EP4122294A1 - Pef-gargerät und verfahren zum anlegen von pef-pulsen - Google Patents

Pef-gargerät und verfahren zum anlegen von pef-pulsen

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Publication number
EP4122294A1
EP4122294A1 EP21710224.3A EP21710224A EP4122294A1 EP 4122294 A1 EP4122294 A1 EP 4122294A1 EP 21710224 A EP21710224 A EP 21710224A EP 4122294 A1 EP4122294 A1 EP 4122294A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pef
pulse
pulses
power factor
factor correction
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.)
Pending
Application number
EP21710224.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Has
Bernhard Koch
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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 BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4122294A1 publication Critical patent/EP4122294A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/006—Stoves or ranges heated by electric energy using electrically heated liquids
    • F24C7/008—Stoves or ranges heated by electric energy using electrically heated liquids using electrode heaters
    • 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
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/62—Apparatus for specific applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L5/00—Preparation or treatment of foods or foodstuffs, in general; Food or foodstuffs obtained thereby; Materials therefor
    • A23L5/10—General methods of cooking foods, e.g. by roasting or frying
    • A23L5/15—General methods of cooking foods, e.g. by roasting or frying using wave energy, irradiation, electrical means or magnetic fields, e.g. oven cooking or roasting using radiant dry heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/06—Arrangement or mounting of electric heating elements
    • 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
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/48—Circuits
    • 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
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/48—Circuits
    • H05B6/50—Circuits for monitoring or control
    • 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
    • H05B6/46—Dielectric heating
    • H05B6/52—Feed lines

Definitions

  • the invention relates to a PEF cooking appliance, comprising a food container with two PEF electrodes which are spaced apart from one another and between which food can be filled.
  • the invention also relates to a method for applying PEF pulses to PEF electrodes of a PEF cooking appliance.
  • the invention is particularly advantageously applicable to household PEF cooking appliances.
  • PEF Pulsed Electric Field
  • the PEF pulses are applied to flat PEF electrodes of a food container which, due to the contact between the PEF electrodes and the contents of the food container, generate an electrical current through the contents of the food container.
  • the content typically includes liquid food such as soup or food placed in a water bath. The electricity generated also flows through the food, which cooks it.
  • the current is ideally distributed homogeneously in the food container.
  • the conductivity of the liquid corresponds exactly to the conductivity of the food to be cooked.
  • the conductivity of the liquid rarely corresponds to the conductivity of the food to be cooked.
  • the conductivity can also change constantly during preparation, e.g. because some salt leaks out of the food into the water. Some water can also enter the food through osmosis.
  • local inhomogeneities in the power density must therefore be expected. In extreme cases, this can lead to thermally induced changes in the food. This is especially true when food such as meat or sausages touches the plates and is in a liquid (especially in water) that has a comparatively low conductivity. In this case, particularly high current densities can occur at the contact surface, which undesirably overcook the food there.
  • the contact of the contact plates with food can be avoided by means of plastic sieves or other non-conductive spacers arranged in front of the contact plates or by using baskets that can be inserted into the food container. This causes but the disadvantage is that the useful volume available in the food container for filling the food is reduced.
  • WO 2016/008868 A1 relates to a method for PEF ("Pulsed Electric Field") cooking of a food product in a treatment chamber, the treatment chamber comprising two opposing walls which each form an electrode.
  • the method comprises the following steps: (a) placing a quantity of the food product, optionally in a surrounding liquid, in the treatment chamber between the two electrodes, so that the food product and / or the surrounding liquid are in direct contact with the electrodes; and (b) applying electrical pulses generated by a pulsed electrical field generator to the electrodes so that the food product is exposed to a pulsed electrical field having a field strength of 10 to 180 V / cm and the total cooking time 0.5 to 1000 s is.
  • the number of pulses is 1 to 2,000,000 and the pulses each have a duration of 1 to 20,000 microseconds.
  • the food product and, if present, the surrounding liquid have an electrical conductivity of 0.01 to 10 S / m.
  • WO 2016/008868 A1 also relates to a cooking system which is suitable for cooking a food product according to such a method. It is disadvantageous that the cooking system is designed in particular for voltage levels of less than 600 V in order to keep the field generator and the associated interconnection simple. However, this also disadvantageously requires the use of comparatively small treatment chambers, which only allow simple preparation processes with food.
  • the object is achieved by having a PEF cooking appliance - a food container with two spaced apart PEF electrodes, between which food can be filled,
  • a power factor correction filter that can be connected to a supply voltage
  • the power factor correction filter is set up to generate pulse voltages of over 600 V, in particular of 625 V or more.
  • This PEF cooking appliance has the advantage that it reliably and inexpensively provides a possibility of increasing a voltage level of the PEF pulses that can be applied to the PEF electrodes above values of below 600 V that were customary up to now.
  • the electric field strengths in the food container can be maintained even with larger food containers than before. This is based on the consideration that if a distance between the PEF electrodes is increased, the electric field strength and thus the power density between the PEF electrodes are reduced for a given pulse voltage, and consequently also the total power that can be converted into the food.
  • An enlarged food container reduces the likelihood that food will come into contact with the PEF electrodes, in particular in comparison to a compact arrangement in baskets. This also produces the advantageous effect that there is a more even distribution of current in the food container, whereby the uniformity of the cooking result can be improved.
  • the PEF cooking appliance is used to cook or heat food that has been filled into the food container, which is summarized below under the term "cooking".
  • the PEF cooking appliance can be designed as a household PEF cooking appliance.
  • the food container can be permanently installed in the PEF cooking appliance or, alternatively, can be removed by the user. It is a further development that the PEF electrodes are embedded in opposite Wandungsab sections of the food container.
  • At least one of the PEF electrodes is arranged or can be arranged at a distance from the wall of the food container, in particular with a distance that can be adjusted with respect to the wall, e.g. manually or by motor. In particular with a small amount of food to be cooked, this makes it possible to provide an increased field strength and thus faster PEF cooking.
  • the food can be filled into the food container without adding any liquid, especially water, e.g. soup.
  • solid food can also be filled into the food container with the addition of liquid, in particular water, and is then located therein in a liquid bath.
  • the PEF electrodes can make electrical contact with the contents of the food container (food or food / liquid).
  • they are designed in the form of plates and can then also be referred to as "contact plates".
  • contact plates there can also be more than two PEF electrodes in the food container, in particular two or more pairs of two PEF electrodes.
  • the - active or passive - power factor correction filter (“Power Factor Correction", PFC) is used to increase a power factor of an AC supply voltage applied to it.
