EP4572531A1 - Gareinrichtung zur zubereitung von lebensmitteln mittels eines stromflusses und verfahren zum betreiben einer gareinrichtung - Google Patents

Gareinrichtung zur zubereitung von lebensmitteln mittels eines stromflusses und verfahren zum betreiben einer gareinrichtung Download PDF

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EP4572531A1
EP4572531A1 EP24215416.9A EP24215416A EP4572531A1 EP 4572531 A1 EP4572531 A1 EP 4572531A1 EP 24215416 A EP24215416 A EP 24215416A EP 4572531 A1 EP4572531 A1 EP 4572531A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooking device
electrodes
cooking
designed
voltage
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
EP24215416.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Dr. ENNEN
Lukas Gosmann
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 EP4572531A1 publication Critical patent/EP4572531A1/de
Pending 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
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1236—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them adapted to induce current in a coil to supply power to a device and electrical heating devices powered in this way
    • 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
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0004—Devices wherein the heating current flows through the material to be heated

Definitions

  • wireless inductive energy transmission from an energy transmitter to a small mobile device and the associated wireless communication are known.
  • the energy can be used, for example, to power motors or resistance heaters.
  • directly or indirectly heating a metal plate by generating eddy currents similar to a conventional induction cooktop, is envisaged.
  • the approach presented here aims to create an improved cooking device and an improved method for operating a cooking device.
  • a cooking chamber can, for example, be understood as a demarcated or enclosed area of the cooking device in which food can be placed, whereby this food can or should come into contact with the exposed electrodes.
  • a food can be an auxiliary material such as a liquid, for example water or soup, or even a sufficiently large food in solid form such as a piece of meat, which contacts the electrodes.
  • An induction unit can, for example, be understood as a receiving unit for electromagnetic energy, for example an electromagnetic field, from which the energy or voltage is generated, which can then be applied to the electrodes via the control unit and/or through a direct conductive connection in order to generate a current flow through the food and thereby heat or prepare the food.
  • the approach presented here is based on the realization that by using the induction unit, which generates the energy for preparing food from a magnetic field, a very flexible cooking device can be created that can, for example, simply be placed on an induction hob, thus enabling the food to be prepared accordingly using a current passed through it.
  • the corresponding cooking device can be stored in another location, such as a cupboard, so that the space required in a kitchen can be kept to a minimum and a device designed for this purpose can be used only depending on the currently required function.
  • the cooking device is designed as a mobile device, in particular wherein the induction unit is designed to be arranged on an (induction) hob or to receive and convert electromagnetic energy emitted by such an (induction) hob.
  • a hob-independent device for inductive energy transmission can be used.
  • this device can have a function for inductive energy transmission and a function for communication with of the cooking device.
  • Combinations of an induction hob and a device for inductive energy transfer as described above are also possible.
  • This design offers the advantage that the cooking device can be taken out of storage and put into use as needed, and when not currently needed, it can be stored in a convenient location.
  • a closure element for closing the cooking chamber can also be provided, in particular wherein the closure element is designed as a lid.
  • the closure element is designed as a lid.
  • Such an embodiment offers the advantage of increasing safety during the cooking process since, for example, no splashes or other hot parts of the food can escape from the cooking chamber.
  • the use of such a closure element can also ensure that, during operation of the cooking device, the user cannot touch any electrodes or objects connected to them in an electrically conductive manner, such as food. This is important since a high voltage is usually applied to these electrodes in order to cook the food.
  • An embodiment of the approach presented here with a closure element sensor can be used particularly safely to detect a position of the closure element that closes the cooking chamber, wherein the control unit is designed to output the electrical voltage depending on a signal from the closure element sensor.
  • a closure element sensor can be designed as a switch that is closed when the closure element, such as the lid, completely closes the cooking chamber and is thus in a position that closes the cooking chamber.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of detecting that the closure element, for example, does not (completely) close the cooking chamber and thus parts of the food or an aid such as water could still escape from the cooking chamber during the cooking process and thus potentially cause injury to a user. If it is detected that the closure element, such as the lid, is not in the position that closes the cooking chamber, the control unit can, for example, prevent the supply of current and/or the application of voltage to the electrodes or at least reduce it.
  • an embodiment of the approach proposed here is conceivable with an error sensor which is arranged on an inner wall of the cooking chamber and/or an outer wall of the cooking device, electrically insulated from the electrodes, wherein the control unit is designed to apply and/or enable or disable the voltage between the electrodes depending on a sensor signal of the error sensor.
  • a fault sensor can, for example, be understood as a sensor unit that is electrically connected to a sensor electrode on the inner wall of the cooking chamber and/or an electrode on an outer wall of the cooking device and, for example, detects a current flow between this sensor electrode and at least one of the electrodes, so that a fault current flow between the electrodes and the sensor electrode can be detected.
  • such a sensor electrode can be arranged on an upper edge of a pot-shaped cooking device.
  • This fault current flow can, for example, be caused by the escape of an electrically conductive material, such as boiling over pasta water, which is still in contact with at least one of the electrodes and represents an indication of a currently safety-critical operating situation of the cooking device.
  • the control unit can, for example, prevent or at least reduce the application of voltage to the electrodes.
  • an external sensor can also be provided, which is arranged on an outer wall of the cooking device opposite the cooking chamber, wherein the control unit is designed to apply and/or release the voltage between the electrodes depending on a sensor signal from the external sensor. For example, a voltage and/or a current flow between an external sensor electrode of the external sensor and an electrode can also be detected.
  • the control unit can again prevent the application of a voltage between the electrodes and/or correspondingly regulate this voltage for such an application.
  • An embodiment of the approach proposed here can be used particularly safely if it provides an exposed outer wall area that consists at least partially of an electrically insulating material or comprises such a material.
  • Such an embodiment offers the advantage of being able to touch the cooking device, especially in such an exposed outer wall area, since the use of the electrically insulating material in this area can minimize the likelihood of the user receiving an electric shock when touching the cooking device in this area.
  • control unit is designed to output a voltage between the electrodes with a substantially equal or an integer multiple of a frequency with which the electromagnetic energy is received via the induction unit.
  • This embodiment offers the advantage of a very simple control unit to use technically, without the need for cost-intensive power semiconductor components to convert the electromagnetic energy from the receiving unit.
  • an embodiment of the approach proposed here is particularly advantageous in which a communication unit is provided for outputting an energy control signal in order to output information about an output of the voltage between the electrodes to a supply unit for the electromagnetic energy, in particular in order to control the output of electromagnetic energy by the supply unit.
  • a communication unit is provided for outputting an energy control signal in order to output information about an output of the voltage between the electrodes to a supply unit for the electromagnetic energy, in particular in order to control the output of electromagnetic energy by the supply unit.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to provide the supply unit for the electromagnetic energy, which is designed, for example, as an induction hob, with information that, for example, an interruption of the cooking process is currently necessary due to the presence of a safety-critical operating state. In this case, for example, the output of the electromagnetic energy can be interrupted, thus increasing the energy efficiency of the cooking process.
  • a communication unit in the cooking device can transmit specifications regarding the energy or power to be provided to the electromagnetic energy supply unit. This makes it possible to transmit the energy absorbed by the cooking device's induction unit directly to the electrodes without requiring an additional energy control device in the cooking appliance.
