EP1837603A2 - Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse Download PDF

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EP1837603A2
EP1837603A2 EP07003291A EP07003291A EP1837603A2 EP 1837603 A2 EP1837603 A2 EP 1837603A2 EP 07003291 A EP07003291 A EP 07003291A EP 07003291 A EP07003291 A EP 07003291A EP 1837603 A2 EP1837603 A2 EP 1837603A2
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EP
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baking
temperature
oven
baking chamber
cycles
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Bernd Dannenhauer
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
    • F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation
    • F24C15/325—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation electrically-heated

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a baking oven with a convection-heated baking chamber, a circulating air heater and a circulating air blower.
  • the operating method according to the invention utilizes the fact that due to its good thermal insulation cools the oven even after the heating has been completed relatively slowly. The oven is thus, as long as the target baking space temperature limit is not fallen below, even without energy requirements for a baking request in a stand-by mode available. In addition, too much cooling of the oven outside the baking cycles is avoided in the oven according to the invention. This ensures fast processing of baking requirements.
  • the size of the energy saving depends in particular on how much the oven is busy with baking cycles during the operating phase. Furthermore, the size of the energy saving depends on the choice of the absolute values on the one hand for the set oven temperature (T1) and on the other hand for the oven limit temperature (T2).
  • T1 set oven temperature
  • T2 oven limit temperature
  • a typical value for the set oven temperature is between 200 ° C and 220 ° C.
  • the desired baking chamber temperature is preferably 210 ° C.
  • a typical value for the set cooking chamber limit temperature is between 170 ° C and 190 ° C.
  • the desired baking chamber limit temperature is preferably 180 ° C.
  • An additional deactivation of the circulating air blower according to claim 3 further increases the energy efficiency.
  • a heating according to claim 4 ensures that the baking chamber actually reaches a homogeneous temperature everywhere. This is necessary when heating the oven from the unheated state, but not when the oven has already been heated in an operating phase. It is therefore sufficient to go through the heat-up period once in the course of an operating phase.
  • a heating step according to claim 5 ensures that the desired baking chamber temperature is present at each start of the baking cycle.
  • a baking program according to claim 6 can be adjusted individually to each existing boundary conditions and empirical values. Thus, by choosing the temperatures, an optimal compromise between the energy consumption and the reaction speed of the oven can be found on the baking request for the respective requirement profile.
  • the fürica-period of time can be adapted in particular to the particular type of furnace.
  • FIG. 1 shows schematically a flow chart of a method for operating a baking oven with a circulating-air-heated baking chamber, a circulation air heater and a circulating-air blower.
  • Such ovens are known in particular as shop ovens, which are used in bakery branches or directly in shopping centers or discounters for baking already pre-baked goods from the market.
  • the oven is filled by the user with products to be baked and then an automatic baking program is started.
  • the shop baking oven bakes on demand, with an automatic baking cycle.
  • a preheating step 1 at the beginning of the operating phase of the oven, initial preheating to a desired baking chamber temperature T1 occurs. Subsequently, the oven is held in a fürsky Colour 2 during a predetermined fürsky-period on the target baking temperature T1.
  • a heating element or more heating elements, and the circulating air fan z.
  • a circulating fan or a plurality of circulating fans activated.
  • the füricatician 2 serves the structure through-heating of the oven. After the heat-up period, the oven is ready for baking requirements. In a Backabfrage suits 3 the oven monitors whether such a baking request is present. The Back request can be z. B.
  • the oven goes through a baking cycle 4 known per se, in which the requested, pre-baked baked goods are baked and made available to the customer. After completion of the baking cycle 4, the operating method continues again with the back-query step 3.
  • the baking program monitors in a monitoring step 5, whether the baking chamber falls below a predetermined, lying below the target oven temperature T1 target baking space temperature limit T2. This takes place via a temperature sensor in thermal contact with the baking chamber. With the help of this sensor also takes place a regulation of the actual baking chamber temperature on the target baking space temperature T1 during the heating and during the baking cycles. 4
  • the heating of the baking chamber is terminated by deactivating the circulating air heater and the circulating air blower. This is done in a deactivation step 6.