  • the power factor correction filter is specifically designed to up-convert the AC supply voltage or its peak value to a higher value, which corresponds in particular to a pulse voltage of the PEF pulses.
  • the supply voltage can be a mains voltage, e.g. with a peak value of 110 V or 230 V.
  • the power factor correction filter is set up to generate pulse voltages of over 600. It is a further development that the power factor correction filter is set up to only generate pulse voltages of 600 V or more. It is a further development that the power factor correction filter is also set up to generate pulse voltages of less than 600 V. It is a further development that the power factor correction filter is set up to generate maximum pulse voltages of 625 V or more, in particular of at least 650 V.
  • the energy storage device connected to the power factor correction filter serves as an energy source for the voltage pulses or PEF pulses.
  • the Energy acknowledgedvor direction is charged via the output voltage of the power factor correction filter and stores so much electrical energy that electrical currents can be provided far above the maximum permissible load on the energy supply during the subsequent pulse shaping.
  • the energy storage device has at least one capacitor, advantageously a plurality of capacitors, connected to the output voltage of the power factor correction filter.
  • the pulse shaping devices serve to convert the pulse voltage provided by the energy storage device into PEF pulses that can be applied to the respective PEF electrode.
  • the amount of energy currently to be introduced into the food to be cooked takes place via the electrical energy of the PEF pulses.
  • a duty cycle, a pulse duration, a period duration / pulse frequency of the pulses or the like can be set, for example analogous to a pulse duration modulation.
  • no pulse amplitude modulation is undertaken by the pulse shaping devices.
  • the PEF pulses can be applied to the PEF electrodes with alternating or commutating polarity, so that the applied pulse voltage signal corresponds to a pulsed alternating voltage.
  • the PEF cooking device is set up to only set a pulse frequency of PEF pulses generated by the pulse shaping devices to control an amount of energy currently to be introduced into the food.
  • the pulse duration of the PEF pulses therefore remains constant. This can be achieved by activating the pulse shaping devices accordingly.
  • pulse frequencies of over 17 kHz can be achieved without difficulty.
  • the pulse duration of the PEF pulses can therefore be significantly shorter than 100 microseconds, for example.
  • the pulse-shaping devices are in particular set up or controllable in such a way that a pause is inserted between successive PEF pulses, during which no voltage is applied to the PEF electrodes.
  • the pulse shaping devices each have one or more, in particular two, electronic switches such as IGBTs, thyristors, etc. to generate advantageously short PEF pulses.
  • the pulse shaping devices each have connections for supplying electrical energy from the energy storage device (that is, voltage supply connections that are connected to the energy storage device), with two electronic switches being interposed between the connections.
  • the switches can be controlled in such a way that they can connect the PEF electrode connected to the associated pulse-shaping device in a pulsed manner, e.g. clocked, optionally to a first side or a first connection of the energy storage device or a second side or a second connection of the energy storage device.
  • the electronic switches can in particular be semiconductor switches such as transistors, MosFETs, IGBTs, triacs, thyristors, etc.
  • a pulse-shaping device it is also possible for a pulse-shaping device to have only one electronic switch in a functionally analog manner.
  • An anode connection of a first thyristor is connected to one of the two connections and a cathode connection of the second thyristor is connected to the other of the two connections,
  • the cathode connection of the first thyristor is connected to the anode connection of the second thyristor
  • An output connection leading to a respective PEF electrode is designed as a Mittenab handle between the cathode connection of the first thyristor and the anode connection of the second thyristor and
  • Gates or control connections of the thyristors can be controlled by means of a control device via respective control lines.
  • the pulse voltage output by the power factor correction filter is specified as a fixed value.
  • the power factor correction filter is set up to output a fixed, predetermined output voltage.
  • the pulse voltage output by the power factor correction filter can be set in several stages.
  • the power factor correction filter is set up to selectively output a plurality of output voltages.
  • the differences in the pulse voltages of the various stages are rather large, so that the design is still simple and inexpensive. For example, they can be at least 25 V, particularly advantageously 50 V or more.
  • the power factor correction filter can be used to output or set pulse voltages of 650 V, 700 V, 750 V, etc.
  • the first pulse shaping device is connected to the first PEF electrode via a resistor (“series resistor”).
  • the series resistor is advantageously used to limit the maximum current that occurs. Another advantage is that by measuring a voltage drop across the series resistor, the ohmic resistance of which is known very precisely, the magnitude of the current flowing through it, which corresponds to the current flowing through the food container, can be estimated.
  • the specific current level can in turn, for example, be used to monitor the cooking process, to detect impending or occurred short circuits in the Gargutbe container, to adapt or control the energy introduced into the food container by the electrical energy of the PEF pulses, etc.
  • the PEF cooking appliance is set up to apply PEF pulses generated by the pulse shaping devices to the PEF electrodes in a commutating manner.
  • PEF pulses generated by the pulse shaping devices
  • the PEF pulses are applied to the PEF electrodes with alternating polarity. This can be implemented, for example, by a corresponding control of the pulse shaping devices.
  • the object is also achieved by a method for applying PEF pulses to the PEF electrodes, in which
  • a supply voltage is converted up to a pulse voltage by means of a power factor correction filter
  • An energy storage device is charged by means of the pulse voltage
  • the pulse voltage provided by the energy storage device is converted into PEF pulses with a height of over 600 V and
  • the method can be designed analogously to the PEF cooking appliance and has the same advantages.
  • FIG. 1 shows a simplified sketch of a PEF cooking appliance according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of pulse shaping devices of the PEF cooking appliance from FIG. 1 according to a possible exemplary embodiment.
  • the PEF cooking device 1 has a food container 2, which here has a flat first PEF electrode 3a and a flat second PEF electrode 3b at a distance from one another.
  • the food container 2 can, for. B. be filled with water W and food G, which is then located between the PEF electrodes 3a, 3b.
  • Pulsed PEF voltage signals or PEF pulses can be applied to the PEF electrodes 3a, 3b, which are basically known cause current to flow through the food G in order to cook it (ie to cook it, to heat it, etc.).
  • the PEF cooking appliance 1 also has a power factor correction filter 5 that can be connected to a supply voltage (for example a mains voltage of e.g. 230 V) via supply connections 4.
  • the power factor correction filter 5 here includes, for example, an up-converter (not shown) that generates a pulse voltage. The pulse voltage is always greater than the peak voltage of the supply voltage.
  • a line filter (not shown) and the boost converter avoid the transmission of line-related interference.
  • the level of the pulse voltage is higher than 600 V. In one variant, it is specified as a fixed value.