  • a high level of user comfort is offered by an embodiment of the approach proposed here comprising a measuring unit for measuring a temperature at a location on a foodstuff arranged in the cooking chamber, in particular wherein the measuring unit is designed to detect the current temperature of the foodstuff at different positions in or on the foodstuff, wherein the control unit is designed to apply the voltage between the electrodes as a function of a measurement signal from the measuring unit and/or to request a higher or lower power from the electromagnetic energy supply unit as a function of a measurement signal from the measuring unit.
  • a measuring unit for measuring a temperature at a location on a foodstuff arranged in the cooking chamber, in particular wherein the measuring unit is designed to detect the current temperature of the foodstuff at different positions in or on the foodstuff, wherein the control unit is designed to apply the voltage between the electrodes as a function of a measurement signal from the measuring unit and/or to request a higher or lower power from the electromagnetic energy supply unit as a function of a measurement signal from the measuring unit.
  • the approach presented here further provides a control unit configured to perform, control, or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices.
  • This embodiment of the invention in the form of a device also allows the problem underlying the invention to be solved quickly and efficiently.
  • the control unit can be designed to read in input signals and to determine and provide output signals using the input signals.
  • An input signal can, for example, represent a sensor signal that can be read in via an input interface of the control unit.
  • An output signal can represent a control signal or a data signal that can be provided at an output interface of the control unit.
  • the control unit can be designed to determine the output signals using a processing rule implemented in hardware or software.
  • the control unit can comprise a logic circuit, an integrated circuit, or a software module and can, for example, be implemented as a discrete component or be comprised of a discrete component.
  • a computer program product or computer program with program code that can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory, or an optical memory. If the program product or program is executed on a computer or a control unit, the program product or program can be used to carry out, implement, and/or control the steps of the method according to one of the embodiments described here.
  • a medical device such as a cleaning or disinfection device, a small sterilizer, a large-capacity disinfector or a container washing system.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a cooking device 100, which is designed, for example, as a mobile device and can be positioned in the form of a pot on an induction hob 105.
  • the cooking device 100 has a cooking chamber 110, which serves as the food treatment chamber of the small appliance or cooking device 100 and on whose inner walls electrodes 115 are arranged.
  • the electrodes 115 are arranged in an exposed manner so that they can come into contact, for example, with a food 120 or a (preparation) auxiliary material such as water and, when a voltage is applied to the electrodes 115, thus cause a current to flow through the food 120 or the auxiliary material. In this way, the food 120 can be heated and thus cooked or prepared.
  • control unit 130 of the cooking device 100 In order to apply an electrical voltage to the electrodes 115, they are connected to a control unit 130 of the cooking device 100, wherein this control unit 130 is designed as an electronic unit of the small appliance or the cooking device 100.
  • the control unit 130 is connected to an induction unit 135, which can be understood, for example, as an energy transmission coil of the small appliance.
  • an energy transmission coil 145 of the supply unit 140 can output or radiate electromagnetic energy 150 as a transmitter, which can be received by the induction unit 135 of the cooking device 100.
  • a voltage can be applied directly or indirectly between the electrodes 115 by the control unit 130. In this way, heating of the food 120 in the cooking chamber 110 of the cooking device 100 can be achieved very easily and with high user comfort, wherein this cooking device 100 does not have to remain permanently on the induction hob 105, but can be tidied up accordingly when not in use, thus enabling efficient use of the space available in a kitchen.
  • a closure element 155 for example in the form of a lid under a flap, be provided to close the cooking chamber 110. In this way, no hot splashes can escape from the cooking chamber 110 during the preparation of the food 120 and possibly injure the user of the cooking device 100 through burns.
  • a closure element sensor 160 for example in the form of a lid sensor, can be provided, which is connected to the control unit 130 and delivers information to the control units 130 if, for example, the closure element does not close the cooking chamber 110 sufficiently tightly.
  • the control unit 130 can, for example, interrupt or correspondingly reduce the voltage applied or to be applied to the electrodes 115 in order to reduce or interrupt further heating of the food 120.
  • a corresponding error sensor 165 is arranged, for example, on a side wall of the cooking chamber 110, which is also connected to the control unit 130.
  • this error sensor 165 can be designed in the form of an electrode, wherein the control unit 130 can detect a voltage between one of the electrodes 115 and the error sensor 165.
  • control unit 130 can, for example, likewise interrupt or reduce a voltage between the electrodes 115 in order to prevent or at least reduce further heating of the food item and thus boilover of this food item 120 or the material from the cooking chamber 110 and, in particular, to reliably prevent an electrically conductive connection between the user and the electrodes during operation.
  • an external sensor 170 may also be provided on the cooking device 100, which is positioned, for example, on an outer side of the cooking device 100 and which is also electrically conductively connected to the control unit 130.
  • the external sensor 170 may also be designed as an electrode, wherein the control unit 130 can also detect a voltage between the external sensor 170 and one of the electrodes 115 in order to be able to detect, for example, an electrically conductive connection between the external sensor 170 and one of the electrodes 115, for example, due to a food product 120 boiling over.
  • control unit 130 can also interrupt or reduce the voltage applied between the electrodes 115 in order to interrupt or regulate further heating of the food 120.
  • the cooking device 100 may have an outer wall region 175 that consists of or comprises an electrically insulating material. This allows a user of the cooking device 100 to touch this cooking device 100 in this outer wall region 175 or to move the cooking device 100 from the induction hob 105, reducing the risk of receiving an electric shock when touching the cooking device 100 on the outer wall region 175.
  • the cooking device 100 can also have a communication unit 180, which is configured, for example, as a communication coil of the small appliance and is connected to the control unit 130. If, for example, the control unit 130 triggers an interruption or reduction of the voltage to be applied between the electrodes 115, this can be transmitted via the communication unit 180 to a corresponding receiving unit 185 of the supply unit 140, wherein the receiving unit 185 is also configured, for example, as a communication coil. As a result, the output of the electromagnetic energy 150 can be reduced or interrupted, for example by means of an electronics unit or control unit 190 of the supply unit 140, thus enabling efficient operation of the cooking device 100.
  • a communication unit 180 which is configured, for example, as a communication coil of the small appliance and is connected to the control unit 130. If, for example, the control unit 130 triggers an interruption or reduction of the voltage to be applied between the electrodes 115, this can be transmitted via the communication unit 180 to a corresponding receiving unit 185 of the supply unit 140, wherein the receiving unit 185 is also configured, for
  • a measuring unit 195 can also be provided, by means of which the temperature is measured at one or more locations on the food 120.
  • the cooking process can be optimized and/or a corresponding voltage to be applied to the electrodes 115 can be controlled in order to achieve the best possible preparation of the food 120 in terms of flavor.
  • the voltage to be applied between the electrodes 115 can be reduced by the control unit 130 if the temperature of the food has already reached a desired temperature at one or more locations.
  • FIG. 2 shows a flowchart of an embodiment of a method 200 for operating a variant of a cooking device presented here.
  • the method 200 comprises a step 210 of receiving electromagnetic energy by the induction unit and a step 220 of applying a voltage between the electrodes by the control unit as a function of the received electromagnetic energy.
  • the approach presented here uses “ohmic heating,” in which a current flows through the food and heats it directly. To induce this current flow, two electrodes are brought into contact with the food, for example, and a (square-wave) alternating voltage is applied between these electrodes.
  • the frequencies used for "ohmic heating" range from a few tens of kHz to a few hundred kHz. This increases the electrical conductivity of (plant) cell structures and thus the amount of energy that can be introduced. Furthermore, the hydrolysis effect is prevented and the electrodes are protected from corrosion.
  • the frequencies of the currents through the coils of a commercially available induction cooktop or a device for wireless energy transmission are preferably in the range of a few tens of kHz.