  • the program continues after the deactivation step 6 with the monitoring step 5.
  • the circulating air heating and the circulating air fan remain deactivated.
  • the monitoring step 5 indicates that the set baking space limit temperature T2 has fallen below, the circulating air heating and the circulating air blower are activated in a heating step 7.
  • the deactivation step 6 is continued.
  • the steps 5 to 8 are aborted in the presence of a back request, monitored by the back query step 3, and it continues with the baking cycle 4.
  • FIG. 2 A typical temperature profile of the baking chamber temperature over time during operation of such a baking oven is shown in FIG. 2.
  • the preheating step 1 is carried out until the desired baking space temperature T1 is reached.
  • the heat- through step 2 during the heat- through time period t abz.
  • the execution of the baking cycle 4 due to a corresponding baking request during a time span t b.
  • the circulating air heater and the circulating air blower are switched off by the deactivation step 6.
  • the oven therefore cools slowly during the period t f until the baking chamber reaches the set baking space limit temperature T2.
  • the cooling time t f is typically 4 to 5 times as long as the heating time t rz .
  • the oven is heated by the heating step 7 again until the target baking space temperature T1 is reached, which is monitored by means of the monitoring step 8 and requires a time period t rz (regeneration time).
  • a new cool-down time includes at t f during which there is no back request.
  • a user then initiates a back request.
  • the target baking chamber temperature T1 is not reached at this time, closes first, during a period of time t rz, a further heating step until the desired baking chamber temperature T1 is reached. This is followed by the next baking cycle 4 during the baking time t b . This is followed by another cooling time period t f with switched off circulating air heating and switched-off circulating fan off. This in turn is followed by an automatic heating from the set baking space limit temperature T2 to the set baking space temperature T1 during a heating-up period t rz . This is followed by a cooling-down period t f without back request.
  • the entire operating method runs programmatically, whereby at least the following parameters can be input via the user: set baking chamber temperature T1, set baking space limit temperature T2 and heat-through time period t abz . Other parameters, such. As the performance of convection heating and circulation fan during the heat-up time t rz can be entered.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse wird zu Beginn einer Betriebsphase des Backofens, in der dieser nach Bedarf Backzyklen (4) durchläuft, der Backofen erstmalig auf eine Soll-Backraumtemperatur vorgeheizt. Die Ist-Backraumtemperatur wird während der Betriebsphase auch außerhalb der Backzyklen (4) überwacht (5, 8). Die Ist-Backraumtemperatur wird während der Backzyklen (4) auf die Soll-Backtemperatur (T1) geregelt. Sobald die Ist-Backtemperatur außerhalb der Backzyklen (4) eine vorgegebene, unterhalb der Soll-Backraumtemperatur (T1) liegende Soll-Backraum-Grenztemperatur (T2) unterschreitet, wird der Backraum auf die Soll-Backraumtemperatur (T1) aufgeheizt (7). Außerhalb der Backzyklen (4) wird das Aufheizen nach Erreichen der Soll-Backraumtemperatur (T1) beendet. Es resultiert ein Backofen mit hoher Energieeffizienz.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse.
