DE60104077T2

DE60104077T2 - Ofen und Verfahren zu seiner Steuerung

Info

Publication number: DE60104077T2
Application number: DE60104077T
Authority: DE
Inventors: Yves Lubrina; Jean-Pierre Medigue
Original assignee: Thirode Grandes Cuisines Poligny SAS
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: CA2365327A1; FR2818359A1; ATE270419T1; ES2221885T5; FR2818359B1; US6555791B2; DE60104077T3; EP1215444A1; CA2365327C; DE60104077D1; EP1215444B1; EP1215444B2; US20020179588A1; ES2221885T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Öfen, insbesondere zum Kochen, der Individualart, zum Beispiel für Zuhause, der Großküchenart, zum Beispiel für die Kantine einer Schule oder eines Unternehmens, oder auch der industriellen Art zur Zubereitung von Fertiggerichten auf dem Agronahrungsmittelgebiet.
Ein solcher Ofen ist aus der DE-A-197 24 455 bekannt und bildet den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8.
Das Kochen gewisser Nahrungsmittel ist aufgrund der großen Änderungen des Aussehens und des Geschmackes, die sie erfahren können, mit schwierigen Problemen hinsichtlich des Einstellens der Temperatur und des Steuerns des Kochens verbunden. Das Kochen von rotem Fleisch, zum Beispiel Roastbeef, ist mit am schwierigsten zu bewerkstelligen. Der Verwender oder der Verbraucher können das Fleisch blutig, mittel oder gut durchgebraten wünschen. Der Kerntemperaturunterschied des Roastbeefs zwischen diesen drei Kocharten liegt bei 1 oder 2°C.
Man kennt das so genannte „konventionelle" trockene Kochen oder Dünsten bei hohen Temperaturen, die sehr viel höher als die im Produkt gewünschte Kerntemperatur sind. Das Einstellen des Ofens ist einfach: man bestimmt eine Temperatur und eine Zeitdauer. Ein in die Mitte des Roastbeefs gesteckter Temperaturfühler kann dabei helfen festzustellen, wann es gekocht ist. Die Kochdauer ist kurz. Das Roastbeef hat von außen das gewünschte Aussehen bei einem Kern, der mehr oder weniger rot oder rosa ist, und einer leicht gebräunten Außenkruste. Das Roastbeef kann direkt zerteilt und serviert werden, wobei kein nachfolgender Vorgang erforderlich ist.
Allerdings ist es sehr schwierig, den Kochgrad richtig einzustellen. Der große Temperaturabstand zwischen dem Kern des Roastbeefs und seiner Oberfläche erzeugt eine große Trägheit. Diese Trägheit muss genau abgeschätzt werden, um das Roastbeef zeitig aus dem Ofen zu nehmen, bevor seine Kernzieltemperatur erreicht ist, und es außerhalb des Ofens ruhen zu lassen, in der Hoffnung, dass die thermische Trägheit es gestattet, die gewünschte Kerntemperatur ungefähr zu erreichen, wobei das Roastbeef dann zum richtigen Zeitpunkt zerteilt wird. Aufgrund des Gewichtsverlustes kann es zu einem erheblichen Schrumpfen kommen. Die Zartheit und Saftigkeit des Roastbeefs sind nicht optimal, da der Rindsbraten während des Zerteilens hart werden und seinen Saft verlieren kann. Zwei Roastbeefs verschiedener Größe können nicht zum gleichen Grad gekocht werden und müssen deshalb in einem Abstand von mehreren Minuten aus dem Ofen genommen werden, was besonders bei einer Großküche mühselig ist. Des Weiteren wird ein Roastbeef mittlerer Qualität nach dem Kochen auch ein Aussehen und einen Geschmack mittlerer Qualität aufweisen.
Die Ruhezeit außerhalb des Ofens nach dem Kochen, während der auch die Temperatur gleichförmiger wird, ist aus gesundheitstechnischer Sicht kaum zufrieden stellend, da das Roastbeef Verschmutzungen und äußeren Verunreinigungen ausgesetzt ist und zu lange ruhen gelassen werden kann. Das Kochen bei hohen Temperaturen verursacht oftmals große Fettspritzer an den Ofenwänden. Die Spritzer werden aufgrund der hohen Temperatur und der trockenen Atmosphäre verkohlt. Ein gründliches und deshalb zeitaufwendiges und arbeitsintensives Reinigen ist erforderlich, um den Ofen sauber zu halten. Des Weiteren muss während der Kochphasen eine Person in der Nähe sein, um den Kochprozess zu steuern und zu überwachen. Somit kann der Ofen nur dann verwendet werden, wenn Personal zugegen ist. Energie wird kurz vor den Mahlzeiten verbraucht, das heißt mitten am Tage zu einem Zeitpunkt, zu dem die Kosten für elektrische Energie hoch sind.
