EP0321768A2 - Steueranordnung zum Erwärmen, Auftauen und/oder Garen von Lebensmitteln durch Mikrowellenenergie - Google Patents

Steueranordnung zum Erwärmen, Auftauen und/oder Garen von Lebensmitteln durch Mikrowellenenergie Download PDF

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EP0321768A2
EP0321768A2 EP19880120279 EP88120279A EP0321768A2 EP 0321768 A2 EP0321768 A2 EP 0321768A2 EP 19880120279 EP19880120279 EP 19880120279 EP 88120279 A EP88120279 A EP 88120279A EP 0321768 A2 EP0321768 A2 EP 0321768A2
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EP
European Patent Office
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microwave
food
sensor
arrangement according
control arrangement
Prior art date
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EP19880120279
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Julius Dipl.-Ing. Husslein
Helmut Dipl.-Ing. Hess
Wolfgang Dipl.-Ing. Beifuss
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BOSCH-SIEMENS HAUSGERAETE GMBH
Original Assignee
Individual
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/687—Circuits for monitoring or control for cooking
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    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • H05B6/688—Circuits for monitoring or control for thawing

Definitions

  • the present invention relates to a control arrangement for heating, thawing and / or cooking foods to be thermally treated by exposure to microwave energy within a closed cooking space, in particular in domestic stoves.
  • microwave ovens or microwave ovens with or without additional thermal heating sources are used, into which the microwave energy is fed into a cooking space sealed in a microwave-tight manner by means of a microwave generator, namely a magnetron, via waveguides.
  • An approved microwave frequency of 2.45 GHz is used.
  • the coupled microwave energy is usually 600 to 700 watts.
  • the microwaves coupled into the cooking space penetrate more or less deeply and intensively into the food to be cooked, depending on the type and nature of the food to be cooked, and the microwave energy is converted there into thermal energy and is used to carry out cooking processes or to defrost food.
  • different power levels can be set in known cookers up to this maximum output. There are various options for this.
  • the object of the present invention to provide an arrangement for the thermal treatment of foodstuffs in which the respective cooking state of the foodstuff can advantageously be detected without intervention in the foodstuff, but nevertheless close to the body, when these foods are exposed to microwave energy.
  • An arrangement which meets these requirements is characterized according to the invention in that a sensor detecting the microwave energy potential is arranged in the space filled with microwave energy between the microwave generator and the food to be charged with microwave energy, via which sensor the control power for the microwave generator can be controlled.
  • This control arrangement makes use of the knowledge that a cooked food undergoes heat change in terms of its microwave absorption capacity. These changes are particularly striking when a food changes from frozen to thawed. With the help of the control arrangement according to the invention, these changes are detected in the food to be cooked, namely in that a sensor is arranged in the space filled with microwave energy between the microwave generator and the foodstuff exposed to microwave energy, which sensor detects the prevailing microwave energy potential.
  • the microwave energy potential in this room depends on the one hand on the microwave energy that is radiated into this room by a microwave generator and on the other hand on the microwave energy that is absorbed by the food. Now it is possible to either evaluate the relation between the radiated and absorbed microwave energy as an absolute value of the microwave energy space potential or its temporal changes.
  • control arrangement according to the invention will preferably be used in stoves in which the food to be cooked is treated thermally by microwave exposure.
  • the measure according to the invention is also suitable when the food to be treated thermally is subjected to purely thermal action.
  • the microwave must be coupled into the cooking space for the measurement measures. This microwave coupling can then be very weak, i.e. low energy and impulsive.
  • the control arrangement according to the invention is characterized in that the process sequence control device for the operating mode "thawing a food" upon detection of the thawing temperature range by measuring field strength changes in the microwave range as a result of the changed microwave absorption capacity of the surface-thawed foodstuff, a decrease in the microwave energy triggers.
  • the process sequence control device for the operating mode "thawing a food” upon detection of the thawing temperature range by measuring field strength changes in the microwave range as a result of the changed microwave absorption capacity of the surface-thawed foodstuff a decrease in the microwave energy triggers.
  • the thawing of a food as quickly as possible is achieved without the risk that the food is already being cooked on its surface.
  • relatively high microwave energy or other thawing energy can be supplied to the food.
  • the thawing energy supplied is reduced to such an extent that a heat balance is formed between the thawed outside area of the food and the still frozen food core. The thawing process can thus be evened out and optimized in terms of time.
  • control arrangement is characterized in that the process sequence control device for cooking processes to be carried out contains representative values of the field strength in the microwave space in relation to the supplied microwave energy and stores these with the respective actual microwave field strength comparison detected by the sensor and as a function of the comparison result can be controlled by the process flow control device, the supply of microwave energy via the microwave generator.
