EP3282818A1 - Verfahren zum betreiben eines gargerätes sowie gargerät - Google Patents

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EP3282818A1
EP3282818A1 EP17179562.8A EP17179562A EP3282818A1 EP 3282818 A1 EP3282818 A1 EP 3282818A1 EP 17179562 A EP17179562 A EP 17179562A EP 3282818 A1 EP3282818 A1 EP 3282818A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
frequency range
food
radiation
cooking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17179562.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Dr. Sillmen
Alexandrine Ziethen
Winfried Luthe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP3282818A1 publication Critical patent/EP3282818A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/044—Microwave heating devices provided with two or more magnetrons or microwave sources of other kind

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a cooking appliance and a cooking appliance.
  • the cooking appliance comprises at least one cooking chamber and at least one high-frequency generator.
  • food is heated by high frequency radiation by means of the high frequency generator.
  • Cooking appliances for heating food to be cooked by means of high-frequency radiation and in particular Mikrowellengarella offer the advantage of specifically heating the food, without the entire cooking chamber must be heated. This can save a lot of energy and at the same time a very good cooking result can be achieved.
  • the oven must be heated with a conventional auxiliary heater.
  • the oven is heated to temperatures above 135 ° C, so that the desired browning reactions and, for example, the Maillard browning can take place.
  • the cooking chamber components are heavily loaded by the thermal cycling and in particular by the simultaneous contact with the food. For example, loss of gloss and discoloration or detachment occur on the cooking chamber walls. Therefore, high demands are placed on the choice of materials for the cooking chamber and its surrounding environment, so that the usable materials are often very expensive.
  • the inventive method is used to operate a cooking appliance with at least one cooking chamber and with at least one high-frequency generator.
  • food is heated by means of the high-frequency generator by high-frequency radiation.
  • high-frequency radiation of at least one first frequency range and at least one second frequency range is transmitted over a defined period of time into the cooking chamber.
  • the food to be cooked is heated substantially continuously and preferably continuously through the power of the high-frequency radiation, so that the food is cooked.
  • Due to a frequency-dependent penetration depth of the high-frequency radiation in the second frequency range the food to be cooked is heated by the power of the high-frequency radiation in a targeted manner near the surface. Characterized a surface texture of the food is changed characteristically and especially browned.
  • the method according to the invention offers many advantages.
  • a significant advantage is that a characteristic change in the surface texture of the food and preferably a browning can be done without an energy-consuming heating of the entire cooking chamber.
  • both the inside of the food can be cooked (already known) and also tanned on the surface (new) in a cold to warm food oven, as known from pure microwave ovens.
  • the surface of the food can be specifically supplied with power, so that it itself is heated much more heated than the oven and thus browned. This achieves a considerable energy saving.
  • no expensive cooking chamber components must be used, since no unfavorable thermal cycling takes place.
  • a consuming to be cleaned contamination of the cooking chamber can be avoided because fat splash or the like can not burn on the cold cooking space walls ..
  • Another advantage of the method according to the invention is that the targeted near-surface heating an undesirable cooking of Gargutinneren is avoided during tanning. In conventional browning in a heated cooking space, however, it can easily happen that the food is over-cooked by the tanning inside.
  • the penetration depth of the high-frequency radiation is understood in particular to mean a distance from the surface of the food to a region in the food to be cooked with a defined intensity of the high-frequency radiation. It is also possible that the penetration depth is understood to mean a distance starting from the surface of the cooking product, via which a defined decrease in the intensity of the high-frequency radiation occurs. Under the penetration depth, the distance from the surface of the food to an area in the food to be cooked with a maximum or a mean maximum power absorption by the food is understood.
  • the penetration depth of the high-frequency radiation in the first frequency range is at least ten times, and more preferably by a factor of 100, higher than the penetration depth of the high-frequency radiation in the second frequency range. It is also possible that the penetration depth in the first frequency range is at least by a factor of two and in particular by a factor of five higher than the penetration depth in the second frequency range. It can also be provided that the penetration depth of the high-frequency radiation in the first frequency range is at least a factor of 1000 higher than the penetration depth in the second frequency range. By means of such penetration depths, a particularly favorable change of the surface structure can take place in the second frequency range and a particularly tasty cooking in the first frequency range.
  • the penetration depth of the high-frequency radiation in the first frequency range is preferably at least 1 mm and particularly preferably at least 10 mm. It is also possible and advantageous that the penetration depth in the first frequency range is at least 2 cm and in particular at least 5 cm and particularly preferably 10 cm or more. Through such penetration depths, a favorable distribution of the absorbed power to the volume of the product to be cooked can be achieved. The consequent power consumption per unit volume of the food is thus relatively small, which leads to a desired cooking for the heating, but not to a browning on the surface of the food. Such penetration depths thus allow cooking without undesirable influence on the browning process.
  • the penetration depth of the high-frequency radiation in the second frequency range is preferably at most 1 mm and particularly preferably at most 500 ⁇ m. It is also possible that the penetration depth of the high-frequency radiation in the second frequency range is a maximum of 10 mm and preferably a maximum of 5 mm. Particularly preferably, the penetration depth in the second frequency range is a maximum of 250 ⁇ m, in particular a maximum of 100 ⁇ m. The penetration depth in the second frequency range can also be a maximum of 50 ⁇ m or even a maximum of 10 ⁇ m or less. It is possible that the penetration depth in the second frequency range is several microns or less.
  • a targeted power supply can take place in a considerably smaller volume of food to be cooked than in the case of a power supply in the first frequency range.
  • a power consumption per unit volume is thus particularly large, which leads to a browning of the locally heated areas, without a cooking takes place outside the penetration depth. This allows a particularly advantageous browning, without the desired cooking process is undesirable influenced.
  • the first and / or second frequency range comprises in particular at least one frequency. It is possible that one frequency range comprises only one frequency. Preferably, a frequency range includes a plurality of frequencies.
  • a lowest frequency of the second frequency range is at least twice as large as a highest frequency of the first frequency range.
  • an average frequency of the second frequency range is at least twice as large as an average frequency of the first frequency range.
  • the lowest frequency in the second frequency range is preferably twice as high as the highest frequency of the high frequency radiation of a household microwave oven.
  • the first and second frequency ranges are in particular in the frequency range of microwave radiation.
  • the first and second frequency ranges are in particular outside the frequency range of infrared radiation.
  • the first frequency range is between 400 MHz and 2600 MHz. Such a frequency range is particularly suitable for cooking food and also offers an advantageous penetration depth to cook the interior of the food. It can be provided that the first frequency range extends only over part of the range between 400 MHz and 2600 MHz and, for example, between 902 MHz and 928 MHz. However, it is also possible that the first frequency range extends over the entire range between 400 MHz and 2600 MHz. It is possible that two or more or a plurality of first frequency ranges are provided, which are in the range between 400 MHz and 2600 MHz. The first frequency range may also include higher and / or lower frequencies.
  • the second frequency range is between 4.5 GHz and 250 GHz.
  • the high frequency radiation in such a second frequency range offers a particularly low penetration depth. So a particularly effective browning is possible without the interior of the food is affected.
  • the second frequency range extends only over part of the range between 4.5 GHz and 250 GHz.
  • the second frequency range may also include higher and / or lower frequencies.
  • the first frequency range lies in at least one ISM band. It is also particularly preferred that the second frequency range lies in at least one ISM band. In particular, at least one ISM band is provided for the frequency ranges. As a result, the process can be technically implemented particularly inexpensively and inexpensively.
  • the first and / or second frequency range may also extend only partially over at least one ISM band in each case.
  • the first frequency range preferably extends over an ISM band between 433.05 MHz and 434.79 MHz and / or over an ISM band between 902 MHz and 928 MHz and / or over an ISM band between 2400 MHz and 2500 MHz.
  • a penetration depth can be realized in the first frequency range, which extends as far as possible into the food.
  • the ISM band between 2400 MHz and 2500 MHz has the advantage that in certain regions it is frequently used for microwave cooking appliances.
  • the second frequency range is preferably in an ISM band between 5.725 GHz and 5.875 GHz and / or in an ISM band between 24 GHz and 24.25 GHz and / or in an ISM band between 61 GHz and 61.5 GHz and / or in an ISM band between 122 GHz and 123 GHz and / or in an ISM band between 244 GHz and 246 GHz.
  • Such frequencies offer a favorable penetration depth and thus enable a targeted tanning.
  • the high-frequency radiation in the second frequency range is generated and / or transmitted independently of the high-frequency radiation in the first frequency range.
  • cooking and browning can be done independently, so that particularly tasty cooking results can be achieved.
  • the food is undesirably cooked further during the browning and, for example, dries out.
  • the option is selected, at the same time as tanning and cooking, the cooking time can be reduced considerably without sacrificing quality.
  • the defined periods for generating and / or transmitting the high-frequency radiation in the respective frequency range are determined independently of each other.
  • the defined periods may overlap at least partially. It is also possible that the defined periods are temporally separated from each other and do not overlap. So can the high frequency radiation in the two frequency ranges at least temporarily sent out at the same time or even in change.
  • the food to be cooked first gently in the first frequency range. Subsequently, a browning in the second frequency range can take place. It can continue to be cooked during the tanning in the first frequency range. For example, it is also possible first to brown in the second frequency range. At the same time or subsequently, it is possible to cook in the first frequency range.
  • the previous browning offers the advantage that roasting aromas already exist during cooking.
  • high-frequency radiation in the respective frequency ranges is transmitted repeatedly at the same time and / or repeatedly alternatingly.
  • a plurality of cycles may be carried out in which the high-frequency radiation of the respective frequency ranges is transmitted in a defined sequence. For example, the number of cycles and / or the sequence in the cycles may be predetermined by at least one operating program.
  • the power of the high-frequency radiation in the second frequency range is set independently of the power of the high-frequency radiation in the first frequency range.
  • the intensity of the change in the surface structure of the food or the intensity of cooking in the interior of the food is preferably adjusted by the power of the high-frequency radiation.
  • a measure of the change in the surface structure of the food can be set substantially independently of a degree of cooking.
  • At least one frequency of the high-frequency radiation and / or a duration and / or a time of transmission of the high-frequency radiation in the first frequency range is adjustable independently of the second frequency range.