Des Weiteren ist das Garen mit Dampf bei einer Temperatur, die nur etwas (um 2 bis 3°C) höher ist als die erforderliche Kerntemperatur, bekannt. Dadurch wird eine genaue Steuerung des Kochgrads gewährleistet. Das Ende der Kochzeit muss nicht besonders genau sein, unter der Voraussetzung, dass die Temperatur im Ofen im Wesentlichen gleich der erforderlichen Kerntemperatur ist. Deshalb ist es nicht erforderlich, eine Ruhezeit bei Entfernen des Roastbeefs aus dem Ofen vorzusehen. Sein Aussehen nach dem Zerteilen ist ordnungsgemäß gesteuert. Geschmack, Zartheit und Saftigkeit werden unabhängig von der Größe des Rindsbratens und der Last im Ofen, das heißt der Anzahl von gleichzeitig gekochten Braten, gut bewahrt. Bakterien im Fleisch werden aufgrund der langen Kochzeit gründlich zerstört. Der Gewichtsverlust des Roastbeefs ist stark vermindert.
Allerdings dauert das Kochen mehrere Stunden, wodurch ein Ofen für längere Zeit lahm gelegt ist. Das Roastbeef weist nicht das gebräunte äußere Erscheinungsbild auf, das der Verbraucher möglicherweise wünscht. Deshalb kann es einer nachfolgenden Behandlung mit Bräunungsmitteln, Saucen usw. ausgesetzt sein. Diese Kochart erfordert keine ausgeklügelten Mittel, außer einer sehr genauen Temperatureinstellung. Beispielweise kann ein Wasserbad mit genau eingestellter Wassertemperatur für diese Kochart verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung zielt daraufhin ab, die Vorteile der beiden oben beschriebenen Kocharten zu kombinieren und ihre Nachteile zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung schlägt einen Ofen vor, der sich gleichermaßen für schnelles und für langsames Kochen eignet, wobei das Kochen ohne Personal über Nacht durchgeführt werden kann.
Der erfindungsgemäße Ofen umfasst eine einen Innenraum definierende Kammer, ein Mittel zum Heizen des Innenraums und ein Mittel zum Steuern des Heizmittels sowie ein Mittel zum Kühlen des Innenraums von einer bestimmten ersten Kochtemperatur auf eine bestimmte zweite Kochtemperatur, die niedriger ist als die erste Kochtemperatur, um ein Kochen mit Temperaturphasen zu realisieren.
Dadurch können aufeinander folgende Kochphasen bei genau definierten Temperaturen durchgeführt werden, um ein Roastbeef zu erhalten, das dank einer ersten bei einer hohen Temperatur durchgeführten Phase, gefolgt von einer Kühlphase zur Kühlung der Außenbereiche des Roastbeefs und zur Verhinderung, dass sie übermäßige Hitze auf den Fleischkern übertragen, und einer Temperaturhaltephase, während der die Temperatur der verschiedenen Bereiche des Produkts gleichmäßiger wird, von außen gebräunt aussieht, wobei der Kochgrad dann nicht durch die Dauer der Temperaturhaltephase, sondern nur durch die Temperatur bestimmt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Kühlmittel durch das Steuermittel gesteuert.
Vorteilhafterweise umfasst das Kühlmittel ein Mittel zum Abführen von Warmluft, die im Innenraum enthalten ist, und ein Mittel zum Einleiten von Kaltluft in den Innenraum.
Insbesondere kann das Kühlmittel eine Luftpumpe und ein zwischen der Pumpe und dem Innenraum in Luftströmungsrichtung angeordnetes Ventil umfassen, das geschlossen werden kann, wenn die Pumpe angehalten ist, und geöffnet werden kann, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Das Ventil gestattet es, nicht gewünschte Luftzirkulationen außerhalb der Kühlphase zu vermeiden. Bei der Pumpe kann es sich um eine Zentrifugalpumpe handeln.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühlmittel ein Mittel zum Injizieren von Wasser. Somit kann man die Temperatur des Heizmittels, zum Beispiel elektrische Widerstände, dank der hohen Wärmekapazität von Wasser sehr schnell senken. Es ist also besonders vorteilhaft, Wasser auf einen elektrischen Heizwiderstand zu spritzen. Das Spritzen kann durch ein Gebläse gewährleistet werden und kann des Weiteren auf die Wände des Innenraums gerichtet werden, die aufgrund ihrer Dicke und rund herum angeordneten Isoliermaterialien eine gewisse thermische Trägheit aufweisen.