  • Betriebsverfahren für derartige Backöfen sind im Zusammenhang mit automatischen Ladenbacköfen bekannt. Derartige Ladenbacköfen arbeiten auf Kundenanforderung. Es muss daher gewährleistet sein, dass nach einer derartigen Kundenanforderung schnell abgebackenes Backgut für den Kunden zur Verfügung steht. Um dies zu gewährleisten, werden die aus dem Stand der Technik bekannten Ladenbacköfen vorgeheizt, also ständig auf einer vorgegebenen Soll-Backtemperatur gehalten. Die vorbekannten Ladenbacköfen haben einen hohen Energiebedarf.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren für einen Backofen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Energieeffizienz des Backofens erhöht ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Betriebsverfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Schritten.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, den Backofen stets auf der zum Backen notwendigen Soll-Backraumtemperatur zu halten. Vielmehr kann eine Abkühlung auf eine niedrigere Soll-Backraum-Grenztemperatur toleriert werden, ab der ein schnelles Aufheizen auf die Soll-Backraumtemperatur möglich ist. Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren nutzt die Tatsache, dass aufgrund seiner guten thermischen Isolation ein Backofen auch nach Beendigung des Aufheizens nur relativ langsam abkühlt. Der Ofen steht daher, solange die Soll-Backraum-Grenztemperatur noch nicht unterschritten ist, auch ohne Energiebedarf für eine Backanforderung in einem Stand-by-Modus zur Verfügung. Zudem ist beim erfindungsgemäßen Backofen ein zu starkes Abkühlen des Backofens außerhalb der Backzyklen vermieden. Dies gewährleistet eine schnelle Abarbeitung von Backanforderungen. Wie Versuche der Anmelderin gezeigt haben, lassen sich mit diesem Betriebsverfahren gegenüber dem oben geschilderten Betrieb vorbekannter Backöfen Energieeinsparungen zwischen 25 und 50 Prozent erreichen. Die Größe der Energieeinsparung hängt natürlich insbesondere davon ab, wie stark der Backofen während der Betriebsphase mit Backzyklen ausgelastet ist. Ferner hängt die Größe der Energieeinsparung von der Wahl der absoluten Größen einerseits für die Soll-Backraumtemperatur (T1) und andererseits für die Backraum-Grenztemperatur (T2) ab. Ein typischer Wert für die Soll-Backraumtemperatur liegt zwischen 200°C und 220°C. Bevorzugt beträgt die Soll-Backraumtemperatur 210°C. Ein typischer Wert für die Soll-Backraum-Grenztemperatur liegt zwischen 170°C und 190°C. Die Soll-Backraum-Grenztemperatur liegt bevorzugt bei 180°C. Bevorzugt ist ein Verhältnis von T2 = k T1, wobei k Werte zwischen 0,6 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,8 und 0,9 und insbesondere einen Wert von etwa 0,85 einnimmt.
  • Prinzipiell ist es möglich, außerhalb der Backzyklen die Umluftheizung mit verminderter Leistung weiter zu betreiben. Beim Verfahren nach Anspruch 2 wird die Umluftheizung vollständig abgeschaltet. Dies ist besonders energieeffizient.
  • Ein zusätzliches Deaktivieren des Umluftgebläses nach Anspruch 3 steigert die Energieeffizienz weiter.
  • Ein Durchheizen nach Anspruch 4 gewährleistet, dass der Backraum tatsächlich überall eine homogene Temperatur erreicht. Dies ist beim Aufheizen des Backofens aus dem unbeheizten Zustand erforderlich, nicht aber dann, wenn der Ofen in einer Betriebsphase schon einmal durchgeheizt war. Es reicht also aus, im Rahmen einer Betriebsphase die Durchheiz-Zeitspanne einmal zu durchlaufen.
  • Ein Aufheizschritt nach Anspruch 5 gewährleistet, dass bei jedem Beginn des Backzyklus die Soll-Backraumtemperatur vorliegt.
  • Ein Backprogramm nach Anspruch 6 lässt sich individuell auf jeweils vorliegende Randbedingungen und Erfahrungswerte einstellen. So kann durch Wahl der Temperaturen ein für das jeweilige Anforderungsprofil optimaler Kompromiss zwischen Energieverbrauch und Reaktionsgeschwindigkeit des Backofens auf die Backanforderung gefunden werden. Die Durchheiz-Zeitspanne kann insbesondere an den jeweiligen Ofentyp angepasst werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Backofen-Betriebsverfahrens; und
    Fig. 2
    ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches eine typische Betriebsphase des Backofens repräsentiert.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheiztem Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse. Derartige Backöfen sind insbesondere als Ladenbacköfen, die in Bäckereifilialen oder direkt in Einkaufszentren oder Discountern zum Abbacken bereits vorgebackener Ware eingesetzt werden, vom Markt her bekannt. Der Backofen wird vom Benutzer mit zu backenden Produkten befüllt und anschließend wird ein automatisches Backprogramm gestartet. Der Ladenbackofen bäckt jeweils auf Anforderung, wobei ein automatischer Backzyklus durchlaufen wird.