  • the process sequence control device can be supplied with values for the initial conditions given by the food to be treated and / or for the intended end conditions.
  • the control arrangement according to the invention is characterized in that an evaluation circuit connected downstream of the sensor for the detection of the microwave energy potential in the microwave room contains representative values for the "idle mode" closed in the microwave room and that upon detection of a corresponding microwave energy potential by the sensor via the evaluation circuit, the control of the microwave generator and thus the microwave generation is switched off.
  • the evaluation circuit is preferably equipped with a timing element, so that it uses this to trigger the switch-off of the microwave generator when a value specified for "idle mode" is received.
  • the microwave is mistaken If the energy supply to the cooking chamber is switched on by an operator, even though there is no food to be cooked in the cooking chamber, the microwave energy supply is switched off in good time when these circuitry measures are taken, so that no dangerous moments arise.
  • the timing element By using the timing element, however, so much microwave energy is coupled in that the smallest quantities of food are still influenced in a relevant thermal manner.
  • Provisions can preferably be made in such a way that the evaluation circuit switches off the microwave generator only when the maximum microwave power has been set and / or, if appropriate, an additional high thermal heating power supply. This means that only relatively high microwave powers, which can lead to problem situations, either alone or in conjunction with additional thermal heating powers, are switched off, while lower microwave power radiation is not switched off. Because of the microwave losses in the waveguide and cooking space elements, it can be problematic to detect food of low mass within the cooking space with sufficient microwave technology. Such quantities of food can be subjected to lower, but also sufficient, microwave energy without the risk of automatic shutdown.
  • the microwave sensor can be designed as an inductive probe or as a capacitive probe for the control arrangement according to the invention. It can be expedient to arrange the microwave sensor as a directional coupler arrangement in the region of the waveguide arranged between the microwave generator and the food treatment region. In this area, the microwave sensor is usually not exposed to any relevant vapors and therefore cannot become dirty. In particular, the microwave field conditions can be recorded relatively precisely in this area.
  • the figure shows a schematic representation of the basic structural units of a microwave oven.
  • Microwave energy is coupled into a cooking chamber GR of the microwave oven, within which cooked food GG to be treated thermally is introduced, via a rotating antenna MA.
  • This rotating antenna MA takes over the microwave energy from a waveguide HL, which in turn takes over the microwave energy from a microwave generator MG, a magnetron.
  • a power control unit LS is arranged, which contains a high-voltage transformer and rectifier and capacitor units in a known manner.
  • the setting values relating to the microwave power to be radiated into the cooking space GR and the duration of this irradiation are entered into a control logic AL via a display / operating panel AE, which converts these input values for the control of the power control unit.
  • the set values can be displayed on the AE display / control panel.
  • a microwave directional coupler RK is coupled to the waveguide HL, an output line A1 of which detects measured values which correspond to the microwave energy traveling from the microwave generator MG in the direction of the cooking chamber GR through the waveguide HL and whose second output A2 detects measured values for opposing microwave energy.
  • the relation of these microwave energy migrations and thus the relation of the measured quantities detected by the outputs A1 and A2 of the directional coupler RK gives a good indication of which microwave energy potential prevails in the cooking chamber, since not only the microwave generator MG is able to absorb microwave energy feed the waveguide HL, but also feeds the cooking chamber back into the waveguide HL in accordance with the microwave energy potential prevailing in it, which can be detected by the microwave directional coupler RK at the output A2.
  • the microwave potential that arises in the cooking chamber when microwave radiation is present is dependent on the microwave absorption capacity of the cooking product GG located in the cooking chamber GR.
  • the microwave absorption The ability and convertibility into heat of the food depends on its type, its mass (weight) and its condition. If, for example, no food to be cooked is arranged in the cooking space GR, no substantial energy is absorbed in the cooking space GR and the declining microwave energy detected by the microwave directional coupler RK will increase to a very high degree in relation to the coupled-in microwave energy.
  • the change in the state of the food to be cooked for example from the frozen state to the thawed state, becomes important for the control measures.
  • the outputs A1 and A2 of the directional coupler RK are fed to a comparison circuit VS, which carries out the relation between the two measured values that are detected and supplied, and from this passes on a criterion to the control logic AL.
  • the power control LS for the microwave generator MG is influenced and readjusted in accordance with the energy requirement within the cooking chamber GR and the entered values.
  • the control logic AL can be entered via the display / input panel AE, the values for the individual cooking processes or the control logic AL contains such values that are permanently entered for the implementation of standard cooking processes.