Gemäß der Erfindung sieht das Verfahren zum Steuern eines Ofens das Einleiten eines Schritts der Zwangskühlung des Innenraums eines Ofens anfangs auf eine erste Temperatur vor. Das Kühlen wird bis zu einer zweiten Temperatur, die niedriger ist als die erste Temperatur, fortgesetzt.
Vorteilhafterweise saugt man Kühlluft aus einer Außenumgebung, zum Beispiel Umgebungsluft, an. Die zweite Temperatur ist höher als die Umgebungstemperatur außerhalb des Ofens.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren einen ersten Schritt des Heizens des Innenraums bis zu einer ersten Temperatur, einen zweiten Schritt der Zwangskühlung bis zu einer zweiten Temperatur, die niedriger ist als die erste Temperatur, und einen dritten Schritt des Haltens auf der zweiten Temperatur.
Des Weiteren kann ein vierter Schritt der Zwangskühlung bis zu einer dritten Temperatur, die niedriger ist als die zweite Temperatur und ein fünfter Schritt des Haltens auf der dritten Temperatur durchführt werden. Es können weitere ähnliche Schritte auf zunehmend niedrigeren Temperaturen eingesetzt werden.
Vorzugsweise wird die Feuchtigkeit im Innenraum geschätzt und reguliert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt der Zwangskühlung das Spritzen von Wasser im Inneren des Ofens, das sich als besonders wirksam erweist, wenn die Temperatur im Innenraum über 100° liegt, und eine Luftzirkulation unter Eintritt von Kaltluft und Austritt von Warmluft, was für Temperaturen unter 100° effizienter ist.
Des Weiteren schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Ofens vor, bei dem ein Mittel zum Heizen des Innenraums des Ofens gemäß einer Anzahl n von Heizleistungen von ungleich Null funktionieren kann. Man misst eine Temperatur T_e des Innenraums, und wenn T_e < T_c – BP1, wobei T_c eine Solltemperatur und BP1 ein Temperaturbereich ist, dann wird die Heizleistung P auf die Maximalleistung P_max eingestellt. Wenn die Temperatur T_e in einem Bereich von T_c – BP_i bis T_c – BP_i+1 liegt, wobei i zwischen 1 und n liegt, dann ist P gleich j/n × P_max. Wenn die Temperatur T_e größer ist als die Solltemperatur, dann P = 0, wobei BP_i = α_i × p + β_i, wobei p die Temperaturanstiegsneigung in Grad/Sekunden, α eine in Sekunden ausgedrückte Konstante und β eine in Grad ausgedrückte Konstante ist. Wenn die Temperatur T_e den Wert T_c – BP_i übersteigt und wenn die Neigung p negativ wird, dann wird die Leistung P um 1/n × P_max erhöht. Wenn T_e > T_c + 1°C, dann wird die Leistung P um 1/n P_max dekrementiert, wenn nicht j = n – i.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung 2 ≤ n ≤ 5. Zum Beispiel kann n = 3 sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist α_i = 1/(n + 1), mit anderen Worten BP_i = p/(n + 1) + β_i.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung BP₁ = p/4 + 10°C und BP₂ = p/4 + 2°C.
Vorteilhafterweise wird die Neigung für jede Temperaturänderung von 0,5°C berechnet. Somit beträgt p = 0,5/Δt₁, Δt₁, wobei es sich um den Zeitraum handelt, während dessen sich die Temperatur um 0,5°C geändert hat. Wenn Δt₁ weniger als 3 Sekunden beträgt, dann berechnet man p für eine Temperaturänderung von 1°, wobei P = 1/Δt₂ und Δt₂ die Zeitdauer ist, während der sich die Temperatur um 1° ändert. Wenn Δt₂ weniger als 3 Sekunden beträgt, dann ist p gleich 2/Δt₃, wobei Δt₃ die Zeitdauer ist, während der sich die Temperatur um 2°C ändert. Wenn Δt₃ weniger als 3 Sekunden beträgt, dann ist p gleich 4/Δt₄, wobei Δt₄ die Zeitdauer ist, während der sich die Temperatur um 4°C ändert. Auf diese Weise ist es möglich, die Reaktion auf Übergangserscheinungen, wodurch fehlerhafte Steuerung zum Ofen gesendet werden können, zu vermeiden.
