Küchenmaschine und Verfahren zum Betrieb einer
Küchenmaschine
Die Erfindung betrifft eine Küchenmaschine und ein Verfahren zum Betrieb einer Küchenmaschine, insbesondere zum Temperieren des Behälters einer Küchenmaschine.
Eine Küchenmaschine (insbesondere eine Küchenmaschine mit Kochfunktion) umfasst einen Behälter, der ein Nahrungsmittel aufnehmen kann, um das Nahrungsmittel innerhalb des Behälters zu verarbeiten. Im Rahmen der Verarbeitung des Nahrungsmittels kann eine Temperierung (insbesondere ein Kühlen oder ein Erhitzen bzw. Aufwärmen) des Nahrungsmittels erfolgen.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, das Nahrungsmittel in dem Behälter einer Küchenmaschine in präziser Weise zu temperieren, insbesondere um die Qualität des Nahrungsmittels zu erhöhen.
Die Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Küchenmaschine (insbesondere eine Küchenmaschine mit Kochfunktion) beschrieben. Die Küchenmaschine kann ausgebildet sein, um auf eine Arbeitsplatte einer Küche gestellt zu werden. Die Küchenmaschine umfasst einen Behälter zur Aufnahme eines Nahrungsmittels. Der Behälter kann z.B. eine Kapazität von 2 Litern oder mehr, oder von 3 Litern oder mehr aufweisen.
Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine eine Temperierungseinheit (insbesondere mit einem Heizelement), die eingerichtet ist, den Behälter von zumindest einer Seite des Behälters her (insbesondere von der Unterseite oder von dem Boden des Behälters her) zu temperieren (insbesondere zu erwärmen oder zu erhitzen). Die Temperierungseinheit kann insbesondere darauf beschränkt sein, den Behälter von genau einer Seite (insbesondere von der Unterseite) her zu temperieren.
Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine einen Basis-Temperatursensor, der eingerichtet ist, Basis-Temperaturdaten in Bezug auf eine erste Stelle des Behälters zu erfassen. Dabei kann die erste Stelle an der Unterseite des Behälters angeordnet sein. Der Basis-Temperatursensor kann einen temperaturabhängigen Messwiderstand umfassen. So können in effizienter und präziser Weise Basis-Temperaturdaten erfasst werden. Die Basis-Temperaturdaten können eine Basis-Temperatur anzeigen. Mit anderen Worten, die Basis-Temperaturdaten können einer Basis-Temperatur entsprechen. Die Basis-Temperatur kann der Temperatur des Behälters an der ersten Stelle entsprechen.
Die Küchenmaschine umfasst ferner einen Zusatz-Temperatursensor, der eingerichtet ist, Zusatz-Temperaturdaten in Bezug auf eine zweite Stelle des Behälters zu erfassen. Die zweite Stelle kann an einer Seitenwand des Behälters angeordnet sein. Dabei kann die zweite Stelle um 5mm oder mehr, oder um 10mm oder mehr von dem Boden und/oder von der Unterseite des Behälters 104 beabstandet sein. Der Zusatz-Temperatursensor kann einen Infrarot (IR) Sensor umfassen, der auf die zweite Stelle des Behälters gerichtet ist, und der eingerichtet ist, Zusatz-Temperaturdaten in Bezug auf die Intensität von Strahlung im Infrarot-Spektralbereich zu erfassen, die von der zweiten Stelle des Behälters ausgeht. Die Zusatz-Temperaturdaten können eine Zusatz-Temperatur anzeigen. Die Zusatz-Temperatur kann der Temperatur des Behälters an der zweiten Stelle entsprechen.
Es können somit Temperaturdaten in Bezug auf die Temperatur an unterschiedlichen Stellen des Behälters bereitgestellt werden. Insbesondere können dabei die erste Stelle und die zweite Stelle an unterschiedlich orientierten Wänden des Behälters angeordnet sind. Alternativ oder ergänzend können die erste Stelle und die zweite Stelle um 5cm oder mehr voneinander beabstandet sein. Auf Basis der Temperaturdaten der unterschiedlichen Stellen kann auf die Temperatur des Inhalts (insbesondere des Nahrungsmittels) des Behälters in unterschiedlichen Bereichen des Behälters geschlossen werden, insbesondere in einem ersten Bereich an dem Boden des Behälters (angezeigt durch die Basis-Temperatur) und in einem darüberliegenden zweiten Bereich des Behälters (angezeigt durch die Zusatz-Temperatur).
Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Temperierungseinheit zur Temperierung des Behälters auf Basis der Basis- Temperaturdaten und auf Basis der Zusatz-Temperaturdaten zu betreiben. Insbesondere kann eine Steuerung oder Regelung der Temperierungseinheit und/oder eine Einstellung einer Stellgröße der Temperierungseinheit in Abhängigkeit von der durch die Basis- Temperaturdaten angezeigten Basis-Temperatur und in Abhängigkeit von der durch die Zusatz-Temperaturdaten angezeigten Zusatz-Temperatur erfolgen. So kann die Temperatur des Inhalts des Behälters in präziser und sicherer Weise eingestellt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, (ggf. allein) auf Basis der Basis- Temperaturdaten die Basis-Temperatur zu ermitteln. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Temperierungseinheit zu betreiben, um die Basis-Temperatur auf einen Sollwert einzustellen. Mit anderen Worten, die Steuerung oder Regelung der Temperierungseinheit kann auf Basis der Basis-Temperatur als Messgröße erfolgen. Dabei kann an einer Sequenz von Zeitpunkten wiederholt die Basis-Temperatur erfasst werden. Des Weiteren kann die Stellgröße der Temperierungseinheit an der Sequenz von Zeitpunkten in Abhängigkeit von der jeweils erfassten Basis-Temperatur angepasst werden. Dabei kann insbesondere an der Sequenz von Zeitpunkten auf Basis der jeweils erfassten Basis-Temperatur ein Regelfehler ermittelt werden, und basierend darauf die Stellgröße angepasst werden. Eine Regelung der durch die Temperierungseinheit bewirkten Temperatur des Behälters kann somit auf Basis der Basis-Temperatur als Messgröße erfolgen.
Andererseits kann der Sollwert für die Basis-Temperatur von den Zusatz- Temperaturdaten (insbesondere von der Zusatz-Temperatur) abhängen. Mit anderen Worten, die Sollvorgabe für die Steuerung oder Regelung der Temperierungseinheit kann auf Basis der Zusatz-Temperaturdaten ermittelt und ggf. angepasst werden. So kann die Temperatur des Inhalts des Behälters in besonders präziser Weise eingestellt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Ziel-Temperatur für die Basis-Temperatur zu ermitteln. Die Ziel-Temperatur kann z.B. auf Basis einer Nutzereingabe an der Benutzerschnittstelle der Küchenmaschine und/oder auf Basis der Rezeptdaten für ein Rezept ermittelt werden, das an der Küchenmaschine ausgeführt wird.
Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Ziel-Temperatur um einen Ziel- Versatz (bzw. Offset) zu korrigieren, um eine korrigierte Ziel-Temperatur als Sollwert für die Basis-Temperatur zu ermitteln. Dabei kann der Ziel-Versatz von den Zusatz- Temperaturdaten, insbesondere von der Zusatz-Temperatur, abhängen. Die Zusatz- Temperaturdaten können somit dazu verwendet werden, die als Sollvorgabe für die Basis- Temperatur dienende Ziel-Temperatur zu korrigieren bzw. anzupassen (d.h. zu erhöhen oder zu reduzieren). So kann in zuverlässiger und beschleunigter Weise eine präzise Einstellung der Temperatur des Inhalts des Behälters bewirkt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, (ggf. allein) auf Basis der Zusatz- Temperaturdaten die Zusatz-Temperatur zu ermitteln. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Differenz der Zusatz-Temperatur zu der Basis- Temperatur und/oder (bevorzugt) zu der Ziel-Temperatur zu ermitteln. Der Ziel-Versatz kann dann in präziser Weise auf Basis der Differenz ermittelt werden.
Dabei kann der Ziel-Versatz derart ermittelt werden, dass der Ziel-Versatz von dem Vorzeichen der Differenz abhängt. Insbesondere kann der Ziel-Versatz derart ermittelt werden, dass die korrigierte Ziel-Temperatur höher als die Ziel-Temperatur ist, wenn die Zusatz-Temperatur niedriger als die Basis-Temperatur und/oder niedriger als die Ziel- Temperatur ist. Alternativ oder ergänzend kann der Ziel-Versatz derart ermittelt werden, dass die korrigierte Ziel-Temperatur niedriger als die Ziel-Temperatur ist, wenn die Zusatz-Temperatur höher als die Basis-Temperatur und/oder höher als die Ziel- Temperatur ist. So kann bewirkt werden, dass die Temperatur des Inhalts des Behälters besonders schnell und präzise auf die gewünschte Ziel-Temperatur eingestellt werden kann.
Alternativ oder ergänzend kann der Ziel-Versatz derart ermittelt werden, dass der Betrag des Ziel-Versatzes von dem Betrag der Differenz abhängt. Insbesondere kann der Betrag des Ziel-Versatzes von dem Betrag der Differenz abhängen, wenn der Betrag der Differenz kleiner als ein Maximalbetrag (z.B. ein Maximalbetrag zwischen 3°K und 10°K) ist. Der Betrag des Ziel-Versatzes kann dann einer skalierten Version des Betrags der Differenz entsprechen (ggf. mit einem konstanten Skalierungsfaktor, z.B. von 1). Andererseits kann der Betrag des Ziel-Versatzes ggf. konstant und unabhängig von dem Betrag der Differenz sein, wenn der Betrag der Differenz größer als der Maximalbetrag ist.
