EP2154435B1

EP2154435B1 - Verfahren zum Überwachen und Führen eines Garprozesses

Info

Publication number: EP2154435B1
Application number: EP09167143.8A
Authority: EP
Inventors: Dr. Thomas Schreiner; Dr. Stefan Rusche; Dr. Reinhard Nielsen; Regina Hömme; Manfred Breunig
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: DE102008036684A1; EP2154435A2; EP2154435A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Garprozesses von Gargut in einem Garraum des Gargerätes.
Die exakte Überwachung des Garprozesses eines Gargutes, z.B. von Fleisch, um z.B. den gewünschten Garendzustand bestimmen und das Gargut rechtzeitig aus dem Gargerät entnehmen zu können, ist insbesondere für Großküchen sowie im Kantinenbetrieb von großer Bedeutung. Wird ein gewünschter Garendzustand nicht realisiert, so weist das Gargut in der Regel geschmackliche Defizite auf, z.B. einen zu starken oder zu geringen Bräunungsgrad, und kann im schlimmsten Fall vollständig unbrauchbar werden. Der Garprozess von Gargut lässt sich in der Regel nicht vollständig standardisieren, weil die Gargüter z.B. uneinheitliche Größen und unterschiedliche Ausgangsgarzustände haben und weil selten die Gesamtmenge an zu garenden Gargütern vollständig übereinstimmen.
Um dennoch unabhängig von der Art, Größe und Anzahl der verwendeten Gargüter reproduzierbare Garergebnisse zu erreichen, werden zunehmend sogenannte Garprozessfühler verwendet, z.B. in Form von Kerntemperaturfühlern. Solche Kerntemperaturfühler sind z.B. beschrieben in DE 202 04 393 U1 , DE 299 23 215 U1 und DE 199 45 021 A1 . Es ist auch bekannt, den Garzustand von Gargut mithilfe von Gassensoren zu ermitteln. Die Gassensoren arbeiten grundsätzlich auf der Annahme, dass sich der Garzustand und insbesondere die Beendigung des Garprozesses von Gargut anhand des Geruchs des Gargutes feststellen lässt. Dabei wird ausgenutzt, dass Lebensmittel bei Erwärmung zwar zahlreiche flüchtige Substanzen freisetzen, jedoch regelmäßig nur wenige davon zu deren charakteristischen Geruch beitragen. Die für den Geruch verantwortlichen, charakteristischen Komponenten, auch als Leitstrukturen bezeichnet, werden von einem oder mehreren Gassensoren erfasst, um aus entsprechenden Sensorsignalen eine Aussage über den Garzustand des Gargutes abzuleiten. In der Praxis kommen zu diesem Zweck Gassensorarrays zum Einsatz, die mit weiteren Einzelheiten in der WO 2006/069563 A1 und in dem dort erörterten Stand der Technik beschrieben sind.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen eine Entfeuchtung beziehungsweise eine Steuerung eines Dampferzeugers in Abhängigkeit von einer Druckmessung innerhalb eines Garraumes durchgeführt wird. So offenbart die EP 1 156 282 Al eine Backofenentlüftung. Es wird vorgeschlagen, dass ein Rohr einen Innenraum eines Garraums mit einem Außenraum verbindet und, dass über einen Fühler die aus dem Garraum austretenden Dampfmenge bestimmt und somit ein Druckgefälle zwischen dem Garraum und dem Außenraum bestimmt wird. In Abhängigkeit mit diesem Druckgefälle wird ein Ventilator, mit dem dem Garraum Feuchte entzogen werden kann, gesteuert. Die EP 0 171 522 B2 offenbart ferner eine Vorrichtung zur Behandlung von Nahrungsmitteln beziehungsweise Speisen mit einem Messfühlerrohr. Mittels eines Drucksensors wird ein innerhalb eines Garraums herrschender Druck bestimmt und in Abhängigkeit von diesem Druck die Funktion eines Dampferzeugers gesteuert.
Neben einem Bedarf daran, die Art der freigesetzten Substanz zu bestimmen, besteht auch ein Bedarf daran, mit hoher Genauigkeit und geringer Verzögerung die Rate zu bestimmen, mit der Substanzen aus dem Gargut freigesetzt werden, sowohl hinsichtlich der freigesetzten Masse als auch dem freigesetzten Volumen. Insbesondere ist die von einem Gargut in Form von Wasserdampf freigesetzte Wassermenge pro Zeiteinheit (Quelldampfrate) für ein reproduzierbares Garergebnis relevant. Hierbei wird die "Quelldampfrate" grundsätzlich als Gesamtmenge an entstehendem Dampf pro Zeiteinheit, unabhängig aus welcher Quelle der Dampf stammt, verstanden.
Übliche Feuchtigkeitssensoren, wie sie beispielsweise in der DE 10 2007 003 225 A1 beschrieben sind, liefern bei der Bestimmung der Quelldampfrate nicht unter allen Bedingungen einen zuverlässigen Messwert, da mit zunehmender Feuchte im Garraum ein immer größer werdender Fehler auftritt und schließlich bei einer Feuchte von 100% eine Bestimmung der Quelldampfrate unmöglich wird. Ferner ist bei dem in der DE 10 2007 003 225 Al offenbarten Verfahren die Vorauswahl eines Gargutes gefordert.
