BR112015015226B1 - Método para determinar a temperatura do núcleo de alimentos em um recipiente fechado, dispositivo de processamento de alimentos e aparelho para determinar a temperatura do núcleo de um alimento em um recipiente fechado - Google Patents
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Abstract
método para determinar a temperatura do núcleo de alimentos em um recipiente fechado, dispositivo de processamento de alimentos e aparelho para determinar a temperatura do núcleo de um alimento em um recipiente fechado a presente invenção refere-se a um método de determinação da temperatura do núcleo de alimentos em um recipiente fechado, sendo que o método compreende as etapas de: ajustar uma potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente seja alterada dentro de um período predeterminado; obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente; e determinar a temperatura do núcleo do alimento com base nas informações relacionadas à mudança de temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente e temperaturas de núcleo do alimento. a invenção se refere também a um aparelho para determinar a temperatura do núcleo do alimento e a um dispositivo de processamento de alimentos.
Description
[001] A invenção refere-se a uma análise de alimentos e particularmente refere-se a aparelhos e a um método para determinar a temperatura do núcleo de alimentos.
[002] O ponto de cozimento refere-se a um estado do alimento que está sendo cozido em que um bom equilíbrio de preservação do valor nutricional e melhoria de sabor é obtido. Tanto o cozimento insuficiente quanto o cozimento em excesso criam consequências negativas nesses dois aspectos, assim como à segurança do alimento. Um alimento que é insuficientemente cozido pode causar doenças transportadas por alimento nos consumidores, já que o aumento da temperatura e/ou o tempo em que ela é mantida são insuficientes para matar bactérias ou parasitas nocivos, especificamente na parte interna do alimento. Por outro lado, o cozimento em excesso afeta o sabor e a textura do alimento, por exemplo devido à perda excessiva de umidade, e possivelmente destrói a estrutura de certos nutrientes, o que leva à redução dos benefícios de saúde desse alimento.
[003] A chave para resolver esse problema é monitorar a temperatura interna (do núcleo) do alimento durante o cozimento. Para detectar a temperatura do núcleo do alimento cozido, as pessoas têm usado um termômetro com formato de agulha que é inserido no interior do alimento para fornecer uma medição da temperatura em que a ponta da agulha está situada. O método é, entretanto, destrutivo e problemático, envolvendo ainda uma quantidade significativa de trabalho manual.
[004] Outros importantes métodos de detecção térmica incluem radiometria eletromagnética (na faixa infravermelha ou de micro-ondas), termometria por ressonância magnética e termometria por ultrassom. Esses métodos não são destrutivos e alguns podem detectar a temperatura a alguns centímetros de profundidade no objeto. Entretanto, eles podem exigir uma configuração inicial complexa e, dessa forma, custo elevado, ou estão sujeitos a vários fatores perturbantes, tornando, dessa forma, a medição não confiável.
[005] O documento n° WO 00/28292 A1 revela um método e um equipamento sem contato para medir a a temperatura interna aproximada do alimento cozido em um tipo aberto (aquecido em um lado) dos aparelhos de cozimento. Entretanto, tal equipamento precisa empregar um dispositivo de ultrassom ou de infravermelho em alinhamento vertical com o produto alimentício para medir a temperatura do núcleo ou da superfície do alimento e calcular a temperatura interna aproximada do alimento.
[006] Em vista dos problemas mencionados acima, é vantajoso obter um aparelho e um método mais desejável de determinação da temperatura do núcleo de alimentos. Também é vantajoso obter um aparelho e um método de baixo custo, de fácil implementação e exato o suficiente para a determinação da temperatura do núcleo de alimentos que seja adequado para aplicações em produtos destinados ao consumidor.
[007] O calor é transferido de várias formas como condução, convecção e radiação. Vejamos o processo de aquecimento de um forno como exemplo. Primeiro, a fonte de calor é ligada, o que aquece o ar dos arredores, tanto por radiação quanto por condução. Enquanto isso, a parede interna do forno, frequentemente produzida a partir de placas de zinco hoje em dia, também é aquecida pela radiação da fonte de calor e pelo calor transferido pelo ar através de convecção. O aquecimento do alimento é, então, feito pela radiação, tanto da fonte de calor quanto das placas de zinco quentes e pelo calor transferido pelo ar através de convecção.
[008] O calor flui espontaneamente de um sistema de temperatura mais alta para um de temperatura mais baixa. Quando um alimento é colocado no interior de um forno pré-aquecido, o estado de equilíbrio térmico é restabelecido após um curto período temporário sob um mecanismo de controle. Nesse estado de equilíbrio térmico, a temperatura dos arredores do alimento é mantida constante, uma vez que o calor criado pelas fontes de calor é igual ao que flui para o alimento e se dissipa em outro lugar, o que pode ser expresso da seguinte forma:Qc=Qh+Ql (1)em que Qc, Qh e Ql representam o total de calor gerado pela fonte de calor, o calor que flui para o objeto alimentício e o calor perdido (por exemplo, que escapa do forno), respectivamente.
