EP2570732A1 - Variabel einstellbares Taktverhältnis - Google Patents
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- EP2570732A1 EP2570732A1 EP12184506A EP12184506A EP2570732A1 EP 2570732 A1 EP2570732 A1 EP 2570732A1 EP 12184506 A EP12184506 A EP 12184506A EP 12184506 A EP12184506 A EP 12184506A EP 2570732 A1 EP2570732 A1 EP 2570732A1
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- European Patent Office
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- temperature
- cooking
- phases
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- fan
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
- F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
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- F24C15/00—Details
- F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
- F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation
- F24C15/325—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation electrically-heated
Definitions
- the invention relates to a method for cooking a food in a cooking appliance, which has a heater and a fan that can be operated at intervals.
- Such a method is from the DE 10 2010 012 368 A1 known.
- the fan is always turned off there when a provided for heating the cooking chamber hot air heater is turned off.
- the method disclosed in this document is not variable, since a fixed duty ratio, ie a fixed ratio of operating to standstill phases of the fan, is provided.
- the object of the invention is to develop the cooking process to the effect that a better, reproducible quality of the cooked food is achieved.
- a method of the type mentioned is provided according to the invention that the ratio of operating to standstill phases of the fan (duty ratio) is varied depending on the heat loss in the cooking chamber of the cooking appliance. This allows the clock ratio to be optimally adapted to different foods and cooking programs.
- the clock ratio depends on the cooking program.
- a duty cycle with long periods of inactivity of the fan used to ensure a quiet cooking space climate.
- the stoppage phases are only interrupted by short operating phases of the fan, which ensure a minimum air circulation, so that a sufficient energy input is ensured in the almonds.
- a duty cycle with longer standstill phases can be used. This ensures that the food does not dry out.
- the clock ratio depends on the temperature.
- the temperature for example, at cooking temperatures below 100 ° C, as used for drying food, longer downtime phases can be used.
- temperatures above 240 ° C on the other hand, either short standstill phases or no standstill phases are used, since it depends in these temperature ranges on a maximum energy input in the food to be cooked, for which the air circulation is advantageous.
- the proportion of stoppage phases increases when the cooking chamber temperature rises.
- An increase in the cooking chamber temperature indicates that currently enough energy is introduced into the oven. This allows to temporarily turn off the fan.
- the proportion of stoppage phases is initially doubled, then the course of the oven temperature is evaluated over a certain time and then the proportion of stoppage phases is doubled again when the oven temperature continues to increase.
- the duty cycle can be adapted very quickly to the respective requirements by the standstill phases are extended in very large steps until the desired effect on the cooking chamber temperature.
- the clock ratio depends on the derivative of the measured temperature after the time, that is, depends on the slope of the temperature curve.
- additional parameters for the adaptation of the currently used cooking program to the requirements can be used. For example, if the slope of the temperature curve is low and at the same time the measured temperature, such as the core temperature, still has a large distance from the target value, the proportion of downtime phases is reduced so that the cooking process does not take too long.
- the clock ratio depends on the loading of the cooking appliance.
- a high loading of the cooking appliance leads to a high heat loss in the cooking appliance, so that in principle a smaller proportion of stoppage phases makes sense.
- the duty cycle depends on the caliber of cooking products to be cooked in the oven.
- a higher proportion of standstill phases is used, for example by a quadruplication of the break times.
- the caliber of the products to be cooked can be taken into account in that a greater proportion of standstill phases is used when the caliber is above a predetermined threshold.
- the core temperature is also taken into account in that the caliber-dependent extension of the stoppage phases is only allowed when the core temperature has already risen. Otherwise, the cooking process would take too long.
- the heat dissipation in the cooking chamber is determined on the basis of the course of the temperature during a standstill phase of the fan. In this way disturbing factors, for example the energy input through the fan, are eliminated.
- the proportion of stoppage phases is reduced.
- a higher proportion of operating phases of the fan ensures that the oven can be supplied with a lot of energy, so that the large heat loss is compensated in the oven.
- the core temperature of a product to be cooked is monitored and the proportion of stoppage phases is increased when the difference between the actual core temperature and either the desired core temperature or the cooking space temperature and / or the shaft temperature of a temperature sensor and / or the cooking space set temperature falls below a predetermined threshold. Falling below the predetermined threshold indicates that the core temperature of the product to be cooked approaches the target value, so that the proportion of the phases during which energy is supplied to the cooking chamber can be reduced.
