DE4231365C2 - Verfahren zum Backen, Braten oder Garen und Backofen - Google Patents

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.