[009] No estado de equilíbrio térmico durante o aquecimento, a temperatura do forno (isto é, a temperatura interna do forno) Ta permanece constante, até uma adjacência muito próxima da superfície do alimento, a partir da qual existe um gradiente de temperatura negativo em direção ao centro do alimento. A medição da temperatura ambiente interna do forno, mesmo em posição muito próxima à superfície do alimento, fornece uma leitura constante, que pode não refletir a temperatura interna ou a variação de temperatura interna do alimento.
[010] Entretanto, assim que a potência de aquecimento cai, o calor gerado não é suficiente para compensar o calor que é dissipado e, como resultado, a temperatura do forno começa a cair. A taxa de queda depende da energia térmica total que o ambiente do forno interno inteiro tem no início da queda de potência de aquecimento, sendo que a energia térmica total inclui aquela que reside no alimento e é, dessa forma, dependente da temperatura volumétrica do alimento. A temperatura do forno Ta varia ao longo do tempo da seguinte forma:Ta(t)=g(Ta(t0),T(t0,sr),Q'c), t>t0 (2)onde t0 é o instante no tempo em que a potência de aquecimento é reduzida, T(t0, sr) representa a distribuição espacial de temperatura do alimento em t0 e Q'c é o calor gerado após a diminuição de potência (portanto, Q'c < Qc). Quando o objeto de alimento é de geometria em grande parte regular, por exemplo aproximadamente uma esfera, um cilindro, um cuboide ou um elipsoide, bem como uniforme ou bem estruturado (por exemplo, em camadas) em termos de suas propriedades térmicas, a equação (2) pode se reduzir para:Ta(t)=g(Ta(t0),T(t0,sr0),Q'c), t>t0 (3)onde T(t0,sr0)é a temperatura do alimento no seu centro (isto é, a temperatura do núcleo do alimento) em t0, o que significa que a temperatura do forno pode ser associada inequivocamente à temperatura do núcleo do alimento. Em um instante no tempo t0 + δt, sendo δt um período de tempo suficientemente curto (por exemplo, de alguns segundos a algumas dezenas desegundos), a função g()pode ser linearizada como:Ta(t) = Ta(10)+ h(T(10,S>))Xt , t >10 (4)onde h(T(t0,s0))fornece a taxa de queda de temperatura comofunção de T(t0,sr0) .A forma analítica de h é determinadaprincipalmente por Q'c, o que se relaciona assim à potência de aquecimento quando t > t0, bem como os parâmetros do alimento, como as propriedades térmicas e a geometria. Dadas as dimensões e o tipo do alimento, h pode ser determinado de forma experimental.
[011] Como pode ser deduzido da discussão acima, quando a potência de aquecimento é reduzida, a temperatura interna do forno cai. A taxa de queda da temperatura interna do forno é estreitamente associada à temperatura do núcleo do alimento, isto é, quanto maior a temperatura do núcleo do alimento, menor a taxa de queda de temperatura interna do forno. Dessa forma, a taxa de queda da temperatura interna do forno pode ser usada para inferir a temperatura do núcleo do alimento.
[012] Com base nos argumentos acima, em um aspecto, uma modalidade da invenção fornece um método de determinação da temperatura do núcleo do alimento em um recipiente fechado, sendo que o método compreende as etapas de: ajustar uma potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente mude dentro de um período predeterminado; obter informações relacionadas à mudança da temperatura interna do recipiente; e determinar a temperatura do núcleo do alimento com base nas informações relacionadas à mudança da temperatura interna e nas relações predeterminadas entre as informações relacionadas à mudança da temperatura interna do recipiente e da temperatura do núcleo do alimento.
[013] Como as relações entre as informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente e a temperatura do núcleo do alimento são pré-obtidas, por exemplo por experimento, assim como as informações relacionadas à mudança de temperatura interna podem ser capturadas facilmente durante o cozimento sem destruir o alimento, o método da invenção possibilita uma forma mais eficaz e mais desejável de determinação da temperatura do núcleo do alimento em comparação com métodos tradicionais.
[014] Em um exemplo, as informações relacionadas à mudança da temperatura interna compreendem uma taxa da mudança da temperatura interna e a etapa de obtenção compreende: medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente; e calcular a taxa de mudança da temperatura interna do recipiente com base na pluralidade de valores de temperatura interna.
[015] Em um outro exemplo, as informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreendem um valor extremo de mudança da temperatura interna e a etapa de obtenção compreende: medir o valor extremo de mudança da temperatura interna do recipiente durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente.
[016] Em um exemplo, a etapa de ajuste compreende: diminuir a potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente diminua dentro do período predeterminado. Nesse sentido, a taxa de mudança da temperatura interna do recipiente é a taxa de queda da temperatura interna do recipiente; o valor extremo de mudança da temperatura interna do recipiente é o valor extremo da diminuição de temperatura interna do recipiente.