Der Betrag des Ziel-Versatzes kann dann z.B. konstant zwischen 3°K und 10°K liegen. So kann eine beschleunigte und präzise Einstellung der Temperatur des Inhalts des Behälters auf die Ziel-Temperatur bewirkt werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Inhaltsinformation in Bezug auf das Nahrungsmittel zu ermitteln, das sich in dem Behälter befindet. Die Inhaltsinformation kann z.B. den Grad der Empfindlichkeit des Nahrungsmittels in Bezug auf Änderungen der Temperatur und/oder in Bezug auf die Höhe der Temperatur anzeigen. Alternativ oder ergänzend kann die Inhaltsinformation die Viskosität des Nahrungsmittels anzeigen.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Inhaltsinformation in Bezug auf das Nahrungsmittel auf Basis von Rezeptdaten eines Rezeptes zu ermitteln, das auf der Küchenmaschine ausgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann die Inhaltsinformation auf Basis einer Nutzereingabe an der Benutzerschnittstelle des Küchengeräts ermittelt werden.
Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Ziel-Versatz, insbesondere den Betrag des Ziel-Versatzes, in Abhängigkeit von der Inhaltsinformation zu ermitteln. Beispielsweise kann der Betrag des Ziel-Versatzes reduziert werden, wenn die Inhaltsinformation anzeigt, dass das Nahrungsmittel einen relativ hohen Grad an Empfindlichkeit aufweist. So kann die Qualität des in der Küchenmaschine verarbeiteten Nahrungsmittels weiter erhöht werden.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu bestimmen, ob die Basis-Temperatur über oder unter einem Temperatur-Schwellenwert liegt, oder ob die Basis-Temperatur den Temperatur-Schwellenwert (ggf. erstmalig im Rahmen eines Aufwärm-Vorgangs) erreicht hat. Dabei kann der Temperatur-Schwellenwert von der Ziel-Temperatur für die Basis- Temperatur abhängen. Der Temperatur-Schwellenwert kann z.B. der korrigierten Ziel- Temperatur entsprechen (d.h. die korrigierte Ziel-Temperatur sein).
Die Temperierungseinheit kann derart betrieben werden, dass sich die Basis-Temperatur gemäß einem zeitlichen (ggf. konstanten) Soll-Gradienten verändert, wenn bestimmt wird, dass die Basis-Temperatur unter dem Temperatur-Schwellenwert liegt. So kann ein
kontrollierter Anstieg der Temperatur des Inhalts in dem Behälter bewirkt werden, um die Qualität des Nahrungsmittels zu erhöhen.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Temperartureinheit mittels eines Reglers, z.B. mittels eines PID Reglers, in Abhängigkeit von einem Regelfehler zu betreiben, insbesondere sobald die Basis-Temperatur erstmalig den Temperatur-Schwellenwert erreicht hat. Eine derartige Regelung der Temperatur kann ggf. auch erfolgen, wenn die Basis-Temperatur unterhalb des Temperatur-Schwellenwert ist. Der Regelfehler kann von der Ziel-Temperatur und der Basis-Temperatur abhängen. Insbesondere kann der Regelfehler von der Differenz zwischen der korrigierten Ziel- Temperatur und der Basis-Temperatur abhängen. Ggf. kann zusätzlich zu dem Regelfehler der o.g. Soll-Gradient berücksichtigt werden. So kann eine präzise Einstellung der Temperatur des Inhalts des Behälters bewirkt werden.
Es kann somit bei einem Aufwärm-Vorgang zunächst ein Betrieb der Temperierungseinheit erfolgen, bei dem der Gradient der Basis-Temperatur eingestellt wird. Ab dem (erstmaligen) Erreichen des Temperatur-Schwellenwertes (insbesondere der korrigierten Ziel-Temperatur) kann dann eine Regelung der Basis-Temperatur in Abhängigkeit von dem Sollwert (z.B. der korrigierten Ziel-Temperatur) erfolgen. So wird eine besonders schnelle, zuverlässige und präzise Einstellung der Temperatur des Inhalts des Behälters ermöglicht.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Temperierungseinheit derart zu betreiben, dass sich die Basis-Temperatur gemäß einem ersten zeitlichen Soll-Gradienten verändert, wenn bestimmt wird, dass die Basis-Temperatur unter einem unteren Temperatur- Schwellenwert liegt. Dabei kann der untere Temperatur-Schwellenwert von der Ziel- Temperatur für die Basis-Temperatur abhängen. Der untere Temperatur-Schwellenwert kann z.B. zwischen 85% und 95% der Ziel-Temperatur liegen.
