DE4231365C2 - Verfahren zum Backen, Braten oder Garen und Backofen - Google Patents
Verfahren zum Backen, Braten oder Garen und BackofenInfo
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- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Backen, Braten oder
Garen und einen Backofen.
Wenn in einen vorgeheizten Backofen aus Teig geformte Backwaren
eingelegt werden, so sinkt deswegen, weil diese eine
erheblich niedrige Temperatur als der Innenraum des Backofens
haben, die Temperatur im Backofen ab. Diese beim Befüllen
des Backofens eintretende Temperaturabsenkung kann nicht
in sehr kurzer Zeit ausgeregelt werden, weil die Heizleistung
beschränkt ist. Soll das Ende des Backvorgangs allein
aufgrund einer für die bestimmte Backware (z. B. eine bestimmte
Sorte von Brötchen) vorgegebene Backdauer (allgemeiner
Wärmeeinwirkungsdauer) festgelegt werden, so ergeben
sich ungleichmäßige Backergebnisse in Abhängigkeit davon,
wie groß jeweils die in den Backofen eingelegte Menge an
Backwaren ist. Dieser Effekt mag bei großen Öfen, wie sie in
Bäckereien verwendet werden, eine geringere Rolle spielen,
einerseits wegen der großen Wärmespeicherkapazität derartiger
großer Backöfen, andererseits deswegen, weil dort geschultes
Personal zur Verfügung steht, das diesem Effekt zum
Beispiel durch eine Verlängerung der vorgegebenen Backdauer
entgegenwirken kann. Bei relativ kleinen Backöfen, wie sie
zum Beispiel verwendet werden, um in Bäckerfilialen, Metzgereien
oder Gaststätten aus Teig vorgeformte Brötchen zu
backen oder nahezu fertig gebackene tiefgekühlte Brötchen
aufzuwärmen und fertig zu backen, oder auch bei kleinen
Backöfen, wie sie im Haushalt üblich sind und dort insbesondere
häufig Teil des Küchenherds sind, wirkt sich dieser Effekt
jedoch stärker aus, weil diese kleinen Backöfen nur eine
sehr geringe Wärmespeicherkapazität haben und sie häufig
von ungeschultem Personal verwendet werden müssen.
Derartige Backöfen sind bekannt. Diese
Backöfen weisen, insbesondere wenn sie für den gewerblichen
Bereich bestimmt sind, noch eine vorzugsweise elektronische
Steuereinrichtung auf, die für mindestens eine Backware
den Temperatursollwert und die vorgegebene Backdauer
enthält, die vom Benutzer zum Beispiel durch einfachen Knopfdruck
leicht ausgewählt werden können.
Verfahren und Vorrichtungen zur thermischen Behandlung
von Lebensmitteln sind durch die Druckschriften CH 672 950-A5 und
DE 39 21 085 C2 bekanntgeworden. Die
bekannten Verfahren werten zum einen eine
Temperaturdifferenz und zum anderen
eine Produktkerntemperatur aus.
Einflüsse auf die thermische Behandlungsdauer
bleiben bei beiden Verfahren unberücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Backofen der
eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß der Einfluß
der jeweiligen Befüllmenge des Backofens auf die Qualität
der fertigen Ware automatisch verringert oder aufgehoben
werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale
der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.
Nachfolgend wird die Erfindung hauptsächlich anhand des
Backens von Lebensmitteln, insbesondere Brot, erläutert. Die
Erfindung ist jedoch auch für das Braten und Garen (worunter
hier das Kochen und das Dünsten, bei dem die Kochtemperatur
nicht erreicht wird, verstanden wird) geeignet. Auch eine
Anwendung im Nicht-Lebensmittelbereich wird in Betracht
gezogen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Vielzahl
der Temperaturmessungen, wobei die dabei ermittelten
Werte aufsummiert werden, ein Summenwert gebildet wird, der
der Wärmeenergie, die der Backware bereits zugeführt worden
ist, zumindest weitgehend proportional ist. Abweichungen von
dem Temperatursollwert nach unten oder nach oben werden dabei
miterfaßt und führen zu einer entsprechenden Verlängerung
bzw. Verkürzung der Backdauer (Wärmeeinwirkungsdauer) gegenüber einem Sollwert,
der zum Beispiel für eine mittlere Befüllmenge festgelegt
ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
auch Temperaturabweichungen im Innenraum des Backofens, die
auf anderen Einflüssen beruhen, als auf dem Befüllvorgang,
berücksichtigt werden können, zum Beispiel der Einfluß einer
kurzzeitigen Stromunterbrechung durch Netzausfall, bei dem
die Temperatur im Backofen je nach dessen Wärmespeichervermögen
mehr oder weniger schnell abfällt. Es versteht sich,
daß die Funktionsfähigkeit derjenigen Einrichtungen, die für
die Erfindung wesentlich sind, zum Beispiel die Aufsummiervorrichtung,
durch geeignete Maßnahmen, zum Beispiel durch
eine Pufferbatterie, auch bei Stromausfall aufrechterhalten
werden muß.