Das Grundprinzip des Kochens mit Temperaturphasen bestimmter Dauer gestattet das Verketten der Phasen der Bräunung, des Kernkochens und gegebenenfalls des Haltens bei vollständiger Kontrolle über alle die Parameter, die den Erhalt einer optimalen Qualität gestatten, und unter Erreichen der Vorteile des langsamen Kochens innerhalb kurzer Zeit. Die erste Phase des Kochens bei hoher Temperatur gestattet die Bildung einer Kruste, die den Gewichtsverlust begrenzt und das gewöhnliche Aussehen von Roastbeef aufweist. Das Kühlen verhindert, dass die Außenbereiche des Roastbeefs übermäßig Wärme auf den Kernbereich übertragen. Die Temperaturhaltephase bestimmt sehr genau die Kernkochtemperatur. Das Produkt kann über die unterschiedlichsten Zeiträume in der Temperaturhaltephase bleiben, angesichts einer Temperatur, die der erforderlichen Kerntemperatur entspricht, und dem Fehlen schädlicher Wirkungen der Wärmeübertragung zwischen einem heißeren Bereich und einem kühleren Bereich und dem Fehlen der Ruhezeit, die zum Erhalt gleichförmigerer Temperaturen erforderlich ist. Die Zartheit und Saftigkeit sind optimal. Die Geschmacksaspekte werden unabhängig von der Größe des Produkts und der Last des Ofens gewahrt. Die erhaltenen Pasteurisierungswerte sind erhöht, wodurch eine zufrieden stellende Zerstörung der Bakterien gewährleistet wird. Die Verschmutzung des Ofens ist vermindert, und die Phase des Kochens bei niedriger Temperatur in Dampfumgebung verhindert die Verkohlung der Spritzer und ihr Haften an den Ofenwänden. Dadurch wird der Gewichtsverlust der zu kochenden Produkte vermindert und die Zeit und somit die Kosten der Reinigung des Ofens nach dem Kochen verringert.
Des Weiteren kann ein Nachtkochprogramm vorgesehen werden. Die Produkte werden zum Kochen abends, bevor das Personal nach Hause geht, eingestellt und am nächsten Tag aus dem Ofen genommen, wenn sie serviert werden sollen. Die von dem Ofen verbrauchte elektrische Energie wird dann mit der Nachtrate in Rechnung gestellt, was allgemein günstig ist. Der Ofen wird in versteckter Zeit verwendet, wenn kein Personal zugegen ist, wodurch die Organisation einer kurzen Schicht erleichtert wird. Der Ofen wird zur besseren Amortisierung außerhalb der Arbeitsstunden des Personals betrieben. Die Produkte können aus dem Ofen genommen werden, sobald das Personal morgens eintrifft. Dann steht der Ofen zum Kochen anderer Produkte zur Verfügung.
Die vorliegende Erfindung wird durch Lektüre der ausführlichen Beschreibung mehrerer beispielhaft angeführter und keinesfalls einschränkender Ausführungsformen, die durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, besser verständlich und andere Vorteile gehen somit hervor; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Ofens gemäß einem Aspekt der Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Details von 1;
3 eine Detailansicht des Mittels zum Einleiten von Kaltluft;
4 eine perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten; und
5 eine Ansicht der Steuertafel des Ofens.
Wie in 1 zu sehen, umfasst der Ofen 1 eine einen Innenraum 3 definierende Kammer 2. Die Kammer 2 ist mit einer nicht dargestellten Tür versehen und ist thermisch isoliert, wobei sie, wie bekannt, eine Außenwand, eine Innenwand und ein Isolationsmaterial umfasst, das zwischen der Außenwand und der Innenwand angeordnet ist. Zur leichteren Reinigung und aus Hygienegründen können die Außen- und die Innenwände aus rostfreiem Stahlblech bestehen. Im Innenraum 3 können nicht dargestellte Roste angeordnet sein, die die Anordnung der zu kochenden Gerichte oder Produkte gestatten. Hier sind unterschiedlich große Rindsbraten 4 dargestellt.
Der Ofen 1 umfasst einen Sensor 5 zur Erfassung der Temperatur T_e des Innenraums 3, einen Sensor 6 zur Erfassung der Temperatur T_p im Kern der zu kochenden Produkte 4, die die Form eines Fühlers einnehmen, der in das Produkt 4 gesteckt werden kann, und einen Sensor 7 zur Messung der Temperatur T₁ der Flüssigkeit, die im Innenraum 3 kondensiert.
Die Sensoren 5, 6 und 7 sind zum Beispiel durch Drähte mit einer Rechnereinheit 8 verbunden, die die empfangenen Daten interpretieren kann. Die Rechnereinheit 8 umfasst einen Mikroprozessor und einen oder mehrere Speicher, einen Kommunikationsbus zwischen dem Mikroprozessor und dem Speicher und ein oder mehrere Programme, die im Speicher gespeichert sind und durch den Mikroprozessor ausgeführt werden können. Die Zentraleinheit 8 ist einer Steuertafel 9 zugeordnet, die die Anzeige von Informationen, zum Beispiel der von dem Sensor 5 gemessenen Temperatur T_e des Innenraums 3, gestattet, und Steuerknöpfen, die unter Bezugnahme auf 5 genauer erläutert werden.