  • a corresponding sensor for detecting the microwave energy potential can also be arranged in the cooking chamber itself.
  • different microwave energy intensities build up in the cooking space GR.
  • these microwave energy intensities are additionally spatially changed via the rotating antenna MA in the present exemplary embodiment.
  • the microwave energy emitted by the microwave generator MG is used both for the thermal treatment of the food GG and for measuring purposes.
  • This link is possible, but it is by no means a prerequisite for the measurements. Rather, it is also possible to provide only microwave energy for the measuring purposes in the cooking space. This microwave energy can then be relatively small and can only be emitted in time slots used for the measurement purposes.
  • the microwave frequency for measurement purposes deviates from the microwave frequency for carrying out the cooking process, which has measurement-related advantages in that different wavelengths of the microwaves have different penetration depths in the food.
  • solid-state microwave energy generators since, as has already been stated, the required powers can be relatively small.
  • microwave technology only for measuring purposes in relation to the quality of the food to be cooked and to operate the thermal treatment in conjunction or exclusively by means of thermal heating elements.

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Abstract

Die erfindungsgemäße Steueranordnung zum Erwärmen, Auftauen und/oder Garen von wärmetechnisch zu behandelnden Lebensmitteln durch Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie innerhalb eines geschlossenen Garraums, insbesondere in Haushaltsherden weist im mit Mikrowellenenergie erfüllten Raum zwischen dem Mikrowellengenerator und dem mit Mikrowellenenergie zu beaufschlagenden Lebensmittel ein das Mikrowellenenergie-Potential erfassenden Sensor auf, über welchen die Ansteuerleistung für den Mikrowellengenerator steuerbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung zum Erwärmen, Auftauen und/oder Garen von wärmetechnisch zu behandelnden Lebensmitteln durch Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie innerhalb eines geschlossenen Garraums, ins­besondere in Haushaltsherden.
  • Im Haushalt sind Mikrowellenöfen oder Mikrowellenherde mit oder ohne zusätzlichen thermischen Heizquellen in Verwendung, in die mittels einem Mikrowellengenera­tor, nämlich einem Magnetron, über Hohlleiter, die Mikrowellenenergie in einen mi­krowellendicht abgeschlossenen Garraum eingespeist wird. Dabei wird eine zuge­lassene Mikrowellen-Frequenz von 2,45 GHz verwendet. Die eingekoppelte Mikrowel­lenenergie beträgt üblicherweise 600 bis 700 Watt. Die in den Garraum eingekoppel­ten Mikrowellen dringen je nach Art und Beschaffenheit des Gargutes mehr oder weniger tief und intensiv in dieses Gargut ein und die Mikrowellenenergie wird dort in Wärmeenergie umgesetzt und dient zur Durchführung von Garungsprozessen oder zum Auftauen von Gargut. Je nach gewünschter Behandlungsweise und Art des Gar­gutes können bei bekannten Herden bis zu dieser maximalen Leistung unterschiedli­che Leistungsstufen eingestellt werden. Dafür bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. So ist es möglich, die Mikrowellenleistung beispielsweise durch Zu- und Abschal­ten von Kapazitäten im Magnetron-Schaltkreis zu verändern. Eine weitere verbreitet angewendete Maßnahme zur Reduzierung der Maximalleistung ist dadurch gegeben, daß die Maximalleistung des Mikrowellengenerators getaktet erzeugt wird, d.h., daß in relativ kurzen Abständen die Mikrowellenaussendung für vorgegebene Pausenzeiten unterbrochen wird. Die Einstellung der geeigneten Mikrowellenleistung für den jeweiligen Garungsvorgang obliegt bei bekannten Haushaltsgeräten ausschließlich der Bedienungsperson. Somit muß die Bedienungsperson hohe Sorgfalt aufwenden, um un­zweckmäßige, ungünstige oder gar schädliche Einstellungen der Mikrowellenenergie zu vermeiden. Ähnlich wie bei Bratverfahren mit rein thermischer Beaufschlagung des Gargutes ist es auch möglich Festprogramme oder individuell eingebbare Programme vorzusehen, von denen aus nacheinander phasenweise unterschiedliche Mikrowellen­Beaufschlagungen des Garguts gesteuert werden. Diese Maßnahmen sind insoweit problematisch, da aufgrund der Beschaffenheit des einzelnen Garguts die praktischen Garungsphasen von den eingegebenen Werten mehr oder weniger stark abweichen. Besonders starke Abweichungen der erforderlichen Behandlungszeit sind bei Auftau­vorgängen gegeben.