Aus der DE 10 2006 058 617 B3 ist ein Verfahren zur Bestimmung der während eines Garprozesses abgegebenen Dampfmenge bekannt. Hiernach wird das Gargut 4 in einem Garraum 2 erhitzt, wobei während des Garprozesses freigesetzte Gase, insbesondere Wasserdampf, über einen Wrasenkanal 6 aus dem Garraum treten. In dem Wrasenkanal 6 ist ein Wärmeleitkörper 12, welcher einen ersten Temperatursensor 24 umfasst, und ein zweiter Temperatursensor 26 angeordnet. Mit Hilfe der von den beiden Temperatursensoren erzeugten Messsignale wird eine Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der aus dem Gargut entweichenden Dampfmenge vorgenommen.
In der DE 42 06 845 C2 wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung eines Anteils einer Gaskomponente, insbesondere eines Wasserdampfanteils, in einem Gasgemisch im Bereich eines Gebläses zwei Druckmesser angeordnet werden, wobei die Druckmesser den Druck im Gasgemisch an zwei bezüglich der Drehachse des Gebläses radial voneinander beabstandeten Messpunkten bestimmen. Dazu werden auf der Rückseite einer Scheibe eines Garraumradialgebläserades in regelmäßigen Winkelabständen Hilfsschaufeln ausgebildet und die Druckseusoren im Bereich der Hilfsschaufeln angeordnet.
Die DE 10 2006 038 415 A1 betrifft ein Gargerät und ein Verfahren zur Einstellung einer Dampferzeugung in dem Gargerät Darin ist ein Gargerät mit einem Garraum offenbart, der einen Dampfaustrittsbereich aufweist, und ein außerhalb des Garraums beabstandet zu dem Dampfaustrittsbereich angeordneten Dampfdetektionselement , welches zur Detektion einer durch den Dampfaustrittsbereich ustretenden Dampfströmung ausgebildet ist. Die Erzeugung von Dampf wird dabei in Abhängigkeit von dem Detektieren der Dampfströmung eingestellt. Das Dampfdetektionselement ist bevorzugt als Temperatursensor, speziell als Ptl 000-Sensor, ausgebildet.
Die EP 1 847 203 A1 offenbart ein Verfahren zur Zubereitung eines Garguts, bei dem mit Hilfe eines Dampfaustrittssensors gemessen wird, wann es zu einem Dampfaustritt aus dem Gargut kommt. Die Messung der Zeitpunkte des Dampfaustritts werden zur Steuerung der Dauer und der Temperatur der Garverfahrensschritte verwendet, um das Garverfahren auf das jeweilige Gargut optimal abzustimmen. Hierbei kann die Garraumtemperatur, nach welcher die Heizleistung geregelt wird, durch die Detektion des Dampfaustritts reduziert werden. Ferner kann eine Garphase beendet werden, wenn der gemessene Dampfaustritt aus dem Gargut unter einen Minimalwert absinkt. Der Dampfaustritts-Sensor umfasst einen Innenraum eines Schutzgehäuses, welcher Innenraum eine Öffnung zu dem Garraum aufweist. In dem Innenraum ist ein Temperatursensor angeordnet. Mit Hilfe des Temperatursignals des Sensors wird der Dampfgenerator gesteuert.
Aus der EP 0 628 275 A1 ist es bekannt, die Energieaufnahme eines Gargut zur Steuerung der Energiemenge zu nutzen, die auf ein Fluid übertragen wird, mit dem das Gargut beaufschlagt wird. Dabei kann eine Druckdifferenz im Garraum ermittelt werden.
Die EP 0 313 768 B1 beschäftigt sich mit einem Parametersteuersystem in einem Ofen zum Erhitzen eines Nahrungsmittels. Darin wird auf die Möglichkeit hingewiesen, verschiedenste Strömungen, unter anderem auch Dampf, zu messen und einen Garvorgang basierend darauf zu steuern. Ferner offenbaren sowohl die JP 56 071 723 A als auch die JP 09 210 369 A und die JP 04 086 418 A in ihren Zusammenfassungen Gargeräte, bei denen mit Hilfe von Temperatur- und Gassensoren auf die Erzeugung von Dampf im Garraum zurückgeschlossen wird.
Nachteilig bei diesen Geräten bzw. Verfahren ist, dass sie wenig robust und damit störanfällig sind und Störeinflüsse nicht oder nur bedingt ausgeschlossen sind. Beispielsweise hängt die Genauigkeit der Messung bzw. die Beeinträchtigung des Messergebnisses durch Störeinflüsse in der Vorrichtung nach der DE 10 2006 058 617 B3 davon ab, wie nahe beieinander die beiden Temperatursensoren angeordnet werden können. Ferner kann die Messung nur mit einer gewissen Verzögerung erfolgen, aufgrund der thermischen Trägheit des ersten Temperatursensors, welche speziell durch die Fläche des Messkopfes und die thermische Kopplung zwischen Messkopf und Wärmeleitkörper bestimmt wird. Ein weiteres Problem bei den Geräten/Verfahren nach dem Stand der Technik besteht darin, dass nur unter gewissen Bedingungen eine genaue Messung erfolgen kann. Beispielsweise wird in der DE 10 2006 038 415 A1 ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Dampfdetektionselement unter gewissen Bedingungen nicht oder nicht exakt die Dampfströmung erfasst. Bevorzugt ist gemäß DE 10 2006 038 415 A1 das Dampfdetektionselement so angeordnet und dimensioniert, dass die Dampfströmung stets dann detektierbar ist, wenn ein für die momentane Betriebsweise des Gargeräts zu hoher Dampfdruck im Garraum vorliegt (vgl. Abschnitte [0019] sowie [0022] darin). Zur Erzielung eines reproduzierbaren Ergebnisses ist es jedoch unabdingbare Voraussetzung, dass eine genaue und verlässliche Bestimmung der Dampfströmung unter allen Bedingungen erfolgen kann. Die aus dem Stand der Technik bekannten Arten zur Bestimmung einer Dampfmenge sind entweder für den Einsatz in einem Gargerät bzw. für den Einsatz an bestimmten Orten in einem Gargerät nicht geeignet oder unwirtschaftlich, da sie vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv sind, beispielsweise bei Einsatz von Massenstromsensoren, wie Hitzedrahtanemometer, Laser- oder Ultraschallmessverfahren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen eines Garprozesses von Gargut in dem Gargerät anzugeben, das den Garprozess genau und zuverlässig überwachen kann, insbesondere eine Quelldampfrate eines in einem Garraum angeordneten Garguts mit hoher Genauigkeit und geringer Verzögerung zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahrenmit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Das Gargerät umfasst einen Garraum, einen Kanal, über den ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserdampf, aus dem Garraum treten kann, und eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung der Druckdifferenz zwischen zwei Orten im Inneren des Gargerätes, wobei vorzugsweise einer der Orte, zwischen denen eine Druckdifferenz im Inneren des Geräts gemessen wird, im Inneren des Kanals liegt.
Das Innere des Gargerätes kann in diesem Zusammenhang das Innere des Garraums und das sich daran anschließende Innere des Kanals umfassen. Überraschenderweise ist mit Hilfe der solchermaßen bestimmten Druckdifferenz insbesondere eine Aussage hinsichtlich der Menge des aus dem Gargut austretenden gasförmigen Mediums möglich - sowohl hinsichtlich des erzeugten Volumenstroms als auch des erzeugten Massenstroms pro Zeiteinheit. Druck- bzw. Druckdifferenzbestimmungen sind mit hoher Genauigkeit und geringer Verzögerung möglich, so dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gargeräts die Menge an während des Garprozesses freigesetzten Gasen, speziell an Wasserdampf, genau und zuverlässig bestimmt und somit der Garprozess entsprechend überwacht werden kann.
Hierbei wird insbesondere ausgenutzt, dass der Anteil des Dampfes, der technisch erzeugt wird, also beispielsweise mittels eines Dampfgenerators, eines Einspritzsystems und/oder einer Beschwadungseinrichtung erzeugt wird, über aus dem Stand der Technik bekannte technische Systeme bestimmbar beziehungsweise berechenbar ist, insbesondere beispielsweise über eine dem Dampfgenerator oder der Beschwadungseinrichtung zugeführte Wassermenge oder eine Füllstandsmessung eines innerhalb eines Kessels eines Dampfgenerators berechenbar ist, und bei vorliegender entsprechender Informationen des technisch erzeugten Quelldampfes der Quelldampf, der nicht aus technischen Systemen entsteht, also der Anteil an Quelldampf, der aus dem Gargut resultiert, mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann.
Die Kenntnis dieses durch das Gargut entstehenden Quelldampfes, der nicht durch die technischen Systeme definiert ist, sondern von den Parametern des Gargutes abhängt, ermöglicht eine noch genauere Steuerung des Garvorganges, insbesondere können aus der so berechneten Quelldampfrate Parameter des Gargutes bestimmt werden, beispielsweise ein Anfangszustand, das heißt, ob das Gargut tiefgefroren ist oder sich auf Raumtemperatur befindet, wenn es in das Gargerät eingeführt wird, oder es kann eine Menge an dem Gargerät zugeführten Gargut sehr genau bestimmt werden und so der Garvorgang an diese Gargutmenge angepasst werden.
Auf Grund der durch die Druckdifferenzmessung möglichen hohen Genauigkeit der Bestimmung der Quelldampfrate ist der Teil des Quelldampfes, der aus dem Gargut stammt und im Vergleich zu dem technisch erzeugten Quelldampf einen vergleichsweise geringeren Anteil darstellt, sehr genau bestimmbar und daraus sind die zuvor genannten Parameter ableitbar.
Insgesamt führt diese sehr genaue Bestimmung der Quelldampfrate zu einer Erhöhung der Intelligenz des Gargerätes, da selbsterkennend zusätzliche Gargutparameter bestimmt werden können, ohne das es entsprechender Eingaben seitens eines Benutzers bedarf. So lassen sich aus der so bestimmten Quelldampfrate eine Beladungserkennung, die Erkennung eines Gargutszustands, beispielsweise, ob es sich um ein gefrorenes Gargut handelt, die Kontrolle eines Gewichtsverlustes, eine effizienterer Feuchteregelung innerhalb des Garraums, eine bessere Steuerung eines Garprozesses und eine Korrektur von Sensordaten bezüglich einer Verdünnung des Gases erzielen.