Des Weiteren umfasst der Ofen 1 mehrere Heizwiderstände 10, hier drei, allgemein kreisförmiger Gestalt, von denen einer durch eine Schnittstelle 11, zum Beispiel ein elektromechanisches Relais, und die anderen beiden durch eine Schnittstelle 12, die der gleichen Art sein kann, gesteuert werden. Die Schnittstellen 11 und 12 sind mit der Rechnereinheit 8 verbunden. Ein Zentrifugalgebläse 13 ist in dem kreisförmigen Raum zwischen den Widerständen 10 angeordnet und wird von einem Motor 14 angetrieben, der ebenfalls durch die Rechnereinheit 8 angeschlossen und gesteuert wird.
In der Nähe des Gebläses 13 ist eine Düse 15 angeordnet, die mit einer Leitung 16 verbunden ist, an der ein Elektroventil 17 angeordnet ist, das durch die Zentraleinheit 8 angeschlossen und gesteuert wird. Das Öffnen des Elektroventils 17 gestattet das Spritzen von Wasser durch die Düse 15 auf die Schaufeln des Gebläses 13. Somit wird das Wasser bei der Drehung des Gebläses 13 auf die Widerstände 10 gespritzt und in Dampf umgewandelt, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt im Innenraum 3 erhöht wird.
Die Temperaturänderungen im Inneren des Ofens 1 können zu Kondensationserscheinungen führen, zum Beispiel beim allmählichen Kühlen des Ofens, ausgehend von einem Zustand nahe der Dampfsättigung. Es bildet sich dann Kondensat an den Wänden des Ofens, das durch eine Leitung 18 nach unten fließt, an der der Sensor 7 zum Messen der Temperatur des Kondensats angebracht ist.
Weiterhin umfasst der Ofen 1 einen in einen oberen Teil der Kammer 2 angebrachten Abführkanal 19, der mit einer unter der Wirkung eines mit der Zentraleinheit 8 verbundenen Stellglieds 21, zum Beispiel eines Elektromotors, beweglichen Klappe 20 ausgestattet ist. Die Klappe 20 kann geschlossen werden, wodurch die Zirkulation von Luft zwischen dem Innenraum 3 und der umgebenden Atmosphäre verhindert wird, oder geöffnet werden. Der Ofen 1 umfasst ein Gebläse 22, zum Beispiel der Zentrifugalart, das durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird und dessen Ausgang in dem Innenraum 3 mündet und durch ein Ventil 23 verschlossen werden kann, das von einem Stellglied 24, zum Beispiel einem Elektromotor, über eine Stange 25 betätigt wird. Das Stellglied 24 ist mit der Zentraleinheit 8 verbunden.
Die Widerstände 10 gestatten die Erhöhung der Temperatur des Innenraums 3. Man kann die Heizleistung auf 1/3 der Maximalleistung einstellen, indem man einen einzigen der Widerstände 10 durch die Schnittstele 11 versorgt, auf 2/3 der Maximalleistung mittels der Schnittstelle 12 und auf Maximalleistung mittels der beiden Schnittstellen 11 und 12. Das Gebläse 13 gestattet eine Luftzirkulation im Innenraum 3 und eine Verteilung der durch die Widerstände 10 erzeugten Wärme. Darüber hinaus gestattet das Gebläse 13 zusammen mit den Wasserspritzmitteln, den Feuchtigkeitsgehalt im Innenraum 3 zu erhöhen, indem das Wasser auf die Widerstände 10 verteilt wird, wodurch eine sofortige Verdampfung des Wassers bewirkt wird. Die Leitung 18 gestattet das Abführen des Kondensats. Das durch das Gebläse 22 und die zugehörigen Elemente gebildete Mittel zum Einleiten von Kaltluft und das durch das Ventil 20 und die zugehörigen Elemente gebildete Mittel zum Abführen von Warmluft gestatten ein schnelles Abkühlen des Innenraums 3 durch Einleiten einer großen Menge an Kaltluft und Abführen einer entsprechenden Menge an Warmluft, zum Beispiel mit einer Strömungsrate von mehreren Dutzend m³/h. Wenn sich das Innere des Ofens auf einer hohen Temperatur befindet, zum Beispiel von über 100°C, gestattet des Weiteren das Spritzen von Wasser durch die Düse 15 das sehr schnelle Abkühlen der Widerstände 10, deren Versorgung unterbrochen wird, und ebenso das Abkühlen der Innenwände der Kammer 2, die eine sehr hohe Temperatur aufweisen können. In diesem Fall verdampft ein Teil des durch die Düse 15 gespritzten Wassers und entweicht durch die Leitung 19 und das Ventil 20, während ein anderer Teil kondensiert und durch die Abführleitung 18 abgeführt wird.