  • Um dieser Problematik zu begegnen ist es bekannt geworden, zur Erfassung des ak­tuellen Zustandes des Garguts Sensoren vorzusehen, die in Form eines sogenannten Bratspießes die jeweilige Innentemperatur des Gargutes erfassen oder in Form von Gassensoren oder Feuchtigkeitssensoren den Zustand des im Garraum herrschenden oder aus dem Garraum abgeführten Wrasens erfassen, woraus der aktuelle Zustand des Garguts indirekt zu erkennen versucht wird. Beide Methoden sind problematisch und konnten sich bisher aus diesen Gründen praktisch kaum mit allgemein befrie­digendem Erfolg durchsetzen.
  • Aufbauend auf diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur wärmetechnischen Behandlung von Lebensmitteln bereitzustellen, bei der unter Beaufschlagung dieser Lebensmittel mit Mikrowellenenergie der jeweilige Garungszustand des Lebensmittels in vorteilhafter Weise ohne Eingriff in das Le­bensmittel, aber dennoch körpernah erfaßbar ist.
  • Ein Anordnung die diesen Anforderungen gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Mikrowellenenergie erfüllten Raum zwischen dem Mikrowellengenerator und dem mit Mikrowellenenergie zu beaufschlagenden Lebens­mittel ein das Mikrowellenenergie-Potential erfassender Sensor angeordnet ist, über welchen die Ansteuerleistung für den Mikrowellengenerator steuerbar ist.
  • Diese erfindungsgemäße Steueranordnung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß ein wärmetechnisch behandeltes Gargut sich bezüglich seiner Mikrowellenaufnahmefähig­keit verändert. Besonders auffallend sind diese Veränderungen beim Übergang eines Lebensmittels vom gefrorenen Zustand zum aufgetauten Zustand. Mit Hilfe der erf­indungsgemäßen Steueranordnung werden diese Änderungen im Gargut erfaßt, und zwar dadurch, daß in dem mit Mikrowellenenergie erfüllten Raum zwischen dem Mi­krowellengenerator und dem mit Mikrowellenenergie beaufschlagten Lebensmittel ein Sensor angeordnet ist, welcher das jeweils herrschende Mikrowellenenergie-Potential erfaßt. Das Mikrowellenenergie-Potential in diesem Raum ist abhängig zum einen von der Mikrowellenenergie, die in diesen Raum durch einen Mikrowellen-Generator eingestrahlt wird, und zum anderen von der Mikrowellenenergie, die durch das Gar­gut absorbiert wird. Nunmehr ist es möglich, entweder die Relation zwischen einge­strahlter und absorbierter Mikrowellenenergie als Absolutwert des Mikrowellenener­gie-Raumpotentials auszuwerten oder aber dessen zeitliche Änderungen.
  • Die erfindungsgemäße Steueranordnung wird bevorzugt in Herden zum Einsatz ge­bracht werden, in denen das Gargut durch Mikrowellen-Beaufschlagung wärmetech­nisch behandelt wird. Prinzipiell eignet sich aber die erfindungsgemäße Maßnahme auch bei rein thermischer Beaufschlagung des wärmetechnisch zu behandelnden Le­bensmittels. In diesem Fall muß jedoch Mikrowelle für die meßtechnischen Maßnah­men in den Garraum eingekoppelt werden. Diese Mikrowellen-Einkopplung kann dann aber sehr schwach, d.h. energiearm und impulsartig erfolgen.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Steueranordnung da­durch gekennzeichnet, daß die Prozeßablauf-Steuereinrichtung für die Betriebsart "Auftauen eines Lebensmittels" bei Erfassung des Auftau-Temperaturbereichs durch Feldstärkenänderungs-Messung im Mikrowellenbereich infolge veränderter Mikrowel­len-Aufnahmefähigkeit des oberflächen-aufgetauten Lebensmittels eine Zurücknahme der Mikrowellenenergie auslöst. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß während der Betriebsart "Auftauen eines Lebensmittels" bei einer durch Auftauen des Oberflächenbereichs des Lebensmittels sich durch den Sensor erfaßten repräsen­tativen Veränderung der Feldstärke der Mikrowellenenergie, gesteuert durch die Pro­zeß-Ablaufsteuerung, für eine begrenzte Zeit zurückgenommen und anschließend zu­mindest für eine durch den Sensor erfassungstechnisch bedingte Zeitspanne wieder zugeschaltet wird. Mit Hilfe dieser Maßnahmen wird ein möglichst rasches Auftauen eines Lebensmittels erreicht, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Lebensmittel an seiner Oberfläche bereits angegart wird. Solange nämlich der Oberflächenbereich des Gargutes noch gefroren ist, kann relativ hohe Mikrowellenenergie oder sonstige Auf­tauenergie dem Gargut zugeführt werden. Ist jedoch der Oberflächenbereich des Le­bensmittels bereits aufgetaut, so wird die zugeführte Auftauenergie soweit zurückge­nommen, daß sich ein Wärmeausgleich zwischen dem aufgetauten Außenbereich des Lebensmittels und dem noch gefrorenen Lebensmittelkern ausbildet. Der Auf tauvor­gang kann somit vergleichmäßigt und zeitlich optimiert werden.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Steueranord­nung dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßablauf -Steuereinrichtung für durchzufüh­rende Garungsprozesse Repräsentativwerte der Feldstärke im Mikrowellenraum in Relation zur zugeführten Mikrowellenenergie gespeichert enthält und diese mit den jeweiligen durch den Sensor erfaßten tatsächlichen Mikrowellen-Feldstärkenvergleich und das in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis durch die Prozeßablauf­Steuereinrichtung die Zufuhr der Mikrowellenenergie über den Mikrowellengenerator steuerbar ist.
  • Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäß ausgestatteten Steueranordnung ist es zweckmäßig, daß der Prozeßablauf-Steuerinrichtung Werte für die durch das zu be­handelnde Lebensmittel gegebenen Anfangsbedingungen und/oder für die vorgesehenen Endbedingungen zuführbar sind.
  • Nach einer anderen bevorzugten Ausstattung ist die erfindungsgemäße Steueranord­nung dadurch gekennzeichnet, daß eine den Sensor für die Erfassung des Mikrowelle­nenergie-Potentials im Mikrowellenraum nachgeschaltete Auswerteschaltung Reprä­sentativwerte für den "Leerlaufbetrieb" geschlossen im Mikrowellenraum enthält und daß bei Erfassung eines entsprechenden Mikrowellenenergie-Potentials durch den Sensor über die Auswerteschaltung die Ansteuerung des Mikrowellen-Generators und damit die Mikrowellenerzeugung abgeschaltet wird. In diesem Zusammenhang ist die Auswerteschaltung bevorzugt mit einem Zeitglied ausgestattet, so daß mit Hilfe die­ses die Abschaltung des Mikrowellen-Generators bei Empfang eines für "Leerlauf be­trieb" vorgegebenen Wertes zeitverzögert ansteuert. Wird irrtümlich die Mikrowel­ lenenergie-Zufuhr in den Garraum von einer Bedienungsperson eingeschaltet, obwohl kein Gargut sich im Garraum befindet, so wird bei Anwendung dieser schaltungs­technischen Maßnahmen die Mikrowellenenergie-Zufuhr so rechtzeitig abgeschaltet, daß keine Gefahrenmomente entstehen. Durch Nutzung des Zeitglieds wird jedoch soviel Mikrowellenenergie eingekoppelt, daß Kleinstmengen von Lebensmitteln noch relevant wärmetechnisch beeinflußt werden. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, mit kurzem zeitlichen Abstand zwei Meßwerterfassungen durchzuführen und die Abschaltung der Mikrowellenzufuhr davon abhängig zu machen, daß bei beiden Erfassungen Werte für "Leerlaufbetrieb" festgestellt werden.
  • Bevorzugt können Vorkehrungen dahingehend getroffen sein, daß über die Auswerte­schaltung eine Abschaltung des Mikrowellen-Generators lediglich bei eingestellter maximaler Mikrowellenleistung und/oder ggf. zusätzlicher hoher thermischer Heizlei­stungszufuhr durchgeführt wird. Damit werden lediglich relativ hohe Mikrowellenlei­stungen, die zu Problemsituationen führen können, und zwar alleine oder in Verbin­dung mit zusätzlichen thermischen Heizleistungen, abgeschaltet, während geringere Mikrowellenleistungs-Einstrahlungen nicht abgeschaltet werden. Wegen der Mikrowel­lenverluste in den Hohlleiter- und Garraumelementen kann es nämlich problematisch sein, Lebensmittel geringer Masse innerhalb des Garraums mikrowellentechnisch aus­reichend zu erkennen. Derartige Lebensmittelmengen können ohne die Gefahr des automatischen Abschaltens mit niedrigerer, aber auch ausreichender Mikrowellen­energie beaufschlagt werden.