  • a request for power is possible, which can be sent from the cooking device 100 or a small mobile appliance to the device for energy provision and which leads to the provision of power by the device or the cooking device 100 for energy provision.
  • No specific request for frequencies is provided.
  • no measures are used to minimize the risks of "ohmic heating” devices in the form of mobile devices such as pots or other small appliances without additional protection of the food containers in an additional casing.
  • the approach presented here describes a possibility with which the advantages of "ohmic heating” can be safely utilized in wirelessly powered small appliances, and in particular in small kitchen appliances with a pot-like design.
  • a cooking device as a device for food processing by means of a current flow through the food (ohmic heating), wherein at least the food and at least two electrodes that are in direct or indirect contact with the food during operation of the device are accommodated by a mobile device, and the power supply to the mobile device is wireless.
  • the food processing chamber can also be closed off during the operating state of the system and, in particular, can be sealed off from contact with the electrodes and conductive materials in contact therewith. It should be noted here that during "ohmic heating,” relatively high voltages are applied to the electrodes in order to generate an alternating current through the food. It should therefore be prevented that the user comes into contact with this voltage.
  • lid and/or a door can also be secured against removal and/or opening during operation of the food processing device and in particular when a high voltage is applied between the at least two electrodes that are in direct or indirect contact with the food.
  • opening or removal of the lid and/or the door can lead to a shutdown of the voltage between the at least two electrodes and/or application of the voltage between the at least two electrodes can only be possible if a closed state of the cooking chamber has been detected.
  • leakage of food and in particular water and/or other liquids and in particular the formation of a continuous conductive film from the electrodes to an outer surface of the device can be made significantly more difficult or prevented by a seal and/or other suitable measures. It is particularly important to note that if leaking liquid can cause a continuous conductive film from the electrodes to the accessible outside of the cooking vessel/small appliance, the user may be at risk of electric shock if appropriate measures are not taken.
  • Another advantageous embodiment of the approach presented here is one in which the leakage of food, and in particular of water and/or other liquids, and in particular the formation of a continuous electrically conductive connection (e.g., in the form of a film) from the electrodes to an outer surface of the device is detected by at least one sensor device, and the detection of a conductive film leads to a shutdown of the voltage between the electrodes and/or to a shutdown of the operation of the food treatment device.
  • a continuous electrically conductive connection e.g., in the form of a film
  • the detection of a continuous electrically conductive connection between the electrodes and an outer surface of the cooking device can be carried out by measuring a voltage between at least one of the electrodes and/or a point and/or a surface inside the food treatment chamber, and in particular near the opening of the food treatment chamber on one side, and/or at least one point and/or at least one surface on the parts of the food treatment device or cooking device accessible to the user in the operational state (e.g., the outer wall) on the other side.
  • This measurement should be performed in the small appliance or cooking device.
  • the connection between the electrodes in the interior and live parts can be switched off.
  • the wireless power supply can also be stopped or reduced. With a reduced power supply, a user interface or control or display unit can still be active, informing the user about informs you of the reason for the cancellation and, if necessary, provides information or tips on how to solve the problem.
  • the outer surface of the food processing device can also consist essentially of a material with a high electrical resistance (for example, more than 1 kOhm per cm) or of an electrically insulating material. If the outer shell consists at least partially of a non-conductive material, such as plastic, or comprises such a material, the risk of the user coming into contact with a live part is reduced.
  • the wireless energy transmission takes place via induction.
  • Energy transmission with one energy transmission coil and one communication coil each in the mobile small appliance and in the energy-providing transmitter e.g., a cooktop with corresponding functionality then enables efficient and rapid energy transmission to the cooking device.
  • the frequency of the alternating voltage applied to the electrodes in direct or indirect contact with the food can also correspond to the frequency of the current through the coils of a device for wireless energy transmission (transmitter). It is also conceivable that the frequency of the alternating voltage applied to the electrodes in direct or indirect contact with the food is higher, and in particular, higher by an integer multiple, than the frequency of the current through the coils of a device for wireless energy transmission (transmitter).
  • Another advantageous embodiment is a system comprising a device for food processing by means of current flow and a device for wireless energy transmission, wherein the food processing device is configured to send data to the wireless energy transmission device, which controls the energy transmission from the wireless energy transmission device to the food processing device in whole or in part.
  • the small appliance requests or can request power from the energy-providing device (transmitter, e.g., a suitable hob) by means of communication via NFC.
  • Another advantageous embodiment of the approach presented here is a system comprising a device for food treatment by means of current flow and a device for wireless energy transmission, wherein a frequency of the current through the induction coil and/or a physically related quantity is transmitted. If the small appliance uses a variation or adjustment of the frequency as a parameter to influence the cooking process and either takes the frequency directly from the inductive power supply or derives it from it using suitable devices, the frequency of the current used for inductive energy transmission can also be transmitted through the coil(s) of the transmitter with the power requirement.
  • the temperature of the food can also be measured.
  • Food here can also be a food item (e.g., vegetables) + surrounding liquid (e.g., water).
  • liquid e.g., water
  • separate measurements can be performed in different components of the non-homogeneous food. The measured values can be incorporated into the device's control system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gareinrichtung (100) zur Zubereitung von Lebensmitteln (120) mittels eines Stromflusses, wobei die Gareinrichtung (100) einen Garraum (110), in dem zwei voneinander elektrisch isolierte, freiliegende Elektroden (115) zum Einleiten eines Stromflusses in das Lebensmittel (120) vorgesehen sind und eine Steuereinheit (130) umfasst, die ausgebildet ist, um eine elektrische Spannung an die zwei Elektroden (115) anzulegen und/oder zu steuern. Ferner umfasst die Gareinrichtung (100) eine Induktionseinheit (135), die ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Energie (150) von außerhalb der Gareinrichtung (100) aufzunehmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gareinrichtung zur Zubereitung von Lebensmitteln mittels eines Stromflusses und ein Verfahren zum Betreiben einer Gareinrichtung gemäß den Hauptansprüchen.
  • Grundsätzlich ist eine drahtlose induktive Übertragung von Energie von einem Energietransmitter an ein mobiles Kleingerät und eine damit verbundene drahtlose Kommunikation bekannt. Dabei kann die Energie z. B. für den Betrieb von Motoren oder Widerstandsheizkörper verwendet werden. Des Weiteren ist die Möglichkeit vorgesehen, analog zu einem klassischen Induktionskochfeld direkt oder indirekt eine Metallplatte mittels Erzeugung von Wirbelströmen zu erwärmen.
  • Weiterhin ist auch eine Nutzung von "ohmic heating", also die Durchleitung von Strom durch ein Lebensmittel für die Nahrungsmittelzubereitung aus der industriell-gewerblichen Nahrungsmittelverarbeitung bekannt. Hierfür werden für das "ohmic heating" Lebensmittelbehälter mit Elektroden versehen, wobei diese Behälter in ein Kleingerät eingeschoben werden. Das Kleingerät wird mittels eines Kabels mit Strom versorgt. Die Stromversorgung der Elektroden im Lebensmittelbehälter erfolgt im eingeschobenen Zustand mittels Kontakten. Problematisch ist jedoch hier die Verwendung eines solchen Kabels zur Energieversorgung eines solchen Kleingerätes, was den Bewegungsradius des Kleingerätes oder eine Gefahrenquelle bei dem Betrieb des Kleingerätes darstellt.