In 2 ist eine Variante dargestellt, bei der ein anderes Elektroventil 26 vorgesehen und neben dem Elektroventil 17 an einer Wasserzufuhrleitung angebracht ist. Das Elektroventil 26 ist mit einer Leitung 27 verbunden, die eine in der Leitung 18 zum Abführen des Kondensats angeordnete Düse 28 versorgt. Somit kann in der Leitung 28 Wasser verspritzt werden, wodurch eine gute Kondensation des Dampfs gewährleistet wird, der durch die Leitung 18 entweichen kann, wenn die Ventile 20 und 23 geschlossen sind und eine große Menge an Dampf im Innenraum 3 vorhanden ist. Der Sensor 7 ist in 2 nicht dargestellt worden.
In den 3 und 4 ist das Mittel zum Einleiten von Kaltluft ausführlicher dargestellt worden. Das Gebläse 22 wird durch einen Elektromotor 29 drehangetrieben und weist einen Lufteinlass 30 auf. 4 ist zur besseren Darstellung der Stange 25, die an ihrem dem Ventil 23 gegenüber liegenden Ende mit einer Stützfläche 31 versehen ist, teilweise auseinander gezogen. Das Stellglied 24 umfasst einen Elektromotor 32, der eine mit der Stützfläche 31 in Kontakt stehende Nockenscheibe 33 drehantreiben kann. Eine nicht dargestellte Feder ist der Stange 25 zugeordnet, um die Stützfläche 31 mit der Nockenscheibe 33 in Kontakt zu bringen. Bei dem Motor 32 kann es sich um einen Schrittmotor handeln. In einer ersten Position ist das Ventil 23 geöffnet, siehe 3. In einer anderen Position, wobei die Nockenscheibe 33 eine Drehung um einen Winkel von 180° durchgeführt hat, konnte sich die Stützfläche 31 gegenüber die Kammer 2 verschieben, wobei sie die Stange 25 und das Ventil 23 mitführte, das sich somit in Richtung der Kammer 2 in eine verschlossene Position verschoben hat.
In 5 ist eine Ausführungsform der mit Knöpfen 34 bis 42 versehenen Steuertafel 9 ausführlicher gezeigt. Der Knopf 34 besitzt eine Aus-Stellung, eine An-Stellung, eine Kühlstellung und eine Stellung zur automatischen Reinigung. Der Knopf 35 gestattet die Wahl der Betriebsart, zum Beispiel ein trockenes Kochen mit Umluft von 0 bis 250°C, ein gemischtes Kochen mit Umluft und Dampf von 30 bis 210°C, ein Kochen mit überhitztem Dampf von 105°C, ein Garen mit Dampf von 30 bis 98°C und ein erneutes Bringen auf Temperatur. Der Knopf 36 dient der Einstellung der Solltemperatur T_c. Eine in der Nähe angeordnete Anzeige 43 zeigt die gemessene Temperatur T_e an. Der Knopf 37 dient der Einstellung der Kochdauer oder der Kerntemperatur. Eine in der Nähe angeordnete Anzeige 44 zeigt die Dauer und eine in der Nähe angeordnete Anzeige 45 die Kerntemperatur an.
Der Knopf 38 dient der Wahl des Endkochmodus, mit einem Ende des Kochens, das durch den Kerntemperatursensor 6, einer Zeitschaltuhr oder einer manuellen Steuerung bestimmt wird. Der Knopf 39 gestattet die Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Gebläses 13. Der Knopf 40 gestattet die Einstellung des Feuchtigkeitsgehalts im Innenraum 3. Eine Feuchtigkeitsgehaltanzeige 46 ist in der Nähe angeordnet. Der Feuchtigkeitsgehalt kann durch einen Sensor gemessen werden, der in 1 nicht dargestellt worden ist. Der Knopf 41 gestattet die Wahl einer Kochprogrammnummer unter Anzeige der gewählten Nummer auf der sich in der Nähe befindenden Anzeige 47. Der Knopf 48 gestattet die Wahl einer Zyklusnummer, wobei ein Zyklus wie ein Teil eines Programms verstanden wird.
Somit kann man unter Verwendung dieser verschiedenen Steuerknöpfe Zyklen und Programme programmieren. Natürlich können Programme im Werk in den Speicher der Zentraleinheit 8 geladen werden und später nicht mehr geändert werden. Allerdings ist es von Vorteil, wenn der Benutzer in der Lage ist, gemäß seinen Bedürfnissen neue Programme zu erstellen oder vorgeladene zu ändern. Der Ofen 1 ist deshalb mit Mitteln ausgestattet, die eine Feineinstellung des Kochmodus gestatten. Zum Beispiel kann durch eine Verringerung der Gebläsegeschwindigkeit das Austrocknen von Produkten, wie beispielsweise Reis oder Teigwaren, bei Vorgängen des erneuten Bringens auf Temperatur vermieden werden.