- the slope of the course of the core temperature of a product to be cooked is monitored and the proportion of stoppage phases is reduced if the slope at a predetermined distance between the actual core temperature and the target core temperature below a predetermined threshold lies. In this constellation so the fan is operated more frequently to counteract an undesirable prolongation of the overall cooking time.
- an energy-saving key is provided on the cooking appliance, wherein the proportion of stoppage phases is increased, in particular doubled, when the energy-saving key has been pressed. This allows an operator to influence the currently used cooking process to focus on energy conservation while tolerating an extended cooking time.
- a low-noise operating phase can be selected by the operator, in which case the proportion of standstill phases is increased. In this way, if the operating noise generated by the cooking appliance is perceived as disturbing by the operator, a quieter operating mode can be set temporarily.
- the proportion of stoppage phases is reduced when the temperature in the electrical installation space of the cooking appliance is above a predetermined threshold. In this way, it is ensured that a high proportion of standstill phases of the fan, which are desirable for the current cooking program, do not lead to a heat accumulation in the electrical installation space of the cooking appliance.
- the fan can be operated with changing directions of rotation and that standstill phases are adjusted with a change of the direction of rotation. This prevents the fan starting again after a standstill phase has ended, and shortly afterwards, as the direction of rotation is reversed, it first brakes and then starts again in the opposite direction. Instead, in such a case, the fan would be put into operation immediately in the new direction of rotation.
- two or more temperature sensors are evaluated, and the stoppage phases are shortened or terminated when the difference between the temperatures detected by the two temperature sensors, in particular shank and cooking chamber temperature, exceeds a threshold value.
- Exceeding the threshold value indicates an uneven temperature distribution in the cooking chamber, which is counteracted by longer operating phases of the fan.
- the duty cycle of the fan ie the ratio of operating to standstill phases
- the main parameter that determines the selected clock ratio is the heat dissipation in the cooking chamber, ie the amount of heat that is absorbed by the foods in the cooking chamber, the accessories located in the cooking chamber as well as the boundaries of the cooking chamber (ie side walls, floor, ceiling and door).
- the heat loss in the cooking chamber corresponds to the amount of energy that must be supplied to the cooking chamber in order to maintain a constant temperature in the cooking chamber.
- Other parameters that affect the duty cycle are the cooking chamber temperature, the food to be cooked, the cooking program and various temperature profiles.
- the clock ratio can basically be set freely. Examples are a turn-on time of 25 seconds and a turn-off time of 360 seconds or a turn-on time of 15 seconds and a turn-off time of 1,000 seconds.
- the speed of the fan can be varied in the operating phase, either continuously or in predefined stages.
- the respective duty cycle can be stored in the control of the cooking appliance and integrated as needed in a cooking program or a cooking process.
- the load level may be detected by the presence of load detections (for example, the temperature drop after loading, the slope of the temperature rise after loading, or by weight measurement, customer input, or other data input such as barcode scanning, moisture buildup in the oven, power dissipation, and / or power consumption).
- load detections for example, the temperature drop after loading, the slope of the temperature rise after loading, or by weight measurement, customer input, or other data input such as barcode scanning, moisture buildup in the oven, power dissipation, and / or power consumption).
- a half load of the cooking chamber can be regarded as a standard value.
- a high load leads to a halving of the stoppage phases of the fan, while a low load increases a quadrupling of the stoppage phases of the fan leads. Specifically, this may mean that at a low load, an operating period of 10 seconds is followed by a stall period of 440 seconds.
- Another parameter that affects the duty cycle is the type of food to be cooked. For example, if almonds are roasted or wet fruit slices, e.g. Apple ring or orange slices are dried, at the beginning of drying preferably a small proportion of stoppage phases is used to dissipate the moisture from the food surface, so that the moisture can flow from the interior and then this is also dissipated. In order to quickly remove the high humidity, which is present at the beginning of a drying process, the fan runs best continuously. If, on the other hand, the drying process has progressed further, the limiting parameter of the drying speed is the moisture catch from the inside of the food.
- the fan is reduced or clocked, ie operated with a high proportion of standstill phases, to obtain a quiet cooking space climate. It is only a small minimum portion of operating phases of the fan used, which ensures sufficient energy transfer, but prevents over-drying of the food surface, which could lead to a porous structure.
- Another parameter that affects the duty cycle is the cooking style.
- a lower air circulation is desired, ie a higher proportion of standstill phases of the fan, in order to prevent the surface of the food from drying out.