  • Der hier vorgestellte Ansatz stellt sich die Aufgabe, eine verbessertes Gareinrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Gareinrichtung zu schaffen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gareinrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Gareinrichtung mit den Merkmalen bzw. Schritten der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Mit dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Gareinrichtung zur Zubereitung von Lebensmitteln mittels eines Stromflusses vorgestellt, wobei die Gareinrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
    • einen Garraum, in dem zwei voneinander elektrisch isolierte, freiliegende Elektroden zum Einleiten eines Stromflusses in das Lebensmittel vorgesehen sind;
    • eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um eine elektrische Spannung an die zwei Elektroden anzulegen und /oder das Anlegen einer Spannung an den zwei Elektroden direkt oder indirekt zu steuern; und
    • eine Induktionseinheit, die ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Energie von außerhalb der Gareinrichtung aufzunehmen
  • Unter einem Garraum kann beispielsweise ein abgegrenzter oder abgeschlossener Bereich der Gareinrichtung verstanden werden, in welchem Lebensmittel platziert werden können, wobei diese Lebensmittel mit den freiliegenden Elektroden in Kontakt kommen können bzw. sollen. Beispielsweise kann ein solches Lebensmittel ein Hilfsstoff wie eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Suppe oder auch ein ausreichend großes Lebensmittel in fester Form wie beispielsweise ein Fleischstück sein, welches die Elektroden kontaktiert. Unter einer Induktionseinheit kann beispielsweise eine Empfangseinheit für elektromagnetische Energie, beispielsweise ein elektromagnetisches Feld verstanden werden, aus welchem beispielsweise die Energie bzw. Spannung generiert wird, welche dann unter Vermittlung der Steuereinheit und/oder durch eine direkte leitfähige Verbindung an die Elektroden angelegt werden kann, um einen Stromfluss durch das Lebensmittel zu generieren und hierdurch das Lebensmittel zu erhitzen bzw. zuzubereiten.
  • Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung der Induktionseinheit, welche zur Erzeugung der Energie zur Zubereitung des Lebensmittels aus einem magnetischen Feld verwendet wird, eine sehr flexibel nutzbare Gareinrichtung geschaffen werden kann, die beispielsweise einfach auf einem Induktionskochfeld platziert werden kann und hierdurch eine entsprechende Zubereitung des Lebensmittels unter Verwendung einer Durchleitung von Strom durch dieses Lebensmittel ermöglicht. Wird dagegen aktuell gerade keine Zubereitung des Lebensmittels unter Verwendung einer Durchleitung von Strom durch dieses Lebensmittel benötigt, kann die entsprechende Gareinrichtung wieder an einem anderen Ort, beispielsweise einem Schrank, gelagert werden, sodass ein erforderlicher Platzbedarf in einer Küche gering gehalten werden kann und nur je nach aktuell benötigter Funktion ein hierfür ausgelegtes Gerät verwendet werden kann.
  • Besonders günstig ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Gareinrichtung als mobiles Gerät ausgebildet ist, insbesondere wobei die Induktionseinheit ausgebildet ist, um auf einem (Induktions-) Kochfeld angeordnet zu werden oder eine von einem solchen (Induktions-) Kochfeld ausgegebene elektromagnetische Energie zu empfangen und zu wandeln. Alternativ kann eine kochfeldunabhängige Einrichtung zur induktiven Energieübertragung verwendet werden. Insbesondere kann diese Einrichtung über eine Funktion zur induktiven Energieübertragung und eine Funktion zur Kommunikation mit der Garreinrichtung verfügen. Auch Kombinationen aus einem Induktionskochfeld und einer oben beschriebenen Einrichtung zur induktiven Energieübertragung sind möglich. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Gareinrichtung je nach Bedarf aus einem Lager herausgeholt und in Einsatz gebracht werden kann und, wenn aktuell kein Bedarf ist, an einer günstigen Stelle gelagert werden kann.
  • Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes kann ferner ein Verschlusselement zum Verschließen des Garraumes vorgesehen sein, insbesondere wobei das Verschlusselement als ein Deckel ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, die Sicherheit während des Garprozesses zu erhöhen, da in diesem Fall beispielsweise keine Spritzer oder andere heißen Teile des Lebensmittels aus dem Garraum heraus gelangen können. Auch kann durch die Verwendung eines solchen Verschlusselements sichergestellt werden, dass im Betrieb der Gareinrichtung der Nutzer keine Elektroden oder damit elektrisch leitfähig verbundene Gegenstände wie z.B. Lebensmittel berühren kann. Dies ist wichtig, da an diesen Elektroden meist eine hohe Spannung angelegt wird, um das Lebensmittel zu garen.
  • Besonders sicher einsetzbar ist eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes mit einem Verschlusselementsensor, um eine den Garraum verschießende Position des Verschlusselementes zu erfassen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um die elektrische Spannung in Abhängigkeit von einem Signal des Verschlusselementsensors auszugeben. Beispielsweise kann ein solcher Verschlusselementsensor als ein Schalter ausgestaltet sein, der geschlossen wird, wenn das Verschlusselement wie beispielsweise der Deckel, den Garraum vollständig verschließt und sich somit in einer den Garraum verschließenden Position befindet. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, zu erkennen, dass das Verschlusselement beispielsweise nicht (vollständig) den Garraum verschließt und somit möglicherweise noch Teile des Lebensmittels oder eines Hilfsmittels wie beispielsweise Wasser während des Garprozesses aus dem Garraum austreten und somit möglicherweise Verletzungen einem Nutzer verursachen können. Wird erkannt, dass das Verschlusselement wie beispielsweise der Deckel nicht die den Garraum verschließende Position hat, kann beispielsweise eine Stromzufuhr und/oder ein Anlegen einer Spannung an den Elektroden durch die Steuereinheit unterbunden oder zumindest heruntergeregelt werden.
  • Denkbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes mit einem Fehlersensor, der an einer Innenwand des Garraumes und/oder einer Außenwand der Gareinrichtung elektrisch isoliert von den Elektroden angeordnet ist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Fehlersensors anzulegen und/oder freizugeben bzw. zu sperren. Unter einem solchen Fehlersensor kann beispielsweise eine Sensoreinheit verstanden werden, die mit einer Sensorelektrode an der Innenwand des Garraum und/oder einer Elektrode an einer Außenwand der Gareinrichtung elektrisch verbunden ist und beispielsweise einen Stromfluss zwischen dieser Sensorelektrode und zumindest einer der Elektroden erfasst, sodass ein Fehlerstromfluss zwischen den Elektroden und der Sensorelektrode erkennbar ist. Beispielsweise kann eine solche Sensorelektrode an einem oberen Rand einer Topf-förmigen Gareinrichtung angeordnet sein. Dieser Fehlerstromfluss kann beispielsweise durch das Austreten eines elektrisch leitenden Materials wie beispielsweise einem überkochenden Nudelwasser, verursacht sein, welches noch in Kontakt mit zumindest einer der Elektroden steht und einen Hinweis auf eine aktuell sicherheitskritische Betriebssituation der Gareinrichtung darstellen. Für diesen Fall kann beispielsweise durch die Steuereinheit das Anlegen einer Spannung an die Elektroden unterbunden oder zumindest abgeregelt werden.