Im täglichen Gebrauch beginnt ein Benutzer damit, dass er den Ofen mit dem Knopf 34 anstellt, dann wählt er mit dem Knopf 41 ein Vorwärmprogramm und startet das Heizen mit dem Knopf 34. Schließlich wählt er nach dem Laden des Ofens mit zu kochenden Produkten mit dem Knopf 41 ein Kochprogramm und startet das Kochen mit dem Knopf 34.
Das trockene Kochen wird besonders für Hefe- und anderes Gebäck verwendet, das getrocknet werden muss. Das gemischte Kochen wird zum Braten, für Gebäck, das befeuchtet werden muss, Schalentiere und Fisch verwendet. Die Position mit überhitztem Dampf gestattet einen Zeitgewinn von 10 bis 20% bezüglich des Dampfmodus für empfindliche Produkte wie beispielsweise Kartoffeln, Schalentiere, gefrorenes Gemüse. Das Garen mit Dampf wird zum Auftauen, Kochen von Gemüse und Fisch, Kochen bei niedrigen Temperaturen und vakuumverpackten Produkten verwendet. Die Position des Tellerregeneration gestattet das Erhitzen ohne Austrocknen von angerichteten Tellern und Tabletts. Die Solltemperatur kann im Allgemeinen zwischen 100 und 140°C geändert werden. Es kann ein Telleraufwärmzyklus vorgesehen werden, der die Kondensation an den Tellern begrenzt.
Für eine höhere Genauigkeit wird vorgesehen, dass die Anzeige 43 ohne Betätigung des Knopfs 36 die Solltemperatur T_c anzeigt. Eine Betätigung dieses Knopfs zeigt die Isttemperatur des Ofens an. Die Anzeige wird beleuchtet, wenn der Ofen erwärmt wird, und erlischt, wenn die Solltemperatur T_c erreicht ist.
Es sind als Beispiel Tests an drei Roastbeefs bei standardmäßigem Kochen und einem Kochen in einem erfindungsgemäßen Ofen durchgeführt worden.
Somit versteht sich, dass die Erfindung eine viel bessere Kontrolle über das Kochen gestattet, und zwar sowohl angesichts der Kerntemperatur als auch des Aussehen des Produkts. In dem durchgeführten Test im standardmäßigen Ofen war das leichteste Roastbeef C völlig grau und war deshalb übermäßig gekocht worden. Bei dem im erfindungsgemäßen Ofen durchgeführten Kochen hingegen wiesen die Roastbeefs A, B und C die gewöhnliche gebräunte Kruste, einen dünnen grauen Bereich von etwas 5 mm und einen Kernbereich roter Farbe über den Rest des Roastbeefs, der von Kunden geschätzt wird, auf. Somit können Roastbeefs mit sehr unterschiedlichem Gewicht auf gleiche Weise mit den gleichen Temperaturen und in gleichen Zeitdauern gekocht werden, was eine deutliche Ersparnis an Arbeitskraft zur Überwachung des Kochens in einem standardmäßigen Ofen darstellt.
Des Weiteren ist der Gewichtsverlust um 30 bis 40% verringert, was eine große Einsparung bedeutet.
Wenn man mit einer geringeren Anzahl von Phasen kochen möchte, kann man für Rindsbraten eine Bräunungsphase bei 210°C in Trockenluft von 15 Minuten, dann Abkühlen und eine Kernkochphase in dampfgesättigter Atmosphäre bei 60°C, bis eine Kerntemperatur von 52°C erreicht ist, vorsehen. Natürlich eignet sich der erfindungsgemäße Ofen zum Kochen aller Nahrungsmittelarten, und bis zu ca. 100 Kochprogramme können für verschiedene Arten von Fleisch, Gemüse, Brot und Teigwaren, Fertiggerichte, Abtauen usw. vorgesehen werden.
Die zentrale Steuereinheit 8 des Ofens 1 kann mit einer PID-Regelung versehen sein, mit einem schwachen integralen Term und einem starken abgeleiteten Term für eine genaue Regelung. In Abhängigkeit von den möglichen Leistungen: P_max/3, 2P_max/3 und P_max werden proportionale Leistungssteuerbänder vorgesehen.
Wenn T_e < T_c – BP1, dann P = P_max.
Wenn T_c – BP2 > T_e ≥ T_c – BP1, dann P = 2P_max/3.
Wenn T_c > T_e ≥ T_c – BP2, dann P = P_max/3.
Wenn T_e ≥ T_c, dann P = 0.