- it is not necessary to permanently maintain a flow of air on the surface of the product to be dried since the removal of moisture at the surface is limited by the water transport inside the cooking appliance, at least in an advanced drying phase. If a high air flow forced a high moisture removal from the surface, this led to a brittle end product. Even with weight-saving cooking, it is desirable that the product to be cooked does not dry out.
- a high proportion of standstill phases of the fan is advantageous in order not to disturb the microclimate around the food to be cooked.
- the user store the trial conditions which he has tested and found to be good and into the cooking programs or processes can integrate, and individually for each cooking program step.
- the currently used cooking program basically has an effect on the respectively suitable duty cycle. If, for example, steamed, a small proportion of standstill phases of the fan is used, since otherwise no steam mixing in the cooking chamber is guaranteed. In the case of sauteing and crusting phases of a cooking program, on the other hand, at most short standstill phases of the fan are useful in order to ensure maximum energy input into the product to be cooked. During holding phases of a cooking program, on the other hand, long standstill phases can be interposed without this having a negative effect on the quality of the products to be cooked. In a cleaning program, downtime phases can be used when excessive foaming is detected.
- the clock ratio used in each case is not linked to the switching on and off of the heating of the cooking appliance. In other words, there is no forced coupling to the effect that when switching on the heater and the fan must be turned on, or that when the fan is switched on and the heating must be operated.
- the timing of the fan changes depending on the heat loss in the oven.
- the operation of the fan is plotted, where it is assumed for simplicity that the fan is operated at a constant speed.
- the state changes between an operating phase (the curve has the value "1") and a standstill phase (the curve has the value "0").
- the cooking chamber temperature T is used here.
- the temperature in the cooking chamber drops from the temperature level T 1 to a temperature T 2 .
- the difference between these two temperatures is detected as lying above a predefined threshold.
- the duty cycle is changed so that longer operating phases and shorter periods of standstill of the fan can be used.
- a longer standstill phase inserted to check how large now the heat loss in the oven (and thus the temperature drop) is.
- the temperature in the cooking chamber has dropped to a value T 3 , wherein the difference between the temperatures T 1 and T 3 is below a predetermined threshold.
- the controller of the cooking appliance recognizes that a duty cycle with a greater proportion of standstill phases can now be used.
- the fan is preferably operated continuously until the setpoint temperature is reached again.
- the energy of the resulting moisture can also be determined by measuring the moisture in the cooking chamber and / or measuring the evaporation rate (heat of vaporization). This moisture comes from the food.
- the fan is now controlled so that the heat loss is reduced by the heat of vaporization.
- the heat loss in the cooking chamber can also be determined by the core temperature. By measuring the core temperatures, a heat gradient of the food can be determined. The lower the gradient of this heat gradient, the less energy flows into the food. Thus, the heat loss in the oven must be reduced.
- the change or the absolute value of the weight loss during a standstill phase is compared with that of an active phase.
- the heat consumption is adjusted so that they are identical.
- the heat consumption can also be adapted to frozen products. If the device receives the information that there is a frozen product in the cooking chamber (this has a lower thermal conductivity than a product with the starting temperature above the freezing point), the heat loss is reduced.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Garen eines Lebensmittels in einem Gargerät, das eine Heizung und einen Lüfter aufweist, der in Intervallen betrieben werden kann.
- Ein solches Verfahren ist aus der
DE 10 2010 012 368 A1 bekannt. Zum Zwecke der Energieeinsparung wird dort der Lüfter immer dann ausgeschaltet, wenn eine zum Beheizen des Garraums vorgesehene Heißluftheizung ausgeschaltet ist. Allerdings ist das in dieser Druckschrift offenbarte Verfahren nicht variabel, da ein festes Taktverhältnis, also ein festes Verhältnis von Betriebszu Stillstandsphasen des Lüfters, vorgesehen ist. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Garverfahren dahingehend weiterzubilden, dass eine bessere, reproduzierbare Qualität der gegarten Lebensmittel erreicht wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Verhältnis von Betriebs- zu Stillstandsphasen des Lüfters (Taktverhältnis) in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme im Garraum des Gargeräts variiert wird. Dies ermöglicht, das Taktverhältnis in optimaler Weise an unterschiedliche Lebensmittel und unterschiedliche Garprogramme anzupassen.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Taktverhältnis abhängt vom Garprogramm. So kann beispielsweise bei einem Trocknungsprogramm für Mandeln ein Taktverhältnis mit langen Stillstandsphasen des Lüfters verwendet werden, um ein ruhiges Garraumklima zu gewährleisten. Die Stillstandsphasen werden lediglich von kurzen Betriebsphasen des Lüfters unterbrochen, die eine Mindest-Luftumwälzung gewährleisten, so dass ein ausreichender Energieeintrag in die Mandeln sichergestellt ist.