Die Zeitintervalle, innerhalb von denen jeweils einmal die
Temperatur ermittelt wird, müssen so kurz sein, daß das Ziel
der Erfindung hinreichend gut erreicht wird. Bevorzugt ist
das Zeitintervall bei Nahrungsmitteln kürzer als 1 Minute.
Als sehr gut geeigneter Wert für viele Anwendungen hat sich
ein Zeitintervall von 10 Sekunden Länge herausgestellt. Wenn
das Zeitintervall extrem kurz gemacht wird und somit eine
extrem große Anzahl von Meßwerten ermittelt wird, so ist die
Summe der Meßwerte in beliebig genauer Annäherung das Integral
der Temperatur (oder des hiervon linear abhängigen
Werts) über die Zeit.
Da der Backvorgang bei Brot, Brötchen oder anderen Backwaren
mit dem Verdampfen von Wasser eng verbunden ist, haben jedenfalls
Temperaturen im Backofen, die unter 100° liegen,
keinen oder nur einen äußerst geringen Einfluß auf den Backfortschritt.
Tatsächlich haben auch etwas darüber liegende
Temperaturen in einem Bereich von 100° bis 120°C, insbesondere
etwa 115°C keinen wesentlichen Einfluß auf den Backfortschritt.
Daher ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, daß Temperaturen, die bei oder unter der
Temperatur liegen, bei der ein wesentlicher Backfortschritt
nicht mehr erfolgt, bei der Aufsummierung mit dem Wert Null
berücksichtigt werden. Besonders einfach kann dies rechnerisch,
zum Beispiel durch einen geeignet programmierten Mikroprozessor,
dadurch berücksichtigt werden, daß für die
Summenbildung nicht die tatsächlich ermittelte Temperatur im
Innenraum des Backofens verwendet wird, sondern diese Innentemperatur
abzüglich des genannten Werts, ab dem ein wesentlicher
Backfortschritt nicht mehr erzielt werden kann. Diese
Differenz wird jedoch nur, wie soeben erläutert, mit dem Minimalwert
Null berücksichtigt, nicht mit sich etwa ergebenden
negativen Werten.
Vorteilhaft enthält eine vorzugsweise elektronische Steuervorrichtung
des Backofens für mindestens eine Backware den
Temperatursollwert und die vorgegebene Backdauer gespeichert.
Statt der Backdauer kann in der Steuervorrichtung
jedoch auch der Summensollwert gespeichert sein oder ganz
allgemein erfindungsgemäß jede Größe, die einerseits die
Einhaltung der erforderlichen Solltemperatur und andererseits
die Überprüfung, ob die aufaddierten ermittelten Werte
den Summensollwert erreicht haben, gestattet. Sind Solltemperatur
und vorgegebene Backdauer eingegeben, so kann die
Steuervorrichtung durch eine einfache Berechnung unter Berücksichtigung
der Intervalldauer den Summensollwert errechnen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung der Temperatursollwert und die Backdauer vom
Benutzer direkt eingegeben werden kann, der Benutzer also
nicht auf in der Steuervorrichtung gespeicherte Werte angewiesen
ist. Diese Ausführungsform kann zum Beispiel für den
Backofen eines üblichen Küchenherds vorteilhaft sein. Dabei
kann der Temperatursollwert zum Beispiel, wie es bei solchen
Werten auch schon bisher üblich, mittels eines Drehknopfes
oder in anderer Weise eingestellt werden, wodurch eine Thermostatregelung
entsprechend eingestellt wird. Der Steuervorrichtung
muß jedoch in diesem Fall durch geeignete technische
Maßnahmen mitgeteilt werden, wie hoch der Temperatursollwert
ist. Stattdessen kann der Temperatursollwert auch
vom Benutzer direkt in die Steuervorrichtung eingegeben werden,
die dann automatisch die Thermostatsteuerung verstellt.
Durch diese geschilderten Ausführungsformen ist es insbesondere
leicht möglich, anhand von Rezepten den dort jeweils
vorgegebenen Temperatursollwert und die Backdauer von Hand
einzugeben.