Das Gargerät ist dazu eingerichtet, aus zumindest der Druckdifferenz und/oder dem Verlauf der Druckdifferenz über die Zeit eine Quelldampfrate eines im Garraumbefindlichen Gargutes, zu bestimmen. Ergänzend kann es dazu eingerichtet sein einen aus dem Garraum austretenden Gasvolumenstrom, einen aus dem Garraum austretenden Gasmassenstrom, eine Last, mit der der Garraum bestückt ist, und/oder einen Ausgangszustand von Gargut im Garraum, insbesondere ob das Gargut tiefgekühlt oder frisch ist, zu bestimmen. Zur Erzielung eines reproduzierbaren Garerfolges kann das Gargerät ferner eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, den Garprozess in Abhängigkeit von der ermittelten Druckdifferenz zu steuern. Speziell kann der Garprozess in Abhängigkeit von der über die Druckdifferenz ermittelten Quelldampfrate, den über die Druckdifferenz ermittelten Gasvolumenstrom, den über die Druckdifferenz ermittelten Gasmassenstrom, die über die Druckdifferenz ermittelte Last und/oder den über die Druckdifferenz ermittelten Ausgangszustand gesteuert werden.
Besonders bevorzugt umfasst der Kanal einen Ablauf für ein flüssiges Medium aus dem Garraum. Ein in vielen Geräten ohnehin vorhandener Ablauf kann somit zur Ableitung des gasförmigen Mediums aus dem Garraum und zur Bestimmung der Quelldampfrate genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt nicht nur einer der Orte, sondern liegen beide Orte, zwischen denen eine Druckdifferenz im Inneren des Geräts gemessen wird, im Inneren des Kanals/ Ablaufs, wobei die beiden Orte auf in Strömungsrichtung entgegengesetzten Seiten, also stromaufwärts und stromabwärts, einer Umlenkstelle, wie etwa einer Biegung bzw. eines Knicks, im Kanal/ Ablauf liegen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Gargerät zur Bestimmung der Quelldampfrate des imGarraum befindlichen Garguts derart eingerichtet ist, eine in dem Garraum erzeugte Dampfmenge zu bestimmen und von dieser eine Menge an technisch erzeugtem Dampf und/oder eine Menge an Wasser und/oder Dampf, die durch einen etwaigen Dampfgenerator, ein Einspritzsystem und/oder eine Beschwadungsdüse erzeugt wird, abzuziehen. Unter einem Einspritzsystem wird hierbei jedes System verstanden, welches es ermöglicht, dem Garraum Feuchtigkeit, sei es in flüssiger Form oder in Dampfform, zuzuführen. Insbesondere kann ein Einspritzsystem neben einem Einspritzelement zur Zuführung von Feuchtigkeit eine zusätzliche Beschwadungseinrichtung umfassen.
Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung dazu eingerichtet, ein Differenzsignal proportional zur Druckdifferenz zwischen zwei Orten im Inneren des Gargerätes zu erzeugen. Hierzu kann die Sensoreinrichtung zur Bestimmung der Druckdifferenz zwischen zwei Orten im Inneren des Gargerätes einen geeignet angeordneten ersten Drucksensor zur Erzeugung eines ersten Sensorsignals und einen geeignet angeordneten zweiten Drucksensor zur Erzeugung eines zweiten Sensorsignals sowie eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, ein Differenzsignal aus dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal zu bilden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung zur Bestimmung der Druckdifferenz zwischen zwei Orten im Inneren des Gargerätes einen geeignet angeordneten Differenzdrucksensor zur (unmittelbaren) Erzeugung eines entsprechenden Differenzsignals umfassen. Auch eine Kombination aus diesen beiden Varianten ist möglich, um beispielsweise einen Mittelwert aus den beiden Differenzsignalen zu bilden. Mit anderen Worten steht/stehen der/die Drucksensoren in Wirkverbindung mit den im Inneren des Gargerätes herrschenden Druckverhältnissen, um ein entsprechendes Signal/ entsprechende Signale zu erzeugen, ohne jedoch die Messumgebung nennenswert zu beeinflussen.
Weiter kann die Verarbeitungseinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet sein, aus dem Differenzsignal oder der Quelldampfrate, insbesondere der Quelldampfrate des im Garraum befindlichen Garguts und/oder der Menge an technisch erzeugtem Dampf, einen Wert proportional zu dem aus dem Garraum tretenden Gasvolumenstrom, einen Wert proportional zu dem aus dem Garraum tretenden Gasmassenstrom und/oder einen Wert proportional zu dem Produkt aus dem aus dem Garraum tretenden Gasmassenstromes und dem aus dem Garraum tretenden Gasvolumenstromes zu ermitteln. Dies kann beispielsweise über den durch das Gesetz von Bernoulli gegebenen Zusammenhang erfolgen, der nachfolgend genauer dargestellt werden wird. Ferner kann das Gargerät in einer besonders bevorzugten Ausführungsform dazu eingerichtet sein, aus dem ermittelten Gasmassenstrom und/oder dem ermittelten Gasvolumenstrom die Quelldampfrate eines im Garraum befindlichen Gargutes zu bestimmen. Ferner kann aus der ermittelten Druckdifferenz, genauer gesagt über den zeitlichen Verlauf der ermittelten Druckdifferenz, vorzugsweise dem daraus ermittelten Gasvolumenstrom und/oder Massenvolumenstrom, die Last und/oder der Ausgangszustand ermittelt werden.