  • Auch kann gemäß einer anderen Ausführungsform ein Außensensor vorgesehen sein, der auf einer dem Garraum gegenüberliegenden Außenwand der Gareinrichtung angeordnet ist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Außensensors anzulegen und/oder freizugeben. Beispielsweise kann ebenfalls eine Spannung und/oder ein Stromfluss zwischen einer Außensensor-Elektrode des Außensensors mit einer Elektrode erfasst werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, eine Strompfad zwischen zumindest einer der Elektroden auf einem Bereich der Außenseite der Gareinrichtung erkennen zu können, der ebenfalls wieder einen kritischen Betriebszustand der Gareinrichtung repräsentiert. Dementsprechend kann beispielsweise auch durch die Steuereinheit in diesem Fall wieder eine Unterbindung des Anliegens einer Spannung zwischen den Elektroden und/oder eine entsprechende Abregelung dieser Spannung für einen solchen Einsatzfall vorgesehen sein.
  • Besonders sicher eingesetzt werden kann eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der ein freiliegender Außenwandbereich vorgesehen ist, der zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht oder ein solches Material aufweist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, die Gareinrichtung speziell in einem solchen freiliegenden Außenwandbereich berühren zu können, da durch die Verwendung des elektrischen isolierenden Materials in diesem Bereich die Wahrscheinlichkeit für die Gefahr eines Stromschlags für den Nutzer bei der Berührung der Gareinrichtung in diesem Bereich gering gehalten werden kann.
  • Denkbar ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Steuereinheit ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen den Elektroden mit einer im Wesentlichen gleichen oder einem ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz auszugeben, mit der die elektromagnetische Energie über die Induktionseinheit empfangen wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer sehr einfachen technisch einzusetzenden Steuereinheit, ohne dass in einem solchen Fall kostenintensive Leistungshalbleiterbauelementen zur Wandlung der elektromagnetischen Energie von der Empfangseinheit erforderlich sind.
  • Besonders günstig ist ferner eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der eine Kommunikationseinheit zur Ausgabe eines Energiesteuersignals vorgesehen ist, um eine Information zu einer vorzunehmenden Ausgabe der Spannung zwischen den Elektroden an eine Bereitstellungseinheit für die elektromagnetische Energie auszugeben, insbesondere um die Ausgabe von elektromagnetischer Energie durch die Bereitstellungseinheit zu steuern. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, der Bereitstellungseinheit für die elektromagnetische Energie, die beispielsweise als Induktionskochfeld ausgestaltet ist, eine Information geben zu können, dass beispielsweise durch das Vorliegen eines sicherheitskritischen Betriebszustands aktuell eine Unterbrechung des Kochprozesses erforderlich ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Ausgabe der elektromagnetischen Energie unterbrochen und somit die Energieeffizienz des Garprozesses erhöht werden.
  • Ebenso ist es möglich, durch eine Kommunikationseinheit in der Gareinrichtung der Bereitstellungseinheit für elektromagnetische Energie Vorgaben zu der bereitzustellenden Energie bzw. Leistung zu übermitteln. Dadurch ist es möglich, die von der Induktionseinheit der Gareinrichtung aufgenommene Energie direkt an die Elektroden weiterzuleiten, ohne in dem Gargerät eine weitere Einrichtung zur Regelung der Energie bereithalten zu müssen.
  • Einen hohen Nutzerkomfort bietet eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes mit einer Messeinheit zur Messung einer Temperatur an einer Stelle eines im Garraum angeordneten Lebensmittels, insbesondere wobei die Messeinheit ausgebildet ist, um an unterschiedlichen Positionen im oder am Lebensmittel dessen aktuelle Temperatur zu erfassen, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden in Abhängigkeit von einem Messsignal der Messeinheit anzulegen und/oder in Abhängigkeit von einem Messignal der Messeinheit eine höhere oder niedrigere Leistung von der Bereitstellungseinheit für elektromagnetische Energie anzufordern. Eine solche Ausführungsform ermöglicht die Überwachung des Garprozesses und somit die schmackhafte Zubereitung des Lebensmittels.
  • Die vorstehend genannten Vorteile lassen sich auch durch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes als Verfahren zum Betreiben einer Variante einer hier vorgestellten Gareinrichtung realisieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • Empfangen von elektromagnetsicher Energie durch die Induktionseinheit; und
    • Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der empfangenen elektromagnetischen Energie.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
  • Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um Eingangssignale einzulesen und unter Verwendung der Eingangssignale Ausgangssignale zu bestimmen und bereitzustellen. Ein Eingangssignal kann beispielsweise ein über eine Eingangsschnittstelle der Steuereinheit einlesbares Sensorsignal darstellen. Ein Ausgangssignal kann ein Steuersignal oder ein Datensignal darstellen, das an einer Ausgangsschnittstelle der Steuereinheit bereitgestellt werden kann. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um die Ausgangssignale unter Verwendung einer in Hardware oder Software umgesetzten Verarbeitungsvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu eine Logikschaltung, einen integrierten Schaltkreis oder ein Softwaremodul umfassen und beispielsweise als ein diskretes Bauelement realisiert sein oder von einem diskreten Bauelement umfasst sein.
  • Von Vorteil ist auch ein Computer-Programmprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann. Wird das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Steuereinheit ausgeführt, so kann das Programmprodukt oder Programm zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
  • Auch wenn der beschriebene Ansatz anhand eines Haushaltgeräts beschrieben wird, kann der hier beschriebene Ansatz entsprechend im Zusammenhang mit einem gewerblichen oder professionellen Gerät, beispielsweise einem medizinischen Gerät, wie einem Reinigungs- oder Desinfektionsgerät, einem Kleinsterilisator, einem Großraumdesinfektor oder einer Container-Waschanlage eingesetzt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Gareinrichtung; und
    Figur 2
    ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten Ansatzes als Verfahren zum Betreiben einer Gareinrichtung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Gareinrichtung 100, die beispielsweise als mobiles Gerät ausgestaltet ist und in der Form eines Topfes auf einem Induktionskochfeld 105 positioniert werden kann. Die Gareinrichtung 100 weist einen Garraum 110 auf, der als Lebensmittelbehandlungsraum des Kleingerätes bzw. der Gareinrichtung 100 dient und an dessen Wand-Innenseiten Elektroden 115 angeordnet sind. Die Elektroden 115 sind hierbei freiliegend angeordnet, so dass diese beispielsweise mit einem Lebensmittel 120 oder einem (Zubereitungs-) Hilfsstoffe wie Wasser in Kontakt kommen können und bei einem Anlegen einer Spannung an die Elektroden 115 somit einen Stromfluss durch das Lebensmittel 120 bzw. den Hilfsstoff bewirken. Auf diese Weise kann das Lebensmittel 120 erhitzt und somit gegart oder zubereitet werden.
  • Um nun an die Elektroden 115 eine elektrische Spannung anzulegen, sind diese mit einer Steuereinheit 130 der Gareinrichtung 100 verbunden, wobei diese Steuereinheit 130 als eine Elektronikeinheit des Kleingeräts bzw. der Gareinrichtung 100 ausgebildet ist. Die Steuereinheit 130 ist mit einer Induktionseinheit 135 verbunden, die beispielsweise als Energieübertragungsspule des Kleingeräts verstanden werden kann.