  • the high-frequency generator for generating and / or transmitting the high-frequency radiation of the first and second frequency range comprises at least one high-frequency unit.
  • the high-frequency unit preferably comprises the components necessary for generating and / or transmitting the high-frequency radiation of the respective frequency range.
  • the high frequency units comprise for each in the frequency ranges provided channel at least one transmitting device with a suitable antenna.
  • a high-frequency unit in each case comprises at least one frequency generator and / or at least one amplifier device and / or at least one transmission device with at least one antenna.
  • a radio-frequency unit is suitable and designed to generate and / or transmit only the radio-frequency radiation in the first frequency range.
  • another high-frequency unit is suitable and designed to generate and / or transmit only the high-frequency radiation in the second frequency range.
  • high-frequency units are designed such that they can not generate and / or send out the high-frequency radiation of the respective other frequency range.
  • the high-frequency generator comprises only one high-frequency unit which is suitable and designed to generate and / or transmit the high-frequency radiation in the first and second frequency ranges.
  • the one radio-frequency unit is then suitable and designed to adjust the power and / or frequency of the radio-frequency radiation and / or the time and / or the duration of the transmission of the radio-frequency radiation in the first and second frequency range independently of each other.
  • the high-frequency unit can only generate the high-frequency radiation of the first and second frequency ranges offset in time and in particular not at the same time.
  • At least one characteristic variable for a wave property of a high-frequency radiation reflected from the cooking chamber is detected.
  • a reflection of the radio-frequency radiation previously sent into the cooking chamber is detected.
  • the reflected and detected high-frequency radiation is in particular compared with at least one characteristic variable for a wave property of the high-frequency radiation transmitted into the cooking chamber.
  • at least one parameter for the state of preparation of the cooking product is determined.
  • the characteristic variable for a wave property is in particular a frequency and / or wavelength and / or amplitude and / or phase.
  • the characteristic quantity is detected as a function of time and / or frequency.
  • at least one scatter parameter is detected and evaluated for the comparison of emitted and reflected high-frequency radiation.
  • At least one monitoring device is preferably provided.
  • the monitoring device preferably comprises at least one receiving unit for receiving the reflected high-frequency radiation in the two frequency ranges.
  • the monitoring device is operatively connected to the high-frequency generator and / or a control device of the cooking appliance.
  • the parameter for the state of preparation of the food to be cooked is, in particular, a browning state and / or a state of cooking and / or a moisture content and / or a mass of the food. Such characteristics are particularly meaningful and can be used particularly well for monitoring the preparation process or for controlling automatic programs.
  • the parameter for the state of preparation of the food is sensory detected.
  • at least one sensor means is provided for this purpose, for example at least one thermometer.
  • at least one gas sensor is provided for detecting products of a browning reaction.
  • at least one color sensor for monitoring the browning state.
  • at least one camera is provided for monitoring the browning state.
  • the comparison of the emitted and the reflected high-frequency radiation takes place in particular taking into account the frequency.
  • a parameter for the cooking state of the food is preferably determined. Because of the great penetration depth in the first frequency range, information about the state of the cooking inside the food can be determined particularly well.
  • Based on a frequency-dependent comparison in the second frequency range preferably at least one parameter for the browning state of the food is determined. Due to the particularly low penetration depth in the second frequency range, information about the surface structure and in particular about the browning state of the food can be determined particularly well.
  • the time of transmission and / or the duration of the defined periods and / or the power of the high-frequency radiation in the first frequency range and / or the second frequency range are preferably set as a function of the parameter.
  • the setting includes in particular a controlling and / or rules. It is also possible and preferred that the time of transmission and / or the duration of the defined periods and / or the power of the radio-frequency radiation in the first frequency range and / or in the second frequency range is set depending on at least one user preference and / or at least one operating program. This provides an optimal adjustment of cooking and tanning to the respective Preparation state of the food. As a result, for example, too strong or too weak browning or overcooking is effectively counteracted.
  • the adjustment preferably takes place taking into account the parameter by at least one monitoring device and / or control device operatively connected to the high-frequency generator. This allows an automated setting and a determination of the parameter without the user's intervention.
  • the food to be cooked is heated in a targeted manner near the surface with at least one thermal heating source. It is possible that the food to be cooked with the thermal heat source is additionally heated substantially continuously and preferably continuously.
  • the thermal heat source is designed in particular as an electrical resistance heating source.
  • the thermal heat source comprises a top heat and / or bottom heat and / or a grill heat source and / or a hot air source and / or circulating air heating. Support by the thermal heat source is a good complement to heating by the high frequency radiation.
  • the method according to the invention also offers energy advantages in this embodiment.
  • the cooking appliance according to the invention comprises at least one cooking chamber and at least one high-frequency generator.
  • food can be heated by means of the high-frequency generator by high-frequency radiation.
  • the high-frequency generator is suitable and designed to transmit high-frequency radiation of at least a first frequency range and at least a second frequency range over a defined period of time in the cooking chamber. Due to a frequency-dependent penetration depth of the high-frequency radiation in the first frequency range, the food to be cooked is substantially continuously and preferably continuously heated by the power of the high-frequency radiation, so that the food is cooked. Due to a frequency-dependent penetration depth of the high-frequency radiation in the second frequency range, the food to be cooked can be heated by the power of the high-frequency radiation near the surface. In this case, a surface structure of the food is characteristically changeable. In particular, the food is browned thereby.
  • the cooking appliance according to the invention also offers many advantages. Particularly advantageous is the high frequency generator, with which the food can be selectively browned on the surface without being cooked inside. By tanning by means of high-frequency radiation can be dispensed with a costly and energy-consuming heating of the entire cooking chamber.
  • the high-frequency generator comprises at least two independently operable high-frequency units. It is with at least one radio frequency unit the high-frequency radiation of the first frequency range can be generated and / or transmitted. With at least one other radio-frequency unit, the radio-frequency radiation of the second frequency range can preferably be generated and / or transmitted.
  • the high-frequency units are simultaneously and / or independently operable.
  • the power and / or frequency and / or duration and / or time of the generated and / or emitted high-frequency radiation in the first and / or second frequency range are independently adjustable.
  • the cooking appliance is suitable and designed to be operated by the method according to the invention.
  • the FIG. 1 shows an inventive cooking device 1, which is preferably operated by the method according to the invention.
  • the cooking appliance 1 comprises a cooking chamber 2 which can be closed by a door 21.
  • an exemplary cooking product 4 is located here.
  • the cooking appliance 1 can be operated via an operating device 11.
  • various operating modes or program operating modes and / or automatic functions can be set via the operating device 11.
  • the operating device 11 is equipped with a display device, via which various information and / or signals about the operation and the preparation process can be displayed.
  • the cooking appliance 1 comprises a high-frequency generator 3 for generating and emitting high-frequency radiation in the oven 2.
  • the high frequency generator for example, a solid-state high-frequency generator 3, which in particular comprises a power semiconductor and a suitable antenna and amplifier means ,
  • the high-frequency generator 3 may comprise at least one magnetron or be formed as such.
  • the high-frequency generator 3 here comprises two high-frequency units 13, 23 with suitable antennas for the channels provided in the frequency ranges.
  • the radio frequency units 13, 23 preferably transmit via at least one channel in the respective frequency range.
  • each high-frequency unit 13, 23 preferably comprises at least one high-frequency module for each channel.
  • a high-frequency module comprised the means necessary for transmitting the channel, for example at least one antenna.
  • the one radio-frequency unit 13 is suitable and designed to generate radio-frequency radiation in a first frequency range and send it out into the cooking chamber 2.
  • the first frequency range is set here so that a frequency-dependent penetration depth of the high-frequency radiation leads to a power input in the interior of the cooking product 4.
  • the food to be cooked 4 is continuously heated by the power of high frequency radiation and thus cooked very evenly.
  • the second radio-frequency unit 23 is suitable and designed here to generate radio-frequency radiation in a second frequency range and send it out into the cooking chamber 2.
  • the second frequency range is set so that a targeted near-surface power input is achieved in the food 4.
  • the food to be cooked 4 is heated to such an extent on the surface that a surface structure is changed characteristically and, in particular, browned.
  • a radio-frequency unit 13 and in particular the radio-frequency unit 13 for the first frequency range is designed with at least one magnetron.
  • the other radio frequency unit 23 is then preferably equipped with a solid state frequency generator with at least one power semiconductor. Both high-frequency units 13, 23 can also be equipped with a magnetron or with a solid-state frequency generator.
  • the two radio frequency units 13, 23 preferably have specialized antennas for the respective frequency ranges or channels. It is also possible that a broadband antenna is used. It is preferred that the high-frequency units 13, 23 each operate in a whole frequency band and not only in each case an associated frequency.
  • a power unit 13, 23 or a high-frequency module for each channel preferably comprises at least one component of the components mentioned below: a voltage-controlled frequency generator (VCO), a voltage-controlled preamplifier (VCA), a high-frequency power amplifier (PA), a phase shifter, a ( bidirectional) coupler, a circulator, an IQ (de) modulator, an antenna.
  • VCO voltage-controlled frequency generator
  • VCA voltage-controlled preamplifier
  • PA high-frequency power amplifier
  • phase shifter a ( bidirectional) coupler
  • circulator an IQ (de) modulator
  • the two frequency units 13, 23 are here independently operable. As a result, the generation and emission of the high-frequency radiation for the first and second frequency ranges can be carried out independently of one another. In addition, the power of the high frequency radiation for each frequency range can be tailored. Also, the timing and / or the duration of the generation or the transmission for the first and second frequency range can be set individually.
  • the high-frequency unit 23 for browning is preferably operated alternately and / or simultaneously with the high-frequency unit 13 for cooking.
  • the decoupling of cooking and browning many advantages for the preparation of the food 4.
  • a particular advantage is that the browning is essentially possible without cooking the Gargutinneren. Likewise, it can also be cooked and browned at the same time, so that the preparation time can be considerably shortened.
  • the intensity of the tanning can be adjusted individually and free of the strength of the cooking state. For example, a strong browning can be combined with an interior of the food 4 that is only slightly cooked. But it can also be a completely cooked food 4 can be achieved with a slight browning.
  • the oven temperature is typically between 140 and 220 ° C, rarely lower or higher. That in the terminology of tanning and cooking, these two cooking temperatures are always both at the same time.