Das Signal, das am Ende des Backvorgangs erzeugt wird, kann
ein optisches oder akustisches Warnsignal sein, es kann jedoch
auch dazu verwendet werden, die Tür des Backofens automatisch
zu öffnen, damit die Temperatur im Innenraum rasch
absinkt und somit nicht eine unerwünschte Verlängerung der
Backdauer eintritt.
Beim Braten von sogenanntem Kurzgebratenen (z. B. Hähnchenschlegel
oder Koteletts) können die gleichen Werte verwendet
werden wie beim beschriebenen Backen: z. B. ein Temperatursollwert
von 180 bis 200 Grad Celsius, eine Bratdauer von
15 Minuten und eine Berücksichtigung der Temperaturen nur,
soweit sie oberhalb von etwa 115 Grad liegen. Beim Kochen
und Dünsten wird man zweckmäßig, um eine möglichst rasche
Erwärmung zu ermöglichen, lediglich solche Temperaturen und
nur insoweit bei der Addition berücksichtigen, wie sie oberhalb
der jeweiligen Temperatur des Kochwassers oder des zu
dünstenden Materials liegen.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der nachfolgenden
Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Backofens für kleinere Mengen von Backwaren zur Benutzung
im gewerblichen Bereich durch ungelernte Kräfte,
Fig. 2 eine vereinfachte Draufsicht auf den Innenraum des
Backofens.
Ein Backofen 1 weist an seiner Vorderseite eine Tür 2 auf,
durch die der Innenraum 3 mit aus Teig geformten Backwaren
oder nahezu fertig gebackenen Backwaren, die tiefgefroren
sind, befüllt werden kann. Es ist eine elektrische Heizvorrichtung
in Form von Heizstäben 5 vorgesehen, sowie ein lediglich
angedeutetes Umluftgebläse 6, das für eine vorteilhafte
gleichmäßige Temperaturverteilung sorgt. Ein im Bereich
einer der Seitenwände 8 im Innenraum 3 hinten oben angeordneter
Temperaturfühler 10 erfaßt die Temperatur im Innenraum.
Eine Steuervorrichtung 20 weist ein lediglich angedeutetes
Bedienfeld 22 auf, an dem der Benutzer durch Drücken
von Druckknöpfen 24 vorgegebene Backprogramme (zum Beispiel
zum Backen von Brötchen, großen Broten, kleinen Broten)
abrufen kann, oder an dem er durch Einstellen von Drehknöpfen
26 und 28 einen Temperatursollwert und eine zum Beispiel
für eine mittlere Befüllmenge maßgebliche Backdauer
von Hand einstellen kann. Die in den Ansprüchen erwähnte
Überwachungsvorrichtung gehört zur Steuervorrichtung. Jedem
Backprogramm ist ein Temperatursollwert und eine Backdauer
zugeordnet. Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 20 rechnet
diese Werte unter Berücksichtigung einer hier im Beispiel
vorhandenen Intervalldauer von 10 Sekunden und unter
Berücksichtigung einer hier angenommenen Temperatur von 115°C,
bei deren Unterschreitung ein wesentlicher Backfortschritt
nicht mehr erzielt wird, in einen Summensollwert
nach der folgenden Formel um:
Summensollwert
= (Temperatursollwert - 115°C) × Sollbackdauer/Intervalldauer.
Die Steuervorrichtung 20 erfaßt in jedem Temperaturintervall
einmal die von dem Temperaturfühler 10 gemessene Temperatur,
zieht von dieser den im Beispiel auf 115°C gesetzten oben
erläuterten Wert ab und addiert diese so ermittelten Werte
auf. Sobald die Summe dieser aufaddierten Werte den Summensollwert
erreicht, veranlaßt die Steuervorrichtung 20 die
Abgabe eines optischen und akustischen Signals und veranlaßt
außerdem das Abschalten der Heizung und das automatische
Öffnen der Tür 2, so daß die Temperatur im Innenraum
rasch abfällt. Somit wird bei dem Backofen von dem erfindungsgemäßen
Steuerverfahren Gebrauch gemacht.
