wie 1:2 verhalten
- zur Vergrößerung des geometrischen Elektrodenabstandes (9) ist ein metallenes Zwischenstück (6) von solcher Länge einzusetzen, daß das o. a. Maximalverhältnis von Elektrodenbreite zu Elektrodenabstand nicht überschritten wird.
The cable ( 1 ) opens into the handpiece ( 2 ) of the measuring probe and is continued in the interior of the tubular base body ( 3 ). The ring electrodes ( 5 ) are each connected to a pole of the electrical cable ( 1 ), while the ring electrodes ( 5 ) themselves are each insulated from metallic probe parts by insulation material ( 4 ). An intermediate piece ( 6 ) is located between the two ring electrodes ( 5 ). The lower end of the measuring probe is formed by the tip piece ( 7 ). In addition, it was found in numerous laboratory tests that the electrodes must have the following electrode geometry:
- The areas of the two ring electrodes ( 5 ) must be the same size
- Electrode width and electrically insulated electrode spacing must behave as 1: 5 to 1:30, preferably 1:10
- Electrically isolated electron spacing and electrode diameter must be at least the same size
- Electrically insulated electrode spacing and the distance between the electrodes and the base body or tip piece must behave at least as 1: 0.5
- Electrically insulated electrode distance and length of the tip piece must behave like 1: 2
- To increase the geometric electrode spacing ( 9 ), a metal intermediate piece ( 6 ) of such a length is to be used that the above-mentioned maximum ratio of electrode width to electrode spacing is not exceeded.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used

1 Kabel
2 Handstück
3 Grundkörper
5 Ringelektrode
6 Zwischenstück
7 Spitzenstück
8 halber elektrisch isolierter Elektrodenabstand
9 geometrischer Elektrodenabstand
1 cable
2 handpiece
3 basic bodies
5 ring electrode
6 intermediate piece
7 lace piece
8 half electrically isolated electrode spacing
9 geometric electrode spacing

Claims (12)

1. Verfahren zur Bestimmung der optimalen Gare, insbesondere der optimalen Zartheit und Saftigkeit von Garfleischspeisen unter Anwendung eines bekannten elektrischen Leitfähigkeitsmeßverfahren nach dem Konstantwechselstromprinzip und Nutzung einer ebenfalls bekannten Informationsverarbeitungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Herausbildung der optimalen Gare durch kontinuierliches Messen des sich im garenden Fleisch verändernden Anteils an freifließbarem und damit zur Stromleitung befähigtem Wasser über die Auswertung der elektrische Messwerte direkt liefernden Funktion U x = f(t), wobei U x die Meßwechselspannung ist, bestimmt wird.1. A method for determining the optimal cooking, in particular the optimal tenderness and juiciness of cooked meat dishes using a known electrical conductivity measuring method according to the constant alternating current principle and using a likewise known information processing unit, characterized in that the formation of the optimal cooking by continuous measurement of the meat being cooked the changing proportion of free-flowing water and thus capable of power conduction is determined by evaluating the electrical measured values function U x = f ( t ), where U x is the AC measuring voltage. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in das garende Fleisch eingespeiste Konstantwechselstrom eine eine Stromstärke von o,01 mA bis 0,5 mA, vorzugsweise von 0,05 mA bis 0,2 mA aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that that the constant alternating current fed into the cooking meat a current of 0.01 mA to 0.5 mA, preferably from 0.05 mA to 0.2 mA. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten des Minimums der Funktion U x = f(t) um einen kleinen, reglungstechnisch notwendigen Betrag einer Steuerimpuls zur Abschaltung der Wärmeübertragung und Erzeugung eines akustischen Signals ausgelößt wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that when the minimum of the function U x = f ( t ) is triggered by a small amount necessary for control purposes, a control pulse for switching off the heat transfer and generating an acoustic signal is triggered. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Steuerimpuls nach einer Gargutruhezeit von 10 Minuten zur Beruhigung der Fleischsaftströmung im Gargut die völlige Beendigung des Garprozesses und Erzeugung eines weiteren akustischen Signals veranlaßt.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that a second control pulse after a food rest period of 10 minutes to calm the flow of meat juice in the food, the complete termination of the Cooking process and generation of another acoustic Signal. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Sonde sowie die Breite der Ringelektroden (5) so bemessen sind, daß sich der beim Garen ändernde Elektrolytlösungsgehalt als sich ändernder elektrischer Widerstand überwiegend in den Interzellularräumen des Fleisches ermittelt wird.5. Device for carrying out the method according to claims 1-4, characterized in that the diameter of the probe and the width of the ring electrodes ( 5 ) are dimensioned such that the electrolyte solution content which changes during cooking as a changing electrical resistance predominantly in the intercellular spaces of the meat is determined. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde aus Handstück (2), rohrförmigem Grundkörper (3) zwei gegen metallische Sondenteile isolierte Ringelelektroden (5), Zwischenstück (6) und Spitzenstück (7) gebildet wird.6. The device according to claim 5, characterized in that the probe from the handpiece ( 2 ), tubular base body ( 3 ) two ring electrodes ( 5 ) insulated against metallic probe parts, intermediate piece ( 6 ) and tip piece ( 7 ) is formed. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Ringelektroden (5) die gleiche Größe aufweisen.7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the surfaces of the ring electrodes ( 5 ) have the same size. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich Elektrodenbreite und elektrisch isolierter Elektrodenabstand im Verhältnis 1:15 bis 1:30, vorzugsweise 1:10 befinden.8. Device according to claims 5 to 7, characterized characterized in that the electrode width and electrically insulated electrode spacing in relation 1:15 to 1:30, preferably 1:10. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (6) so bemessen ist, daß das Maximalverhältnis von Elektrodenbreite zu elektrisch isoliertem Elektrodenabstand nicht überschritten wird.9. Device according to claims 5 to 8, characterized in that the intermediate piece ( 6 ) is dimensioned such that the maximum ratio of electrode width to electrically insulated electrode spacing is not exceeded. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch isolierter Elektrodenabstand und Elektrodendurchmesser mindestens gleich groß sind.10. Device according to claims 5 to 9, characterized characterized in that electrically isolated electrode spacing and electrode diameter at least are the same size. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierte Elektrodenabstand der Ringelektroden (5) zum Grundkörper (3) beziehungsweise zum Spitzenstück (7) im Verhältnis von mindestens 1: 0,5 stehen. 11. The device according to claims 5 to 10, characterized in that the electrically insulated electrode spacing of the ring electrodes ( 5 ) to the base body ( 3 ) or to the tip piece ( 7 ) are in a ratio of at least 1: 0.5. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich elektrisch isolierter Elektrodenabstand und Länge des Spitzenstückes im Verhältnis 1:2 befinden.12. Device according to claims 5 to 11, characterized characterized in that it is electrically insulated Electrode distance and length of the tip piece in a ratio of 1: 2.
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