  • the food moves in the browning-cooking level along a path on which both parameters, browning and doneness, more or less increase.
  • the cooking chamber temperature can be influenced in some way on the course of the path.
  • tanning and cooking can not be properly separated. If you wait for z. B. always off until the same state of cooking is reached in the core, then at this time the tanning brighter or darker, depending on the set cooking temperature. When the oven temperature is high, the browning is dark. In addition, this will change the cooking times. At high cooking chamber temperature, the cooking time is short, at low cooking temperature, the cooking time is long, if cooked in both cases to the same state of cooking inside.
  • the intensities of tanning and cooking can also be selected, in particular by adjusting the performance of the involved high-frequency units 13, 23. From the operation ago here is the opportunity to operate tanning and cooking so alternately that a certain desired way through the tanning -Garden state level is traversed from start to final state, z. B. by user deposited as automatic programs profiles. In particular, operating programs or automatic programs are provided which allow for certain food 4 defined browning and cooking states. For this purpose, the user z. B. deposit information about the food via the control device 11.
  • the cooking appliance 1 here comprises a monitoring device 8. For example, a characteristic variable for a wave property of the high-frequency radiation transmitted into the cooking space is compared with a characteristic variable for a wave property of the high-frequency radiation reflected from the cooking chamber.
  • the monitoring device 8 detects at least one scatter parameter for this purpose.
  • the monitoring device 8 comprises in particular at least one receiving device with at least one antenna.
  • a receiving device is provided in each case for the first and second frequency ranges.
  • at least one antenna is provided for each channel provided in the frequency ranges.
  • a parameter for the state of preparation of the cooking product 4 is determined.
  • the scattering parameter is detected frequency-dependent, so that a comparison or a scattering parameter can be determined for each frequency range and preferably for each frequency of each frequency range.
  • a parameter for the cooking state of the cooking product 4 be determined.
  • a parameter for the browning state can be determined particularly well, since the high-frequency radiation here has a particularly low penetration depth.
  • the high-frequency generator 3 is set as a function of the determined parameter.
  • the monitoring device 8 is preferably operatively connected to at least one control device 9 of the high-frequency generator 3 or the cooking appliance 1.
  • the monitoring device 8 comprises, for example, at least one microcontroller and at least one memory device.
  • the frequency and / or the power of the high-frequency radiation is set as a function of the parameter. It is also possible to adapt the time and / or the duration of the emission of the radio-frequency radiation as a function of the parameter.
  • the determined parameter can also be displayed, for. B. on the operating device 11th
  • the cooking appliance 1 here comprises at least one thermal heat source 7.
  • the thermal heat source 7 may be formed, for example, as a conventional radiant heater, for. B. as top heat, bottom heat, Grillsammlungttle and / or hot air system.
  • a thermal heat source 7 is for example advantageous if the food to be cooked 4 baked very crisp or particularly strong browned. Moreover, it offers the possibility of being able to select modes known from conventional cooking appliances.
  • the heat source 7 can also be switched in dependence of the characteristic, z. B. if the characteristic indicates that a desired browning is not achieved in a timely manner.
  • FIG. 2 For example, a course 16 of the frequency-dependent penetration depth 6 for conventional food 4 is shown, for. B. for meat or fish, baked goods, vegetables.
  • the penetration depth 6 in centimeters was plotted against the frequency in gigahertz.
  • two advantageous frequency ranges 15, 25 are entered here.
  • the frequency ranges 15, 25 extend only over part of the areas outlined here.
  • the frequency ranges 15, 25 are in each case one or more ISM bands.
  • the first frequency range 15 extends here between 0.4 GHz and 2.5 GHz.
  • the penetration depth 6 in conventional cooking product 4 is for example 2 cm to just below 1 mm.
  • the frequencies in this frequency range 15 are thus particularly well suited for more in-depth heating of the food 4, so that a volume heating in the food 4 is done.
  • the absorbed power is distributed over the affected correspondingly large volume of food.
  • the power consumption per cubic centimeter of cooking product volume is therefore comparatively small, which is particularly favorable for heating or cooking, but is not sufficient for browning.
  • the second frequency range 25 extends here between 5 GHz and about 250 GHz.
  • the penetration depth 6 is significantly less than 1 mm and is in particular in the range of a few microns to several 100 microns. Due to the low penetration depth 6, a particularly targeted heating of the surface of the cooking product 4 can take place with the high-frequency radiation of the second frequency range 25.
  • the power absorbed by the food 4 is thus distributed only to an extremely thin layer on the surface of the food 4.
  • the affected Gargutvolumen is characterized comparatively very small.
  • the power consumption per cubic centimeter of cooking product volume is therefore very high, which initially leads to drying out of the surface and then to browning. As a result, a targeted browning is possible without it comes to a power input into the interior of the food and thus to a cooking inside.
  • the course 16 here shows a very high penetration depth 6 in a frequency range above 10,000 GHz, which is therefore preferably not used.
  • Cooking is particularly gentle when the parameter is derived via the preparation state via a corresponding feedback loop and, for example, based on the determination of the scattering parameter.
  • the feedback loop may include, for example, the food 4 and the cooking chamber 2 and the corresponding connecting elements. Thus, it can be determined on the basis of the scattering parameter or the parameter when the preparation process is finished or when an optimal browning state or state of cooking has been reached.
  • scattering parameters are preferably determined on the available antennas and used to set the further power output for each frequency range 15, 25 or for each channel.
  • the power output is set in particular via a setting of the frequency and / or amplitude and / or phase.
  • the power output may also be over the duration and / or the time of transmission of the radio frequency radiation be determined.
  • the scattering parameter contains in particular the feedback of food 4 and cooking chamber 2 on the high-frequency radiation sent into the cooking chamber 2.
  • the core temperature of the cooking product 4 can be measured with a cooking thermometer or estimated from the emitted blackbody radiation.
  • the browning state can be determined, for example, with a camera and / or a color sensor. It is also possible that the browning state is determined by a gas sensor which is sensitive to reaction products of browning reactions.
  • the browning condition can also be estimated by means of an infrared camera. It is taken into account that the surface temperature only rises significantly above 100 ° C, if already a drying of the surface and a browning use.
  • the present invention also offers many advantages over tanning with infrared heating sources in cooking chambers.
  • the embodiment presented here provides two almost instantaneously switched on and off sources 13, 23 for tanning or cooking.
  • Both sources 13, 23 are either simultaneously or separately operable, depending on what the food 4 just needs to be supplied: tanning or cooking in the core.
  • tanning or cooking in the core does not disturb a large heat capacity, such as a hot cooking chamber, which leads to considerable re-cooking in conventional radiators when they are switched off.
  • the conventional browning a reconnection is often problematic, because the whole amount of space must be heated with.
  • tanning and cooking are carried out separately.
  • a free movement in the browning-cooking state level is possible.
  • each target defined at the beginning can be targeted by the two high-frequency units 13, 23 are controlled accordingly for tanning and cooking.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargerätes (1) sowie ein Gargerät (10). Das Gargerät (10) umfasst einen Garraum (2) und einen Hochfrequenzerzeuger (3). Im Garraum (2) wird Gargut (4) mittels des Hochfrequenzerzeugers (3) durch Hochfrequenzstrahlung erhitzt. Dabei wird Hochfrequenzstrahlung eines ersten Frequenzbereichs (15) und eines zweiten Frequenzbereichs (25) über jeweils einen definierten Zeitraum in den Garraum (2) gesendet. Aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) wird das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im Wesentlichen durchgehend erhitzt, sodass das Gargut (4) gegart wird. Aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) wird das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung gezielt oberflächennah erhitzt, sodass eine Oberflächenstruktur des Garguts (4) charakteristisch verändert und insbesondere gebräunt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gargerätes sowie ein Gargerät. Das Gargerät umfasst wenigstens einen Garraum und wenigstens einen Hochfrequenzerzeuger. Im Garraum wird Gargut mittels des Hochfrequenzerzeugers durch Hochfrequenzstrahlung erhitzt.
  • Gargeräte zum Erhitzen von Gargut mittels Hochfrequenzstrahlung und insbesondere Mikrowellengargeräte bieten den Vorteil, das Gargut gezielt zu erwärmen, ohne dass der gesamte Garraum beheizt werden muss. Dadurch kann viel Energie eingespart und zugleich ein sehr gutes Garergebnis erzielt werden.
  • Soll jedoch die Oberfläche des Garguts gebräunt werden, muss in der Regel auch bei Mikrowellengargeräten der Garraum mit einem konventionellen Zusatzheizkörper erhitzt werden. Üblicherweise wird der Garraum dazu auf Temperaturen oberhalb 135 °C erwärmt, damit die gewünschten Bräunungsreaktionen und beispielsweise die Maillard-Bräunung stattfinden können.
  • Das hat jedoch zur Folge, dass sehr viel Energie in das Erwärmen der Garraumkomponenten investiert werden muss. Diese Energie steht in der Regel nicht direkt zum Erwärmen des Garguts zur Verfügung, sondern wird nur mit einem sehr geringen Wirkungsgrad um etwa 10 % an das Gargut abgegeben. Der Rest geht regelmäßig verloren.