[017] Em um outro exemplo, a etapa de ajuste compreende: aumentar a potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente aumente dentro do período predeterminado. Nesse caso, a taxa de mudança da temperatura interna do recipiente é a taxa de aumento da temperatura interna do recipiente; o valor extremo de mudança da temperatura interna do recipiente é o valor extremo de aumento da temperatura interna do recipiente.
[018] Em um outro aspecto, uma modalidade da invenção fornece um dispositivo de processamento de alimentos que compreende: um recipiente fechado configurado para receber um alimento; um aquecedor acoplado ao recipiente configurado para aquecer o alimento no recipiente; um sensor disposto no recipiente a uma distância predeterminada do alimento e configurado para medir valores de temperatura interna do recipiente; e um controlador acoplado ao aquecedor e ao sensor e configurado para executar um conjunto de operações de: controlar a potência de aquecimento do aquecedor para permitir que a temperatura interna do recipiente seja mudada dentro de um período predeterminado; obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente com base em pelo menos um valor de temperatura interna que é medido pelo sensor durante o período predeterminado; e determinar a temperatura do núcleo do alimento com base nas informações relacionadas à mudança de temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente e temperaturas de núcleo do alimento.
[019] Vantajosamente, as informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreendem uma taxa da mudança de temperatura interna e o sensor é configurado para medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente durante o período predeterminado e o controlador é configurado para receber a pluralidade de valores de temperatura interna do sensor e calcular a taxa de mudança da temperatura interna do recipiente com base na pluralidade de temperaturas internas.
[020] Vantajosamente, as informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreendem um valor extremo de mudança da temperatura interna e o sensor é configurado para medir o valor extremo de mudança da temperatura interna durante o período predeterminado e o controlador é configurado para receber o valor extremo de mudança da temperatura interna do sensor.
[021] Vantajosamente, o controlador é configurado para ajustar uma potência de aquecimento do aquecedor para permitir que a temperatura interna do recipiente seja mudada dentro do período predeterminado.
[022] Vantajosamente, o controlador executa as operações após o alimento no recipiente ter sido cozido por um primeiro período predeterminado.
[023] Vantajosamente, o controlador executa o conjunto de operações periodicamente.
[024] Vantajosamente, a frequência do conjunto de operações executadas pelo controlador aumenta.
[025] Em um outro aspecto, uma modalidade da invenção fornece um aparelho para determinar a temperatura do núcleo do alimento em um recipiente fechado, sendo que o aparelho compreende: uma unidade de ajuste configurada para ajustar a potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente seja mudada dentro de um período predeterminado; uma unidade de obtenção configurada para obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente; e uma unidade de determinação configurada para determinar a temperatura do núcleo do alimento com base nas informações relacionadas à mudança de temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente e temperaturas de núcleo do alimento.
[026] O objetivo acima e outros objetivos e recursos da presente invenção se tornarão mais evidentes com a descrição detalhada a seguir, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos nos quais:A Figura 1 mostra um dispositivo de processamento de alimentos de acordo com uma modalidade da invenção;A Figura 2a mostra um exemplo da curva de potência de aquecimento que pode ser aplicada ao dispositivo de processamento de alimentos da Figura 1 para determinar a temperatura do núcleo do alimento;A Figura 2b mostra um outro exemplo da curva de potência de aquecimento que pode ser aplicada ao dispositivo de processamento de alimentos da Figura 1 para determinar a temperatura do núcleo do alimento;A Figura 3a mostra um exemplo da curva de potência de aquecimento que pode ser usada para obter relações predeterminadas entre taxas de queda da temperatura interna de um recipiente e temperaturas de núcleo do alimento;A Figura 3b mostra um exemplo de curvas de temperatura do núcleo do alimento e de temperatura interna do recipiente sob a potência de aquecimento da Figura 3a;A Figura 4 mostra curvas de temperatura do núcleo de um bolo de arroz e temperatura interna de um forno de assamento;A Figura 5 mostra uma correlação entre a taxa de queda da temperatura interna de um forno de assamento e a temperatura do núcleo de um bolo de arroz;A Figura 6 mostra um aparelho para determinar a temperatura do núcleo do alimento de acordo com uma modalidade da invenção; eA Figura 7 mostra um fluxograma de um método de determinação da temperatura do núcleo do alimento de acordo com uma modalidade da invenção.
[027] Nos desenhos acima, números de referência similares serão compreendidos como se referindo a recursos ou funções similares ou correspondentes.
[028] Será feita referência agora às modalidades da invenção, um ou mais exemplos dos quais são ilustrados nas figuras. As modalidades são fornecidas a título de explicação da invenção e não devem ser entendidas como limitações da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma modalidade podem ser usados com uma outra modalidade para produzir ainda outra modalidade adicional. Entende-se que a invenção abrange essas e outras modificações e variações como vindas do escopo e do espírito da invenção.