Des Weiteren kann die Temperierungseinheit derart betrieben werden, dass sich die Basis-Temperatur gemäß einem zweiten zeitlichen Soll-Gradienten verändert, wenn bestimmt wird, dass die Basis-Temperatur über dem unteren Temperatur-Schwellenwert liegt, wobei der zweite Soll-Gradient kleiner als der erste Soll-Gradient ist. Durch eine derartige Reduzierung des Soll-Gradienten können in zuverlässiger Weise bei einem
Aufwärm-Vorgang Überschwinger der Temperatur in dem Behälter der Küchenmaschine vermieden werden.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Basis- Temperaturdaten und die Zusatz-Temperaturdaten an einer Sequenz von Zeitpunkten (z.B. periodisch, etwa mit einer Frequenz von 1 Hz oder mehr) zu ermitteln. Es kann dann an der Sequenz von Zeitpunkten (ggf. periodisch)
• auf Basis der jeweils aktuellen Zusatz-Temperatur der jeweils aktuelle Sollwert für die Basis-Temperatur ermittelt werden; und/oder
• die Stellgröße für die Temperierungseinheit in Abhängigkeit von dem aktuellen Sollwert und/oder in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Basis-Temperatur ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Küchenmaschine beschrieben. Die Küchenmaschine umfasst einen Behälter zur Aufnahme eines Nahrungsmittels. Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine eine Temperierungseinheit, die eingerichtet ist, den Behälter von zumindest einer Seite des Behälters her zu temperieren.
Das Verfahren umfasst das Erfassen bzw. das Ermitteln von Basis-Temperaturdaten in Bezug auf eine erste Stelle des Behälters. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Erfassen bzw. das Ermitteln von Zusatz-Temperaturdaten in Bezug auf eine zweite Stelle des Behälters. Außerdem umfasst das Verfahren das Betreiben der Temperierungseinheit zur Temperierung des Behälters in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten und in Abhängigkeit von den Zusatz-Temperaturdaten.
Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens und/oder der beschriebenen Küchenmaschine in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1a ein Blockdiagramm einer beispielhaften Küchenmaschine;
Figur 1 b eine Küchenmaschine in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 1c die Basis einer Küchenmaschine ohne Behälter;
Figur 2 eine beispielhafte Vorrichtung zum Temperieren des Behälters einer Küchenmaschine;
Figuren 3a bis 3c beispielhafte zeitliche Temperaturverläufe bei einem Aufwärm-Vorgang; Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Temperieren des Behälters einer Küchenmaschine; und
Figur 5 einen beispielhaften Zusammenhang zwischen dem Ziel-Versatz und der Differenz zwischen der Zusatz-Temperatur und der Basis-Temperatur bzw. der Ziel-Temperatur.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, den Behälter einer Küchenmaschine in präziser und zuverlässiger Weise zu temperieren. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1a eine beispielhafte Küchenmaschine 100. Die in Fig. 1a dargestellte Küchenmaschine 100 umfasst einen Behälter 104, der auf einer Basis 103 der Küchenmaschine 100 angeordnet ist und in dem Zutaten für ein herzustellendes Nahrungsmittel verarbeitet werden können, z.B. mittels eines Werkzeugs bzw. Einsatzes 107, das bzw. der ggf. durch einen Motor 102 angetrieben wird. Dabei können ggf. unterschiedliche Werkzeuge 107 (z.B. ein Messer, ein Knethaken oder ein Besen) an dem Motor 102 montiert werden. Die Küchenmaschine 100 kann eingerichtet sein, den Behälter 104 mittels einer Temperierungseinheit 105 zu temperieren, z.B. zu kühlen oder zu erwärmen.
Des Weiteren kann die Küchenmaschine 100 ein oder mehrere Sensoren 106, 111 umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf die Küchenmaschine 100 (insbesondere in Bezug auf einen Zustand der Küchenmaschine 100) und/oder in Bezug auf das herzustellende Nahrungsmittel zu erfassen. Ein beispielhafter Sensor ist ein Basis-Temperatursensor 111 , der eingerichtet ist, Temperaturdaten in Bezug auf die Temperatur des Behälters 104 und/oder des darin enthaltenen Nahrungsmittels zu erfassen. Der Basis-Temperatursensor 111 kann einen temperaturabhängigen Messwiderstand umfassen. Ein weiterer beispielhafter Sensor 106 ist ein Gewichtssensor bzw. eine Waage, der bzw. die eingerichtet ist, Gewichtsdaten in Bezug auf das Gewicht des Behälters 104 und/oder des darin enthaltenen Nahrungsmittels zu erfassen.
Außerdem kann die Küchenmaschine 100 eine Benutzerschnittstelle 108 umfassen, die es einem Nutzer ermöglicht, Steuereingaben an die Küchenmaschine 100 zu tätigen (z.B. über ein oder mehrere Knöpfe), und/oder die es der Küchenmaschine 100 ermöglicht, Rückmeldungen an einen Nutzer der Küchenmaschine 100 auszugeben (z.B. über einen Bildschirm und/oder über eine Anzeige). Insbesondere kann die Benutzerschnittstelle 108 dazu genutzt werden, Information in Bezug auf Arbeitsschritte eines Rezeptes zur Herstellung eines bestimmten Nahrungsmittels an einen Nutzer auszugeben.
Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine 100 eine Steuereinheit 101 , die eingerichtet sein kann, Rezeptdaten für ein Rezept zur Herstellung eines bestimmten Nahrungsmittels zu ermitteln (z.B. aus einer Speichereinheit der Küchenmaschine 100 auszulesen oder von einer Datenbank herunterzuladen). Ferner kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, die Küchenmaschine 100 zumindest teilweise automatisch in Abhängigkeit von den Rezeptdaten zu betreiben, um den Nutzer bei der Herstellung des bestimmten Nahrungsmittels zu unterstützen.
Die Küchenmaschine 100 kann einen Deckel 109 zum Abdecken des Behälters 104 aufweisen. Dabei kann der Deckel 109 ggf. mittels einer Riegelvorrichtung (nicht dargestellt) verriegelt werden, um bei Bedarf den Zugang zu dem Behälter 104 zu unterbinden.
Fig. 1b zeigt eine beispielhafte Küchenmaschine 100 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 1c zeigt die Basis 103 einer beispielhaften Küchenmaschine 100 ohne Behälter 104.
Die Küchenmaschine 100 kann einen Infrarot (IR)-Sensor 110 umfassen, der eingerichtet ist, Sensordaten in Bezug auf die Oberfläche bzw. die Seitenwand des Behälters 104 zu erfassen. Der IR-Sensor 110 kann innerhalb der Basis 103 der Küchenmaschine 100 angeordnet und auf den Ort des (entnehmbaren) Behälters 104 gerichtet sein. Dabei kann der IR-Sensor 110 in einer bestimmten Höhe (z.B. 10mm oder mehr, oder 15mm oder mehr) vom Boden an der Seite des Behälters 104 angeordnet sein. Der IR-Sensor 110 ist eingerichtet, die von einer Oberfläche abgestrahlte (elektromagnetische) Strahlung im Infrarot-Bereich zu erfassen. Insbesondere kann dabei die Intensität der Strahlung erfasst werden. Auf Basis der erfassten Intensität der Strahlung kann auf die Temperatur der Oberfläche bzw. der Wand des Behälters 104 geschlossen werden.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 200, z.B. einen Ausschnitt der Küchenmaschine 100, mit dem Behälter 104 und dem außerhalb des Behälters 104 angeordneten IR-Sensors 110. Der IR-Sensor 110 ist eingerichtet, Sensordaten 210 in Bezug auf die Temperatur des Behälters 104 und/oder des in dem Behälter 104 angeordneten Inhalts 204 zu erfassen. Der Inhalt 204 in dem Behälter 104 weist eine Inhalts-Temperatur Ti auf, die Wand des Behälters 104 weist eine Wand-Temperatur Tw auf und das Umfeld um den Behälter 104 weist eine Umfeld-Temperatur Tu auf. Die durch die Sensordaten 210 angezeigte Sensor- Temperatur Ts hängt typischerweise von der Inhalts-Temperatur T i, der Wand-Temperatur Tw und/oder der Umfeld-Temperatur Tu ab. Andererseits kann z.B. die Wand-Temperatur Tw auf Basis der durch die Sensordaten 210 angezeigten Sensor-Temperatur Ts und der Umfeld-Temperatur Tu ermittelt werden, z.B. unter Verwendung des Stefan-Boltzmann- Gesetzes durch die Gleichung
wobei Ttarget surface die Wand-Temperatur Tw ist, wobei Tra sensor die Sensor-Temperatur Ts ist, wobei Tambient die Umfeld-Temperatur Tu ist, und wobei e der Emissionsgrad der Wand des Behälters 104 ist. Durch eine Anpassung (insbesondere durch eine Reduzierung) des Emissionsgrads e kann es ermöglicht werden, durch Verwendung der o.g. Gleichung auf Basis der durch die Sensordaten 210 angezeigten Sensor-Temperatur Ts in präziser Weise die Inhalts-Temperatur Ti des Inhalts 204 des Behälters 104 zu schätzen. Die die in diesem Dokument beschriebene Zusatz-Temperatur kann die auf Basis der Sensordaten 210 (d.h. der Zusatz-Sensordaten) ermittelte Wand-Temperatur Tw und/oder der auf Basis der Sensordaten 210 ermittelte Schätzwert der Inhalts-Temperatur sein.