  • Wird nun beispielsweise die Gareinrichtung 100 auf dem Induktionskochfeld 105, genauer gesagt über einer Bereitstellungseinheit 140 des Induktionskochfelds 105 platziert, kann nach einem Einschalten des Induktionskochfeldes 105 mittels einer Bedien- und Anzeigeeinheit 142 bzw. einer Bedieneinheit 143 der Gareinrichtung 100 und/oder einem Aufruf und/oder Start einer Funktion mittels einer Bedien- und Anzeigeeinheit 142 bzw. einer Bedieneinheit 143 der Gareinrichtung 100 und oder dem Start eines Prozesses mit einem erhöhten Energieverbrauch in der Gareinrichtung durch eine Energieübertragungsspule 145 der Bereitstellungseinheit 140 als Transmitter eine elektromagnetische Energie 150 ausgegeben oder abgestrahlt werden, die durch die Induktionseinheit 135 der Gareinrichtung 100 empfangen werden kann. Bei einem Bestehen einer Energieversorgung durch die Induktionseinheit kann durch die Steuereinheit 130 direkt oder indirekt eine Spannung zwischen den Elektroden 115 angelegt werden. Auf diese Weise kann sehr einfach mit hohem Benutzerkomfort einer Erhitzung des Lebensmittels 120 in dem Garraum 110 der Gareinrichtung 100 erreicht werden, wobei diese Gareinrichtung 100 nicht dauerhaft auf dem Induktionskochfeld 105 verbleiben muss, sondern bei Nichtgebrauch entsprechend aufgeräumt werden kann und somit eine effiziente Nutzung des in einer Küche vorhandenen Raums ermöglicht.
  • Um das Lebensmittel 120 besonders sicher garen zu können, kann auch ein Verschlusselement 155, beispielsweise in der Form eines Deckels unter einer Klappe, vorgesehen sein, um den Garraum 110 zu verschließen. Auf diese Weise können keine heißen Spritzer aus dem Garraum 110 bei der Zubereitung des Lebensmittels 120 entweichen und möglicherweise den Nutzer der Gareinrichtung 100 durch Brandwunden verletzt. Um nun auch beispielsweise während der Zubereitung des Lebensmittels 120 zu erkennen, ob das Verschlusselement 155 tatsächlich den Garraum 110 verschließt, kann ein solcher Verschlusselementsensor 160, beispielsweise in der Form eines Deckelsensors, vorgesehen sein, der mit der Steuereinheit 130 verbunden ist und eine Information an die Steuereinheiten 130 liefert, wenn beispielsweise das Verschlusselement den Garraum 110 nicht hinreichend dicht verschließt. In diesem Fall kann beispielsweise die Steuereinheit 130 die an die Elektroden 115 angelegte oder anzulegende Spannung unterbrechen oder entsprechend reduzieren, um eine weitere Erhitzung des Lebensmittels 120 zu reduzieren oder zu unterbrechen.
  • Denkbar ist ferner auch, dass zur Erkennung eines Überkochens von einem Lebensmittel 120 oder dem Hilfsmittel in dem Garraum 110 ein entsprechender Fehlersensor 165, beispielsweise an einer Seitenwand des Garraums 110 angeordnet ist, der ebenfalls mit der Steuereinheit 130 verbunden ist. Beispielsweise kann dieser Fehlersensor 165 in der Form einer Elektrode ausgebildet sein, wobei die Steuereinheit 130 eine Spannung zwischen einer der Elektroden 115 und dem Fehlersensor 165 erfassen kann. Wird beispielsweise durch ein leitendes Lebensmittel oder einen entsprechenden Hilfsstoff wie einem Kochwasser eine elektrische Verbindung zwischen einer Elektroden 115 und dem Fehlersensor 165 generiert, kann beispielsweise die Steuereinheit 130 ebenfalls wieder eine Spannung zwischen den Elektroden 115 unterbrechen oder abregeln, um eine weitere Erhitzung des Lebensmittels und damit ein Überkochen dieses Lebensmittels 120 oder des Stoffs aus dem Garraum 110 verhindern oder zumindest reduzieren und insbesondere eine elektrisch leitfähige Verbindung des Nutzers mit den Elektroden während des Betriebs sicher zu unterbinden.
  • Ferner kann gemäß dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an der Gareinrichtung 100 noch ein Außensensor 170 vorgesehen sein, der beispielsweise auf einer Außenseite der Gareinrichtung 100 positioniert ist und der ebenfalls mit der Steuereinheit 130 elektrisch leitfähig verbunden ist. Der Außensensor 170 kann ebenfalls als Elektrode ausgebildet sein, wobei die Steuereinheit 130 auch eine Spannung zwischen dem Außensensor 170 und einer der Elektroden 115 erfassen kann, um beispielsweise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen zwischen dem Außensensor 170 und einer der Elektroden 115 durch beispielsweise ein überkochendes Lebensmittel 120 erkennen zu können. Ein derartiger Fehler durch ein Überkochen ist besonders problematisch, da diesem Fall auf der Außenseite der Gareinrichtung 100 eine elektrische Spannung anliegen würde, die einem Benutzer der Gareinrichtung 100 einen elektrischen Schlag abgeben könnte und somit die Sicherheit der Nutzung der Gareinrichtung 100 erheblich reduzieren würde. Wird somit beispielsweise einen elektrischen Kurzschluss oder ein sehr niedriger Widerstand zwischen dem Außensensor 170 und einer den Elektroden 115 erfasst, kann beispielsweise ebenfalls die Steuereinheit 130 die zwischen den Elektroden 115 angelegte Spannung unterbrechen oder reduzieren, um die weitere Erhitzung des Lebensmittels 120 zu unterbrechen oder abzuregeln.
  • Auch kann gemäß dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Gareinrichtung 100 einen Außenwandbereich 175 aufweisen, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht oder ein solches Material aufweist. Hierdurch besteht für einen Benutzer der Gareinrichtung 100 die Möglichkeit, diese Gareinrichtung 100 in diesem Außenwandbereich 175 zu berühren oder die Gareinrichtung 100 vom Induktionskochfeld 105 zu bewegen, wobei die Gefahr, einen elektrischen Schlag zu erhalten, bei der Berührung der Gareinrichtung 100 an dem Außenwandbereich 175 reduziert ist.
  • Auch kann die Gareinrichtung 100 eine Kommunikationseinheit 180 aufweisen, die beispielsweise als Kommunikationsspule des Kleingeräts ausgestaltet ist und die mit der Steuereinheit 130 verbunden ist. Wird beispielsweise durch die Steuereinheit 130 eine Unterbrechung oder Abregelung der zwischen den Elektroden 115 anzulegen Spannung angesteuert, kann dies über die Kommunikationseinheit 180 einer entsprechenden Empfangseinheit 185 der Bereitstellungseinheit 140 übermittelt werden, wobei die Empfangseinheit 185 beispielsweise ebenfalls als Kommunikationsspule ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise mittels einer Elektronikeinheit bzw. Ansteuereinheit 190 der Bereitstellungseinheit 140 eine Ausgabe der elektromagnetischen Energie 150 reduziert oder unterbrochen werden, so dass ein effizienter Betrieb der Gareinrichtung 100 ermöglicht wird.
  • Auch kann eine Messeinheit 195 vorgesehen sein, mittels der an einer Stelle oder mehreren Stellen des Lebensmittels 120 die Temperatur gemessen wird. Auf diese Weise kann der Garprozess optimiert und/oder eine entsprechende an den Elektroden 115 anzulegen Spannung gesteuert werden, um eine geschmacklich möglichst gute Zubereitung des Lebensmittels 120 zu erreichen. Beispielsweise kann die zwischen den Elektroden 115 anzulegen Spannung durch die Steuereinheit 130 reduziert werden, wenn die Temperatur des Lebensmittels an einer oder mehreren Stellen bereits eine gewünschte Wunschtemperatur erreicht hat.
  • Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 200 zum Betreiben einer Variante einer hier vorgestellten Gareinrichtung. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 210 des Empfangens von elektromagnetsicher Energie durch die Induktionseinheit und einen Schritt 220 des Anlegens einer Spannung zwischen den Elektroden durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von der empfangenen elektromagnetischen Energie.