[029] A Figura 1 ilustra um dispositivo de processamento de alimentos 100. Um dispositivo de processamento de alimentos 100 compreende um recipiente 102 para receber alimento 101 que pode ser produzido a partir de metal, vidro ou outros materiais com boa condutividade térmica. Vantajosamente, um recipiente 102 pode constituir um espaço fechado durante a operação do dispositivo de processamento de alimentos 100 de modo que a exatidão da determinação da temperatura do núcleo do alimento 101 pode ser aprimorada.
[030] Quaisquer tipos adequados de alimento são aplicáveis aqui para determinação da temperatura do núcleo determinada durante o cozimento. Vantajosamente, os alimentos podem ser classificados em diferentes categorias, cada categoria correspondendo a um conjunto de relações entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna de um recipiente e temperaturas de núcleo de alimentos dessa categoria que podem ser obtidas previamente por experimento e serão descritas em detalhes mais adiante. Em um exemplo, os alimentos podem ser divididos em diferentes categorias em termos do tipo e do tamanho dos mesmos, por exemplo as categorias podem ser “tipo: peixe; tamanho: pequeno”, “tipo: pão; tamanho: médio” e “tipo: frango; tamanho: grande”. Em outras modalidades, um alimento pode ser dividido em diferentes categorias em termos do tipo, formato e tamanho.
[031] Em outras modalidades, cada tipo de alimento pode corresponder a um conjunto de relações entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna de um recipiente e temperaturas de núcleo do alimento desse tipo. Nesse caso, muitos outros conjuntos de relações são necessários em comparação com a situação em que os alimentos são classificados em diferentes categorias.
[032] Ainda com referência à Figura 1, o dispositivo de processamento de alimentos 100 compreende adicionalmente um aquecedor 103 configurado para aquecer o alimento 101 no recipiente 102. O aquecedor 103 pode ser colocado em qualquer posição adequada onde o calor gerado pelo aquecedor 103 pode ser transferido para um alimento 101 por condução e/ou convecção e/ou radiação, por exemplo ser colocado no fundo do recipiente 102 e/ou no topo do recipiente 102. Vários tipos de aquecedores podem ser usados na presente invenção, por exemplo um tubo de aquecimento, uma placa de aquecimento e assim por diante.
[033] Um dispositivo de processamento de alimentos 100 compreende adicionalmente um sensor 104 configurado para medir valores de temperatura interna do recipiente 102. Vários tipos de sensores podem ser usados na presente invenção para executar tal medição de temperatura, por exemplo um sensor do tipo termopar, um sensor de infravermelho e assim por diante. Um sensor 104 pode ser disposto em qualquer posição adequada onde a temperatura interna do recipiente 102 pode ser medida. Vantajosamente, um sensor 104 pode ser disposto no recipiente 102 em uma distância predeterminada do alimento 101 de modo que um bom equilíbrio entre a relação sinal/ruído do sensor 104 e a conveniência de uso é obtido. Por exemplo, a distância predeterminada pode ser na faixa de 10 cm a 20 cm.
[034] Um dispositivo de processamento de alimentos 100 compreende adicionalmente um controlador 105 acoplado eletricamente ao aquecedor 103 e ao sensor 104. Um controlador 105 pode ser uma unidade de microcontrole (MCU), por exemplo. Para alcançar o objetivo de determinar a temperatura do núcleo do alimento 101, uma estratégia de aquecimento dinâmico é adotada, por exemplo a potência de aquecimento do aquecedor 103 é ajustada pelo controlador 105 em alguns pontos durante todo o processo de cozimento do alimento 101. Para simplificar o procedimento de controle do controlador 105 e alcançar uma boa eficiência de aquecimento, vantajosamente, os ajustes de potência de aquecimento do aquecedor 103 podem ocorrer após o alimento 101 ter sido cozido por um primeiro período predeterminado, por exemplo, pode ocorrer em um estágio posterior de cozimento (isto é, um estágio no qual a temperatura do núcleo do alimento 101 aumentou até um certo nível), uma vez que há mais interesse em determinar a temperatura do núcleo do alimento 101 e, dessa forma, o ponto do alimento 101 no estágio posterior do cozimento em comparação com o estágio anterior do cozimento.
[035] O número de ajustes da potência de aquecimento depende dos requisitos do usuário em conhecer a temperatura do núcleo do alimento 101. Tipicamente, pode ser feita uma pluralidade de ajustes da potência de aquecimento do aquecedor 103 de modo que a temperatura do núcleo do alimento 101 e, dessa forma, o ponto do alimento 101, pode ser monitorada em tempo real. A pluralidade de ajustes de potência de aquecimento do aquecedor 103 pode, por exemplo, ser periódica conforme mostrado na Figura 2a. Alternativamente, os ajustes de potência de aquecimento do aquecedor 103 podem não ser periódicos, por exemplo, a frequência dos ajustes pode aumentar gradualmente com o lapso do tempo de cozimento conforme mostrado na Figura 2b. Deve ser notado que o número de ajustes da potência de aquecimento pode também ser escolhido para atender a diferentes requisitos.