  • Aufbautechnisch kann für die erfindungsgemäße Steueranordnung der Mikrowellensen­sor als induktive Sonde oder als kapazitive Sonde ausgebildet sein. Es kann zweck­mäßig sein, den Mikrowellensensor als Richtkoppleranordnung im Bereich des zwi­schen Mikrowellen-Generator und Lebensmittel-Behandlungsbereich angeordneten Hohlleiters anzuordnen. In diesem Bereich ist der Mikrowellensensor üblicherweise keinem relevanten Wrasen ausgesetzt und kann somit nicht verschmutzen. Insbeson­dere lassen sich in diesem Bereich die Mikrowellen-Feldbedingungen relativ präzise erfassen.
  • Ein nach Merkmalen der Erfindung ausgestattetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.
  • Die Figur zeigt eine schematisierte Darstellung der prinzipiellen Baueinheiten eines Mikrowellenherdes.
  • In einen Garraum GR des Mikrowellenherdes, innerhalb welchem in einem Gefäß wärmetechnisch zu behandelndes Gargut GG eingebracht ist, wird Mikrowellenenergie über eine Drehantenne MA eingekoppelt. Diese Drehantenne MA übernimmt die Mi­krowellenenergie aus einem Hohlleiter HL, welcher seinerseits die Mikrowellenener­gie von einem Mikrowellen-Generator MG, einem Magnetron, übernimmt. Zur An­steuerung dieses Magnetrons ist eine Leistungssteuerungs-Einheit LS angeordnet, welche in bekannter Weise einen Hochspannungstransformator sowie Gleichrichter- und Kondensator-Einheiten enthält. Diese und für den gesicherten Mikrowellenbetrieb erforderlichen Schaltelemente brauchen vorliegend nicht näher betrachtet werden.
  • Über ein Anzeige-/Bedien-Tableau AE sind die Einstellwerte bezüglich der in den Garraum GR einzustrahlenden Mikrowellen-Leistung und der Zeitdauer dieser Ein­strahlung in eine Ansteuerlogik AL eingegeben, die diese Eingabewerte für die Ansteuerung der Leistungssteuerung-Einheit umsetzt. Die eingestellten Werte können im Anzeige-/Bedien-Tableau AE angezeigt werden.
  • An den Hohlleiter HL ist ein Mikrowellen-Richtkoppler RK angekoppelt, dessen eine Ausgangsleitung A1 Meßwerte erfassen, welche der vom Mikrowellen-Generator MG in Richtung zum Garraum GR durch den Hohlleiter HL wandernden Mikrowellenener­gie entsprechen und dessen zweiter Ausgang A2 Meßwerte für gegenläufige Mikro­wellenenergie erfaßt. Die Relation dieser Mikrowellenenergie-Wanderungen und damit die Relation der durch die Ausgänge A1 und A2 des Richtkopplers RK erfaßten Meßgrößen ergibt eine gute Aussage darüber, welches Mikrowellenenergie-Potential jeweils im Garraum herrscht, da nicht nur der Mikrowellengenerator MG in der La­ge ist, Mikrowellenenergie in den Hohlleiter HL einzuspeisen, sondern auch der Gar­raum entsprechend dem in ihm herrschenden Mikrowellenenergie-Potential Mikrowel­lenenergie in den Hohlleiter HL zurückspeist, welches durch den Mikrowellen-Richt­koppler RK am Ausgang A2 erfaßbar ist. Das aus der im Garraum bei Mikrowellen-­Einstrahlung sich einstellende Mikrowellen-Potential abhängig ist von der Mikrowellen-­Aufnahmefähigkeit des sich im Garraum GR befindlichen Gargutes GG ist durch die­se Beziehungskette das Gargut meßtechnisch erfaßbar. Die Mikrowellen-Absorptions­ fähigkeit und Umsetzbarkeit in Wärme des Garguts ist abhängig von dessen Art, dessen Masse (Gewicht) und dessen Zustand. Ist beispielsweise kein Gargut im Gar­raum GR angeordnet, so wird im Garraum GR auch keine wesentliche Energie ab­sorbiert und die durch den Mikrowellen-Richtkoppler RK erfaßte rückläufige Mikro­wellenenergie wird auf ein sehr hohes Maß in Relation zur eingekoppelten Mikrowel­lenenergie anwachsen. Bei der Durchführung von Garungsprozessen wird aber die Veränderung des Zustandes des Garguts, beispielsweise vom gefrorenen zum Auf ge­tauten Zustand für die steuerungstechnischen Maßnahmen bedeutsam.