  • Zudem werden die Garraumkomponenten durch die thermische Wechselbelastung und insbesondere auch durch den gleichzeitigen Kontakt mit dem Gargut stark belastet. Beispielsweise treten Glanzverlust und Verfärbungen oder auch Ablösungen an den Garraumwänden auf. Daher sind hohe Ansprüche an die Materialauswahl für den Garraum und seine nähere Umgebung zu stellen, sodass die verwendbaren Materialien oft sehr teuer sind.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass aus dem Gargut entwichene Rückstände nach dem Bräunungsprozess teilweise sehr fest an den Wänden des Garraums und am Zubehör eingebrannt sind. Das verlangt oft eine sehr mühsame oder energetisch aufwändige Reinigung.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Bräunen von Gargut in Garräumen von Gargeräten zu verbessern. Insbesondere sollen dabei die zuvor genannten Nachteile überwunden werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Gargerätes mit wenigstens einem Garraum und mit wenigstens einem Hochfrequenzerzeuger. Im Garraum des Gargerätes wird Gargut mittels des Hochfrequenzerzeugers durch Hochfrequenzstrahlung erhitzt. Dabei wird Hochfrequenzstrahlung wenigstens eines ersten Frequenzbereichs und wenigstens eines zweiten Frequenzbereichs über jeweils einen definierten Zeitraum in den Garraum gesendet. Dabei wird das Gargut aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im Wesentlichen durchgehend und vorzugsweise durchgehend erhitzt, sodass das Gargut gegart wird. Aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich wird das Gargut durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung gezielt oberflächennah erhitzt. Dadurch wird eine Oberflächenstruktur des Garguts charakteristisch verändert und insbesondere gebräunt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass eine charakteristische Veränderung der Oberflächenstruktur des Garguts und vorzugsweise ein Bräunen ohne ein energieaufwändiges Erwärmen des gesamten Garraums erfolgen kann. Mit der erfindungsgemäßen Technologie kann man in einem kalten bis handwarmen Garraum, so wie man ihn von reinen Mikrowellengeräten her kennt, sowohl das Innere des Garguts garen (bereits bekannt) als auch an der Oberfläche bräunen (neu). Durch den Einsatz der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich kann der Oberfläche des Garguts gezielt Leistung zugeführt werden, sodass diese selbst wesentlich stärker als der Garraum erwärmt und somit gebräunt wird. So wird eine erhebliche Einsparung an Energie erreicht. Zudem müssen keine kostenintensiven Garraumkomponenten eingesetzt werden, da keine ungünstige thermische Wechselbelastung stattfindet. Weiterhin kann eine aufwendig zu reinigende Verschmutzung des Garraums vermieden werden, weil Fettspritzer oder Ähnliches an den kalten Garraumwänden nicht einbrennen können..
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch das gezielt oberflächennahe Erhitzen ein unerwünschtes Garen des Gargutinneren während des Bräunens vermieden wird. Bei herkömmlichen Bräunungsverfahren in einem aufgeheizten Garraum kann es hingegen leicht dazu kommen, dass das Gargut durch das Bräunen auch im Inneren übergart wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter der Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung insbesondere eine Strecke von der Oberfläche des Garguts bis zu einem Bereich im Gargut mit einer definierten Intensität der Hochfrequenzstrahlung verstanden. Möglich ist auch, dass unter der Eindringtiefe eine Strecke ausgehend von der Oberfläche des Garguts verstanden wird, über welche es zu einer definierten Abnahme der Intensität der Hochfrequenzstrahlung kommt. Unter der Eindringtiefe kann auch die Strecke von der Oberfläche des Garguts bis zu einem Bereich im Gargut mit einer maximalen oder einer mittleren maximalen Leistungsabsorption durch das Gargut verstanden wird.
  • Vorzugsweise ist die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich wenigstens um Faktor zehn und besonders bevorzugt um Faktor 100 höher als die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich. Möglich ist auch, dass die Eindringtiefe im ersten Frequenzbereich wenigstens um Faktor zwei und insbesondere um Faktor fünf höher als die Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich wenigstens um Faktor 1000 höher ist als die Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich. Durch solche Eindringtiefen kann im zweiten Frequenzbereich eine besonders günstige Veränderung der Oberflächenstruktur und im ersten Frequenzbereich ein besonders schmackhaftes Garen erfolgen.
  • Die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich beträgt vorzugsweise wenigstens 1 mm und besonders bevorzugt wenigstens 10 mm. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Eindringtiefe im ersten Frequenzbereich wenigstens 2 cm und insbesondere wenigstens 5 cm und besonders bevorzugt 10 cm oder mehr beträgt. Durch solche Eindringtiefen kann eine günstige Verteilung der absorbierten Leistung auf das Gargutvolumen erreicht werden. Die dadurch bedingte Leistungsaufnahme pro Volumeneinheit des Garguts ist somit vergleichsweise klein, was zu einem für den Garvorgang gewünschten Erhitzen, aber nicht zu einem Bräunen an der Oberfläche des Garguts führt. Derartige Eindringtiefen ermöglichen somit ein Garen ohne unerwünschten Einfluss auf den Bräunungsvorgang.
  • Die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich beträgt vorzugsweise maximal 1 mm und besonders bevorzugt maximal 500 µm. Möglich ist auch, dass die Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich maximal 10 mm und vorzugsweise maximal 5 mm beträgt. Besonders bevorzugt beträgt die Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich maximal 250 um insbesondere maximal 100 µm. Die Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich kann auch maximal 50 µm oder auch maximal 10 µm oder weniger betragen. Es ist möglich, dass die Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich einige Mikrometer oder weniger beträgt.
  • Durch derartige Eindringtiefen kann eine gezielte Leistungszufuhr in einem erheblich geringeren Gargutvolumen als bei einer Leistungszufuhr im ersten Frequenzbereich erfolgen. Eine Leistungsaufnahme pro Volumeneinheit ist somit besonders groß, was zu einer Bräunung der lokal erhitzten Bereiche führt, ohne dass eine Garung außerhalb der Eindringtiefe erfolgt. Das ermöglicht eine besonders vorteilhafte Bräunung, ohne dass der gewünschte Garvorgang dabei unerwünscht beeinflusst wird.
  • Der erste und/oder zweite Frequenzbereich umfasst insbesondere wenigstens eine Frequenz. Es ist möglich, dass ein Frequenzbereich nur eine Frequenz umfasst. Vorzugsweise umfasst ein Frequenzbereich eine Vielzahl von Frequenzen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine niedrigste Frequenz des zweiten Frequenzbereichs wenigstens doppelt so groß wie eine höchste Frequenz des ersten Frequenzbereichs. Durch eine solche Festlegung der Frequenzen können die unterschiedlichen Eindringtiefen besonders gut verwirklicht werden. Möglich ist auch, dass eine mittlere Frequenz des zweiten Frequenzbereichs wenigstens doppelt so groß ist, wie eine mittlere Frequenz des ersten Frequenzbereichs. Die niedrigste Frequenz im zweiten Frequenzbereich ist vorzugsweise doppelt so hoch wie die höchste Frequenz der Hochfrequenzstrahlung eines haushaltsüblichen Mikrowellengargeräts.
  • Der erste und zweite Frequenzbereich liegen insbesondere im Frequenzbereich von Mikrowellenstrahlung. Der erste und zweite Frequenzbereich liegen insbesondere außerhalb des Frequenzbereiches von Infrarotstrahlung.
  • Es ist bevorzugt, dass der erste Frequenzbereich zwischen 400 MHz und 2600 MHz liegt. Ein solcher Frequenzbereich eignet sich zum Garen von Gargut besonders gut und bietet zudem eine vorteilhafte Eindringtiefe, um das Innere des Garguts zu garen. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Frequenzbereich sich nur über einen Teil des Bereichs zwischen 400 MHz und 2600 MHz erstreckt und beispielsweise zwischen 902 MHz und 928 MHz. Möglich ist aber auch, dass sich der erste Frequenzbereich über den gesamten Bereich zwischen 400 MHz und 2600 MHz erstreckt. Möglich ist, dass zwei oder mehr oder auch eine Vielzahl von ersten Frequenzbereichen vorgesehen sind, welche in dem Bereich zwischen 400 MHz und 2600 MHz liegen. Der erste Frequenzbereich kann auch höhere und/oder niedrigere Frequenzen umfassen.
  • Bevorzugt ist auch, dass der zweite Frequenzbereich zwischen 4,5 GHz und 250 GHz liegt. Die Hochfrequenzstrahlung in einem solchen zweiten Frequenzbereich bietet eine besonders geringe Eindringtiefe. So ist ein besonders effektives Bräunen möglich, ohne dass das Innere des Garguts beeinflusst wird. Es kann vorgesehen sein, dass sich der zweite Frequenzbereich nur über einen Teil des Bereichs zwischen 4,5 GHz und 250 GHz erstreckt. Es können auch zwei oder drei oder eine Vielzahl von zweiten Frequenzbereichen zwischen 4,5 GHz und 250 GHz vorgesehen sein. Möglich ist auch, dass sich der zweite Frequenzbereich über den gesamten Bereich zwischen 4,5 GHz und 250 GHz erstreckt. Der zweite Frequenzbereich kann auch höhere und/oder niedrigere Frequenzen umfassen.
  • In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass der erste Frequenzbereich in wenigstens einem ISM-Band liegt. Besonders bevorzugt ist auch, dass der zweite Frequenzbereich in wenigstens einem ISM-Band liegt. Insbesondere ist für die Frequenzbereiche jeweils wenigstens ein ISM-Band vorgesehen. Dadurch kann das Verfahren technisch besonders unaufwendig und kostengünstig umgesetzt werden. Der erste und/oder zweite Frequenzbereich können sich auch nur teilweise über jeweils wenigstens ein ISM-Band erstrecken.
  • Der erste Frequenzbereich erstreckt sich vorzugsweise über ein ISM-Band zwischen 433,05 MHz und 434,79 MHz und/oder über ein ISM-Band zwischen 902 MHz und 928 MHz und/oder über ein ISM-Band zwischen 2400 MHz und 2500 MHz. Durch solche Frequenzbänder kann im ersten Frequenzbereich eine Eindringtiefe verwirklicht werden, welche möglichst weit in das Gargut hineinreicht. Zudem hat das ISM-Band zwischen 2400 MHz und 2500 MHz den Vorteil, dass es in bestimmten Regionen häufig für Mikrowellengargeräte eingesetzt wird.
  • Der zweite Frequenzbereich liegt vorzugsweise in einem ISM-Band zwischen 5,725 GHz und 5,875 GHz und/oder in einem ISM-Band zwischen 24 GHz und 24,25 GHz und/oder in einem ISM-Band zwischen 61 GHz und 61,5 GHz und/oder in einem ISM-Band zwischen 122 GHz und 123 GHz und/oder in einem ISM-Band zwischen 244 GHz und 246 GHz. Solche Frequenzen bieten eine günstige Eindringtiefe und ermöglichen somit ein gezieltes Bräunen.
  • In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass die hochfrequente Strahlung im zweiten Frequenzbereich unabhängig von der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich erzeugt und/oder ausgesendet wird. Dadurch kann das Garen und Bräunen unabhängig voneinander erfolgen, sodass besonders schmackhafte Garergebnisse erzielbar sind. So kann beispielsweise verhindert werden, dass während der Bräunung das Gargut unerwünscht weiter gegart wird und beispielsweise austrocknet. Wird hingegen die Option gewählt, gleichzeitig zu Bräunen und zu Garen, kann die Garzeit ohne Einbußen an Qualität erheblich verkürzt werden.