Fig. 2 zeigt ferner den Basis-Temperatursensor 111 , der z.B. an der Basis 103 der Küchenmaschine 100 unterhalb des Behälters 104 angeordnet ist. Der Basis- Temperatursensor 110 kann einen temperaturabhängigen ohmschen Widerstand umfassen. Der Basis-Temperatursensor 111 ist eingerichtet, Temperaturdaten 211 (d.h. Sensordaten) in Bezug auf die Temperatur des Behälters 104 zu erfassen. Die durch die Temperaturdaten 211 angezeigte Temperatur wird in diesem Dokument als Basis- Temperatur bezeichnet.
Des Weiteren zeigt Fig. 2 eine Temperierungseinheit 105 (insbesondere eine Heizeinheit) der Vorrichtung 200, mit der der Behälter 104 temperiert (insbesondere erwärmt oder erhitzt) werden kann. Die Temperierungseinheit 105 kann dabei in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten 211 des Basis-Temperatursensor 111 betrieben werden. Insbesondere kann während eines Aufwärm-Vorgangs eine Soll-Temperatur vorgegeben werden, und die Temperierungseinheit 105 kann veranlasst werden, eine bestimmte (Heiz-) Leistung zu bewirken. Die von der Temperierungseinheit 105 bewirkte Leistung kann dabei in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten 211 eingestellt werden. Beispielsweise kann ein zeitlicher Sollverlauf der Temperatur bis zu der Soll-Temperatur vorgeben werden, und die Leistung der Temperierungseinheit 105 kann in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten 211 angepasst werden, so dass die Basis-Temperatur dem zeitlichen Sollverlauf folgt. Alternativ oder ergänzend kann ein zeitlicher Gradient für die Temperatur vorgegeben werden, und die Leistung der Temperierungseinheit 105 kann in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten 211 angepasst werden, so dass die Basis-Temperatur den vorgegebenen zeitlichen Gradienten aufweist. Alternativ oder ergänzend kann ein Regler (z.B. ein PID Regler) verwendet werden, um die Basis- Temperatur auf die Soll-Temperatur einzustellen (d.h. zu regeln).
Die (alleinige) Verwendung der Basis-Temperaturdaten 211 für das Einstellen der Temperatur des Behälters 104 (und insbesondere für das Einstellen der Temperatur des Inhalts 204 des Behälters 104) kann zu Ungenauigkeiten führen. Beispielsweise kann es Vorkommen, dass ein Nahrungsmittel in dem Behälter 104 anbrennt und dadurch eine thermisch isolierende Schicht am Boden des Behälters 104 gebildet wird, durch die bewirkt wird, dass die Basis-Temperaturdaten 211 nur relativ ungenau die Inhalts- Temperatur des Inhalts des Behälters 104 anzeigen.
Wie oben dargelegt, kann die Vorrichtung 200 einen Zusatz-Temperatursensor 110 (insbesondere einen IR-Sensor) umfassen, der eingerichtet ist, Temperaturdaten 210 (im Folgenden als Zusatz-Temperaturdaten bezeichnet) an einer weiteren Stelle des Behälters 104 (insbesondere an der Seitenwand des Behälters 104, mit einem gewissen Abstand, z.B. 5mm oder mehr, oder 10mm oder mehr, vom Boden des Behälters 104) zu erfassen. Die Zusatz-Temperaturdaten 210 können bei der Steuerung und/oder der Regelung der Leistung der Temperierungseinheit 105 verwendet und/oder berücksichtigt
werden, um die Genauigkeit der Einstellung der Inhalts-Temperatur des Inhalts 204 des Behälters 104 zu erhöhen.
Die Figuren 3a bis 3c zeigen beispielhafte Temperaturverläufe bei einem Aufwärm- Vorgang des Inhalts 204 des Behälters 104 auf eine Ziel-Temperatur 311. Insbesondere zeigen die Figuren 3a bis 3c den zeitlichen Verlauf der auf Basis der Zusatz- Temperaturdaten 210 geschätzten Inhalts-Temperatur 322 des Inhalts 204 des Behälters 104. Die auf Basis der Zusatz-Temperaturdaten 210 ermittelte Temperatur wird in diesem Dokument auch als Zusatz-Temperatur 322 bezeichnet. Des Weiteren zeigen die Figuren 3a bis 3b den zeitlichen Verlauf der sich aus den Basis-Temperaturdaten 211 ergebenden Basis-Temperatur 321.
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, die Temperierungseinheit 105 derart zu betreiben, dass der Inhalt 204 des Behälters 104 auf die Ziel-Temperatur 311 erwärmt wird. Zu diesem Zweck kann z.B. zunächst eine Gradienten-basierte Steuerung oder Regelung erfolgen, um zu bewirken, dass die Temperatur des Inhalts 204 und/oder die Basis-Temperatur 321 mit einem bestimmten Gradienten (z.B. x Kelvin pro Sekunde, etwa mit x zwischen 0.2 und 1) ansteigt. Eine Gradienten-basierte Steuerung oder Regelung erfolgt in den in Figuren 3a bis 3c gezeigten Beispielen bis zu dem Zeitpunkt 302. Dabei wird der Soll-Gradient an dem Zeitpunkt 301 (z.B. mit Erreichen des unteren Temperatur- Schwellenwertes 312) reduziert.