[036] Os ajustes da potência de aquecimento do aquecedor 103 podem tomar várias formas. Em um exemplo, um controlador 105 pode diminuir periodicamente a potência de aquecimento do aquecedor 103 de um primeiro nível P1 para um segundo nível P2 no estágio posterior de cozimento conforme mostrado nas Figuras 2a e, como resultado, a temperatura interna do recipiente 102 cai durante cada duração em que a potência de aquecimento está no segundo nível P2. Com o fim de tempo de cozimento, a temperatura do núcleo do alimento 101 aumenta gradualmente; quanto maior a temperatura do núcleo do alimento 101, menor a taxa de queda da temperatura interna do recipiente 102. Portanto, a taxa de queda da temperatura interna do recipiente 102 pode ser usada para inferir a temperatura do núcleo do alimento 101.
[037] Em um outro exemplo, um controlador 105 pode aumentar periodicamente a potência de aquecimento do aquecedor 103 de um primeiro nível para um segundo nível e, como resultado, a temperatura interna do recipiente 102 aumenta durante cada duração em que a potência de aquecimento está no segundo nível. Com o fim de tempo de cozimento, a temperatura do núcleo do alimento 101 gradualmente aumenta; quanto maior a temperatura do núcleo do alimento 101, maior a taxa de aumento da temperatura interna do recipiente 102. Nesse sentido, a taxa de aumento da temperatura interna do recipiente 102 também pode ser usada para inferir a temperatura do núcleo do alimento 101.
[038] Mais adiante neste documento, o procedimento de controle do controlador 105 será descrito em detalhes com o uso das diminuições periódicas de potência de aquecimento do aquecedor 103 como um exemplo dos ajustes de potência de aquecimento.
[039] Com referência às Figuras 2a, um controlador 105 diminui a potência de aquecimento do aquecimento 103 do primeiro nível P1 para o segundo nível P2 periodicamente no estágio posterior de cozimento. Para cada ciclo C, a duração do segundo nível P2 pode ser predeterminada de forma que um bom equilíbrio entre a exatidão de medição e o tempo de aquecimento (isto é, o consumo de potência e a conveniência de usuário) é obtido. Durante a duração do segundo nível de cada ciclo (mais adiante neste documento chamadas de “período de baixa potência de aquecimento”), um controlador 105 controla um sensor 104 para medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente 102. Após a medição, o controlador 105 recebe a pluralidade de valores de temperatura interna do sensor 104 e calcula a taxa de queda da temperatura interna do recipiente 102 com base na pluralidade de valores de temperatura interna. O cálculo da taxa de queda da temperatura interna do recipiente 102 será descrito mais adiante. Depois disso, o controlador 105 determina a temperatura do núcleo do alimento 101 com base na taxa de queda calculada da temperatura interna do recipiente 102 e em um conjunto de relações predeterminadas entre taxas de queda da temperatura interna de um recipiente e temperaturas de núcleo do alimento do mesmo tipo/categoria que o alimento 101. As relações predeterminadas podem ser pré-armazenadas no armazenamento do controlador 105, por exemplo. Alternativamente, as relações predeterminadas podem também ser armazenadas em um armazenamento externo e o controlador 105 pode adquirir as mesmas do armazenamento externo enquanto são necessárias. Para tornar um dispositivo de processamento de alimentos 100 aplicável a um alimento de várias categorias, diferentes conjuntos de relações predeterminadas correspondendo a diferentes categorias de alimento podem ser pré-armazenados no armazenamento do controlador 105 ou no armazenamento externo e um controlador 105 pode escolher o conjunto de relações predeterminadas que corresponde ao alimento 101 ao determinar a temperatura do núcleo do alimento 101.
[040] Deve ser notado, em outras modalidades, que um sensor 104 pode continuar a medir valores de temperatura interna do recipiente 102 periodicamente durante o processo de cozimento inteiro do alimento 101. Nesse caso, um controlador 105 pode primeiro filtrarar esses valores de temperatura interna do recipiente 102 que correspondem ao período de baixa potência de aquecimento e, então, realizar o cálculo.
[041] As relações predeterminadas entre taxas de queda da temperatura interna de um recipiente (também chamado de “recipiente para amostras” no texto a seguir) e temperaturas de núcleo do alimento do mesmo tipo/categoria que o alimento 101 (também chamado de “alimento de amostra” no texto a seguir) podem ser obtidas, por exemplo, por experimento. Uma modalidade da captura das relações predeterminadas é descrita da seguinte forma com referência às Figuras 3a e 3b.
[042] Pode ser notado a partir da Figura 3a que, durante o processo de cozimento inteiro do alimento de amostra, a potência de aquecimento do aquecedor do recipiente para amostras é controlada para diminuir periodicamente de P1 para P2. Na Figura 3b, a curva Ta representa a temperatura interna do recipiente para amostras e a curva T(sr0) representa a temperatura do núcleo do alimento de amostra.
[043] Para o primeiro ciclo (isto é, entre t = t0 a t=t0+Z1+Z2), primeiro, uma pluralidade de valores de temperatura interna Ta correspondendo ao período de baixa potência de aquecimento (isto é, entre t=t0 a t=t0+Z1) do recipiente para amostras no qual o alimento de amostra que é cozido é obtida.