  • the pulse voltage can be set in comparatively coarse steps, for example from 650 V, 700 V, 750 V etc. Using this comparatively coarse variance, the power factor correction filter can adapt to the typically only very limited predictable impedance of the food container 2 or its contents W, G be adjusted.
  • An energy storage device 6 with, for example, two capacitors 6a, 6b, which represent an energy source for generating the PEF pulses, is connected to outputs 5a, 5b of the power factor correction filter 5.
  • the capacitors 6a, 6b are charged via the output voltage of the power factor correction filter 5 and store so much energy that currents above the maximum permissible load on the power factor correction filter 5 can be provided during a subsequent pulse shaping.
  • a first pulse shaping device 7a and a second pulse shaping device 7, which convert the pulse voltage provided by the energy storage device 6 into PEF pulses, are in turn connected to the energy storage device 6.
  • the first pulse shaping device 7a is connected to the first PEF electrode 3a via an ohmic resistor ("series resistor") 8, while the second pulse shaping device 7b is connected to the second PEF electrode 3b without a series resistor.
  • the series resistor 8 is used to limit the maximum current that occurs. Furthermore, by measuring a voltage drop across the resistor, the level of the current flowing through it and thus through the food container 2 can be estimated.
  • the pulse voltage is applied commutating to the PEF electrode 3b by means of the pulse shaping devices 7a and 7b.
  • a PEF pulse is applied to the first PEF electrode 3a alternately for each pulse duration (a) from the first pulse shaping device 7a, while a PEF pulse of different polarity is applied to the second PEF electrode 3a from the second pulse shaping device 7b.
  • Electrode 3b is applied and (b) a PEF pulse is applied to the second PEF electrode 3b by the first pulse shaping device 7a, while a PEF pulse of different polarity is applied to the first PEF electrode 3b by the second pulse shaping device 7b.
  • the amount of energy currently to be introduced into the food G is controlled exclusively via the pulse frequency of the PEF pulses, in particular with a pulse frequency of over 17 kHz.
  • the pulse duration can then be significantly shorter than e.g. 100 microseconds.
  • the PEF cooking appliance 1 also has a control device 9 for controlling or regulating the power factor correction filter 5 (especially if its pulse voltage can be set in steps) and the pulse shaping devices 7a and 7b and for receiving and processing measurement signals.
  • control signals can be output to the power factor correction filter 5 via a line (“control line” SL) by means of the control device 9 and measurement signals and / or data can be received from the power factor correction filter 5.
  • Control signals are output to the pulse shaping devices 7a and 7b via one or more control lines AL in each case.
  • the control device 9 can tap electrical voltages at the series resistor 8 and at the second PEF electrode 3b via voltage lines SpL, for example for monitoring a current and for voltage monitoring.
  • control device 9 can be connected to one or more sensors 10, here for example a temperature sensor in the food container 2, via sensor lines SsL. be bound.
  • the signals received via the lines SL, SpL and / or SsL can be used by the control device 9 to monitor the functions of the PEF cooking appliance 1 and the preparation of the food G and, if necessary, the control of the power factor correction filter 5 and / or the To adapt pulse shaping devices 7a, 7b.
  • the control device 9 can also be connected to a user interface 10 via a data line DL, via which, for example, a user can make inputs about desired cooking parameters and / or via which user instructions can be output.
  • the PEF cooking appliance 1 Due to its design, the PEF cooking appliance 1 enables cost-effective generation of voltage pulses with levels above 600 V, in particular also noticeably above, e.g. of 700 V or more.
  • the electric field strengths in the food container 2 can be maintained even with larger dimensions of its useful volume than before.
  • An enlarged food container 2 also reduces the probability that food will come into contact with the PEF electrodes, in particular in comparison to a compact arrangement in baskets. This also has the advantageous effect that there is a more uniform current distribution in the food container 2, whereby the uniformity of a cooking result can be improved.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a possible variant of the pulse shaping devices 7a and 7b.
  • Pulse shaping device 7a or 7b has connections 11 for supplying electrical energy from energy storage device 6.
  • Two electronic switches, here in the form of a first thyristor 12a and a second thyristor 12b, are interposed between the connections 11.
  • an anode connection of the first thyristor 12a is connected to one of the two connections 11 and a cathode connection of the second thyristor 12b is connected to the other of the two connections 11.
  • the cathode connection of the first thyristor 12a is connected to the anode connection of the second thyristor 12b.
  • An output connection 13 leading to the series resistor 8 or to the second PEF electrode 3b is used as a center tap between the cathode connection of the first thyristor 12a and the anode connection of the second thyristor 12b is formed.
  • the gates of the first thyristor 12a and the second thyristor 12b can be controlled by means of the control device 9 via respective control lines AL, so that the thyristors 12a, 12b can be switched to either blocking or conducting by means of the control device 9.
  • Numbers can also include exactly the specified number as well as a customary tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Ein PEF-Gargerät (1) weist einen Gargutbehälter (2) mit zwei voneinander beabstandeten PEF-Elektroden (3a, 3b), zwischen denen Gargut (G) einfüllbar ist; einen an eine Versorgungsspannung anschließbaren Leistungsfaktorkorrekturfilter; eine an den Leistungsfaktorkorrekturfilter (5) angeschlossene Energiespeichervorrichtung (6); und zwei an die Energiespeichervorrichtung angeschlossene Pulsformungsvorrichtungen (7a, 7b), von denen eine erste Pulsformungsvorrichtung (7a) an eine erste PEF-Elektrode (7a) angeschlossen ist und eine zweite Pulsformungsvorrichtung an eine zweite PEF-Elektrode (7b) angeschlossen ist, auf, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu eingerichtet ist, Pulsspannungen von über 600V zu erzeugen. Ein Verfahren zum dient Anlegen von PEF-Pulsen an PEF-Elektroden eines PEF-Gargeräts, die in dem Gargutbehälter (2) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei mittels eines Leistungsfaktorkorrekturfilters eine Versorgungsspannung auf eine Pulsspannung aufwärtsgewandelt wird; eine Energiespeichervorrichtung mittels der Pulsspannung aufgeladen wird; die von der Energiespeichervorrichtung bereitgestellte Pulsspannung in PEF-Pulse einer Höhe von über 600 V umgewandelt wird und die PEF-Pulse an die PEF-Elektroden angelegt werden. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Haushalts-PEF-Gargeräte.

Description

PEF-Gargerät und Verfahren zum Anlegen von PEF-Pulsen
Die Erfindung betrifft ein PEF-Gargerät, aufweisend einen Gargutbehälter mit zwei vonei nander beabstandeten PEF-Elektroden, zwischen denen Gargut einfüllbar ist. Die Erfin dung betrifft auch ein Verfahren zum Anlegen von PEF-Pulsen an PEF-Elektroden eines PEF-Gargeräts. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Haushalts-PEF- Gargeräte.