- Auch kann bei einem Garprogramm, das längere Haltephasen vorsieht, ein Taktverhältnis mit längeren Stillstandsphasen verwendet werden. Dies gewährleistet, dass das Gargut nicht austrocknet.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Taktverhältnis von der Temperatur abhängt. So kann beispielsweise bei Gartemperaturen unter 100 °C, wie sie für das Trocknen von Lebensmitteln verwendet werden, längere Stillstandsphasen verwendet werden. Bei Temperaturen über 240 °C werden dagegen entweder kurze Stillstandsphasen oder gar keine Stillstandsphasen verwendet, da es in diesen Temperaturbereichen auf einen maximalen Energieeintrag in die zu garenden Lebensmittel ankommt, wofür die Luftumwälzung vorteilhaft ist.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anteil der Stillstandsphasen steigt, wenn die Garraumtemperatur steigt. Ein Anstieg der Garraumtemperatur deutet darauf hin, dass aktuell ausreichend viel Energie in den Garraum eingebracht wird. Dies erlaubt, den Lüfter zeitweilig auszuschalten.
- Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Anteil der Stillstandsphasen zunächst verdoppelt wird, dann der Verlauf der Garraumtemperatur über eine bestimmte Zeit ausgewertet wird und anschließend der Anteil der Stillstandsphasen nochmals verdoppelt wird, wenn die Garraumtemperatur weiter ansteigt. Mit einer solchen Regelstrategie kann das Taktverhältnis sehr schnell an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, indem die Stillstandsphasen in sehr großen Schritten verlängert werden, bis sich der gewünschte Einfluss auf die Garraumtemperatur einstellt.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Taktverhältnis abhängt von der Ableitung der gemessenen Temperatur nach der Zeit, also abhängt von der Steigung der Temperaturkurve. Hierdurch lassen sich zusätzliche Parameter für die Anpassung des aktuell verwendeten Garprogramms an die Anforderungen heranziehen. Beispielsweise kann, wenn die Steigung der Temperaturkurve gering ist und gleichzeitig die gemessene Temperatur, beispielsweise die Kerntemperatur, noch einen großen Abstand vom Sollwert hat, der Anteil der Stillstandsphasen verringert werden, damit der Garprozess nicht zu lange dauert.
- Wenn die Temperatur am Schaft eines Kerntemperaturfühlers gemessen wird und die Steigung der Temperaturkurve negative Werte hat, kann der Anteil der Stillstandsphasen verringert werden. In diesem Fall bedeuten negative Werte der Ableitung der Temperatur nach der Zeit, dass das Garprodukt Temperatur an den Garraum abgibt.
- Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Taktverhältnis abhängt von der Beladung des Gargeräts. Eine hohe Beladung des Gargeräts führt zu einer hohen Wärmeabnahme im Gargerät, so dass grundsätzlich ein geringerer Anteil an Stillstandsphasen sinnvoll ist.
- Dabei kann vorgesehen sein, dass bei einer Beladung des Gargeräts oberhalb eines oberen Schwellenwertes der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, insbesondere halbiert wird. Dies ergibt einen näherungsweise angepassten Startwert für das Taktverhältnis, das jedoch in Abhängigkeit von weiteren Parametern, beispielsweise dem Verlauf der Gartemperatur, weiter individuell angepasst werden kann. Dasselbe gilt bei einer Beladung des Gargeräts unterhalb eines unteren Schwellenwertes; dann wird der Anteil der Stillstandsphasen erhöht, insbesondere vervierfacht.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass das Taktverhältnis abhängt vom Kaliber der im Garraum zu garenden Produkte. So kann vorgesehen sein, dass bei großen Kalibern ein höherer Anteil an Stillstandsphasen verwendet wird, beispielsweise durch eine Vervierfachung der Pausenzeiten.
- Zur Ermittlung des Kalibers kann vorgesehen sein, dass der Verlauf der Kerntemperatur über der Zeit ausgewertet wird. Dies kann mit geringem Aufwand in intelligente Garprogramme integriert werden.
- Das Kaliber der zu garenden Produkte kann dahingehend berücksichtigt werden, dass ein größerer Anteil an Stillstandsphasen verwendet wird, wenn das Kaliber oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
- Vorzugsweise wird die Kerntemperatur auch dahingehend berücksichtigt, dass die kaliberabhängige Verlängerung der Stillstandsphasen erst zugelassen wird, wenn die Kerntemperatur bereits angestiegen ist. Andernfalls würde sich der Garprozess zu lange hinziehen.
- Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Wärmeabnahme im Garraum ermittelt wird anhand des Verlaufs der Temperatur während einer Stillstandsphase des Lüfters. Auf diese Weise werden Störfaktoren, beispielsweise der Energieeintrag durch den Lüfter, eliminiert.
- Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass bei einer Wärmeabnahme, die oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt, der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird. Ein höherer Anteil an Betriebsphasen des Lüfters gewährleistet, dass dem Garraum viel Energie zugeführt werden kann, so dass die große Wärmeabnahme im Garraum kompensiert wird.
- Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ermittelt wird, wie viel Energie dem Garraum zugeführt werden muss, bis wieder eine Solltemperatur erreicht ist, und dass nachfolgend der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die benötigte Energie oberhalb einer vorbestimmten Schwelle lag. Auch dies ermöglicht es, mit geringem Aufwand das Taktverhältnis an die Wärmeabnahme im Garraum anzupassen und auf diese Weise eine hohe, reproduzierbare Qualität der gegarten Produkte zu erzielen.
- Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kerntemperatur eines zu garenden Produkts überwacht wird und der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird, wenn die Differenz zwischen der Ist-Kerntemperatur und entweder der Soll-Kerntemperatur oder der Garraumtemperatur und/oder der Schafttemperatur eines Temperaturfühlers und/oder der Garraumsolltemperatur unter eine vorbestimmte Schwelle fällt. Das Unterschreiten der vorbestimmten Schwelle zeigt an, dass sich die Kerntemperatur des zu garenden Produkts dem Sollwert nähert, sodass der Anteil der Phasen, während denen dem Garraum Energie zugeführt wird, verringert werden kann.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steigung des Verlaufs der Kerntemperatur eines zu garenden Produkts überwacht wird und der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die Steigung bei einem vorgegebenen Abstand zwischen der Ist-Kerntemperatur und der Soll-Kerntemperatur unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Bei dieser Konstellation wird also der Lüfter häufiger betrieben, um einer unerwünschten Verlängerung der Gesamt-Gardauer entgegenzuwirken.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Energiespartaste am Gargerät vorgesehen, wobei der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird, insbesondere verdoppelt, wenn die Energiespartaste gedrückt wurde. Dies ermöglicht es einem Bediener, den aktuell verwendeten Garprozess dahingehend zu beeinflussen, dass der Fokus auf eine Energieeinsparung gelegt wird, während im Gegenzug eine Verlängerung der Gardauer toleriert wird.
- Es kann auch vorgesehen sein, dass eine geräuscharme Betriebsphase vom Bediener angewählt werden kann, wobei in diesem Fall der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird. Auf diese Weise kann temporär, wenn die vom Gargerät erzeugten Betriebsgeräusche vom Bediener als störend empfunden werden, eine geräuschärmere Betriebsart eingestellt werden.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die Temperatur im Elektroinstallationsraum des Gargeräts oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein hoher Anteil an Stillstandsphasen des Lüfters, die für das aktuelle Garprogramm wünschenswert sind, nicht zu einem Hitzestau im Elektroinstallationsraum des Gargeräts führen.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lüfter mit wechselnden Drehrichtungen betrieben werden kann und dass Stillstandsphasen mit einem Wechsel der Drehrichtung abgeglichen werden. Dies verhindert, dass der Lüfter nach Abschluss einer Stillstandsphase wieder anläuft und kurz danach, da die Drehrichtung umgekehrt wird, zunächst abbremst und dann in der entgegengesetzten Richtung wieder anläuft. Stattdessen würde in einem solchen Fall der Lüfter unmittelbar in der neuen Drehrichtung in Betrieb gesetzt.
- Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden zwei oder mehr Temperaturfühler ausgewertet, und die Stillstandsphasen werden verkürzt oder abgebrochen, wenn die Differenz zwischen den von den beiden Temperaturfühlern erfassten Temperaturen, insbesondere Schaft- und Garraumtemperatur, einen Schwellenwert überschreitet. Eine Überschreitung des Schwellenwerts deutet auf eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Garraum hin, der durch längere Betriebsphasen des Lüfters entgegengewirkt wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der beigefügten einzigen Zeichnung dargestellt ist.