  • Insbesondere erfolgt eine zeitlich unabhängige Erzeugung und/oder Aussendung der Hochfrequenzstrahlung in den jeweiligen Frequenzbereichen. Insbesondere werden die definierten Zeiträume zum Erzeugen und/oder Aussenden der Hochfrequenzstrahlung im jeweiligen Frequenzbereich unabhängig voneinander festgelegt. Die definierten Zeiträume können sich dabei wenigstens teilweise überschneiden. Möglich ist auch, dass die definierten Zeiträume zeitlich voneinander getrennt sind und sich nicht überschneiden. So kann die Hochfrequenzstrahlung in den beiden Frequenzbereichen wenigstens zeitweise zeitgleich oder auch im Wechsel ausgesendet werden.
  • Beispielsweise wird das Gargut im ersten Frequenzbereich zunächst schonend gegart. Anschließend kann eine Bräunung im zweiten Frequenzbereich erfolgen. Dabei kann während des Bräunens auch weiterhin im ersten Frequenzbereich gegart werden. Zum Beispiel kann aber auch zunächst ein Bräunen im zweiten Frequenzbereich erfolgen. Gleichzeitig oder anschließend kann im ersten Frequenzbereich gegart werden. Das vorhergehende Bräunen bietet den Vorteil, dass beim Garen bereits Röstaromen vorhanden sind.
  • Es kann auch ein wiederholtes Garen und/oder Bräunen während des Zubereitungsvorgangs vorgesehen sein. Möglich ist auch, dass wiederholt zeitgleich und/oder wiederholt im Wechsel Hochfrequenzstrahlung in den jeweiligen Frequenzbereichen ausgesendet wird. Es kann eine Mehrzahl von Zyklen ausgeführt werden, in denen die Hochfrequenzstrahlung der jeweiligen Frequenzbereiche in einer definierten Abfolge ausgesendet wird. Beispielsweise kann die Anzahl der Zyklen und/oder die Abfolge in den Zyklen durch wenigstens ein Betriebsprogramm vorgegeben sein.
  • Besonders bevorzugt wird die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich unabhängig von der Leistung der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich eingestellt. Dabei wird über die Leistung der Hochfrequenzstrahlung vorzugsweise die Intensität der Veränderung der Oberflächenstruktur des Garguts bzw. die Intensität des Garens im Inneren des Garguts eingestellt. Insbesondere ist ein Maß der Veränderung der Oberflächenstruktur des Garguts im Wesentlichen unabhängig von einem Maß des Garens einstellbar. Durch eine für den jeweiligen Frequenzbereich unabhängig einstellbare Leistung der Hochfrequenzstrahlung können Bräunen und Garen besonders gut getrennt voneinander beeinflusst werden. So kann gegen Ende eines Zubereitungsvorgangs beispielsweise ein Bräunen mit einer hohen Leistung der Hochfrequenzstrahlung erfolgen, während das Garen nur noch bei einer sehr geringen Leistung erfolgt. So wird zum ein Übergaren vermieden und zugleich ein Abkühlen des Gargutinneren vermieden. Vorzugsweise ist auch wenigstens eine Frequenz der Hochfrequenzstrahlung und/oder eine Dauer und/oder ein Zeitpunkt des Aussendens der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich unabhängig vom zweiten Frequenzbereich einstellbar.
  • Vorzugsweise umfasst der Hochfrequenzerzeuger zum Erzeugen und/oder Aussenden der Hochfrequenzstrahlung des ersten und zweiten Frequenzbereichs jeweils wenigstens eine Hochfrequenzeinheit. Die Hochfrequenzeinheit umfasst vorzugsweise die zum Erzeugen und/oder Aussenden der Hochfrequenzstrahlung des jeweiligen Frequenzbereichs notwendigen Komponenten. Vorzugsweise umfassen die Hochfrequenzeinheiten für jeden in den Frequenzbereichen vorgesehenen Kanal wenigstens eine Sendeeinrichtung mit einer geeigneten Antenne. Beispielsweise umfasst eine Hochfrequenzeinheit jeweils wenigstens einen Frequenzerzeuger und/oder wenigstens eine Verstärkereinrichtung und/oder wenigstens eine Sendeeinrichtung mit wenigstens einer Antenne. Durch zwei Hochfrequenzeinheiten können Leistung und/oder Frequenz und/oder Dauer und/oder Zeitpunkt des Erzeugens bzw. Aussendens der jeweiligen Frequenzbereiche besonders gut unabhängig voneinander eingestellt werden.
  • Insbesondere ist eine Hochfrequenzeinheit dazu geeignet und ausgebildet, nur die Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich zu erzeugen und/oder auszusenden. Insbesondere ist eine andere Hochfrequenzeinheit dazu geeignet und ausgebildet, nur die Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich zu erzeugen und/oder auszusenden. Insbesondere sind Hochfrequenzeinheiten derart ausgebildet, dass sie nicht die Hochfrequenzstrahlung des jeweils anderen Frequenzbereichs erzeugen und/oder aussenden können.
  • Möglich ist aber auch, dass der Hochfrequenzerzeuger nur eine Hochfrequenzeinheit umfasst, welche dazu geeignet und ausgebildet ist, die Hochfrequenzstrahlung im ersten und zweiten Frequenzbereich zu erzeugen und/oder auszusenden. Insbesondere ist die eine Hochfrequenzeinheit dann dazu geeignet und ausgebildet, die Leistung und/oder Frequenz der Hochfrequenzstrahlung und/oder den Zeitpunkt und/oder die Dauer des Aussendens der Hochfrequenzstrahlung im ersten und zweiten Frequenzbereich unabhängig voneinander einzustellen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Hochfrequenzeinheit die hochfrequente Strahlung des ersten und zweiten Frequenzbereichs nur zeitlich versetzt und insbesondere nicht zeitgleich erzeugen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird wenigstens eine charakteristische Größe für eine Welleneigenschaft einer aus dem Garraum reflektierten Hochfrequenzstrahlung erfasst. Insbesondere wird eine Reflexion der zuvor in den Garraum gesendeten Hochfrequenzstrahlung erfasst. Die reflektierte und erfasste Hochfrequenzstrahlung wird insbesondere mit wenigstens einer charakteristischen Größe für eine Welleneigenschaft der in den Garraum gesendeten Hochfrequenzstrahlung verglichen. Anhand des Vergleichs wird vorzugsweise wenigstens eine Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts ermittelt. Die charakteristische Größe für eine Welleneigenschaft ist insbesondere eine Frequenz und/oder Wellenlänge und/oder Amplitude und/oder Phase. Vorzugsweise wird die charakteristische Größe in Abhängigkeit der Zeit und/oder der Frequenz erfasst. Besonders bevorzugt wird für den Vergleich von ausgesendeter und reflektierter Hochfrequenzstrahlung wenigstens ein Streuparameter erfasst und ausgewertet.
  • Zur Erfassung der notwendigen Größen und insbesondere zur Erfassung des Streuparameters sowie zur Ermittlung der Kenngröße ist vorzugsweise wenigstens eine Überwachungseinrichtung vorgesehen. Die Überwachungseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Empfangseinheit zum Empfangen der reflektierten Hochfrequenzstrahlung in den beiden Frequenzbereichen. Insbesondere ist die Überwachungseinrichtung mit dem Hochfrequenzerzeuger und/oder einer Steuereinrichtung des Gargerätes wirkverbunden.
  • Die Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts ist insbesondere ein Bräunungszustand und/oder ein Garzustand und/oder ein Feuchtegehalt und/oder eine Masse des Garguts. Solche Kenngrößen sind besonders aussagekräftig und können besonders gut zur Überwachung des Zubereitungsvorgangs oder zur Steuerung von Automatikprogrammen herangezogen werden.
  • Möglich ist auch, dass die Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts sensorisch erfasst wird. Vorzugsweise ist dazu wenigstens ein Sensormittel vorgesehen, beispielsweise wenigstens ein Thermometer. Möglich ist auch, dass wenigstens ein Gassensor zur Erfassung von Produkten einer Bräunungsreaktion vorgesehen ist. Es kann auch wenigstens ein Farbsensor zur Überwachung des Bräunungszustands vorgesehen sein. Möglich ist auch, dass wenigstens eine Kamera zur Überwachung des Bräunungszustands vorgesehen ist.
  • Der Vergleich der ausgesendeten mit der reflektierten Hochfrequenzstrahlung erfolgt insbesondere unter Berücksichtigung der Frequenz. Anhand eines frequenzabhängigen Vergleichs im ersten Frequenzbereich wird vorzugsweise eine Kenngröße für den Garzustand des Garguts ermittelt. Wegen der großen Eindringtiefe im ersten Frequenzbereich kann besonders gut eine Information über den Garzustand im Inneren des Garguts ermittelt werden. Anhand eines frequenzabhängigen Vergleichs im zweiten Frequenzbereich wird vorzugsweise wenigstens eine Kenngröße für den Bräunungszustand des Garguts ermittelt. Aufgrund der besonders geringen Eindringtiefe im zweiten Frequenzbereich lassen sich besonders gut Informationen über die Oberflächenstruktur und insbesondere über den Bräunungszustand des Garguts ermitteln.
  • Vorzugsweise wird der Zeitpunkt des Aussendens und/oder die Dauer der definierten Zeiträume und/oder die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich und/oder zweiten Frequenzbereich in Abhängigkeit der Kenngröße eingestellt. Das Einstellen umfasst insbesondere ein Steuern und/oder Regeln. Möglich und bevorzugt ist auch, dass der Zeitpunkt des Aussendens und/oder die Dauer der definierten Zeiträume und/oder die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich und/oder im zweiten Frequenzbereich in Abhängigkeit wenigstens einer Benutzervorwahl und/oder wenigstens eines Betriebsprogramms eingestellt wird. Das bietet eine optimale Anpassung des Garens und Bräunens an den jeweiligen Zubereitungszustand des Garguts. Dadurch wird beispielsweise einem zu starken oder zu schwachen Bräunen oder auch einem Übergaren wirkungsvoll entgegengewirkt.