PEF ("Pulsed Electric Field")-Garen, d.h., das Garen von Gargut bzw. Lebensmitteln mit tels gepulster Spannungspulse ("PEF-Pulsen"), ist grundsätzlich bekannt. Dabei werden die PEF-Pulse an flächige PEF-Elektroden eines Gargutbehälters angelegt, welche auf grund der Kontaktierung der PEF-Elektroden mit dem Inhalt des Gargutbehälters einen elektrischen Strom durch den Inhalt des Gargutbehälters erzeugen. Der Inhalt umfasst typischerweise flüssiges Gargut wie Suppe oder in ein Wasserbad eingelegtes Gargut. Der erzeugte Strom fließt auch durch das Gargut, wodurch es gegart wird.
Der Strom verteilt sich idealerweise homogen in dem Gargutbehälter. Dies gilt aber nur dann, wenn die Leitfähigkeit der Flüssigkeit genau der Leitfähigkeit des Garguts ent spricht. Im praktischen Fall entspricht die Leitfähigkeit der Flüssigkeit jedoch nur selten der Leitfähigkeit des Garguts. Die Leitfähigkeiten können sich zudem während der Zube reitung ständig ändern, weil z.B. aus dem Gargut etwas Salz in das Wasser austritt. Auch kann durch Osmose etwas Wasser in das Gargut eintreten. Daher muss in der Regel mit lokalen Inhomogenitäten in der Leistungsdichte gerechnet werden. Dies kann im Extrem fall zu thermisch bedingten Veränderungen am Gargut führen. Das gilt speziell dann, wenn Gargut wie Fleisch oder Wurstware die Platten berührt und sich dabei in einer Flüs sigkeit (speziell in Wasser) befindet, welche eine vergleichsweise geringe Leitfähigkeit aufweist. In diesem Fall kann es an der Kontaktfläche zu besonders hohen Stromdichten kommen, welche das Gargut dort unerwünscht übergaren.
Die Berührung der Kontaktplatten durch Gargut kann durch vor den Kontaktplatten ange ordneten Kunststoffsiebe oder andere nicht leitfähige Abstandshalter oder durch Verwen dung von in den Gargutbehälter einsetzbaren Körben vermieden werden. Dies bewirkt aber nachteiligerweise, dass das in dem Gargutbehälter zur Einfüllung des Garguts zur Verfügung stehende Nutzvolumen verkleinert wird.
WO 2016/008868 A1 betrifft ein Verfahren zum PEF ("Pulsed Electric Field")-Kochen ei nes Lebensmittelprodukts in einer Behandlungskammer, wobei die Behandlungskammer zwei gegenüberliegende Wände umfasst, die jeweils eine Elektrode bilden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Platzieren einer Menge des Lebensmittelprodukts, gegebenenfalls in einer umgebenden Flüssigkeit, in der Behandlungskammer zwischen den beiden Elektroden, so dass das Lebensmittelprodukt und / oder die umgebende Flüs sigkeit in direktem Kontakt mit den Elektroden stehen; und (b) Anlegen von elektrischen Impulsen, die von einem gepulsten elektrischen Feldgenerator erzeugt werden, an die Elektroden, so dass das Lebensmittelprodukt einem gepulsten elektrischen Feld mit einer Feldstärke von 10 bis 180 V/cm ausgesetzt wird und die Gesamtkochzeit 0,5 bis 1000 s beträgt. Vorzugsweise beträgt die Zahl der Pulse 1 bis 2.000.000, und die Pulse haben jeweils eine Dauer von 1 bis 20000 Mikrosekunden. Das Lebensmittelprodukt und, falls vorhanden, die umgebende Flüssigkeit weisen eine elektrische Leitfähigkeit von 0,01 bis 10 S/m auf. WO 2016/008868 A1 betrifft auch ein Kochsystem, das zum Kochen eines Lebensmittelprodukts gemäß einem solchen Verfahren geeignet ist. Nachteilig ist, dass das Kochsystem insbesondere für Spannungshöhen von weniger als 600 V ausgebildet ist, um den Feldgenerator und die zugehörige Verschaltung einfach zu halten. Dies be dingt jedoch auch nachteiligerweise die Verwendung vergleichsweise kleiner Behand lungskammern, welche nur einfache Zubereitungsprozesse mit Lebensmitteln erlauben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zum PEF-Garen bereitzustellen, das auch komplexere Zubereitungsprozesse mit Gargut, speziell auch mit großen Gargütern und/oder mehreren Arten unterschiedlicher Gargüter zu gleichen Zeit auf besonders nutzerfreundliche Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteil hafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein PEF-Gargerät, aufweisend - einen Gargutbehälter mit zwei voneinander beabstandeten PEF-Elektroden, zwi schen denen Gargut einfüllbar ist,
- einen an eine Versorgungsspannung anschließbaren Leistungsfaktorkorrekturfilter;
- eine an den Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossene Energiespeichervorrich tung;
- zwei an die Energiespeichervorrichtung angeschlossene Pulsformungsvorrichtun gen, von denen eine erste Pulsformungsvorrichtung an eine erste PEF-Elektrode angeschlossen ist und eine zweite Pulsformungsvorrichtung an eine zweite PEF- Elektrode angeschlossen ist, wobei
- der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu eingerichtet ist, Pulsspannungen von über 600 V, insbesondere von 625 V oder mehr, zu erzeugen.
Dieses PEF-Gargerät ergibt den Vorteil, dass es zuverlässig und preiswert eine Möglich keit bereitstellt, eine Spannungshöhe der an die PEF-Elektroden anlegbaren PEF-Pulse über bisher übliche Werte von unter 600 V zu erhöhen. Dadurch wiederum lassen sich die elektrischen Feldstärken in dem Gargutbehälter auch bei größeren Gargutbehältern als bisher aufrechterhalten. Dies beruht auf der Überlegung, dass dann, wenn ein Abstand zwischen den PEF-Elektroden vergrößert wird, sich bei gegebener Pulsspannung die elektrische Feldstärke und damit die Leistungsdichte zwischen den PEF-Elektroden ver ringert, und folglich auch die im Gargut umsetzbare Gesamtleistung. Durch einen vergrö ßerten Gargutbehälter verringert sich wiederum die Wahrscheinlichkeit, dass Gargut die PEF-Elektroden kontaktiert, insbesondere im Vergleich zu einer gedrängten Anordnung in Körben. Dies erzeugt zudem den vorteilhaften Effekt, dass sich eine gleichmäßigere Stromverteilung in dem Gargutbehälter ergibt, wodurch sich die Gleichmäßigkeit des Ga rergebnisses verbessern lässt.