Speziell ist, wenn zwei separate Drucksensoren verwendet werden, bevorzugt der erste Drucksensor derart angeordnet, dass er den Druck an einem ersten Ort im Garraum misst und ein entsprechendes erstes Sensorsignal erzeugt, und der zweite Drucksensor derart angeordnet, dass er den Druck an einem zweiten Ort im Kanal misst und ein entsprechendes zweites Sensorsignal erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform ist der erste Drucksensor derart angeordnet, dass er den Druck an einem ersten Ort im Kanal misst und ein entsprechendes erstes Sensorsignal erzeugt, und der zweite Drucksensor derart angeordnet, dass er den Druck an einem zweiten Ort im Kanal misst und ein entsprechendes zweites Sensorsignal erzeugt. Bei der alternativen Ausführungsform kann der Kanal eine Umlenkstelle (Biegung, Knick) aufweisen, wobei der erste Drucksensor derart angeordnet ist, dass er den Druck an einem ersten Ort im Kanal stromaufwärts der Biegung misst und ein entsprechendes erstes Sensorsignal erzeugt, und der zweite Drucksensor derart angeordnet ist, dass er den Druck an einem zweiten Ort im Kanal stromabwärts der Biegung misst und ein entsprechendes zweites Sensorsignal erzeugt.
Zur Bestimmung der Quelldampfrate, der Last und/oder dem Ausgangszustand umfasst das Gargerät ferner einen Feuchtigkeitssensor und Temperatursensor und ggf. einen Dichtesensor, welcher jeweils derart angeordnet und dazu eingerichtet ist, den entsprechenden Wert im Garraum zu bestimmen. Die jeweiligen Sensoren können zur Übermittlung eines entsprechenden Sensorsignals an die Verarbeitungseinrichtung gekoppelt sein.
Ferner kann eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen sein, die einerseits mit der Sensoreinrichtung der Verarbeitungseinrichtung, dem Feuchtigkeitssensor, dem Temperatursensor und/oder dem Dichtesensor und andererseits mit zumindest einer weiteren Funktionseinrichtung des Gargeräts in Wirkverbindung steht, wobei vorzugsweise die Verarbeitungseinrichtung mit der Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden oder gemeinsam ausgeführt ist vorgesehen sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die weitere Funktionseinrichtung eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, eine Gebläseeinrichtung, eine Pumpeinrichtung, eine Energiespeichereinrichtung, eine Feuchtigkeitszufuhreinrichtung und/oder eine Feuchtigkeitsabfuhr umfasst.
Insgesamt ist festzuhalten, dass das erfindungsgemäße Gargerät sich durch eine einfache Montage auszeichnet, da keine zusätzlichen Bauteile zur Erfassung eines Differenzdrucks im Garraum notwendig sind. Die führt auch dazu, dass eine hygienische Unbedenklichkeit vorliegt. Zudem ist festzuhalten, dass eine Differenzdruckbestimmung mit einem erfindungsgemäßen Gargerät auch bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten eines Lüfterrads einsetzbar ist, was die Flexibilität erhöht. Grundsätzlich führt die Messung einer Dampfmenge mittels Differenzdruck zu einem im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Messverfahren wirtschaftlicheren und robusteren Messsystem.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine Schnittansicht durch einen Teil eines ersten Gargeräts;
Fig. 2: ein Schnittansicht durch einen Teil eines zweiten Gargeräts;
Fig. 3: eine Schnittansicht durch einen Teil eines dritten Gargeräts;
Fig. 4: eine Schnittansicht durch einen Teil eines vierten Gargeräts;
Fig. 5: den Verlauf einer Druckdifferenz über die Zeit zur Erkennung einer Last; und
Fig. 6: den Verlauf einer Druckdifferenz über die Zeit zur Erkennung eines Ausgangszustands.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gargeräts 100 zum Durchführen eines erfindungsgemässen Verfahrens. Das Gargerät 100 umfasst einen Garraum 10 mit einem Inneren 12, in den über eine verschließbare Öffnung (nicht dargestellt) Gargut eingeführt und entnommen werden kann. An den Garraum 10 schließt sich über eine Öffnung 14 am Boden des Garraum 1 0 ein senkrecht zum Boden nach unten laufender Abfluss 16 in Form eines Kanals an, der ein Inneres 18 definiert. Über den Abfluss 16 können Flüssigkeiten und Gase aus dem Inneren 12 des Garraums 10 entweichen.
An dem Garraum 10 ist ein zum Inneren 12 desselben offener erster Stutzen 20 angeordnet. In der Fig. 1 ist der erste Stutzen 20 am Boden des Garraums 10 angeordnet. Alternativ hierzu kann der Stutzen 20 auch an einer anderen Wand des Garraum 10 angeordnet sein. An dem Abfluss 16 ist ein zum Inneren 18 desselben offener zweiter Stutzen 22 angeordnet.