  • Zusammenfassend ist anzumerken, dass bei dem hier vorgestellten Ansatz ein "Ohmic Heating" verwendet wird, bei dem ein Strom durch das Lebensmittel fließt und dieses direkt erwärmt. Um diesen Stromfluss zu induzieren, werden beispielsweise zwei Elektroden mit dem Lebensmittel in Kontakt gebracht und es wird beispielsweise eine (Rechteck -) Wechselspannung zwischen diesen Elektroden angelegt.
  • Die für "Ohmic heating" genutzten Frequenzen liegen im Bereich von einigen 10 kHz bis einigen 100 kHz. Dadurch werden die elektrische Leitfähigkeit von (pflanzlichen) Zellstrukturen und damit die einbringbare Energiemenge erhöht. Weiterhin soll der Hydrolyseeffekt verhindert und die Elektroden vor Korrosion geschützt werden. Die Frequenzen der Ströme durch die Spulen eines handelsüblichen Induktionskochfelds bzw. einer Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung liegen vorzugsweise im Bereich einiger 10 kHz.
  • Vorzugsweise ist eine Anforderung von Leistungen möglich, welche von der Gareinrichtung 100 oder einem mobilen Kleingerät an das Gerät zur Energiebereitstellung gesendet werden können und welche zu einer Bereitstellung der Leistung durch das Gerät bzw. die Gareinrichtung 100 zur Energiebereitstellung führen. Dabei ist keine gezielte Anforderung von Frequenzen vorgesehen. Derzeit werden keine Maßnahmen zur Risikominimierung von Einrichtungen zum "Ohmic heating" in Form von mobilen Geräten wie Töpfen oder anderen Kleingeräten ohne einen zusätzlichen Schutz der Nahrungsmittelbehälter in einer zusätzlichen Hülle verwendet. Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit beschrieben, mit der die Vorteile eines "Ohmic heatings" in drahtlos mit Energie versorgten Kleingeräten und insbesondere in topfähnlich aufgebauten Küchenkleingeräten sicher genutzt werden können.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft gemäß einem Ausführungsbeispiel somit eine Gareinrichtung als Einrichtung zur Nahrungsbehandlung mittels eines Stromflusses durch das Lebensmittel (ohmic heating), wobei mindestens das Lebensmittel und mindestens zwei im Betrieb der Einrichtung mit dem Lebensmittel direkt oder indirekt in Kontakt befindliche Elektroden von einer ortsveränderlichen Einrichtung aufgenommen werden und die Energieversorgung der ortsveränderlichen Einrichtung drahtlos erfolgt. Auch kann in einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Nahrungsmittelbehandlungsraum im Betriebszustand der Anlage abgeschlossen und insbesondere gegen Berührung der Elektroden und damit in Kontakt stehenden leitfähigen Materialien abgeschlossen sein. Zu beachten ist hierbei, dass bei dem "Ohmic heating" an den Elektroden relativ hohe Spannungen angelegt werden, um einen Wechselstrom durch das Lebensmittel zu erzeugen. Es sollte daher verhindert werden, dass der Nutzer mit dieser Spannung in Kontakt kommt. Günstig ist ferner ein Ausführungsbeispiel bei der der Abschluss des Nahrungsmittelbehandlungsraums durch einen Deckel und/oder eine Tür erfolgt. Auch kann gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Deckel und/oder die Tür bei dem Betrieb des Geräts zur Nahrungsmittelbehandlung und insbesondere bei einem Anliegen einer hohen Spannung zwischen den mindestens zwei direkt oder indirekt mit dem Lebensmittel in Kontakt stehenden Elektroden gegen eine Entfernung und oder eine Öffnung gesichert sein. Auch kann gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel eine Öffnung bzw. Entfernung des Deckels und/oder der Tür zu einer Abschaltung der Spannung zwischen den mindestens zwei Elektroden führen und/oder ein Anlegen der Spannung zwischen den mindestens zwei Elektroden nur dann möglich sein, wenn ein geschlossener Zustand des Garraums detektiert wurde. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Austreten von Lebensmitteln und insbesondere von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten und insbesondere die Bildung eines durchgängigen leitfähigen Films von den Elektroden bis zu einer äußeren Oberfläche des Geräts durch eine Dichtung und/oder andere geeignete Maßnahmen wesentlich erschwert oder verhindert werden. Speziell ist zu beachten, wenn durch austretende Flüssigkeit ein durchgängig leitfähiger Film von den Elektroden bis auf die zugängliche Außenseite des Gargefäßes / Kleingeräts auftreten kann, kann ohne geeignete Maßnahmen eine Gefährdung des Nutzers durch elektrischen Schlag eintreten.
  • Von Vorteil ist weiterhin ein Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes bei der ein Austreten von Lebensmitteln und insbesondere von Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten und insbesondere die Bildung einer durchgängigen elektrisch leitfähigen Verbindung (z. B. in Form eines Films) von den Elektroden bis zu einer äußeren Oberfläche des Geräts durch mindestens eine Sensoreinrichtung erkannt wird und eine Detektion eines leitfähigen Films zu einer Abschaltung der Spannung zwischen den Elektroden und/oder zu einer Abschaltung des Betriebs der Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung führt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Detektion einer durchgängigen elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen den Elektroden und einer äußeren Oberfläche der Gareinrichtung durch eine Messung einer Spannung zwischen mindestens einer der Elektroden und/oder einem Punkt und/oder einer Fläche im Inneren des Nahrungsmittelbehandlungsraums und insbesondere in der Nähe der Öffnung des Nahrungsmittelbehandlungsraums auf der einen Seite und/oder mindestens einem Punkt und/oder mindestens einer Fläche auf den dem Nutzer im betriebsbereiten Zustand zugänglichen Teilen (z. B der Außenwand) der Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung bzw. der Gareinrichtung auf der anderen Seite erfolgen. Diese Messung sollte in dem Kleingerät bzw. der Gareinrichtung erfolgen. Als Reaktion auf eine leitfähige Verbindung aus dem Garraum in den zugänglichen Bereich kann z. B. die Verbindung der Elektroden im Innenraum zu spannungsführenden Teilen abgeschaltet werden. Gleichzeitig oder zusätzlich kann auch die drahtlose Energiezufuhr gestoppt oder reduziert werden. Bei einer reduzierten Leistungszufuhr kann z. B. noch ein User Interface bzw. eine Bedien- bzw. Anzeigeeinheit aktiv sein, welches den Nutzer über den Grund des Abbruchs informiert und gegebenenfalls Informationen oder Tips zur Behebung des Problems gibt.
  • Auch kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die äußere Oberfläche der Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung im Wesentlichen aus einem Material mit einem hohen elektrischen Widerstand (beispielsweise mit mehr als 1 kOhm pro cm) oder aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Wenn die äußere Hülle aus einem nicht-leitenden Material wie z. B. Kunststoff zumindest teilweise besteht oder ein solches Material aufweist, wird das Risiko eines Kontakts des Nutzers mit einem unter Spannung stehenden Teil reduziert.
  • Denkbar ist auch, dass gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die drahtlose Energieübertragung mittels Induktion erfolgt. Eine Energieübertragung mit je einer Energieübertragungsspule und je einer Kommunikations-Spule im beweglichen Kleingerät und in dem energiebereitstellenden Transmitter (z. B. Kochfeld mit entsprechender Funktionalität) ermöglicht dann eine effiziente und schnelle Energieübertragung an die Gareinrichtung.