Das PEF-Gargerät dient dazu, in den Gargutbehälter eingefülltes Gargut zu garen oder zu erwärmen, was im Folgenden unter dem Begriff "Garen" zusammengefasst ist. Das PEF- Gargerät als Haushalts-PEF-Gargerät ausgebildet sein.
Der Gargutbehälter kann fest in dem PEF-Gargerät verbaut oder alternativ nutzerseitig entnehmbar sein. Es ist eine Weiterbildung, dass die PEF-Elektroden in gegenüberliegende Wandungsab schnitte des Gargutbehälters eingelassen sind.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest eine der PEF-Elektroden von der Wandung des Gargutbehälters beabstandet angeordnet oder anordenbar ist, insbesondere mit ei nem bezüglich der Wandung - z.B. manuell oder motorisch - verstellbaren Abstand. Dies ermöglicht insbesondere bei einer geringen Menge an Gargut eine Bereitstellung einer erhöhten Feldstärke und damit ein schnelleres PEF-Garen.
Das Gargut kann ohne weitere Zugabe von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in den Gargutbehälter eingefüllt werden, z.B. Suppe. Insbesondere festes Gargut kann aber auch unter Zugabe von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in den Gargutbehälter einge füllt werden und befindet sich dann darin in einem Flüssigkeitsbad.
Die PEF-Elektroden können den Inhalt des Gargutbehälters (Gargut oder Gar gut/Flüssigkeit) elektrisch kontaktieren. Sie sind insbesondere plattenförmig ausgebildet und können dann auch als "Kontaktplatten" bezeichnet werden. Allgemein können in dem Gargutbehälter auch mehr als zwei PEF-Elektroden vorhanden sein, insbesondere zwei oder mehr Paare jeweiliger zwei PEF-Elektroden.
Der - aktive oder passive - Leistungsfaktorkorrekturfilter (engl. "Power Factor Correction", PFC) dient dazu, einen Leistungsfaktor einer daran anliegenden Versorgungs- Wechselspannung zu erhöhen. Speziell ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu einge richtet, die Versorgungs-Wechselspannung bzw. deren Spitzenwert auf einen höheren Wert aufwärtszuwandeln, der insbesondere einer Pulsspannung der PEF-Pulse ent spricht. Die Versorgungsspannung kann eine Netzspannung sein, z.B. mit einem Spit zenwert von 110 V oder 230 V.
Der Leistungsfaktorkorrekturfilter ist dazu eingerichtet, Pulsspannungen von über 600 zu erzeugen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu einge richtet, nur Pulsspannungen von 600 V oder mehr zu erzeugen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Leistungsfaktorkorrekturfilter zusätzlich dazu eingerichtet, Pulsspannungen von weniger als 600 V zu erzeugen. Es ist eine Weiterbildung, dass der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu eingerichtet ist, maximale Pulsspannungen von 625 V oder mehr, insbesondere von mindestens 650 V zu erzeugen.
Die an den Leistungsfaktorkorrekturfilter angeschlossene Energiespeichervorrichtung dient als Energiequelle für die Spannungspulse bzw. PEF-Pulse. Die Energiespeichervor richtung wird über die Ausgangsspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters geladen und speichert so viel elektrische Energie, dass bei der anschließenden Pulsformung elektri sche Ströme weit über der maximal zulässigen Belastung der Energieversorgung bereit gestellt werden können.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Energiespeichervorrichtung mindestens einen an die Ausgangsspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters angeschlossenen Kondensator, vorteilhafterweise mehrere Kondensatoren, aufweist.
Die Pulsformungsvorrichtungen dienen dazu, die durch die Energiespeichervorrichtung bereitgestellte Pulsspannung in an die jeweilige PEF-Elektrode anlegbare PEF-Pulse um zuwandeln. Die zur Einsteuerung einer aktuell in das Gargut einzubringenden Energie menge erfolgt also über die elektrische Energie der PEF-Pulse. Grundsätzlich kann dazu z.B. ein Tastgrad, eine Pulsdauer, eine Periodendauer / Pulsfrequenz der Pulse, o.ä. ein gestellt werden, beispielsweise analog zu einer Pulsdauermodulation. Durch die Pulsfor mungsvorrichtungen wird insbesondere keine Pulsamplitudenmodulation vorgenommen. Insbesondere können die PEF-Pulse mit wechselnder oder kommutierender Polarität an die PEF-Elektroden angelegt werden, so dass das angelegte Pulsspannungssignal einer gepulsten Wechselspannung entspricht.
Es ist eine für einen besonders einfach umsetzbare Pulsformung besonders vorteilhafte Ausgestaltung, dass das PEF-Gargerät dazu eingerichtet ist, zur Einsteuerung einer aktu ell in das Gargut einzubringenden Energiemenge ausschließlich eine Pulsfrequenz von durch die Pulsformungsvorrichtungen erzeugten PEF-Pulsen einzustellen. Die Pulsdauer der PEF-Pulse bleibt dabei also konstant. Dies kann durch eine entsprechende Ansteue rung der Pulsformungsvorrichtungen erreicht werden. Mit dem PEF-Gargerät können ohne Schwierigkeiten Pulsfrequenzen von über 17 kHz erreicht werden. Die Pulsdauer der PEF-Pulse kann daher wesentlich kürzer als z.B. 100 Mikrosekunden ausfallen.
Die Pulsformungsvorrichtungen sind insbesondere dazu eingerichtet oder so ansteuerbar, dass zwischen aufeinanderfolgenden PEF-Pulsen eine Pause eingelegt wird, während der keine Spannung an die PEF-Elektroden angelegt wird.
Die Pulsformungsvorrichtungen weisen für eine Erzeugung von vorteilhafterweise kurzen PEF-Pulsen jeweils ein oder mehrere, insbesondere jeweils zwei, elektronische Schalter wie IGBTs, Thyristoren usw. auf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Pulsformungsvorrichtungen jeweils Anschlüsse zur Versorgung mit elektrischer Energie von der Energiespeichervorrichtung aufweist (also Spannungsversorgungsanschlüsse, die an die Energiespeichervorrichtung angeschlossen sind), wobei den Anschlüssen zwei elektronische Schalter zwischengeschaltet sind. Die Schalter sind so ansteuerbar, dass sie die mit der zugehörigen Pulsformungsvorrichtung verbundene PEF-Elektrode pulsartig, z.B. getaktet, wahlweise mit einer ersten Seite bzw. einem ersten Anschluss der Energiespeichervorrichtung oder einer zweiten Seite bzw. einem zweiten Anschluss der Energiespeichervorrichtung verbinden können. Die elektro nischen Schalter können insbesondere Halbleiterschalter wie Transistoren, MosFETs, IGBTs, Triacs, Thyristoren, usw. sein.
Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass eine Pulsformungsvorrichtung funktional analog nur einen elektronischen Schalter aufweist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die elektronischen Schalter in Form von Thyristoren vor liegen und
- ein Anodenanschluss eines ersten Thyristors an einen der beiden Anschlüsse an geschlossen und ein Kathodenanschluss des zweiten Thyristors an den anderen der beiden Anschlüsse angeschlossen ist,
- der Kathodenanschluss des ersten Thyristors an den Anodenanschluss des zwei ten Thyristors angeschlossen ist, - ein zu einer jeweiligen PEF-Elektrode führender Ausgangsanschluss als Mittenab griff zwischen dem Kathodenanschluss des ersten Thyristors und dem Anodenan schluss des zweiten Thyristors ausgebildet ist und
- Gates bzw. Ansteueranschlüsse der Thyristoren mittels einer Steuervorrichtung über jeweilige Ansteuerleitungen ansteuerbar sind.
So wird der Vorteil erreicht, dass auch bei hohen Pulsspannungen von über 600 V kurze PEF-Pulse zuverlässig und preiswert erzeugbar sind.
Es ist eine zur besonders einfachen und preiswerten Ausgestaltung des Leistungsfaktor- korrekturfilters vorteilhafte Ausgestaltung, dass die durch den Leistungsfaktorkorrekturfil ter ausgegebene Pulsspannung als fester Wert vorgegeben ist. In anderen Worten ist der Leistungsfaktorkorrekturfilter dazu eingerichtet, eine fest vorgegebene Ausgangsspan nung auszugeben.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die durch den Leistungsfaktorkorrekturfilter ausgegebene Pulsspannung in mehreren Stufen einstellbar ist. In anderen Worten ist der Leistungsfak torkorrekturfilter dazu eingerichtet, mehrerer Ausgangsspannung wahlweise auszugeben. Die Unterschiede der Pulsspannungen der verschiedenen Stufen sind zur immer noch einfachen und preiswerten Ausgestaltung eher groß. Sie können z.B. mindestens 25 V betragen, besonders vorteilhaft 50 V oder mehr. In einer Variante können durch den Leis tungsfaktorkorrekturfilter z.B. Pulsspannungen von 650 V, 700 V, 750 V, usw. ausgege ben oder eingestellt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die erste Pulsformungsvorrichtung über einen Widerstand ("Vorwiderstand") an die erste PEF-Elektrode angeschlossen ist. Der Vorwiderstand dient vorteilhafterweise zur Begrenzung des maximal auftretenden Stroms. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Messung eines Spannungsabfalls an dem Vorwiderstand, des sen ohmscherWiderstand sehr genau bekannt ist, die Höhe des dadurch fließenden Stroms, welcher dem durch den Gargutbehälter fließenden Strom entspricht, eingeschätzt werden kann. Die bestimmte Stromhöhe kann wiederum z.B. zur Überwachung des Gar prozesses, zur Erkennung drohender oder eingetretener Kurzschlüsse in dem Gargutbe hälter, zur Anpassung oder Regelung der durch die elektrischen Energie der PEF-Pulse in den Gargutbehälter eingebrachten Energie usw. verwendet werden. Es ist eine Ausgestaltung, dass das PEF-Gargerät dazu eingerichtet ist, durch die Puls formungsvorrichtungen erzeugte PEF-Pulse kommutierend an die PEF-Elektroden anzu legen. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass die PEF-Pulse mit abwech selnd unterschiedlicher Polarität an die PEF-Elektroden angelegt werden. Dies kann z.B. durch eine entsprechende Ansteuerung der Pulsformungsvorrichtungen umgesetzt sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Anlegen von PEF-Pulsen an die PEF-Elektroden, bei dem
- mittels eines Leistungsfaktorkorrekturfilters eine Versorgungsspannung auf eine Pulsspannung aufwärtsgewandelt wird;
- eine Energiespeichervorrichtung mittels der Pulsspannung aufgeladen wird;
- die von der Energiespeichervorrichtung bereitgestellte Pulsspannung in PEF-Pulse einer Höhe von über 600 V umgewandelt wird und
- die PEF-Pulse an die PEF-Elektroden angelegt werden.
Das Verfahren kann analog zu dem PEF-Gargerät ausgebildet werden und weist die glei chen Vorteile auf.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbei spiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt eine vereinfachte Skizze eines erfindungsgemäßen PEF-Gargeräts; und Fig.2 zeigt eine Schaltskizze von Pulsformungsvorrichtungen des PEF-Gargeräts aus Fig.1 gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel.
Fig.1 zeigt eine vereinfachte Skizze eines PEF-Gargeräts 1. Das PEF-Gargerät 1 weist einen Gargutbehälter 2 auf, die hier voneinander beabstandet eine flächige erste PEF- Elektrode 3a und eine flächige zweite PEF-Elektrode 3b aufweist. Der Gargutbehälter 2 kann z. B. mit Wasser W und Gargut G befüllt werden, das sich dann zwischen den PEF- Elektroden 3a, 3b befindet. An die PEF-Elektroden 3a, 3b sind gepulste PEF- Spannungssignale bzw. PEF-Pulse anlegbar, welche auf grundsätzlich bekannte Weise bewirken, dass das Gargut G mit Strom durchflossen wird, um es zu garen (d.h., es zu garen, zu erwärmen usw.).
Das PEF-Gargerät 1 weist ferner einen über Versorgungsanschlüsse 4 an eine Versor gungsspannung (beispielsweise eine Netzspannung von z.B. 230 V) anschließbaren Leis tungsfaktorkorrekturfilter 5 auf. Der Leistungsfaktorkorrekturfilter 5 umfasst hier beispiel haft einen Aufwärtswandler (o. Abb.), der eine Pulsspannung erzeugt. Die Pulsspannung ist immer größer als die Spitzenspannung der Versorgungsspannung. Ein nicht einge zeichnetes Netzfilter und der Aufwärtswandler vermeiden die Aussendung leitungsgebun dener Störungen.
Die Höhe der Pulsspannung ist höher als 600 V. Sie ist in einer Variante als fester Wert vorgegeben. Alternativ kann die Pulsspannung in vergleichsweise groben Stufen einge stellt werden, beispielsweise von 650 V, 700V, 750 V usw. Über diese vergleichsweise grobe Varianz kann der Leistungsfaktorkorrekturfilter an die typischerweise nur sehr be grenzt vorhersehbare Impedanz des Gargutbehälters 2 bzw. seines Inhalts W, G ange passt werden.