In dem ersten Stutzen 20 ist ein erster Drucksensor 24 angeordnet, welcher den Druck im Inneren 12 des Garraums 10 in der Umgebung des ersten Stutzens 20 misst. In dem zweiten Stutzen 22 ist ein zweiter Drucksensor 26 angeordnet, welcher den Druck im Inneren 18 des Abflusses 16 in der Umgebung des zweiten Stutzens 22 misst. Ferner weist der Garraum 10 in seinem Inneren 12 angeordnet einen Temperatursensor 30, einen Feuchtesensor 32 und einen Gasmediumsdichtesensor 34 auf.
Die beiden Drucksensoren 24 und 26 sowie der Temperatursensor 30, Feuchtesensor 32 und Gasmediumsdichtesensor 34 liefern jeweils ein entsprechendes Signal an eine Verarbeitungseinheit 28. In der Verarbeitungseinheit 28 wird der Differenzdruck ermittelt und mit Hilfe des Gesetzes von Bernoulli, wonach der Differenzdruck Δp sich berechnen lässt als $Δp = ½ρ v^{2} \sim ½dm / dt * dV / dt,$
das Produkt aus Massenstrom dm/dt und Volumenstrom dV/dt (p: Gasmediumsdichte; v: Strömungsgeschwindigkeit, m: Masse, t: Zeit, V: Volumen).
Mit Hilfe der im Garraum gemessenen Temperatur und Feuchte (oder mit der im Garraum gemessenen Gasmediumsdichte) wird daraus wahlweise der Volumenstrom oder der Massenstrom berechnet. Aus diesen Größen wird dann die Quelldampfrate bestimmt, also die Rate, mit der im Garraum 10 in dem Gargut befindliches Wasser in Dampf (positive Quelldampfrate) bzw. Dampf in Wasser, welches das Gargut aufnimmt, (negative Quelldampfrate) umgewandelt wird. Unter die Quelldampfrate fällt ebenfalls die Masse an Wasserdampf, die das Gargut in flüssiger Form verlässt und beispielsweise am Boden des Garraums 10 verdampft. Die Menge an Wasser, die durch einen etwaigen Dampfgenerator, eine Beschwadungsdüse und/oder ein Einspritzsystem erzeugt wird, wird hierbei jedoch nicht gezählt. Das Produkt aus Massen- und Volumenstrom kann aber auch unmittelbar zur Charakterisierung der Vorgänge im Garraum 1 0 verwendet werden.
Die ermittelten Werte bezüglich Massenstrom, Volumenstrom, des Produkts aus beiden und/oder der Quelldampfrate werden an eine Steuereinrichtung 36 weitergegeben. Die Steuereinrichtung 36 kann dann anhand der übermittelten Daten den Garprozess zur Erzielung eines gewünschten Garerfolges steuern.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Gargeräts 100 gezeigt, das bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede entsprechend dem Gargerät 100 nach Fig. 1 aufgebaut ist.
Bei dem Gargerät 100 sind am Garraum 10 zwei erste Stutzen 20, 20' und im Abfluss 16 zwei zweite Stutzen 22, 22'jeweils auf entgegengesetzten Seiten des Garraums 10 bzw. des Abflusses 16 angeordnet, wobei die in Fig. 2 auf der rechten Seite angeordneten Stutzen 20 und 22 sowie die in Fig. 2 auf der linken Seite angeordneten Stutzen 20' und 22' jeweils über einen nichtdargestellten Kanal miteinander verbunden sind. In dem jeweiligen Kanal ist ein Differenzdrucksensor angeordnet, welcher ein Signal an die Verarbeitungseinheit 28 liefert, das die Druckdifferenz zwischen der Umgebung des ersten Stutzens 20 und der Umgebung des zweiten Stutzens 22 bzw. der Umgebung des ersten Stutzens 20' und der Umgebung des zweiten Stutzens 22' wiedergibt. Aus den beiden Druckdifferenzen wird dann ein Mittelwert berechnet, der anschließend, wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist, zur Ermittlung der Quelldampfrate eingesetzt wird.
Um zu vermeiden, dass über den Abfluss 16 aus dem Garraum 10 fließende Flüssigkeit (Wasser, Fett, etc.) in die Stutzen tritt und dadurch das Messergebnis beeinträchtigt, können die zweiten Stutzen 22, 22' auch, wie in Fig. 3 dargestellt ist, nach oben angewinkelt in das Innere 18 des Abflusses 16 münden.
Wie insbesondere in Fig. 4 dargestellt ist, kann der Abfluss 16 eine Umlenkstelle 38 in Form eines Knicks bzw. einer leichten Biegung aufweisen, welche einen Strömungswiderstand für den aus dem Garraum 10 austretenden Wasserdampf bildet, der an der Umlenkstelle 38 in der durch die in Fig. 4 dargestellten Pfeile angedeuteten Weise entlang strömt. Stromaufwärts zu der Umlenkstelle 38 ist ein erster Stutzen 20 angeordnet. Stromabwärts zu der Umlenkstelle 38 ist ein zweiter Stutzen 22 angeordnet. Wie zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, kann in jedem der Stutzen jeweils ein Drucksensor 24 bzw. 26 oder in einem Verbindungskanal, der den ersten Stutzen 20 mit dem zweiten Stutzen 22 verbindet, ein Differenzdrucksensor angeordnet sein.
Aufgrund der Umlenkung der Strömung kommt es zu einer Fliehkraft bedingten Druckdifferenz zwischen dem ersten Stutzen 20 und dem zweiten Stutzen 22, die über die bzw. den Drucksensor ermittelt und an die Verarbeitungseinrichtung 28 zur Verarbeitung weitergeleitet wird. Bevorzugt wird zu diesem Zweck eine ohnehin im Ablauf 16 vorhandene Biegung verwendet, um einen zusätzlichen Strömungswiderstand zu vermeiden.