[044] Segundo, uma curva que encaixa na pluralidade de valores de temperatura interna obtida Ta é conduzida com uma função de gabarito. A escolha de um gabarito de encaixe depende principalmente das propriedades térmicas de alimento de amostra, da duração de Z1 e do recipiente para amostras usado. A escolha mais simples é uma função linear se um encaixe é bom o bastante conforme mostrado pela equação acima (4), mas outras funções também são possíveis como um polinômio de segunda ordem, uma função exponencial ou uma função logarítmica. No caso de encaixe linear, a taxa de queda Rt0 é dada pelo coeficiente angular resultante, isto é,Rt0=h(T(t0,sr0)) (5) ao se referir novamente à equação (4) acima. No caso de um encaixe de polinômio de segunda ordem, Rt0 é o coeficiente do termo quadrático; enquanto que para um encaixe exponencial, Rt0 é o coeficiente no expoente.
[045] Terceiro, a relação entre a taxa de queda Rt0 e a temperatura do núcleo do alimento de amostra é determinada de forma experimental. No caso de um encaixe linear, T(t0,sr0)pode ser derivado pela solução da equação(5). Além disso, se h()for uma função linear, isto é, h(T(to,ro)) = Ki xT(ro)+Ko (6)onde K1 e K0 são constantes determinadas de forma experimental, então, a temperatura do núcleo do alimento é igual aT(to,sro)=(Rto-Ko)/K1 (7)K1 toma um sinal negativo conforme a temperatura mais alta de núcleo resulta em uma queda de temperatura interna mais lenta do recipiente para amostras.
[046] As três etapas acima são repetidas para os ciclos subsequentes de modo que as relações entre taxas de queda de temperatura interna do recipiente para amostras e temperaturas de núcleo do alimento de amostra são derivadas.
[047] Conforme pode ser notado a partir da Figura 3b, o valor extremo de diminuição da temperatura interna do recipiente para amostras durante um período de baixa potência de aquecimento de cada ciclo segue a mesma tendência que a temperatura do núcleo do alimento de amostra; portanto também pode ser usado para inferir a temperatura do núcleo do alimento de amostra também. Nesse sentido, o controlador 105 pode precisar controlar apenas o sensor 104 para medir o valor extremo de diminuição da temperatura interna do recipiente 102 durante um período de baixa potência de aquecimento de cada ciclo e, então, determinar a temperatura do núcleo do alimento 101 com base no valor extremo recebido de diminuição de temperatura interna do recipiente 102 e no conjunto de relações predeterminadas entre o valor extremo de diminuição da temperatura interna do recipiente e da temperatura do núcleo de um alimento do mesmo tipo ou categoria que o alimento 101. Além disso, conforme mostrado na Figura 3b, a taxa de aumento da temperatura interna do recipiente para amostras quando a potência de aquecimento é colocada de volta no primeiro nível P1 a partir do segundo nível P2 também segue a mesma tendência da temperatura do núcleo do alimento de amostra, portanto ela pode ser empregada.
[048] Deve ser entendido que qualquer recurso derivável da curva Ta que pode indicar a temperatura do núcleo do alimento 101 fica no escopo da invenção.
[049] Vantajosamente, após a determinação da temperatura do núcleo do alimento 101, o controlador 105 pode controlar adicionalmente o aquecedor 103 para continuar ou interromper o aquecimento do alimento 101 com base na temperatura determinada do núcleo do alimento 101. Se a temperatura determinada do núcleo do alimento mostrar que o alimento 101 está insuficientemente cozido, então o controlador 105 pode controlar o aquecedor 103 para continuar a aquecer o alimento 101; se a temperatura determinada do núcleo indicar que o alimento 101 está bem cozido, então o controlador 105 pode controlar o aquecedor 103 para interromper o aquecimento do alimento 101.
[050] Alternativamente, um dispositivo de processamento de alimentos 100 pode compreender adicionalmente uma tela (não mostrado). Após a determinação da temperatura do núcleo do alimento 101, a tela pode mostrar a temperatura determinada do núcleo do alimento 101. Com a temperatura mostrada do núcleo do alimento 101, um usuário pode executar operações subsequentes como desligar o aquecedor 103 se a temperatura do núcleo do alimento 101 indicar que o alimento 101 foi bem cozido.
[051] Deve ser notado que a estratégia de aquecimento dinâmico mostrada nas Figuras 2a, 2b e 3a são apenas ilustrativas. Os versados na técnica podem compreender que o período e o ciclo de trabalho (para uma medição periódica), padrão (para medição não periódica), forma de onda e magnitude da estratégia de aquecimento dinâmico podem ser otimizados para obter um equilíbrio entre a exatidão da medição e o tempo de aquecimento (isto é, consumo de potência e conveniência de usuário).
[052] Um dispositivo de processamento de alimentos 100 pode ser um forno ou outros eletrodomésticos de cozinha.