An Ausgänge 5a, 5b des Leistungsfaktorkorrekturfilters 5 ist hier eine Energiespeichervor richtung 6 mit hier beispielsweise zwei Kondensatoren 6a, 6b angeschlossen, welche eine Energiequelle zur Erzeugung der PEF-Pulse darstellen. Die Kondensatoren 6a, 6b wer den über die Ausgangsspannung des Leistungsfaktorkorrekturfilters 5 geladen und spei chern so viel Energie, dass bei einer anschließenden Pulsformung Ströme über der ma ximal zulässigen Belastung des Leistungsfaktorkorrekturfilters 5 bereitgestellt werden können.
An die Energiespeichervorrichtung 6 sind wiederum eine erste Pulsformungsvorrichtung 7a und eine zweite Pulsformungsvorrichtung 7 angeschlossen, welche die von der Ener giespeichervorrichtung 6 bereitgestellte Pulsspannung in PEF-Pulse umwandeln. Die ers te Pulsformungsvorrichtung 7a ist über einen ohmschen Widerstand ("Vorwiderstand") 8 mit der ersten PEF-Elektrode 3a verbunden, während die zweite Pulsformungsvorrichtung 7b ohne Vorwiderstand mit der zweiten PEF-Elektrode 3b verbunden ist. Der Vorwiderstand 8 dient zur Begrenzung des maximal auftretenden Stroms. Weiterhin kann durch Messung eines Spannungsabfalls an dem Wiederstand die Höhe des dadurch und damit durch den Gargutbehälter 2 fließenden Stroms eingeschätzt werden.
Mittels der Pulsformungsvorrichtungen 7a und 7b wird die Pulsspannung kommutierend an die PEF-Elektrode 3b angelegt. Darunter wird verstanden, dass abwechselnd für je weils eine Pulsdauer (a) von der ersten Pulsformungsvorrichtung 7a ein PEF-Puls an die erste PEF-Elektrode 3a angelegt wird, während von der zweiten Pulsformungsvorrichtung 7b ein PEF-Puls unterschiedlicher Polarität an die zweite PEF-Elektrode 3b angelegt wird und (b) von der ersten Pulsformungsvorrichtung 7a ein PEF-Puls an die zweite PEF- Elektrode 3b angelegt wird, während von der zweiten Pulsformungsvorrichtung 7b ein PEF-Puls unterschiedlicher Polarität an die erste PEF-Elektrode 3b angelegt wird. Dabei liegt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen vorteilhafterweise eine Pause.
Eine Einsteuerung der aktuell in das Gargut G einzubringenden Energiemenge erfolgt ausschließlich über die Pulsfrequenz der PEF-Pulse, insbesondere mit einer Pulsfrequenz von über 17 kHz. Die Pulsdauer kann dann wesentlich kürzer als z.B. 100 Mikrosekunden ausfallen.
Das PEF-Gargerät 1 weist außerdem eine Steuervorrichtung 9 zur Ansteuerung oder Re gelung des Leistungsfaktorkorrekturfilters 5 (insbesondere falls dessen Pulsspannung in Stufen einstellbar ist) und der Pulsformungsvorrichtungen 7a und 7b sowie zum Empfang und zur Verarbeitung von Messignalen auf. Beispielsweise können mittels der Steuervor richtung 9 über eine Leitung ("Steuerleitung" SL) Steuersignale an den Leistungsfaktor- korrekturfilter 5 ausgegeben und Messignale und/oder Daten von dem Leistungsfaktorkor rekturfilter 5 empfangen werden. Über jeweils ein oder mehrere Ansteuerleitungen AL werden Ansteuersignale an die Pulsformungsvorrichtungen 7a und 7b ausgegeben. Zu dem kann die Steuervorrichtung 9 über Spannungsleitungen SpL elektrische Spannungen an dem Vorwiderstand 8 und an der zweiten PEF-Elektrode 3b abgreifen, z.B. zur Über wachung eines Stroms und zur Spannungsüberwachung. Beispielsweise kann aufgrund des sehr genau bekannten Widerstandswerts des Vorwiderstands 8 aus der an dem Vor widerstand 8 anliegenden Spannung auf den dadurch fließenden Strom geschlossen wer den. Außerdem kann die Steuervorrichtung 9 über Sensorleitungen SsL mit einem oder mehreren Sensoren 10, hier z.B. einem Temperatursensor in dem Gargutbehälter 2, ver- bunden sein. Die z.B. über die Leitungen SL, SpL und/oder SsL empfangenen Signale können von der Steuervorrichtung 9 dazu verwendet werden, die Funktionen des PEF- Gargerät 1 und die Zubereitung des Garguts G zu überwachen und ggf. die Ansteuerung des Leistungsfaktorkorrekturfilters 5 und/oder der Pulsformungsvorrichtungen 7a, 7b an zupassen.
Die Steuervorrichtung 9 kann ferner über eine Datenleitung DL mit einer Nutzerschnittstel le 10 verbunden sein, über welche z.B. ein Nutzer Eingaben über gewünschte Garpara meter vornehmen kann und/oder über welche Nutzerhinweise ausgegeben werden kön nen.
Das PEF-Gargerät 1 ermöglicht aufgrund seines Aufbaus eine kostengünstige Erzeugung von Spannungspulsen mit Höhen über 600 V, insbesondere auch merklich darüber, z.B. von 700 V oder mehr.
Dadurch wiederum lassen sich die elektrischen Feldstärken in dem Gargutbehälter 2 auch bei größeren Abmessungen seines Nutzvolumens als bisher aufrechterhalten. Durch ei nen vergrößerten Gargutbehälter 2 verringert sich zudem die Wahrscheinlichkeit, dass Gargut die PEF-Elektroden kontaktiert, insbesondere im Vergleich zu einer gedrängten Anordnung in Körben. Dies bewirkt auch den vorteilhaften Effekt, dass sich eine gleich mäßigere Stromverteilung in dem Gargutbehälter 2 ergibt, wodurch sich die Gleichmäßig keit eines Garergebnisses verbessern lässt.