Alternativ oder ergänzend kann eine Regelung, z.B. eine PID Regelung, der Temperatur in Abhängigkeit von einem Sollwert für die Basis-Temperatur 321 erfolgen (wie dies in den Beispielen der Figuren 3a bis 3c ab dem Zeitpunkt 302 der Fall ist).
Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, an einem bestimmten Zeitpunkt die (anhand der Basis-Temperaturdaten 211 ermittelte) Basis-Temperatur 321 mit der (anhand der Zusatz-Temperaturdaten 210 ermittelten) Zusatz-Temperatur 322 zu vergleichen. Es kann dann in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Basis-Temperatur 321 und der Zusatz-Temperatur 322 an dem bestimmten Zeitpunkt ein Ziel-Versatz 300 für die zu erreichende Ziel-Temperatur 311 ermittelt werden. Die zu erreichende Ziel-Temperatur 311 kann dann an dem bestimmten Zeitpunkt um den ermittelten Ziel-Versatz 300 angepasst werden, um eine korrigierte Ziel-Temperatur 313 an dem bestimmten Zeitpunkt
zu ermitteln. Die Steuerung und/oder Regelung der Temperierungseinheit 105 kann dann an dem bestimmten Zeitpunkt in Abhängigkeit von der korrigierte Ziel-Temperatur 313 erfolgen, um die Inhalts-Temperatur des Inhalts 204 des Behälters 104 in zuverlässiger und präziser Weise auf die Ziel-Temperatur 311 einzustellen. Als Regelfehler kann dabei die Abweichung der Basis-Temperatur 321 von der korrigierten Ziel-Temperatur 313 berücksichtigt werden.
Die Steuereinheit 101 kann insbesondere eingerichtet sein, an einer Sequenz von Zeitpunkten die jeweilige Differenz zwischen der Basis-Temperatur 321 (oder alternativ der Ziel-Temperatur 311) und der Zusatz-Temperatur 322 zu berechnen, und basierend auf der Differenz den jeweiligen Ziel-Versatz 300 zu ermitteln. Ferner kann an der Sequenz von Zeitpunkten basierend auf dem jeweiligen Ziel-Versatz 300 eine jeweilige korrigierte Ziel-Temperatur 313 berechnet werden. Die korrigierte Ziel-Temperatur 313 kann sich somit mit der Zeit verändern.
Der Ziel-Versatz 300 kann von dem Betrag und/oder von dem Vorzeichen der Differenz zwischen der Basis-Temperatur 321 (bzw. der Ziel-Temperatur 311) und der Zusatz- Temperatur 322 abhängen. Dabei kann der Ziel-Versatz 300 positiv sein (um die korrigierte Ziel-Temperatur 313 ggü. der Ziel-Temperatur 312 zu erhöhen), wenn die Basis-Temperatur 321 (bzw. die Ziel-Temperatur 311) größer als die Zusatz-Temperatur 322 ist. Andererseits kann der Ziel-Versatz 300 negativ sein (um die korrigierte Ziel- Temperatur 313 ggü. der Ziel-Temperatur 312 zu reduzieren), wenn die Basis-Temperatur 321 (bzw. die Ziel-Temperatur 311) kleiner als die Zusatz-Temperatur 322 ist. Ferner kann der Betrag des Ziel-Versatzs 300 auf einen Maximalwert begrenzt sein (z.B. auf einen Wert zwischen 2°C und 7°C), um eine stabile Steuerung und/oder Regelung der Temperatur des Behälters 104 und/oder des Inhalts 204 zu bewirken. Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Zusammenhang 500 zwischen der Differenz 501 zwischen der Basis- Temperatur 321 (bzw. der Ziel-Temperatur 311) und der Zusatz-Temperatur 322 und dem Ziel-Versatz 300.
Wie bereits oben dargelegt, kann alternativ oder ergänzend zu der Differenz 501 zwischen der Basis-Temperatur 321 und der Zusatz-Temperatur 322 die Differenz 501 zwischen der Ziel-Temperatur 311 und der Zusatz-Temperatur 322 betrachtet werden.
Der Ziel-Versatz 300 kann dann (wie oben beschrieben) in Abhängigkeit von dem Betrag und/oder dem Vorzeichen der Differenz 501 ermittelt werden.