[053] No texto a seguir, um exemplo de teste é dado com referência às Figuras 4 e 5.
[054] O teste foi feito com um forno de assamento caseiro. No teste, um bolo de arroz de 14,5x10x7 cm (lxdxh) foi aquecido aproximadamente no centro do forno. A temperatura foi definida em 250°C. O ciclo de aquecimento foi 6 minutos nos quais a potência de aquecimento foi desligada por 1 minuto. Nesses períodos de 1 minuto, a taxa de queda da temperatura interna do forno foi registrada e sua relação com a temperatura do núcleo do bolo de arroz foi estudada. O sensor do tipo termopar foi usado para medir a temperatura interna do forno e a temperatura no centro geométrico (isto é, a temperatura do núcleo) do bolo de arroz. As temperaturas medidas são plotadas na Figure 4 onde as partes de queda da curva Ta correspondem aos períodos em que a potência de aquecimento está desligada.
[055] Após as etapas de processamento descritas acima, uma função exponencial foi escolhida como gabarito da curva, isto é: para encaixar as partes de queda de temperatura da curva Ta e, então, conseguir a taxa de queda da temperatura interna do forno para cada ciclo. Para estabelecer o modelo de previsão, uma regressão linear foi aplicada para associar as taxas de queda derivadas da temperatura interna do forno às temperaturas medidas no núcleo do bolo de arroz. O resultado é mostrado na Figura 5. A relação entre a taxa de queda R da temperatura interna do forno e a temperatura do núcleo T(sr0) do bolo de arroz pode ser muito bem descrita como uma função linear de T(so) = 2xlO4 X(0,0131-R) com um coeficiente de Pearson de 0,9344 que implica uma compatibilidade muito boa.
[056] A Figura 6 ilustra um aparelho 200 para determinar a temperatura do núcleo do alimento em um recipiente fechado. O aparelho 200 compreende uma unidade de ajuste 201, uma unidade de obtenção 202 e uma unidade de determinação 203. O aparelho 200 pode ser incorporado em um dispositivo de processamento de alimentos, por exemplo o dispositivo de processamento de alimentos 100 mostrado na Figura 1.
[057] Mais adiante neste documento, a operação do aparelho 200 é descrita em conjunto com a Figura 7. Na etapa 701, uma unidade de ajuste 201 é configurada para ajustar a potência de aquecimento fornecida ao recipiente para permitir que a temperatura interna do recipiente seja mudada dentro de um período predeterminado. Então, na etapa 702, uma unidade de obtenção 202 é configurada para obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente. A seguir, na etapa 703, a unidade de determinação 203 é configurada para determinar a temperatura do núcleo do alimento com base nas informações relacionadas à mudança de temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente e temperaturas de núcleo do alimento.
[058] Em um exemplo, as informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreendem uma taxa de mudança da temperatura interna e a unidade de obtenção 202 pode compreender uma primeira unidade detectora configurada para medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente; e uma unidade de cálculo configurada para calcular a taxa de mudança da temperatura interna do recipiente com base na pluralidade de valores de temperatura interna.
[059] Em um outro exemplo, as informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreendem um valor extremo de mudança da temperatura interna e a unidade de obtenção pode compreender uma segunda unidade detectora configurada para medir o valor extremo de mudança da temperatura interna do recipiente durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente.
[060] Deve ser indicado que as modalidades descritas acima são dadas para descrever ao invés de limitar a invenção e deve ser compreendido que as modificações e variações podem ser reclassificadas sem sair do espírito e do escopo da invenção como os versados na técnica prontamente compreenderão. O escopo de proteção da invenção é definido pelas reivindicações anexas. Além disso, qualquer um dos números de referência nas reivindicações não deve ser interpretado como uma limitação para as reivindicações. O uso do verbo “compreender” e suas conjugações não exclui a presença de elementos de polinômios ou etapas diferentes daquelas estabelecidas em uma reivindicação. O artigo indefinido “um” ou “uma” que precede um elemento ou uma etapa não exclui a presença de uma pluralidade de tais elementos ou etapas.
Claims (15)
1. MÉTODO PARA DETERMINAR A TEMPERATURA DO NÚCLEO DE ALIMENTOS EM UM RECIPIENTE FECHADO (102), em que o método compreende a etapa de:- ajustar uma potência de aquecimento fornecida ao recipiente (102) para permitir que a temperatura interna do recipiente (102) seja mudada dentro de um período predeterminado;caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de:- obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente (102); e- determinar a temperatura do núcleo do alimento (101) com base nas informações relacionadas à mudança da temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança da temperatura interna do recipiente (102) e as temperaturas do núcleo do alimento (101).
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem uma taxa de mudança da temperatura interna, e pela etapa de obtenção compreender:- medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente (102) durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente (102); e- calcular a taxa da mudança de temperatura interna do recipiente (102) com base na pluralidade de valores de temperatura interna.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem um valor extremo da mudança de temperatura interna, e pela etapa de obtenção compreender:- medir o valor extremo da mudança de temperatura interna do recipiente (102) durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento no recipiente (102).