- Allgemein ausgedrückt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass das Taktverhältnis des Lüfters, also das Verhältnis von Betriebs- zu Stillstandsphasen, variabel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Der Hauptparameter, der das jeweils gewählte Taktverhältnis bestimmt, ist die Wärmeabnahme im Garraum, also die Menge an Wärme, die von den sich im Garraum befindenden Lebensmitteln, den sich im Garraum befindenden Zubehörteilen sowie von den Begrenzungen des Garraums (also Seitenwänden, Boden, Decke und Tür) aufgenommen wird. Anders ausgedrückt entspricht die Wärmeabnahme im Garraum der Energiemenge, die dem Garraum zugeführt werden muss, um eine konstante Temperatur im Garraum aufrechtzuerhalten. Andere Parameter, die das Taktverhältnis beeinflussen, sind die Garraumtemperatur, das Gargut, das Garprogramm sowie verschiedene Temperaturverläufe.
- Das Taktverhältnis kann grundsätzlich frei eingestellt werden. Beispiele sind eine Einschaltzeit von 25 Sekunden und eine Ausschaltzeit von 360 Sekunden oder eine Einschaltzeit von 15 Sekunden und eine Ausschaltzeit von 1.000 Sekunden. Zusätzlich kann die Drehzahl des Lüfters in der Betriebsphase variiert werden, entweder stufenlos oder in vordefinierten Stufen. Dabei kann das jeweilige Taktverhältnis in der Steuerung des Gargeräts gespeichert und bei Bedarf in ein Garprogramm oder einen Garprozess eingebunden werden.
- Der besondere Vorteil eines sich automatisch anpassenden Taktverhältnisses wird deutlich, wenn man die Auswirkungen von unterschiedlichen Beschickungsmengen betrachtet. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass es vorteilhaft ist, bei geringen Beschickungsmengen einen größeren Anteil an Stillstandsphasen im Taktverhältnis zu verwenden. Dadurch sinkt nicht nur der Energieverbrauch ab, da der Antriebsmotor des Lüfters seltener betrieben wird, sondern es verringern sich auch die Wärmeverluste an den Garraumwänden und der Tür. Bei maximaler Beschickung sollte dagegen der Anteil der Stillstandsphasen verringert werden, da sich ansonsten eine Temperaturschichtung im Garraum einstellen kann, die zu einer ungleichmäßigen Garung führt (die oben positionierten Gargüter erhalten mehr Energie).
- Die Beladungsmenge kann anhand vorhandener Lasterkennungen (beispielsweise aufgrund des Temperaturabfalls nach dem Beladen, anhand der Steigung des Anstiegs der Temperatur nach der Beladung oder durch Gewichtsmessung, Kundeneingabe oder anderer Dateneingabe wie Barcodescannung, Feuchteentwicklung im Garraum, Energieabnahme und/oder Energieverbrauch) erkannt werden.
- Beispielsweise kann eine halbe Beladung des Garraums als Standardwert angesehen werden. Eine hohe Beladung führt dann beispielsweise zu einer Halbierung der Stillstandsphasen des Lüfters, während eine geringe Beladung zu einer Vervierfachung der Stillstandsphasen des Lüfters führt. Konkret kann dies bedeuten, dass bei einer geringen Beladung eine Betriebsphase von 10 Sekunden gefolgt wird von einer Stillstandsphase von 440 Sekunden.
- Ein anderer Parameter, der Einfluss auf das Taktverhältnis hat, ist die Art des Garguts. Wenn beispielsweise Mandeln geröstet oder feuchte Obstscheiben, z.B. Apfelring oder Orangenscheiben, getrocknet werden, wird zu Beginn des Trocknens vorzugsweise ein geringer Anteil an Stillstandsphasen verwendet, um die Feuchtigkeit von der Lebensmitteloberfläche abzuführen, so dass die Feuchtigkeit aus dem Inneren nachfließen kann und diese dann auch abgeführt wird. Um die hohe Feuchtigkeit, die zu Beginn eines Trocknungsvorganges vorhanden ist, schnell abzutransportieren, läuft der Lüfter am besten durchgehend. Wenn dagegen der Trocknungsvorgang weiter fortgeschritten ist, ist der limitierende Parameter der Trocknungsgeschwindigkeit der Feuchtenachfluss aus dem Lebensmittelinneren. Daher wird in dieser Phase der Lüfter reduziert oder getaktet, also mit einem hohen Anteil an Stillstandsphasen betrieben, um ein ruhiges Garraumklima zu erhalten. Es wird lediglich ein kleiner Mindestanteil an Betriebsphasen des Lüfters verwendet, der den ausreichenden Energieübertrag gewährleistet, aber ein Übertrocknen der Lebensmitteloberfläche, das zu einer porösen Struktur führen könnte, verhindert.