Vorteilhaft bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform im Vergleich zu der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen ist die relativ einfache Montage und die hygienische Unbedenklichkeit, da kein Zugang zum Garraum erforderlich ist. Ferner ist die Druckdifferenzbestimmung gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform unabhängig(er) von einem eventuell laufenden Lüfterrad.
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann zur intelligenten Steuerung von Garprozesses in einem Gargerät eingesetzt werden, wobei mit Hilfe der Druckdifferenz zwischen Garraum und Ablauf bzw. zwischen zwei Punkten im Ablauf der Gasvolumenstrom und/oder der Gasmassenstrom von aus dem Gargut freigesetzten Gasen bzw. die Quelldampfrate desselben bestimmt werden kann. Aus den solchermaßen bestimmten Werten wiederum kann auf die Art und den Zustand des Garguts sowie die Vorgänge im Inneren 12 des Garraums 10 geschlossen werden. Hierzu gehören insbesondere ein Erkennen, welche Menge eines Gargutes im Garraum 10 vorhanden ist, ein Unterscheiden aufgetauten Gargutes von gefrorenem Gargut, ein Verhindern des Austrocknens/Gewichtsverlusts des Garguts und eine Steuerung eines Dampfgenerators bzw. einer Heizleistung im Garraum 10.
Hierzu und speziell zur Auswertung der (Differenz-)Drucksignale kann es sinnvoll sein, gewisse Daten und Erfahrungswerte in einem Speicher der Garvorrichtung zu hinterlegen, um die ermittelten Messergehnisse bzw. die daraus abgeleiteten Größen damit vergleichen und entsprechende Steuerbefehle veranlassen zu können. Die hinterlegten Daten können beispielsweise anhand einer Kalibrierungsmessung in dem Gerät ermittelt werden.
Weitere Details hierzu werden im Anschluss anhand der Figuren 5 und 6 gegeben.
In Fig. 5 ist der Verlauf einer Druckdifferenz über die Zeit für drei unterschiedliche Beladungen eines Garraums mit Gargut dargestellt. Genauer gesagt sind drei unterschiedliche Konfigurationen dargestellt, nämlich einmal eine Volllast, also eine maximale Bestückung eines Garraums mit Gargut, beispielsweise 16 Hähnchen, eine Halblast, also eine halbe Bestückung des Garraums mit Gargut, beispielsweise 8 Hähnchen, und eine geringe Last, beispielsweise 1 Hähnchen im Garraum. Die drei Verläufe weichen stark voneinander ab, insbesondere liegen zu Beginn sehr unterschiedliche Steigerungen vor.
Vergleicht man den Verlauf einer Druckdifferenz bspw. die Steigerung derselben, während der ersten paar Minuten eines Garprozesses mit in einem Speicher hinterlegten Werten, lässt sich hieraus ein Rückschluss auf die Beladung bzw. Last im Garraum ziehen, so dass im Anschluss der Garprozess in Abhängigkeit von der bestimmten Beladung bzw. Last geführt werden kann.
Fig. 6 zeigt einen weiteren Verlauf einer Druckdifferenz über die Zeit, wobei in dem dargestellten Beispiel ein tiefgekühltes Gargut aufgeheizt wird, was sich daran erkennen lässt, dass nach Verstreichen einer Zeitspanne t1 ein Drucksprung beobachtet werden kann, der das Ende einer vollständigen Kondensation auf dem Gargut anzeigt. Also kann durch Erfassung des Druckdifferenzverlaufs und Vergleich mit in einem Speicher hinterlegten Werten ein Ausgangszustand eines Garguts erfasst werden.
Ferner kann die Erfassung eines Differenzdruckes zur Kontrolle eines Gewichtverlustes eines Garguts im Garraum genutzt werden. Sowohl beim konventionellen Garen, also durch Beaufschlagung des Garguts mit Heißluft und/oder Dampf, als auch beim Einsatz von Mikrowellen kann man ein Austrocknen des Garguts abschätzen, wobei zu diesem Zwecke aus dem Differenzdruck eine Quelldampfrate und somit ein Wasserverlust des Garguts bestimmt wird. Dies ermöglicht ein frühzeitiges Gegensteuern gegen ein Austrocknen.
Ein häufiges Problem stellt die Priorisierung zwischen einer Heißluft- und einer Dampfbeaufschlagung dar. Mit einer effizienten Quelldampfratenbestimmung kann man eine Feuchteentwicklung vorhersagen und somit einen Garprozess intelligent führen. So kann man beispielsweise einen Dampfgenerator derart regeln, dass ein Feuchteverlust im Garraum gerade eben ausgeglichen wird, so dass auch ein unnötiger Energieverbrauch bei einer Dampferzeugung und ein Wasserverbrauch durch eine Ablöschung minimiert werden können.
Auch eine Mikrowellensteuerung, nämlich eine Steuerung der Leistung und/oder Taktung eines Magnetrons, ist anhand des zeitlichen Verlaufs einer Quelldampfrate und/oder eines Wasserverlustes eines Garguts zur Optimierung eines Garergebnisses und zur Energieeinsparung möglich.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.