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela etapa de ajuste compreender:- diminuir a potência de aquecimento fornecida ao recipiente (102) para permitir que a temperatura interna do recipiente diminua dentro do período predeterminado.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de: mostrar a temperatura determinada do núcleo do alimento (101); ou controlar a potência de aquecimento fornecida ao recipiente (102) para continuar ou interromper o aquecimento do alimento (101) com base na temperatura determinada do núcleo do alimento (101).
6. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS que compreende:um recipiente fechado (102) configurado para receber alimento (101);um aquecedor (103) acoplado ao recipiente (102), configurado para aquecer o alimento (101) no recipiente (102);caracterizado por compreender adicionalmente:um sensor (104) disposto no recipiente (102) a uma distância predeterminada do alimento (101), configurado para medir valores de temperatura interna do recipiente (102);um controlador (105) acoplado ao aquecedor (103) e ao sensor (104), configurado para executar um conjunto de operações de:controlar a potência do aquecedor (103) para permitir que a temperatura interna do recipiente (102) mude dentro de um período predeterminado;obter informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente (102) com base em pelo menos um valor de temperatura interna que é medido pelo sensor (104) durante o período predeterminado; edeterminar a temperatura do núcleo do alimento (101) com base nas informações relacionadas à mudança da temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança da temperatura interna do recipiente (102) e as temperaturas do núcleo do alimento (101).
7. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem uma taxa da mudança de temperatura interna, e o sensor (104) ser configurado para medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente (102) durante o período predeterminado, e o controlador (105) ser configurado para receber a pluralidade de valores de temperatura interna do sensor (104) e calcular a taxa da mudança de temperatura interna do recipiente (102) com base na pluralidade de temperaturas internas.
8. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem um valor extremo da mudança de temperatura interna, e o sensor (104) ser configurado para medir o valor extremo da mudança de temperatura interna durante o período predeterminado, e o controlador (105) ser configurado para receber o valor extremo da mudança de temperatura interna do sensor (104).
9. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador (105) ser configurado para ajustar a potência de aquecimento do aquecedor (103) para permitir que a temperatura interna do recipiente (102) seja mudada dentro do período predeterminado.
10. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador (105) executar as operações após o alimento (101) no recipiente (102) ter sido cozido por um primeiro período predeterminado.
11. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador (105) executar o conjunto de operações periodicamente.
12. DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela frequência do conjunto de operações executadas pelo controlador (105) aumentar.
13. APARELHO PARA DETERMINAR A TEMPERATURA DO NÚCLEO DE UM ALIMENTO (101) EM UM RECIPIENTE FECHADO (102), sendo o aparelho caracterizado por compreender:uma unidade de ajuste (201) configurada para ajustar a potência de aquecimento fornecida ao recipiente (102) para permitir que a temperatura interna do recipiente (102) seja mudada dentro de um período predeterminado;uma unidade de obtenção (202) configurada para obter informações relacionadas à mudança da temperatura interna do recipiente (102); e uma unidade de determinação (203) configurada para determinar a temperatura do núcleo do alimento (101) com base nas informações relacionadas à mudança de temperatura interna e nas relações predeterminadas entre informações relacionadas à mudança de temperatura interna do recipiente (102) e temperaturas de núcleo do alimento (101).
14. APARELHO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem uma taxa da mudança de temperatura interna, e a unidade de obtenção (202) compreender:uma primeira unidade detectora configurada para medir uma pluralidade de valores de temperatura interna do recipiente (102) durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento (101) no recipiente (102);uma unidade de cálculo configurada para calcular a taxa da mudança de temperatura interna do recipiente (102) com base na pluralidade de valores de temperatura interna.
15. APARELHO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelas informações relacionadas à mudança de temperatura interna compreenderem um valor extremo da mudança de temperatura interna, e pela unidade de obtenção (202) compreender:uma segunda unidade detectora configurada para medir o valor extremo da mudança de temperatura interna do recipiente (102) durante o período predeterminado a uma distância predeterminada do alimento (101) no recipiente (102).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B15I | Others concerning applications: loss of priority |
Free format text: PERDA DA PRIORIDADE CN PCT/CN2012/087650 DE 27/12/2012, CONFORME AS DISPOSICOES PREVISTAS NA LEI 9.279 DE 14/05/1996 (LPI) ART. 16 7O E NO ART. 28 DO ATO NORMATIVO 128/1997, POR NAO ATENDER AO DISPOSTO NO ART. 27 DO ATO NORMATIVO 128/1997, POIS NAO FOI APRESENTADA CESSAO DA REFERIDA PRIORIDADE, QUE POSSUI DEPOSITANTE DIFERENTE DO DEPOSITANTE DA FASE NACIONAL. |
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| B12F | Other appeals [chapter 12.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 27/12/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
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| B25A | Requested transfer of rights approved |
Owner name: VERSUNI HOLDING B.V. (PB) |