Fig.2 zeigt eine Schaltskizze einer möglichen Variante der Pulsformungsvorrichtungen 7a bzw. 7b. Pulsformungsvorrichtung 7a bzw. 7b weist Anschlüsse 11 zur Versorgung mit elektrischer Energie von der Energiespeichervorrichtung 6 auf. Den Anschlüssen 11 sind zwei elektronische Schalter, hier in Form eines ersten Thyristors 12a und eines zweiten Thyristors 12b, zwischengeschaltet. Dabei ist beispielhaft ein Anodenanschluss des ers ten Thyristors 12a an einen der beiden Anschlüsse 11 angeschlossen und ein Kathoden anschluss des zweiten Thyristors 12b an den anderen der beiden Anschlüsse 11 ange schlossen. Der Kathodenanschluss des ersten Thyristors 12a ist an den Anodenan schluss des zweiten Thyristors 12b angeschlossen. Ein zu dem Vorwiderstand 8 bzw. zu der zweiten PEF-Elektrode 3b führender Ausgangsanschluss 13 ist als Mittenabgriff zwi schen dem Kathodenanschluss des ersten Thyristors 12a und dem Anodenanschluss des zweiten Thyristors 12b ausgebildet. Die Gates des ersten Thyristors 12a und des zweiten Thyristors 12b sind mittels der Steuervorrichtung 9 über jeweilige Ansteuerleitungen AL ansteuerbar, so dass die Thyristoren 12a, 12b mittels der Steuervorrichtung 9 wahlweise sperrend und leitend schaltbar sind.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbei spiel beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer- den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Tole ranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 PEF-Gargerät
2 Gargutbehälter
3a Erste PEF-Elektrode
3b Zweite PEF-Elektrode
4 Versorgungsanschluss
5 Leistungsfaktorkorrekturfilter
6 Energiespeichervorrichtung
6a Kondensator
6b Kondensator
7a Erste Pulsformungsvorrichtung
7b Zweite Pulsformungsvorrichtung
8 Vorwiderstand
9 Steuervorrichtung
10 Nutzerschnittstelle
11 Anschluss
12a Erster Thyristor
12b Zweiter Thyristor
13 Ausgangsanschluss
AL Ansteuerleitung
DL Datenleitung
G Gargut
W Wasser
SL Steuerleitung
SpL Spannungsleitung
SsL Sensorleitung

Claims

Patentansprüche
1. PEF-Gargerät (1), aufweisend einen Gargutbehälter (2) mit zwei voneinander beabstandeten PEF- Elektroden (3a, 3b), zwischen denen Gargut (G) einfüllbar ist; einen an eine Versorgungsspannung anschließbaren Leistungsfaktorkorrek turfilter (5); eine an den Leistungsfaktorkorrekturfilter (5) angeschlossene Energiespei chervorrichtung (6); und zwei an die Energiespeichervorrichtung (6) angeschlossene Pulsformungsvor richtungen (7a, 7b), von denen eine erste Pulsformungsvorrichtung (7a) an ei ne erste PEF-Elektrode (7a) angeschlossen ist und eine zweite Pulsfor mungsvorrichtung an eine zweite PEF-Elektrode (7b) angeschlossen ist, wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (5) dazu eingerichtet ist, Pulsspannungen von über 600V, insbesondere von 625 V oder mehr, zu erzeugen.
2. PEF-Gargerät (1) nach Anspruch 1 , wobei die durch den Leistungsfaktorkorrektur filter (5) ausgegebene Pulsspannung als fester Wert vorgegeben ist.
3. PEF-Gargerät (1) nach Anspruch 1 , wobei der Leistungsfaktorkorrekturfilter (5) dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Pulsspannungen über 600 V in mehreren Stufen auszugeben.
4. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pulsfor mungsvorrichtungen (7a, 7b) jeweils zwei elektronische Schalter (12a, 12b) auf weisen.
5. PEF-Gargerät (1) nach Anspruch 4, wobei die Pulsformungsvorrichtungen (7a, 7b) jeweils Anschlüsse (11) zur Versorgung mit elektrischer Energie von der Energie speichervorrichtung 6, wobei den Anschlüssen (11) zwei elektronische Schalter (12a, 12b) in Form von Thyristoren zwischengeschaltet sind und ein Anodenanschluss eines ersten Thyristors (12a) an einen der beiden An schlüsse (11) angeschlossen und ein Kathodenanschluss des zweiten Thyris tors (12b) an den anderen der beiden Anschlüsse (11) angeschlossen ist, der Kathodenanschluss des ersten Thyristors (12a) an den Anodenanschluss des zweiten Thyristors (12b) angeschlossen ist, ein zu einer jeweiligen PEF-Elektrode (3a, 3b) führender Ausgangsanschluss (13) als Mittenabgriff zwischen dem Kathodenanschluss des ersten Thyristors (12a) und dem Anodenanschluss des zweiten Thyristors (12b) ausgebildet ist und
Gates der Thyristoren (12a, 12b) mittels einer Steuervorrichtung (9) über je weilige Ansteuerleitungen (AL) ansteuerbar sind.
6. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Pulsformungsvorrichtung (7a) über einen Vorwiderstand (8) an eine erste PEF- Elektrode (7a) angeschlossen ist.
7. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PEF- Gargerät (1) dazu eingerichtet ist, durch die Pulsformungsvorrichtungen (7a, 7b) erzeugte PEF-Pulse kommutierend an die PEF-Elektroden (3a, 3b) anzulegen.
8. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PEF- Gargerät (1) dazu eingerichtet ist, zur Einsteuerung einer aktuell in das Gargut (G) einzubringenden Energiemenge ausschließlich eine Pulsfrequenz von durch die Pulsformungsvorrichtungen (7a, 7b) erzeugten PEF-Pulsen einzustellen.
9. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PEF- Gargerät (1) dazu eingerichtet ist, von durch die Pulsformungsvorrichtungen (7a, 7b) erzeugten PEF-Pulse mit einer Pulsdauer von weniger als 100 Mikrosekunden zu erzeugen.
10. PEF-Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der PEF-Elektroden (7a, 7b) einen bezüglich einer Wandung des Gargutbe hälters (2) verstellbaren Abstand aufweisen.
11. Verfahren zum Anlegen von PEF-Pulsen an PEF-Elektroden (3a, 3b) eines PEF- Gargeräts (1), die in dem Gargutbehälter (2) voneinander beabstandet angeordnet sind, bei dem mittels eines Leistungsfaktorkorrekturfilters (5) eine Versorgungsspannung auf eine Pulsspannung aufwärtsgewandelt wird; eine Energiespeichervorrichtung (6) mittels der Pulsspannung aufgeladen wird; die von der Energiespeichervorrichtung (6) bereitgestellte Pulsspannung in PEF-Pulse einer Höhe von über 600 V umgewandelt wird und - die PEF-Pulse an die PEF-Elektroden (3a, 3b) angelegt werden.
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