  • Die Ausgänge A1 und A2 des Richtkopplers RK sind einer Vergleichsschaltung VS zugeführt, welche die Relation zwischen den beiden erfaßten und zugeführten Meß­werten durchführt und daraus ein Kriterium an die Ansteuerlogik AL weiterleitet. In Abhängigkeit davon wird die Leistungssteuerung LS für den Mikrowellen-Generator MG beeinflußt und entsprechend dem Energiebedarf innerhalb des Garraums GR und den eingegebenen Werten nachgeregelt. Der Ansteuerlogik AL sind über das Anzei­ge-/Eingabe-Tableau AE die Werte für die einzelnen Garungsprozesse eingebbar bzw. die Ansteuerlogik AL enthält für die Durchführung von Standard-Garungsprozessen fest eingegebene derartige Werte gespeichert. Durch Überlagerung der vom Mikro­wellen-Richtkoppler RK erfaßten Werte, die den Garzustand des Gargutes aktuell repräsentieren, wird der Vorgang der einzelnen Prozeßschritte gesteuert und können Modifizierungen dieser Schritte vorgenommen werden.
  • Anstelle des Richtkopplers RK im Bereich des Hohlleiters HL kann auch ein ent­sprechender Sensor zur Erfassung des Mikrowellenenergie-Potentials im Garraum selbst angeordnet werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß sich im Garraum GR unterschiedliche Mikrowellenenergie-Intensitäten aufbauen. Zur gleichmäßigen wärmetechnischen Behandlung des Gargutes werden über die Drehantenne MA beim vorliegenden Ausführungsbeispiel diese Mikrowellenenergie-Intensitäten räumlich zu­sätzlich verändert. Diese Umstände sind bei der meßtechnischen Erfassung des im Garraum GG herrschenden Mikrowellenenergie-Potentials sowohl durch entsprechende Anordnung des Sensors als auch durch Vergleichmäßigung der Meßergebnisse über die Zeit schaltungstechnisch zu berücksichtigen.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die vom Mikrowellen-Generator MG ab­gegebene Mirkowellenenergie sowohl zur wärmteschnischen Behandlung des Garguts GG als auch zu Meßzwecken genutzt. Diese Verknüpfung bietet sich zwar an, ist aber keineswegs Voraussetzung für die meßtechnischen Erfassungen. Vielmehr ist es auch möglich, lediglich Mikrowellenenergie für die meßtechnischen Zwecke in den Garraum bereitzustellen. Diese Mikrowellenenergie kann dann relativ klein sein und auch nur in für die Meßzwecke gebrauchten Zeitschlitzen ausgesendet werden. Au­ßerdem ergibt sich die Möglichkeit, daß die Mikrowellenfrequenz für die meßtechni­schen Zwecke von der Mikrowellenfrequenz für die Durchführung des Garungsprozes­ses abweicht, was meßtechnische Vorteile insoweit bringt, da unterschiedliche Wel­lenlängen der Mikrowellen unterschiedliche Eindringtiefen im Gargut haben. In die­sem Zusammenhang ist es auch möglich, Festkörper-Mikrowellenenergie-Generatoren zum Einsatz zu bringen, da die erforderlichen Leistungen - wie bereits ausgesagt wurde - relativ klein sein können.
  • Es ist aber auch möglich, die Mikrowellentechnik lediglich zu Meßzwecken im Bezug auf die Beschaffenheit des Garguts heranzuziehen und die wärmetechnische Behand­lung in Verbindung oder ausschließlich durch thermische Heizelemente zu betreiben.

Claims (16)

1. Steueranordnung zum Erwärmen, Auftauen und/oder Garen von wärmetechnisch zu behandelnden Lebensmitteln durch Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie, innerhalb eines geschlossenen Garraums, insbesondere in Haushaltsherden unter Verwendung eines den Zustand des Lebensmittels erfassenden Sensors, von dem aus die in den Garraum eingestrahlte Energie steuerbar ist, dadurch ge­kennzeichnet, daß im mit Mikrowellenenergie erfüllten Raum (GG) zwischen dem Mikrowellengenerator (MG) und dem mit Mikrowellenenergie be­aufschlagten Lebensmittel ein das Mikrowellenenergie-Potential erfassender Sensor angeordnet ist, über welchen die Ansteuerleistung für den Mikrowellen­generator (MG) steuerbar ist.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prozeßab­lauf-Steuereinrichtung (LA) zur Ansteuerung des Mikrowellengenerators (MG) angeordnet ist, welche in Abhängigkeit des über den Sensor erfaßten Behand­lungszustands des Lebensmittels (GG) beeinflußt, die Ansteuerleistungs-Anord­nung (LS) für den Mikrowellengenerator steuert.
3. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßab­lauf-Steuereinrichtung (AL) für die Betriebsart "Auftauen eines Lebensmittels" bei Erfassung des Auftau-Temperaturbereichs durch Feldstärkenänderungs-Mes­sung im Mikrowellenbereich infolge veränderter Mikrowellen-Aufnahmefähigkeit des oberflächenaufgetauten Lebensmittels eine Zurücknahme der Mikrowellene­nergie auslöst.
4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betriebsart "Auftauen eines Lebensmittels" bei einer durch Auftauen des Oberflächenbereichs des Lebensmittels sich durch den Sensor erfaßten, reprä­sentativen Veränderung der Feldstärke, die Mikrowellenenergie gesteuert durch die Prozeßablaufsteuerung für eine begrenzte Zeitspanne zurückgenommen und anschließend zumindest für eine durch den Sensor erfassungstechnisch bedingte Zeitspanne wieder zugeschaltet wird.
5. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßab­lauf-Steuereinrichtung für durchzuführende Garungsprozesse Repräsentativwerte der Feldstärke im Mikrowellenraum in Relation zur zugeführten Mikrowellen­energie gespeichert enthält und diese mit den jeweiligen durch den Sensor er­faßten tatsächlichen Mikrowellen-Feldstärken vergleicht und das in Abhängig­keit von dem Vergleichergebnis durch die Prozeßablauf-Steuereinrichtung die Zufuhr der Mikrowellenenergie über den Mikrowellengenerator steuerbar ist.
6. Steueranrodnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßablauf-Steuereinrichtung Werte für die durch das zu behandeln­de Lebensmittel gegebenen Anfangsbedingungen zuführbar sind.
7. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßablauf-Steuereinrichtung Werte für die durch das zu behandeln­de Lebensmittel vorgesehenen Endbedingungen zuführbar sind.
8. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Sensor für die Erfassung des Mikrowellenenergiepotentials im Mirkowellenraum nachgeschaltete Auswerteschaltung Repräsentativwerte für den "Leerlaufbetrieb" im Mikrowellenraum enthält, und daß bei Erfassung ei­nes entsprechenden Mikrowellenenergie-Potentials durch den Sensor über die Auswerteschaltung die Ansteuerung des Mikrowellengenerators und damit die Mikrowellenerzeugung abgeschaltet wird.
9. Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte­schaltung mit einem Zeitglied ausgestattet ist und mit Hilfe dieses die Ab­schaltung des Mikrowellengenerators bei Empfang eines für "Leerlaufbetrieb" vorgegebenen Wertes zeitverzögert ansteuert.
10. Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer­schaltung mit einem Zeitglied ausgestattet ist und von diesem beeinflußt in­nerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne bei einmal durch den Sensor erfaßten Wert führt "Leerlaufbetrieb" eine weitere Meßwerterfassung über den Sensor veranlaßt und bei gleichem Ergebnis infolge der zweiten Meßwerterfassung die Ansteuerschaltung für den Mikrowellengenerator abschaltet.
11. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung neben dem durch den Mikrowellenraum-Sensor er­faßbaren Wert durch Werte der in den Mikrowellenraum eingespeisten Lei­stungen beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit von vorbestimmten, den Mi­krowellenraum beaufschlagenden Leistungswerten und einem vom Sensor für den Betriebszustand "Leerlaufbetrieb" erfaßten Wert die Ansteuerung für den Mi­krowellengenerator abschaltet.
12. Steueranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über die Aus­werteschaltung eine Abschaltung des Mikrowellengenerators lediglich bei einge­stellter maximaler Mikrowellenleistung und/oder gegebenenfalls zusätzlicher ho­her thermischer Heizleistungszufuhr durchgeführt wird.
13. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung der von der Art, der Masse und dem Zustand des wär­metechnisch zu behandelnden Lebensmittels abhängigen Betriebsbedingungen in­nerhalb des mit Mikrowelle erfüllten Raums ein Mikrowellengenerator mit le­diglich für die meßtechnische Erfassung erforderlichen Leistung und für die meßtechnische Erfassung optimalen Frequenz angeordnet ist, auf den der im Mikrowellenraum angeordnete Sensor abgestimmt ist.
14. Steueranordnung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er Mi­krowellensensor als induktive Sonde ausgebildet ist.
15. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellensensor als kapazitive Sonde ausgebildet ist.
16. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellensensor als Richtkoppleranordnung im Bereich des zwischen Mikrowellengenerator und Lebensmittel-Behandlungsbereich angeordneten Hohl­leiter ausgebildet ist.
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