- Ein weiterer Parameter, der das Taktverhältnis beeinflusst, ist die Garart. So wird beim Niedertemperaturgaren eine geringere Luftumwälzung gewünscht, also ein höherer Anteil an Stillstandsphasen des Lüfters, um zu verhindern, dass die Oberfläche des Garguts austrocknet. Auch ist es bei Trocknungsverfahren nicht notwendig, permanent einen Luftstrom an der Oberfläche des zu trocknenden Produkts aufrechtzuerhalten, da der Feuchteabtransport an der Oberfläche durch den Wassertransport im Inneren des Gargeräts limitiert ist, jedenfalls in einer fortgeschrittenen Trocknungsphase. Würde hier durch eine hohe Luftströmung ein hoher Feuchteabtransport der Oberfläche erzwungen, führte dies zu einem spröden Endprodukt. Auch beim gewichtsschonenden Garen ist es erwünscht, dass das zu garende Produkt nicht austrocknet. Hier ist ein hoher Anteil an Stillstandsphasen des Lüfters vorteilhaft, um das Mikroklima um das Gargut herum nicht zu stören.
- Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Benutzer die von ihm erprobten und für gut befundenen Taktverhältnisse speichern und in die Garprogramme beziehungsweise -prozesse einbinden kann, und zwar individuell für jeden Garprogrammschritt.
- Auch das aktuell verwendete Garprogramm hat grundsätzlich Auswirkungen auf das jeweils geeignete Taktverhältnis. Wird beispielsweise gedämpft, wird ein geringer Anteil an Stillstandsphasen des Lüfters verwendet, da ansonsten keine Dampfdurchmischung im Garraum gewährleistet ist. Bei Anbrat- und Krustierphasen eines Garprogramms sind dagegen allenfalls kurze Stillstandsphasen des Lüfters sinnvoll, um einen maximalen Energieeintrag in das zu garende Produkt zu gewährleisten. Während Haltephasen eines Garprogramms können dagegen lange Stillstandsphasen zwischengeschaltet werden, ohne dass sich dies negativ auf die Qualität der zu garenden Produkte auswirkt. Bei einem Reinigungsprogramm können Stillstandsphasen dann verwendet werden, wenn eine übermäßige Schaumbildung erkannt wird.
- Grundsätzlich ist das jeweils verwendete Taktverhältnis nicht mit dem Ein- und Ausschalten der Heizung des Gargeräts verknüpft. Anders ausgedrückt gibt es keine zwangsweise Koppelung dahingehend, dass beim Einschalten der Heizung auch der Lüfter eingeschaltet werden muss, oder dass bei eingeschaltetem Lüfter auch die Heizung betrieben werden muss.
- In der beigefügten Figur ist dargestellt, wie die Taktung des Lüfters sich in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme im Garraum ändert. Im unteren Teil des Diagramms ist der Betrieb des Lüfters aufgetragen, wobei hier zur Vereinfachung davon ausgegangen wird, dass der Lüfter mit konstanter Drehzahl betrieben wird. Somit ändert sich der Zustand zwischen einer Betriebsphase (die Kurve hat den Wert "1") und einer Stillstandsphase (die Kurve hat den Wert "0"). Als konkreter Parameter, der mit der Wärmeabnahme im Garraum korreliert, wird hier die Garraumtemperatur T herangezogen. Während einer ersten Stillstandsphase des Lüfters sinkt die Temperatur im Garraum vom Temperaturniveau T1 auf eine Temperatur T2 ab. Die Differenz zwischen diesen beiden Temperaturen wird als oberhalb einer vordefinierten Schwelle liegend erkannt. Daraufhin wird in einer sich anschließenden Betriebsphase das Taktverhältnis so geändert, dass längere Betriebsphasen und kürzere Stillstandsphasen des Lüfters verwendet werden. Nach drei Betriebsphasen des Lüfters wird dann wieder, quasi testweise, eine längere Stillstandsphase eingeschoben, um zu überprüfen, wie groß nun die Wärmeabnahme im Garraum (und damit der Temperaturabfall) ist. Nach Abschluss der Stillstandsphase ist die Temperatur im Garraum auf einen Wert T3 abgefallen, wobei die Differenz zwischen den Temperaturen T1 und T3 unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Daran erkennt die Steuerung des Gargeräts, dass nun ein Taktverhältnis mit einem größeren Anteil an Stillstandsphasen verwendet werden kann.