Die Anordnung kann erfindungsgemäß so variiert werden, daß
unter Berücksichtigung des augenblicklich erreichten Summenwerts
bereits vor Ende des Backvorgangs unter Berücksichtigung
des bekannten Wärmespeichervermögens des Backofens die
Heizung abgeschaltet oder die Heizleistung zumindest reduziert
wird, wobei berücksichtigt wird, daß bis zum Erreichen
des Summensollwerts sich der Innenraum des Backofens nicht
soweit abgekühlt hat, daß hierdurch eine störende Verlängerung
der Backdauer eintritt. Dieses vorzeitige Abschalten
der Heizung kann zum Beispiel beim Backen von Brot einige
Minuten (zum Beispiel 2 oder 3 Minuten) betragen, beim Fertigbacken
von bereits weitestgehend fertig gebackenen und
tiefgekühlten Brötchen kann es zweckmäßig sein, von einer
derartigen vorzeitigen Abschaltung der Heizung abzusehen,
weil hier die Backzeit ohnehin extrem kurz ist und zum Beispiel
nur 3 Minuten bei 180°C beträgt, wogegen beim Backen
von Brötchen aus Teig die Backdauer bei einem Temperaturwert
von 180°C etwa 15 bis 16 Minuten beträgt.
Bei dem Backofen ist zweckmäßig noch vorgesehen, daß der Innenraum
durch die Steuervorrichtung in an sich bekannter Weise
befeuchtet werden kann, um hierdurch insbesondere die Außenseite
der fertigen Backware, zum Beispiel den Glanz, zu
beeinflussen.
Die Erfindung gestattet es, unabhängig vom Befüllgrad des
Backofens eine große Gleichmäßigkeit in der Qualität der fertigen
Backwaren zu erzielen, weil die Backdauer den tatsächlichen
Anforderungen automatisch angepaßt wird. Dies erfolgt
ohne Eingriff in die Backware selbst.
Das in der Zeichnung gezeigte beispielhafte Gerät ist etwa 65 cm
hoch, 80 cm breit und 80 cm tief. Es hat eine elektrische
Leistung von 6 Kilowatt.
Claims (9)
1. Verfahren zum Backen, Braten oder Garen, bei dem
im Innenraum eines Backofens
in einer Vielzahl von
aufeinander folgenden gleich langen Zeitintervallen jeweils der
Wert der Ist-Temperatur oder ein von der
Ist-Temperatur linear abhängiger Wert
ermittelt wird, daß die Werte aufaddiert werden, und
daß ein Signal erzeugt wird, wenn die Summe der Werte
einen von dem Produkt aus dem Temperatursollwert bzw.
einem von diesem linear abhängigen Wert, einer
Soll-Wärmeeinwirkungsdauer und der reziproken Länge
eines Zeitintervalls abhängigen Summensollwert erreicht.
2. Backofen mit einer Überwachungsvorrichtung,
insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
wobei die Überwachungsvorrichtung
derart ausgebildet ist, daß sie in einer Vielzahl
von aufeinander folgenden gleich langen Zeitintervallen jeweils
den Wert der Ist-Temperatur oder
einen von der Ist-Temperatur linear abhängigen
Wert ermittelt, daß die Werte aufaddiert
werden, und daß ein Signal erzeugt wird, wenn die
Summe der Werte einen von dem Produkt aus dem Temperatursollwert
bzw. einem von diesem linear abhängigen
Wert, einer Soll-Wärmeeinwirkungsdauer und
der reziproken Länge eines Zeitintervalls abhängigen
Summensollwert erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfassung der
Ist-Temperatur solche Temperaturen, die so niedrig sind,
daß bei ihnen kein wesentlicher Fortschritt im Back-,
Brat- bzw. Garungsprozeß erzielt wird, mit dem Wert
Null erfaßt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Backen und Braten die mit dem Wert
Null erfaßten Temperaturen im Bereich von 100 Grad
Celsius bis 120 Grad Celsius, vorzugsweise im Bereich
zwischen 110 und 120 Grad Celsius, liegen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Garen (Kochen, Dünsten) die mit dem
Wert Null erfaßten Temperaturen im Bereich der
Siedetemperatur des Wassers bzw. des zu
dünstenden Materials liegen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der von der
Ist-Temperatur linear abhängige Wert die Differenz
zwischen der Ist-Temperatur und der Temperatur,
ab der der kein wesentlicher Fortschritt im
Koch-, Back- bzw. Garungsprozeß erzielt wird, ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines
Zeitintervalls kürzer ist als eine Minute.
8. Backofen nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß er eine Steuervorrichtung (20)
aufweist, die den Temperatursollwert einerseits und
die Soll-Wärmeeinwirkungsdauer oder den Summensollwert
andererseits für mindestens eine Ware gespeichert
enthält, und/oder in die diese Werte vom Benutzer
eingebbar sind.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 7
und Backofen nach Anspruch 2 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein
optisches Signal und/oder ein akustisches Signal und/oder
ein das Öffnen des Backofens bewirkendes Signal
ist.
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