  • Auch kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel die Frequenz der an den direkt oder indirekt mit dem Lebensmittel in Kontakt stehenden Elektroden anliegenden Wechselspannung mit der Frequenz des Stroms durch die Spulen einer Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung (Transmitter) übereinstimmen. Denkbar ist auch, dass die Frequenz der an den direkt oder indirekt mit dem Lebensmittel in Kontakt stehenden Elektroden anliegenden Wechselspannung größer und insbesondere um ein ganzzahliges Vielfaches größer als die Frequenz des Stroms durch die Spulen einer Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung (Transmitter) ist.
  • Von Vorteil ist weiterhin ein Ausführungsbeispiel als System aus einer Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung mittels Stromfluss und einer Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung, wobei die Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung ausgebildet ist, um Daten an die Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung zu senden, welche die Energieübertragung von der Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung an die Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung ganz oder in Teilen steuert. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Kleingerät die Leistung von dem Energie-bereitstellenden Gerät (Transmitter, z. B. geeignetes Kochfeld) mittels Kommunikation über NFC anfordert oder anfordern kann.
  • Günstig ist auch ein Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatze als System aus einer Einrichtung zur Nahrungsmittelbehandlung mittels Stromfluss und einer Einrichtung zur drahtlosen Energieübertragung wobei eine Frequenz des Stroms durch die Induktionsspule und/oder eine damit physikalisch zusammenhängende Größe übertragen wird. Wenn das Kleingerät eine Variation bzw. Einstellung der Frequenz als einen Parameter zur Beeinflussung des Garvorgangs nutzt und die Frequenz entweder direkt von der induktiven Energieversorgung übernimmt oder durch geeignete Einrichtungen daraus ableitet, kann auch die Frequenz des für die induktive Energieübertragung genutzten Stroms durch die Spule(n) des Transmitters mit der Leistungsanforderung übertragen werden.
  • Schließlich kann auch gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes die Temperatur des Lebensmittels gemessen werden. Insbesondere können mehrere Temperaturmessungen an verschiedenen Bereichen des Lebensmittels durchgeführt werden. "Lebensmittel" kann hier auch ein Nahrungsmittel (z. B. Gemüse) + umgebende Flüssigkeit (z. B. Wasser) sein. Bei einem nicht-homogenen Lebensmittel können insbesondere separate Messungen in unterschiedlichen Bestandteilen des nicht homogenen Lebensmittels durchgeführt werden. Die Messwerte können in die Regelung des Geräts einbezogen werden.
  • Unterschiedliche Merkmale der hier vorgestellten Ausführungsbeispiele können beliebig kombiniert werden, wobei aus Gründen der Knappheit und Übersichtlichkeit in der vorliegenden Beschreibung nicht alle hier offenbarten prinzipiellen Kombinationsmöglichkeiten explizit beschrieben wurden.

Claims (14)

  1. Gareinrichtung (100) zur Zubereitung von Lebensmitteln (120) mittels eines Stromflusses, wobei die Gareinrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist:
    - einen Garraum (110), in dem zwei voneinander elektrisch isolierte, freiliegende Elektroden (115) zum Einleiten eines Stromflusses in das Lebensmittel (120) vorgesehen sind;
    - eine Steuereinheit (130), die ausgebildet ist, um eine elektrische Spannung an die zwei Elektroden (115) anzulegen und /oder das Anlegen einer Spannung an den zwei Elektroden (115) direkt oder indirekt zu steuern; und
    - eine Induktionseinheit (135), die ausgebildet ist, um eine elektromagnetische Energie (150) von außerhalb der Gareinrichtung (100) aufzunehmen
  2. Gareinrichtung (100) gemäß Anspruch 1, die als mobiles Gerät ausgebildet ist, insbesondere wobei die Induktionseinheit (135) ausgebildet ist, um auf einem Kochfeld (105) und/oder einer sonstigen Bereitstellungseinheit (140) für die elektromagnetische Energie (150) angeordnet zu werden.
  3. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner ein Verschlusselement (155) zum Verschließen des Garraumes (110) aufweist, insbesondere wobei das Verschlusselement (155) als ein Deckel ausgebildet ist.
  4. Gareinrichtung (100) gemäß Anspruch 3, mit einem Verschlusselementsensor (160), um eine den Garraum (110) verschließende Position des Verschlusselementes (155) zu erfassen, wobei die Steuereinheit (130) ausgebildet ist, um die elektrische Spannung in Abhängigkeit von einem Signal des Verschlusselementsensors (160) auszugeben und/oder freizugeben.
  5. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Fehlersensor (165), der an einer Innenwand des Garraumes (110) und/oder einer Außenwand der Gareinrichtung (100) elektrisch isoliert von den Elektroden (115) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (130) ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden (115) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Fehlersensors (165) anzulegen und/oder freizugeben.
  6. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Außensensor (170), der auf einer dem Garraum (110) gegenüberliegenden Außenwand der Gareinrichtung (100) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (130) ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden (115) in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Außensensors (170) anzulegen und/oder freizugeben.
  7. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem freiliegenden Außenwandbereich (175), der zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht oder ein solches Material aufweist.
  8. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Steuereinheit (130) ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen den Elektroden (115) mit einer im Wesentlichen gleichen oder einem ganzzahligen Vielfachen einer Frequenz auszugeben, mit der die elektromagnetische Energie (150) über die Induktionseinheit (135) empfangen wird.
  9. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Kommunikationseinheit (180) zur Ausgabe eines Energiesteuersignals, um eine Information zu einer vorzunehmenden Ausgabe der Spannung zwischen den Elektroden (115) und/oder einer mit vorzunehmenden Ausgabe einer Spannung zwischen den Elektroden verbundenen physikalischen Größe und insbesondere der notwendigen Energie und/oder Leistung an eine Bereitstellungseinheit (140) für die elektromagnetische Energie (150) auszugeben, insbesondere um die Ausgabe von elektromagnetischer Energie (150) durch die Bereitstellungseinheit (140) zu steuern.
  10. Gareinrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Messeinheit (195) zur Messung mindestens einer Temperatur an mindestens einer Stelle eines im Garraum (110) angeordneten Lebensmittels (120), insbesondere wobei die Messeinheit (195) ausgebildet ist, um an unterschiedlichen Positionen im oder am Lebensmittel (120) dessen aktuelle Temperatur zu erfassen, wobei die Steuereinheit (130) ausgebildet ist, um die Spannung zwischen den Elektroden (115) in Abhängigkeit von einem Messsignal der Messeinheit (195) anzulegen.
  11. Garsystem (100, 140) mit einer Gareinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Bereitstellungseinheit (140) für die elektromagnetische Energie (150) an die Induktionseinheit (135).
  12. Verfahren (200) zum Betreiben einer Gareinrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist:
    - Empfangen (210) von elektromagnetsicher Energie (150) durch die Induktionseinheit (135); und
    - Anlegen (220) einer Spannung zwischen den Elektroden (115) durch die Steuereinheit (130) in Abhängigkeit von der empfangenen elektromagnetischen Energie (150).
  13. Steuereinheit (130), die ausgebildet ist, um die Schritte (210, 220) des Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
  14. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (200) nach Anspruch 12, wenn das Computer-Programmprodukt auf einer Steuereinheit (130) gemäß Anspruch 13 ausgeführt wird.
EP24215416.9A 2023-12-12 2024-11-26 Gareinrichtung zur zubereitung von lebensmitteln mittels eines stromflusses und verfahren zum betreiben einer gareinrichtung Pending EP4572531A1 (de)

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