- Alternativ kann für die Anpassung des Taktverhältnisses auch ausgewertet werden, wie viel Energie nötig ist, um nach einer Stillstandsphase wieder eine Solltemperatur zu erreichen. Dabei wird der Lüfter vorzugsweise durchgehend betrieben, bis die Solltemperatur wieder erreicht ist.
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch durch ein Messen der Feuchte im Garraum und/oder Messen der Abdampfrate die Energie der entstandenen Feuchte bestimmt werden (Verdampfungswärme). Diese Feuchte stammt aus dem Lebensmittel. Der Lüfter wird nun so gesteuert, dass die Wärmeabnahme um die Verdampfungswärme reduziert wird.
- Die Wärmeabnahme im Garraum kann auch über die Kerntemperatur bestimmt werden. Über die Messung der Kerntemperaturen kann ein Wärmegradient des Lebensmittels bestimmt werden. Je geringer das Gefälle dieses Wärmegradienten ist , desto weniger Energie fließt ins Lebensmittel. Somit muss die Wärmeabnahme im Garraum reduziert werden.
- Es kann auch vorgesehen sein, die Veränderung oder den Absolutwert des Gewichtsverlusts während einer Stillstandsphase wird mit dem einer Aktivphase zu vergleichen. Die Wärmeabnahme wird so eingestellt, dass diese identisch sind.
- Die Wärmeabnahme kann auch an tiefgekühlte Produkte angepasst werden. Erhält das Gerät die Information, dass sich im Garraum ein tiefgekühltes Produkt befindet (dies hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit als ein Produkt mit der Ausgangstemperatur über dem Gefrierpunkt), wird die Wärmeabnahme reduziert.
Claims (20)
- Verfahren zum Garen eines Lebensmittels in einem Gargerät, das eine Heizung und einen Lüfter aufweist, der in Intervallen betrieben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Betriebs- zu Stillstandsphasen des Lüfters (Taktverhältnis) in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme im Garraum des Gargeräts variiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis abhängt vom Garprogramm.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Garprogramm, das ein trockenes Garen vorsieht, längere Stillstandsphasen verwendet werden.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Garprogramm, das lange Haltephasen vorsieht, längere Stillstandsphasen verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis abhängt von einer oder mehreren Temperaturen.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur die Garraumtemperatur ist.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Stillstandsphasen steigt, wenn die Garraumtemperatur steigt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis abhängt von der Ableitung der gemessenen Temperatur nach der Zeit.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur am Schaft eines Kerntemperaturfühlers gemessenen wird und der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die Ableitung negative Werte hat.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis abhängt von der Beladung des Gargeräts.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktverhältnis abhängt vom Kaliber der im Garraum zu garenden Produkte.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaliber bestimmt wird aus dem Verlauf der Kerntemperatur über der Zeit.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabnahme ermittelt wird anhand des Verlaufs der Temperatur im Garraum während einer Stillstandsphase des Lüfters.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, wie viel Energie dem Garraum zugeführt werden muss, bis wieder eine Solltemperatur erreicht ist, und dass nachfolgend der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die benötigte Energie oberhalb einer vorbestimmten Schwelle lag.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerntemperatur eines zu garenden Produkts überwacht wird und der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird, wenn die Differenz zwischen der Ist-Kerntemperatur und entweder der Soll-Kerntemperatur oder der Garraumtemperatur und/oder der Schafttemperatur eines Temperaturfühlers und/oder der Garraumsolltemperatur unter eine vorbestimmte Schwelle fällt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Verlaufs der Kerntemperatur eines zu garenden Produkts überwacht wird und der Anteil der Stillstandsphasen verringert wird, wenn die Steigung bei einem vorgegebenen Abstand zwischen der Ist-Kerntemperatur und der Soll-Kerntemperatur unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiespartaste vorgesehen ist und dass der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird, insbesondere verdoppelt, wenn die Energiespartaste gedrückt wurde.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine geräuscharme Betriebsphase angewählt werden kann und dass der Anteil der Stillstandsphasen erhöht wird, wenn die geräuscharme Betriebsphase angewählt ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter mit wechselnden Drehrichtungen betrieben werden kann und dass Stillstandsphasen mit einem Wechsel der Drehrichtung abgeglichen werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Temperaturfühler ausgewertet werden und die Stillstandsphasen verkürzt oder abgebrochen werden, wenn die Differenz zwischen den von den beiden Temperaturfühlern erfassten Temperaturen, insbesondere Schaft- und Garraumtemperatur, einen Schwellenwert übersteigt.
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