Die proportionalen Bänder BP1 und BP2 hängen von der Neigung p der Temperaturkurve des Innenraums ab. Die Neigung p wird kontinuierlich vom Durchschnitt der fünf letzten Werte der Augenblicksneigung berechnet. Die Augenblicksneigung wird unter Messung der erforderlichen Dauer, damit sich die Temperatur um 0,5°C ändert, berechnet. Wenn die Dauer für eine Änderung von 0,5°C weniger als 3 Sekunden beträgt, dann wird die Dauer für eine Änderung von 1°C gemessen. Wenn die Dauer für eine Änderung von 1°C weniger als 3 Sekunden beträgt, dann wird die Dauer für eine Änderung von 2°C gemessen. Wenn die Dauer für eine Änderung von 2°C weniger als 3 Sekunden beträgt, dann wird die Dauer für eine Änderung von 4°C gemessen.
Man nehme BP1 = p/4 + 10°C und BP2 = p/4 + 2°C. Wenn die Temperatur sinkt, dann p = 0. Um ein zu schnelles Kippen der Steuerrelais für die elektrischen Widerstände zu vermeiden, verbietet man jegliche Änderung des Heizzustands für 3 Sekunden bei ihrem Anschalten und Abschalten. Mit anderen Worten, die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Kommutationen von irgendeinem der Steuerrelais für die Widerstände beträgt mindestens 3 Sekunden. Die Temperatur T_e des Innenraums wird mit der Solltemperatur T_c verglichen, mit T_c – BP1 und mit T_c – BP2. Wenn, nachdem einer dieser Werte überschritten worden ist, die Neigung p negativ wird, was mangelnder Leistung des Ofens entspricht, der nicht mehr genug Wärme auf das zu kochende Produkt überträgt, wird das Leistungsniveau modifiziert, das heißt, man verwendet die nächst höhere Leistung, zumindest bis der Sollwert erreicht ist. Wenn nach Überschreiten des Sollwerts T_c die Temperatur um 1°C den Sollwert T_c übersteigt, geht man wieder zum niedrigeren Leistungsniveau, ansonsten bleibt man bei der modifizierten Leistung.

Claims

Ofen (1) mit einer einen Innenraum (3) definierenden Kammer (2), einem Mittel (10) zum Heizen des Innenraums und einem Mittel zum Steuern (8) des Heizmittels, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Mittel zum Kühlen des Innenraums aufweist, wobei das Kühlmittel eine Zwangskühlung des Innenraums von einer bestimmten ersten Kochtemperatur auf eine bestimmte zweite Kochtemperatur, die niedriger ist als die erste Kochtemperatur, bewirken kann, um ein Kochen mit Temperaturphasen zu realisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel durch das Steuermittel gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein Mittel zum Abführen von Warmluft, die im Innenraum enthalten ist, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein Mittel zum Einleiten von Kaltluft in den Innenraum umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Luftpumpe (22) und ein zwischen der Pumpe und dem Innenraum in Luftströmungsrichtung angeordnetes Ventil (23) umfasst, das geschlossen werden kann, wenn die Pumpe angehalten ist, und geöffnet werden kann, wenn die Pumpe in Betrieb ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel ein Mittel zum Injizieren von Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Injizieren von Wasser und das Heizmittel (10) so angeordnet sind, dass das Heizmittel das Wasser empfängt, wenn das Mittel zum Injizieren von Wasser aktiv ist.
Verfahren zum Steuern eines Ofens mit einer einen Innenraum definierenden Kammer, die zu kochende Nahrungsmittel aufnehmen kann, einem Mittel zum Heizen des Innenraums und einem Mittel zum Steuern des Heizmittels, bei dem man, wenn sich der Innenraum auf einer ersten Kochtemperatur befindet, einen Schritt der Zwangskühlung des Innenraums bis zu einer zweiten Kochtemperatur, die niedriger ist als die erste Kochtemperatur, einleitet, um ein Kochen mit Temperaturphasen zu realisieren.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem man Kühlluft aus einer Umgebung mit einer Temperatur ansaugt, die niedriger ist als die erste Temperatur.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem man Umgebungsluft ansaugt, wobei die zweite Temperatur über der Umgebungstemperatur um den Ofen herum liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem man einen ersten Heizschritt mit einer ersten Temperatur, einen zweiten Schritt der Zwangskühlung bis zu einer zweiten Temperatur und einen dritten Schritt des Haltens auf der zweiten Temperatur durchführt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man einen vierten Schritt der Zwangskühlung bis zu einer dritten Temperatur, die niedriger ist als die zweite Temperatur, und einen fünften Schritt des Haltens auf der dritten Temperatur durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die Feuchtigkeit im Innenraum geschätzt und reguliert wird.