  • Vorzugsweise erfolgt die Einstellung unter Berücksichtigung der Kenngröße durch wenigstens eine mit dem Hochfrequenzerzeuger wirkverbundene Überwachungseinrichtung und/oder Steuereinrichtung. Das ermöglicht eine automatisierte Einstellung sowie eine Ermittlung der Kenngröße ohne Zutun des Benutzers.
  • Es ist möglich, dass das Gargut zusätzlich zu der Leistung der Hochfrequenzstrahlung mit wenigstens einer thermischen Heizquelle gezielt oberflächennah erhitzt wird. Es ist möglich, dass das Gargut mit der thermischen Heizquelle zusätzlich im Wesentlichen durchgehend und vorzugsweise durchgehend erhitzt wird. Die thermische Heizquelle ist insbesondere als eine elektrische Widerstandsheizquelle ausgebildet. Beispielsweise umfasst die thermische Heizquelle eine Oberhitze und/oder Unterhitze und/oder eine Grillheizquelle und/oder eine Heißluftquelle und/oder eine Umluftbeheizung. Eine Unterstützung durch die thermische Heizquelle bietet eine gute Ergänzung zum Erhitzen durch die Hochfrequenzstrahlung. Gegenüber einem alleinigen Bräunen mit einer thermischen Heizquelle bietet das erfindungsgemäße Verfahren auch in dieser Ausgestaltung energetische Vorteile.
  • Das erfindungsgemäße Gargerät umfasst wenigstens einen Garraum und wenigstens einen Hochfrequenzerzeuger. Im Garraum ist Gargut mittels des Hochfrequenzerzeugers durch Hochfrequenzstrahlung erhitzbar. Dabei ist der Hochfrequenzerzeuger dazu geeignet und ausgebildet, hochfrequente Strahlung wenigstens eines ersten Frequenzbereichs und wenigstens eines zweiten Frequenzbereich über jeweils einen definierten Zeitraum in den Garraum zu senden. Aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich ist das Gargut durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im Wesentlichen durchgehend und vorzugsweise durchgehend erhitzbar, sodass das Gargut gegart wird. Aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich ist das Gargut durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung gezielt oberflächennah erhitzbar. Dabei ist eine Oberflächenstruktur des Garguts charakteristisch veränderbar. Insbesondere ist das Gargut dadurch bräunbar.
  • Auch das erfindungsgemäße Gargerät bietet viele Vorteile. Besonders vorteilhaft ist der Hochfrequenzerzeuger, mit welchem das Gargut an der Oberfläche gezielt gebräunt werden kann, ohne im Inneren gegart zu werden. Durch ein Bräunen mittels Hochfrequenzstrahlung kann auf ein kosten- und energieaufwändiges Aufheizen des gesamten Garraumes verzichtet werden.
  • Besonders bevorzugt umfasst der Hochfrequenzerzeuger wenigstens zwei unabhängig voneinander betreibbare Hochfrequenzeinheiten. Dabei ist mit wenigstens einer Hochfrequenzeinheit die Hochfrequenzstrahlung des ersten Frequenzbereichs erzeugbar und/oder aussendbar. Mit wenigstens einer anderen Hochfrequenzeinheit ist vorzugsweise die Hochfrequenzstrahlung des zweiten Frequenzbereichs erzeugbar und/oder aussendbar. Insbesondere sind die Hochfrequenzeinheiten gleichzeitig und/oder der unabhängig betreibbar. Insbesondere sind Leistung und/oder Frequenz und/oder Dauer und/oder Zeitpunkt der erzeugten und/oder ausgesendeten Hochfrequenzstrahlung im ersten und/oder zweiten Frequenzbereich unabhängig voneinander einstellbar.
  • Besonders bevorzugt ist das Gargerät dazu geeignet und ausgebildet, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben zu werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
  • In den Figuren zeigen:
    • Figur 1
    eine stark schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts; und
    Figur 2
    ein stark schematisierter frequenzabhängiger Verlauf einer Eindringtiefe in Gargut.
  • Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gargerät 1, welches vorzugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Das Gargerät 1 umfasst einen durch eine Tür 21 verschließbaren Garraum 2. Im Garraum 2 befindet sich hier ein beispielhaftes Gargut 4.
  • Das Gargerät 1 ist über eine Bedieneinrichtung 11 bedienbar. Über die Bedieneinrichtung 11 können beispielsweise verschiedene Betriebsarten bzw. Programmbetriebsarten und oder Automatikfunktionen eingestellt werden. Die Bedieneinrichtung 11 ist mit einer Anzeigeeinrichtung ausgestattet, über die verschiedene Informationen und/oder Signale über den Betriebsablauf sowie den Zubereitungsvorgang angezeigt werden können.
  • Für die Zubereitung des Garguts 4 umfasst das Gargerät 1 einen Hochfrequenzerzeuger 3 zum Erzeugen und Aussenden von Hochfrequenzstrahlung in den Garraum 2. Dabei weist der Hochfrequenzerzeuger beispielsweise einen Solid-State-Hochfrequenzerzeuger 3 auf, welcher insbesondere einen Leistungshalbleiter sowie eine geeignete Antennen- und Verstärkereinrichtung umfasst. In anderen Ausgestaltungen kann der Hochfrequenzerzeuger 3 wenigstens ein Magnetron umfassen oder als ein solches ausgebildet sein.
  • Der Hochfrequenzerzeuger 3 umfasst hier zwei Hochfrequenzeinheiten 13, 23 mit geeigneten Antennen für die in den Frequenzbereichen vorgesehenen Kanälen. Die Hochfrequenzeinheiten 13, 23 senden vorzugsweise über jeweils wenigstens einen Kanal in dem jeweiligen Frequenzbereich. Dabei umfasst jede Hochfrequenzeinheit 13, 23 vorzugsweise wenigstens ein Hochfrequenzmodul für jeden Kanal. Ein Hochfrequenzmodul umfasste dabei die zum Aussenden des Kanals notwendigen Mittel, beispielsweise wenigstens eine Antenne.
  • Die eine Hochfrequenzeinheit 13 ist dazu geeignet und ausgebildet, Hochfrequenzstrahlung in einem ersten Frequenzbereich zu erzeugen und in den Garraum 2 auszusenden. Dabei ist der erste Frequenzbereich hier so eingestellt, dass eine frequenzabhängige Eindringtiefe der Hochfrequenzstrahlung zu einem Leistungseintrag im Inneren des Garguts 4 führt. So wird das Gargut 4 durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung durchgehend erhitzt und somit besonders gleichmäßig gegart.
  • Die zweite Hochfrequenzeinheit 23 ist hier dazu geeignet und ausgebildet, Hochfrequenzstrahlung in einem zweiten Frequenzbereich zu erzeugen und in den Garraum 2 auszusenden. Dabei ist der zweite Frequenzbereich so eingestellt, dass ein gezielt oberflächennaher Leistungseintrag in das Gargut 4 erzielt wird. Dadurch wird das Gargut 4 an der Oberfläche so stark erhitzt, dass eine Oberflächenstruktur charakteristisch verändert und insbesondere gebräunt wird.
  • Möglich ist, dass eine Hochfrequenzeinheit 13 und insbesondere die Hochfrequenzeinheit 13 für den ersten Frequenzbereich mit wenigstens einem Magnetron ausgestaltet ist. Die andere Hochfrequenzeinheit 23 ist dann vorzugsweise mit einem Solid State Frequenzerzeuger mit wenigstens einem Leistungshalbleiter ausgestattet. Es können auch beide Hochfrequenzeinheiten 13, 23 mit einem Magnetron oder mit einem Solid State Frequenzerzeuger ausgestattet sein.
  • Die beiden Hochfrequenzeinheiten 13, 23 haben vorzugsweise spezialisierte Antennen für die jeweiligen Frequenzbereiche bzw. Kanäle. Möglich ist auch, dass eine Breitbandantenne verwendet wird. Es ist bevorzugt, dass die Hochfrequenzeinheiten 13, 23 jeweils in einem ganzen Frequenzband arbeiten und nicht nur bei jeweils einer zugeordneten Frequenz.
  • Vorzugsweise wird mit mehreren Kanälen gearbeitet, welche durch jeweils wenigstens ein Hochfrequenzmodul bereitgestellt werden. Entsprechend sind mehrere Antennen im oder am Garraum 2 angeordnet. Dazu umfasst eine Leistungseinheit 13, 23 bzw. ein Hochfrequenzmodul für jeden Kanal vorzugsweise wenigstens eine Komponente der nachfolgend erwähnten Komponenten: einen spannungsgesteuerten Frequenzgenerator (VCO), einen spannungsgesteuerten Vorverstärker (VCA), einen Hochfrequenz-Leistungsverstärker (PA), einen Phasenschieber, einen (bidirektionalen) Koppler, einen Zirkulator, einen IQ- (De-) Modulator, eine Antenne. Möglich ist auch, dass wenigstens eine der Komponenten für mehrere Kanäle eines Frequenzbereichs oder einen gesamten Frequenzbereich vorgesehen ist.
  • Die beiden Frequenzeinheiten 13, 23 sind hier unabhängig voneinander betreibbar. Dadurch kann das Erzeugen und Aussenden der Hochfrequenzstrahlung für den ersten und zweiten Frequenzbereich unabhängig voneinander durchgeführt werden. Zudem kann die Leistung der Hochfrequenzstrahlung für jeden Frequenzbereich gezielt angepasst werden. Auch können der Zeitpunkt und/oder die Dauer der Erzeugung bzw. des Aussendens für den ersten und zweiten Frequenzbereich individuell eingestellt werden. Die Hochfrequenzeinheit 23 zum Bräunen wird vorzugsweise im Wechsel und/oder zeitgleich mit der Hochfrequenzeinheit 13 zum Garen betrieben.
  • Die Entkopplung des Garens und Bräunens viele Vorteile für die Zubereitung des Garguts 4. Ein besonderer Vorteil ist, dass das Bräunen im Wesentlichen ohne Garen des Gargutinneren möglich ist. Ebenso kann aber auch zeitgleich gegart und gebräunt werden, sodass die Zubereitungsdauer erheblich verkürzt werden kann. Durch die unabhängige Anpassung des Leistungseintrags kann die Stärke der Bräunung individuell und frei von der Stärke des Garzustands eingestellt werden. Beispielsweise kann eine starke Bräunung mit einem nur leicht durchgegarten Inneren des Garguts 4 kombiniert werden. Es kann aber auch ein vollständig durchgegartes Gargut 4 mit einer leichten Bräunung erzielt werden.
  • Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird beim klassischen Garen im beheizten Garraum mit einer bestimmten und oft konstanten Garraum-Temperatur gebacken oder gebraten. Die Garraum-Temperatur liegt typisch zwischen 140 und 220°C, selten auch niedriger oder höher. D.h. in der Terminologie von Bräunen und Garen erfolgt bei diesen Garraum-Temperaturen immer beides zeitgleich. Das Gargut bewegt sich in der Bräunung-Garzustand Ebene entlang eines Weges, auf dem beide Parameter, Bräunung und Garzustand, mehr oder weniger ansteigen.
  • Durch Erhöhen oder Senken der Garraum-Temperatur kann in gewisser Weise Einfluss auf den Verlauf des Weges genommen werden. Beim klassischen Garen im beheizten Garraum können Bräunen und Garen aber nicht richtig getrennt werden. Wartet man z. B. immer ab, bis der gleiche Garzustand im Kern erreicht ist, dann ist zu diesem Zeitpunkt die Bräunung heller oder dunkler, je nach eingestellter Garraum Temperatur. War die Garraum Temperatur hoch, ist die Bräunung dunkel. Außerdem verändern sich dadurch die Garzeiten. Bei hoher Garraum Temperatur ist die Gardauer kurz, bei niedriger Garraum Temperatur ist die Garzeit lang, wenn in beiden Fällen bis zum selben Garzustand innen gegart wird.
  • Das führt auch zu dem Paradoxon, dass zum Erreichen desselben Garzustands innen lange gegart werden muss (wegen niedriger Garraum-Temperatur), wenn die Bräunung nur schwach ausgeprägt sein soll. Dagegen muss das gleiche Gargut, wenn es stark gebräunt und innen denselben Garzustand aufweisen soll, nur eine kurze Zeit gegart werden (wegen hoher Garraum-Temperatur). Mit den klassischen Verfahren ist somit eine freie Bewegung in der Bräunung-Garzustand-Ebene nicht sinnvoll möglich.
  • Durch das separate Bräunen und Garen nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zunächst zu bräunen und Aroma in das Gargut 4 zu bringen. Dann kann sich z. B. ein reiner Garvorgang anschließen, bei dem der Kern noch schonend auf den Zielwert gebracht wird. Das Gargut 4 hat dadurch ein feines Röstaroma im ganzen Volumen. Oder es ist möglich, zunächst den Garzustand des Kerns weitgehend anzufahren und erst abschließend zu bräunen. Dann ist die Oberfläche bei der Entnahme krosser, wenn das gewünscht ist. Es sind auch Kombinationen der beschriebenen Verfahren möglich.
  • Es sind mindestens die Betriebsarten Bräunen und Garen am Gargerät vorhanden und anwählbar. Die Intensitäten von Bräunen und Garen können auch angewählt werden, insbesondere durch Einstellung der Leistungen der beteiligten Hochfrequenzeinheiten 13, 23. Von der Bedienung her ist hier die Möglichkeit gegeben, Bräunen und Garen so wechselnd zu betreiben, dass ein bestimmter, gewünschter Weg durch die Bräunung-Garzustand Ebene vom Start bis zum Endzustand durchlaufen wird, z. B. durch vom Benutzer als Automatikprogramme hinterlegbare Profile. Insbesondere sind Betriebsprogramme bzw. Automatikprogramme vorgesehen, welche für bestimmtes Gargut 4 definierte Bräunungs- und Garzustände ermöglichen. Dazu kann der Benutzer z. B. über die Bedieneinrichtung 11 Angaben über das Gargut hinterlegen.
  • In einer Ausgestaltung wird hier wenigstens eine Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts 4 ermittelt. Dazu umfasst das Gargerät 1 hier eine Überwachungseinrichtung 8. Beispielsweise wird eine charakteristische Größe für eine Welleneigenschaft der in den Garraum gesendeten Hochfrequenzstrahlung mit einer charakteristischen Größe für eine Welleneigenschaft der aus dem Garraum reflektierten Hochfrequenzstrahlung verglichen.
  • Beispielsweise erfasst die Überwachungseinrichtung 8 dazu wenigstens ein Streuparameter. Dazu umfasst die Überwachungseinrichtung 8 insbesondere wenigstens eine Empfangseinrichtung mit wenigstens einer Antenne. Insbesondere ist für den ersten und zweiten Frequenzbereich jeweils eine Empfangseinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist für jeden in den Frequenzbereichen vorgesehenen Kanal wenigstens eine Antenne vorgesehen.
  • Anhand des Vergleichs bzw. des Streuparameters wird eine Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts 4 ermittelt. Dazu wird der Streuparameter frequenzabhängig erfasst, sodass für jeden Frequenzbereich und vorzugsweise für jede Frequenz eines jeden Frequenzbereichs ein Vergleich bzw. ein Streuparameter ermittelt werden kann. So kann anhand des Streuparameters im ersten Frequenzbereich eine Kenngröße für den Garzustand des Garguts 4 ermittelt werden. Beispielsweise kann anhand des Streuparameters im zweiten Frequenzbereich besonders gut eine Kenngröße für den Bräunungszustand ermittelt werden, da die Hochfrequenzstrahlung hier eine besonders geringe Eindringtiefe aufweist.
  • Der Hochfrequenzerzeuger 3 wird in Abhängigkeit der ermittelten Kenngröße eingestellt. Dazu ist die Überwachungseinrichtung 8 vorzugsweise mit wenigstens einer Steuereinrichtung 9 des Hochfrequenzerzeugers 3 bzw. des Gargerätes 1 wirkverbunden. Die Überwachungseinrichtung 8 umfasst beispielsweise wenigstens einen Micro-Controller und wenigstens eine Speichereinrichtung. Beispielsweise wird die Frequenz und/oder die Leistung der Hochfrequenzstrahlung in Abhängigkeit der Kenngröße eingestellt. Es kann auch der Zeitpunkt und/oder die Dauer des Aussendens der Hochfrequenzstrahlung in Abhängigkeit der Kenngröße angepasst werden. Die ermittelte Kenngröße kann auch angezeigt werden, z. B. über die Bedieneinrichtung 11.
  • Das Gargerät 1 umfasst hier wenigstens eine thermische Heizquelle 7. Die thermische Heizquelle 7 kann beispielsweise als ein konventioneller Strahlungsheizkörper ausgebildet sein, z. B. als Oberhitze, Unterhitze, Grillheizquelle und/oder Heißluftsystem. Eine thermische Heizquelle 7 ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Gargut 4 besonders kross gebacken oder besonders stark gebräunt werden soll. Zudem bietet es die Möglichkeit, dass von herkömmlichen Gargeräten bekannte Betriebsarten anwählbar sind. Die Heizquelle 7 kann auch in Abhängigkeit der Kenngröße zugeschaltet werden, z. B. wenn die Kenngröße anzeigt, dass eine gewünschte Bräunung nicht zeitnah erreicht wird.
  • In der Figur 2 ist beispielhaft ein Verlauf 16 der frequenzabhängigen Eindringtiefe 6 für übliches Gargut 4 gezeigt, z. B. für Fleisch bzw. Fisch, Backwaren, Gemüse. Dabei wurde die Eindringtiefe 6 in Zentimetern gegen die Frequenz in Gigahertz aufgetragen. Zudem sind hier zwei vorteilhafte Frequenzbereiche 15, 25 eingetragen. Insbesondere erstrecken sich die Frequenzbereiche 15, 25 nur über einen Teil der hier skizzierten Bereiche. Beispielsweise liegen die Frequenzbereiche 15, 25 in jeweils einem oder mehreren ISM-Bändern.
  • Der erste Frequenzbereich 15 erstreckt sich hier zwischen 0,4 GHz und 2,5 GHz. In diesem Frequenzbereich 15 liegt die Eindringtiefe 6 in herkömmliches Gargut 4 beispielsweise 2 cm bis etwas unter 1 mm. Die Frequenzen in diesem Frequenzbereich 15 eignen sich somit besonders gut für ein tiefergehendes erhitzen des Garguts 4, sodass eine Volumenerwärmung im Gargut 4 erfolgt. Die absorbierte Leistung verteilt sich auf das betroffene entsprechend große Gargutvolumen. Die Leistungsaufnahme pro Kubikzentimeter Gargutvolumen ist daher vergleichsweise klein, was zum Erwärmen bzw. Garen besonders günstig ist, nicht aber zum Bräunen ausreicht.
  • Der zweite Frequenzbereich 25 erstreckt sich hier zwischen 5 GHz und etwa 250 GHz. Bei Frequenzen dieses Frequenzbereichs 25 beträgt die Eindringtiefe 6 deutlich weniger als 1 mm und liegt insbesondere im Bereich einiger Mikrometer bis einige 100 µm. Aufgrund der geringen Eindringtiefe 6 kann mit der Hochfrequenzstrahlung des zweiten Frequenzbereichs 25 eine besonders gezielte Erhitzung der Oberfläche des Garguts 4 erfolgen. Die vom Gargut 4 absorbierte Leistung verteilt sich somit nur auf eine extrem dünne Schicht an der Oberfläche des Garguts 4. Das betroffene Gargutvolumen ist dadurch vergleichsweise sehr klein. Die Leistungsaufnahme pro Kubikzentimeter Gargutvolumen ist daher sehr, was zunächst zur Austrocknung der Oberfläche und dann zur Bräunung führt. Dadurch ist ein gezieltes Bräunen möglich, ohne dass es zu einem Leistungseintrag in das Innere des Garguts und somit zu einem Garen im Inneren kommt.