In den in den Figuren 3a bis 3c dargestellten Beispielen liegt die Zusatz-Temperatur 322 in einer Anfangsphase des Aufwärm-Vorgangs wesentlich unterhalb der Basis- Temperatur 321 (bzw. unterhalb der Ziel-Temperatur 311), so dass die Ziel-Temperatur 311 um einen positiven Ziel-Versatz 300 erhöht wird. Die korrigierte Ziel-Temperatur 311 wird von der Steuereinheit 101 dazu genutzt, (ggf. allein) auf Basis der Basis- Temperaturdaten 211 die Temperierungseinheit 105 zu steuern oder zu regeln. Beispielsweise kann eine Gradienten-basierte Regelung erfolgen, um zu bewirken, dass die Basis-Temperatur 321 mit einem bestimmten zeitlichen Soll-Gradienten ansteigt. Dabei kann z.B. bei Erreichen eines unteren Temperatur-Schwellenwertes 312 der Wert des Soll-Gradienten reduziert werden (d.h. an dem Zeitpunkt 301). Der untere Temperatur-Schwellenwert 312 kann z.B. zwischen 5% und 15% unterhalb der Ziel- Temperatur 311 liegen.
Sobald die Basis-Temperatur 321 die korrigierte Ziel-Temperatur 313 erreicht (d.h. an de, Zeitpunkt 302), wird die Temperierungseinheit 105 derart betrieben, dass keine weitere Erhöhung der Basis-Temperatur 321 bewirkt wird. Es erfolgt jedoch typischerweise weiterhin eine Erhöhung der Zusatz-Temperatur 322 (die der Erhöhung der Basis- Temperatur 321 hinterherläuft).
Mit sinkender Differenz 501 der Zusatz-Temperatur 322 zu der Basis-Temperatur 321 oder zu der Ziel-Temperatur 311 kann der Ziel-Versatz 300 reduziert werden, so dass nach-und-nach die korrigierte Ziel-Temperatur 312 der Ziel-Temperatur 311 angenähert wird. Fig. 3a zeigt einen Fall, bei dem der Ziel-Versatz 300 kontinuierlich abgesenkt wird, und am Zeitpunkt 303 ohne Überschwinger der Zusatz-Temperatur 322 sowohl die Basis- Temperatur 321 als auch die Zusatz-Temperatur 322 die Ziel-Temperatur 311 erreichen. Fig. 3b zeigt einen Fall, bei dem es am Zeitpunkt 304 zu einem Überschwinger der Zusatz-Temperatur 322 kommt und als Folge daraus der Ziel-Versatz 300 negativ wird. Auch in diesem Fall kann eine Konvergenz der Basis-Temperatur 321 und der Zusatz- Temperatur 322 zu der Ziel-Temperatur 311 bewirkt werden. Fig. 3c zeigt einen Fall, bei dem sich die Zusatz-Temperatur 322 nur relativ langsam der Ziel-Temperatur 311 nähert und als Folge daraus der Ziel-Versatz 300 nur relativ langsam abgebaut wird.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Betrieb einer Küchenmaschine 100. Die Küchenmaschine 100 umfasst einen Behälter 104 zur Aufnahme eines Nahrungsmittels 204 (z.B. mit einer Kapazität von 2 Litern oder mehr, oder von 3 Litern oder mehr). Des Weiteren umfasst die Küchenmaschine 100 eine Temperierungseinheit 105 (insbesondere eine Heizeinheit bzw. ein Heizelement), die eingerichtet ist, den Behälter 104 von zumindest einer Seite des Behälters 104 her (insbesondere an der Unterseite des Behälters 104) zu temperieren. Das Verfahren 400 kann von einer Steuereinheit 101 der Küchenmaschine 100 ausgeführt werden.
Das Verfahren 400 umfasst das Erfassen bzw. das Ermitteln 401 von Basis- Temperaturdaten 211 in Bezug auf eine erste Stelle des Behälters 104 (z.B. an der Unterseite bzw. am Boden des Behälters 104). Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Erfassen bzw. das Ermitteln 402 von Zusatz-Temperaturdaten 210 in Bezug auf eine zweite Stelle des Behälters 104 (z.B. an einer Seitenwand des Behälters 104).
Das Verfahren 400 umfasst ferner das Betreiben 403 der Temperierungseinheit 105 zur Temperierung des Behälters 104 in Abhängigkeit von den Basis-Temperaturdaten 211 und in Abhängigkeit von den Zusatz-Temperaturdaten 210. Dabei können die Basis- Temperaturdaten 211 als periodische Messgröße zur Einstellung und/oder zur Regelung der Temperatur des Behälters 104 und/oder zur Ermittlung der Stellgröße für die Temperierungseinheit 105 verwendet werden. Andererseits können die Zusatz- Temperaturdaten 210 dazu verwendet werden, die Zielgröße für die Einstellung und/oder Regelung der Temperatur des Behälters 104 anzupassen.
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die Inhalts-Temperatur des Inhalts 204 eines Behälters 104 in beschleunigter, sicherer und präziser Weise eingestellt werden. So kann die Qualität von Nahrungsmitteln, die in einer Küchenmaschine 100 mit Kochfunktion hergestellt werden, erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Küchenmaschine und/oder des vorgeschlagenen Verfahrens veranschaulichen sollen.