  • Bei dem Ablaufschema nach Fig. 1 wird davon ausgegangen, dass der Backofen fertig mit zu backenden Produkten befüllt ist und dass sämtliche Parameter des automatischen Backprogramms bereits eingegeben sind. Der normale Tagesbetrieb eines derartigen Backofens, der je nach Anforderungshäufigkeit eine Mehrzahl von Backzyklen aufweisen kann, wird nachfolgend auch als Betriebsphase bezeichnet.
  • In einem Vorheizschritt 1 erfolgt zu Beginn der Betriebsphase des Backofens zunächst ein erstmaliges Vorheizen auf eine Soll-Backraumtemperatur T1. Anschließend wird der Backofen in einem Durchheizschritt 2 während einer vorgegebenen Durchheiz-Zeitspanne auf der Soll-Backtemperatur T1 gehalten. Zum Vorheizen und Durchheizen werden die Umluftheizung, z. B. ein Heizstab oder mehrere Heizstäbe, und das Umluftgebläse, z. B. ein Umwälzventilator oder eine Mehrzahl von Umwälzventilatoren, aktiviert. Der Durchheizschritt 2 dient der Strukturdurchwärmung des Backofens. Nach der Durchheiz-Zeitspanne steht der Backofen für Backanforderungen bereit. In einem Backabfrageschritt 3 überwacht der Backofen, ob eine derartige Backanforderung vorliegt. Die Backanforderung kann z. B. durch Betätigen einer entsprechenden Anforderungstaste auf einem Bedienterminal des Backofens ausgelöst werden. Sobald eine Backanforderung vorliegt, durchläuft der Backofen einen an sich bekannten Backzyklus 4, bei dem die angeforderte, vorgebackene Backware gebacken und dem Kunden zur Verfügung gestellt wird. Nach Vollenden des Backzyklus 4 setzt das Betriebsverfahren wieder mit dem Backabfrageschritt 3 fort.
  • Solange keine Backanforderung erfolgt, überwacht das Backprogramm in einen Überwachungsschritt 5, ob der Backraum eine vorgegebene, unterhalb der Soll-Backraumtemperatur T1 liegende Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 unterschreitet. Dies erfolgt über einen mit dem Backraum in thermischem Kontakt stehenden Temperatursensor. Mit Hilfe dieses Sensors erfolgt zudem eine Regelung der Ist-Backraumtemperatur auf die Soll-Backraumtemperatur T1 während des Durchheizens und während der Backzyklen 4.
  • Solange der Überwachungsschritt 5 ergibt, dass die Backraumtemperatur größer ist als die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2, wird das Heizen des Backraums durch Deaktivieren der Umluftheizung und des Umluftgebläses beendet. Dies erfolgt in einem Deaktivierungsschritt 6. Das Programm setzt nach dem Deaktivierungsschritt 6 mit dem Überwachungsschritt 5 fort. Solange die Backraumtemperatur größer ist als die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2, bleiben die Umluftheizung und das Umluftgebläse deaktiviert. Ergibt der Überwachungsschritt 5, dass die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 unterschritten ist, werden in einem Aufheizschritt 7 die Umluftheizung und das Umluftgebläse aktiviert. Nachfolgend wird in einem weiteren Überwachungsschritt 8 mit Hilfe des Backraum-Temperatursensors geprüft, ob der Backraum wieder die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht hat. Solange dies nicht der Fall ist, wird mit dem Aufheizschritt 7 fortgefahren. Wenn die Soll-Backraumtemperatur T 1 erreicht ist, wird mit dem Deaktivierungsschritt 6 fortgesetzt.
  • Die Schritte 5 bis 8 werden bei Vorliegen einer Backanforderung, überwacht durch den Backabfrageschritt 3, abgebrochen und es wird mit dem Backzyklus 4 fortgesetzt.