  • Zudem zeigt der Verlauf 16 hier eine sehr hohe Eindringtiefe 6 in einem Frequenzbereich oberhalb von 10.000 GHz, welcher daher vorzugsweise nicht genutzt wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, mit der Leistung, die zum Garen im Gargut 4 von üblicher Größe geht, unter 400 W zu bleiben und insbesondere unter 200 W. Zu viel Leistung zum Garen führt zu übergaren im Randbereich des Garguts 4, weil die eingetragene Energie nicht schnell genug nach innen abgeleitet werden kann. Die Anpassung der zugeführten Leistung wird vorzugsweise an das Gargutgewicht angepasst. Für die Leistung zum Bräunen ist es aus vergleichbaren Gründen ebenfalls vorteilhaft, in dem Leistungsbereich unter 400 W und besser unter 200 W zu bleiben. Bei einem Wirkungsgrad von etwa 40 % sind vorzugsweise für jeden Frequenzbereich, also zum Bräunen und Garen, in etwa 1000 W Anschlussleistung erforderlich. Die Leistungsaufnahme der Hochfrequenzeinheiten 13, 23 sind vorzugsweise so gewählt, dass beide Prozesse in einem haushaltsüblichen Gargerät 1 parallel laufen können.
  • Besonders schonend wird gegart, wenn über eine entsprechende Feedbackschleife und beispielsweise anhand der Bestimmung des Streuparameters die Kenngröße über den Zubereitungszustand abgeleitet wird. Die Feedbackschleife kann beispielsweise das Gargut 4 und den Garraum 2 sowie die entsprechenden Verbindungselemente umfassen. So kann anhand des Streuparameters bzw. der Kenngröße ermittelt werden, wann der Zubereitungsprozess fertig ist bzw. wann ein optimaler Bräunungszustand bzw. Garzustand erreicht ist.
  • Vorzugsweise werden während des Betriebs Streuparameter an den zur Verfügung stehenden Antennen bestimmt und zur Einstellung der weiteren Leistungsabgabe für jeden Frequenzbereich 15, 25 bzw. für jeden Kanal verwendet werden. Dazu wird die Leistungsabgabe insbesondere über eine Einstellung der Frequenz und/oder Amplitude und/oder Phase eingestellt. Die Leistungsabgabe kann auch über die Dauer und/oder den Zeitpunkt der Aussendung der Hochfrequenzstrahlung bestimmt werden. Der Streuparameter enthält dabei insbesondere das Feedback von Gargut 4 und Garraum 2 auf die in den Garraum 2 gesendete hochfrequente Strahlung.
  • Zur Bestimmung der Kenngröße des Zubereitungszustands können auch andere Sensormittel herangezogen werden. Beispielsweise kann zur Bestimmung des Garzustands die Kerntemperatur des Garguts 4 mit einem Gargutthermometer gemessen werden oder aus der abgestrahlten Schwarzkörperstrahlung geschätzt werden. Der Bräunungszustand kann beispielsweise mit einer Kamera und/oder einem Farbsensor bestimmt werden. Möglich ist auch, dass der Bräunungszustand durch einen Gassensor bestimmt wird, welcher auf Reaktionsprodukte aus Bräunungsreaktionen empfindlich ist. Der Bräunungszustand kann auch mittels einer Infrarotkamera geschätzt werden. Dabei wird berücksichtigt, dass die Oberflächentemperatur erst deutlich über 100 °C ansteigt, wenn bereits eine Trocknung der Oberfläche und eine Bräunung einsetzen.
  • Die vorliegende Erfindung bietet auch viele Vorteile gegenüber einem Bräunen mit Infrarot-Heizquellen in Garräumen. Im Infrarot-Bereich, z. B. bei 2 Mikrometer Wellenlänge, liegt die Wellenlänge in Bereich der Größenordnung der Oberflächenrauigkeit von Metallen. Aufgrund dieser Struktur wird die Oberfläche, unabhängig von ihrer Chemie und unabhängig davon, ob sie plan ein exzellenter Reflektor wäre, zu einem guten Absorber. Deshalb erwärmen sich die Wände beim Garen mit Infrarot-Strahlung in einem Edelstahlgarraum wie das Gargut schnell auf Garraumtemperatur, sodass viel Energie zum Aufheizen der Wände benötigt wird.
  • Die hier vorgestellte Ausgestaltung bietet zwei nahezu verzögerungsfrei ein- und ausschaltbare Quellen 13, 23 zum Bräunen oder Garen. Beide Quellen 13, 23 sind wahlweise zeitgleich oder getrennt betreibbar, je nachdem was dem Gargut 4 gerade noch zugeführt werden muss: Bräunung oder Gare im Kern. Dabei stört insbesondere keine große Wärmekapazität, wie beispielsweise eines heißen Garraums, der bei konventionellen Heizkörpern zu erheblichem Nachgaren führt, wenn diese abgeschaltet werden. Zudem ist beim konventionellen Bräunen ein Wiedereinschalten oft problematisch, weil die ganze Garraummasse mit geheizt werden muss.
  • Durch die Erfindung sind Bräunen und Garen getrennt durchführbar. Somit ist eine freie Bewegung in der Bräunung-Garzustand-Zustandsebene möglich. Wenn der augenblickliche Zustand in der Ebene bekannt ist, z. B. durch die ermittelte Kenngröße, kann jedes zu Beginn definierte Ziel (Bräunung, Garzustand im Inneren) gezielt angefahren werden, indem die beiden Hochfrequenzeinheiten 13, 23 für Bräunen und Garen entsprechend angesteuert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gargerät
    2
    Garraum
    3
    Hochfrequenzerzeuger
    4
    Gargut
    6
    Eindringtiefe
    7
    Heizquelle
    8
    Überwachungseinrichtung
    9
    Steuereinrichtung
    11
    Bedieneinrichtung
    13
    Hochfrequenzeinheit
    15
    Frequenzbereich
    16
    Verlauf
    21
    Tür
    23
    Hochfrequenzeinheit
    25
    Frequenzbereich
    35
    Frequenz

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Gargerätes (1)
    mit wenigstens einem Garraum (2) und mit wenigstens einem Hochfrequenzerzeuger (3), wobei Gargut (4) im Garraum (2) mittels des Hochfrequenzerzeugers (3) durch Hochfrequenzstrahlung erhitzt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Hochfrequenzstrahlung wenigstens eines ersten Frequenzbereichs (15) und wenigstens eines zweiten Frequenzbereichs (25) über jeweils einen definierten Zeitraum in den Garraum (2) gesendet wird und dass aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im Wesentlichen durchgehend erhitzt wird, sodass das Gargut (4) gegart wird und dass aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung gezielt oberflächennah erhitzt wird, sodass eine Oberflächenstruktur des Garguts (4) charakteristisch verändert und insbesondere gebräunt wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) wenigstens um Faktor 10 und insbesondere um Faktor 100 höher als die Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) wenigstens einen Millimeter und insbesondere wenigstens 10 Millimeter beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) maximal einen Millimeter und insbesondere maximal 500 Mikrometer beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine niedrigste Frequenz des zweiten Frequenzbereichs (25) wenigstens doppelt so groß ist wie eine höchste Frequenz des ersten Frequenzbereichs (15).
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzbereich (15) zwischen 400 Mhz und 2600 Mhz liegt und/oder dass der zweite Frequenzbereich (25) zwischen 4,5 GHz und 250 GHz liegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzbereich (15) und/oder der zweite Frequenzbereich (25) in wenigstens einem ISM-Band liegen.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) unabhängig von der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) erzeugt und/oder ausgesendet wird, sodass die Oberflächenstruktur des Garguts (4) unabhängig vom Garen charakteristisch verändert werden kann.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) unabhängig von der Leistung der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) eingestellt wird, sodass eine Intensität der Veränderung der Oberflächenstruktur des Garguts (4) unabhängig von einer Intensität des Garens ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine charakteristische Größe für eine Welleneigenschaft einer aus dem Garraum (2) reflektierten Hochfrequenzstrahlung erfasst wird und mit wenigstens einer charakteristischen Größe für eine Welleneigenschaft der in den Garraum (2) gesendeten Hochfrequenzstrahlung verglichen wird und dass anhand des Vergleichs wenigstens eine Kenngröße für den Zubereitungszustand des Garguts (4) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich der ausgesendeten mit der reflektierten Hochfrequenzstrahlung unter Berücksichtigung der Frequenz erfolgt und dass anhand des Vergleichs im ersten Frequenzbereich (15) eine Kenngröße für den Garzustand des Garguts (4) ermittelt wird und/oder dass anhand des Vergleichs im zweiten Frequenzbereich (25) eine Kenngröße für den Bräunungszustand des Garguts (4) ermittelt wird.
  12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Aussendens und/oder die Dauer der definierten Zeiträume und/oder die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) und zweiten Frequenzbereich (25) in Abhängigkeit der Kenngröße eingestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gargut (4) zusätzlich zu der Leistung der Hochfrequenzstrahlung mit wenigstens einer thermischen Heizquelle (7) gezielt oberflächennah erhitzt wird und/oder im Wesentlichen durchgehend erhitzt wird.
  14. Gargerät (1) mit wenigstens einem Garraum (2) und mit wenigstens einem Hochfrequenzerzeuger (3), wobei Gargut (4) im Garraum (2) mittels des Hochfrequenzerzeugers (3) durch Hochfrequenzstrahlung erhitzbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Hochfrequenzerzeuger (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, Hochfrequenzstrahlung wenigstens eines ersten Frequenzbereichs (15) und wenigstens eines zweiten Frequenzbereichs (25) über jeweils einen definierten Zeitraum in den Garraum (2) zu senden und dass aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im ersten Frequenzbereich (15) das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung im Wesentlichen durchgehend erhitzbar ist, sodass das Gargut (4) gegart wird und dass aufgrund einer frequenzabhängigen Eindringtiefe (6) der Hochfrequenzstrahlung im zweiten Frequenzbereich (25) das Gargut (4) durch die Leistung der Hochfrequenzstrahlung gezielt oberflächennah erhitzbar ist, sodass eine Oberflächenstruktur des Garguts (4) charakteristisch veränderbar ist und insbesondere gebräunt wird.
  15. Gargerät (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfrequenzerzeuger (3) wenigstens zwei unabhängig voneinander betreibbare Hochfrequenzeinheiten (13, 23) umfasst und dass mit wenigstens einer Hochfrequenzeinheit (13) die Hochfrequenzstrahlung des ersten Frequenzbereichs (15) und mit wenigstens einer anderen Hochfrequenzeinheit (23) die Hochfrequenzstrahlung des zweiten Frequenzbereichs (25) erzeugbar und/oder aussendbar ist.
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