Claims

Verfahren zum Überwachen und Führen eines Garprozesses von Gargut in einem Garraum (10) eines Gargerätes (100), welches die folgenden Schritte umfasst:
• Erhitzen und Garen des Garguts in dem Garraum (10), wobei ein gasförmiges Medium in Form von Wasserdampf von dem Gargut abgegeben wird;

• Abführen des gasförmigen Mediums aus dem Garraum (10) über einen aus dem Garraum (10) führenden Kanal (16);

• Bestimmen der Druckdifferenz zwischen zwei Orten im Inneren (12, 18) des Gargerätes (100) mittels einer Sensoreinrichtung (24, 26, 28) durch Bestimmen einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Ort im Inneren (12) des Garraums (10) und einem zweiten Ort im Inneren (18) des Kanals (16) oder zwischen zwei Orten im Inneren (18) des Kanals (16), und zwar stromaufwärts zu einer Umlenkstelle (38) im Kanal (16) und stromabwärts zu einer Umlenkstelle (38) im Kanal (16);

• Bestimmen einer Quelldampfrate des im Garraum befindlichen Garguts aus der Druckdifferenz und/oder dem Verlauf der Druckdifferenz über die Zeit, wobei zur Bestimmung der Quelldampfrate das Gargerät einen Feuchtesensor (30) und einen Temperatursensor (32) umfasst, der jeweils derart angeordnet und eingerichtet ist, den entsprechenden Wert im Garraum zu bestimmen, und

• Steuern des Garprozesses in Abhängigkeit der ermittelten Quelldampfrate mittels einer Steuereinrichtung (36).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren ferner den Schritt des Bestimmens
• eines aus dem Garraum (10) austretenden Gasvolumenstroms,

• eines aus dem Garraum (10) austretenden Gasmassenstroms,

• einer Last, mit der der Garraum (10) bestückt ist und die eine Beladung des Garraums mit Gargut darstellt, und/oder

• eines Ausgangszustands von Gargut im Garraum (10) dahingehend, ob es sich um ein gefrorenes Gargut handelt oder nicht,
zumindest aus der Druckdifferenz des im Garraum befindlichen Gargutes, dem Verlauf der Druckdifferenz über die Zeit und/oder der Quelldampfrate umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Quelldampfrate des im Garraum befindlichen Gargutes
• das Bestimmen einer in dem Garraum erzeugten Dampfmenge und

• das Abziehen einer Menge an technisch erzeugtem Dampf und/oder einer Menge an Wasser und/oder Dampf, der durch einen etwaigen Dampfgenerator, ein Einspritzsystem und/oder eine Beschwadungsdüse erzeugt wird, von der in dem Garraum erzeugten Dampfmenge
umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, welches ferner den Schritt des Steuerns des Garprozesses in Abhängigkeit von
• der Menge an technisch erzeugtem Dampf,

• dem ermittelten Gasvolumenstrom,

• dem ermittelten Gasmassenstrom,

• der ermittelten Last und/oder

• dem ermittelten Ausgangszustand,
vorzugsweise in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs hiervon, umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches ferner den Schritt des Erzeugens eines Differenzsignals, welches der Druckdifferenz entspricht, und des Verarbeitens des Differenzsignals zum Ermitteln eines Wertes proportional zu dem aus dem Garraum tretenden Gasvolumenstrom, eines Wertes proportional zu dem aus dem Garraum tretenden Gasmassenstrom und/oder eines Wertes proportional zu dem Produkt aus dem aus dem Garraum tretenden Gasmassenstromes und dem aus dem Garraum tretenden Gasvolumenstromes, umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
das Abführen des gasförmigen Mediums aus dem Garraum über einen aus dem Garraum führenden Ablauf (16) für ein flüssiges Medium geschieht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches ferner den Schritt des Bestimmens der Dichte des gasförmigen Mediums im Garraum umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Dichte der bestimmte Differenzdruck, die bestimmte Quelldampfrate, insbesondere die Quelldampfrate des im Garraum angeordneten Garguts und/oder die Menge an technisch erzeugtem Dampf, der bestimmte Gasvolumenstrom und/oder der bestimmte Gasmassenstrom berücksichtigt wird bzw. werden.