  • Einen typischen Temperaturverlauf der Backraumtemperatur über die Zeit beim Betrieb eines derartigen Backofens zeigt Fig. 2. In einem ersten Zeitraum tahz wird der Vorheizschritt 1 durchgeführt, bis die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht ist. Anschließend erfolgt während der Durchheiz-Zeitspanne tabz der Durchheizschritt 2. Im Anschluss hieran erfolgt aufgrund einer entsprechenden Backanforderung während einer Zeitspanne tb die Durchführung des Backzyklus 4. Im Anschluss hieran liegt zunächst keine weitere Backanforderung vor. Während einer Zeitspanne tf, während der der Backofen heißer ist als die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2, werden daher die Umluftheizung und das Umluftgebläse durch den Deaktivierungsschritt 6 ausgeschaltet. Der Backofen kühlt daher während der Zeitspanne tf langsam ab, bis der Backraum die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 erreicht. Die Abkühlzeit tf ist typischerweise 4 bis 5mal so lang wie die Aufheizzeit trz. In der Folge wird der Backofen durch den Aufheizschritt 7 wieder bis zum Erreichen der Soll-Backraumtemperatur T1 aufgeheizt, was mit Hilfe des Überwachungsschritts 8 überwacht wird und eine Zeitspanne trz (Regenerationszeit) erfordert. Im Anschluss an den Aufheizvorgang schließt sich eine erneute Abkühl-Zeitspanne tf an, während der keine Backanforderung vorliegt. Zum Zeitpunkt tanf löst dann ein Benutzer eine Backanforderung aus. Da zu diesem Zeitpunkt die Soll-Backraumtemperatur T1 nicht erreicht ist, schließt sich zunächst während einer Zeitspanne trz ein weiterer Aufheizschritt an, bis die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht ist. Hieran schließt sich der nächste Backzyklus 4 während der Backzeit tb an. Im Anschluss hieran folgt eine weitere Abkühl-Zeitspanne tf bei ausgeschalteter Umluftheizung und ausgeschaltetem Umluftgebläse. Hieran schließt sich wiederum ein automatisches Aufheizen von der Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 bis zur Soll-Backraumtemperatur T1 während einer Aufheiz-Zeitspanne trz an. Es folgt hierauf eine Abkühl-Zeitspanne tf ohne Backanforderung.
  • Das gesamte Betriebsverfahren läuft programmgesteuert, wobei über den Benutzer zumindest die folgenden Parameter eingegeben werden können: Soll-Backraumtemperatur T1, Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 und Durchheiz-Zeitspanne tabz. Auch andere Parameter, z. B. die Leistung von Umluftheizung und Umluftgebläse während der Aufheiz-Zeitspanne trz können eingegeben werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse mit folgenden Schritten:
    - erstmaliges Vorheizen (1) des Backraums zu Beginn einer Betriebsphase des Backofens, in der dieser nach Bedarf Backzyklen (4) durchläuft, auf eine Soll-Backraumtemperatur (T1),
    - Überwachen (5, 8) der Ist-Backraumtemperatur während der Betriebsphase, auch außerhalb der Backzyklen (4),
    - Regeln der Ist-Backraumtemperatur auf die Soll-Backraumtemperatur (T1) während der Backzyklen (4),
    - Aufheizen (7) des Backraums, nachdem die Ist-Backraumtemperatur außerhalb der Backzyklen (4) eine vorgegebene, unterhalb der Soll-Backraum-Temperatur (T1) liegende Soll-Backraum-Grenztemperatur (T2) unterschreitet, auf die Soll-Backraumtemperatur (T1),
    - Beenden (6) des Aufheizens außerhalb der Backzyklen (4) nach Erreichen der Soll-Backraumtemperatur (T1).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Backzyklen (4), solange nicht aufgeheizt (1, 2, 7) wird, die Umluftheizung inaktiv ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Backzyklen (4), solange nicht aufgeheizt (1, 2, 7) wird, das Umluftgebläse inaktiv ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum direkt im Anschluss an das erstmalige Vorheizen (1) eine vorgegebene Durchheiz-Zeitspanne (tabz) auf der Soll-Backraumtemperatur (T1) gehalten wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an eine Backanforderung, soweit der Backraum die Soll-Backtemperatur (T1) nicht erreicht hat, vor dem Backzyklus (4) zunächst ein Aufheizschritt anschließt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Backofens programmgesteuert erfolgt und dass über ein Bedienterminal mindestens einer der folgenden Parameter eingegeben werden kann:
    - Soll-Backraumtemperatur (T1),
    - Soll-Backraum-Grenztemperatur (T2),
    - Durchheiz-Zeitspanne (tabz).
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