ES2924740A1 - Sistema regulador de vapor para maquina de preparacion de alimentos con un accesorio de vaporizacion y metodo asociado - Google Patents

Abstract

Sistema para una máquina de preparación de alimentos con el accesorio de vaporización o vaporera, que comprende, al menos, una máquina de preparación de alimentos, que comprende, al menos, un cuerpo principal (9), que comprende a su vez, un motor eléctrico (4) que acciona el elemento agitador (6); un botón selector de parámetros (8); una unidad de control y un panel de control (10); Un recipiente de preparación de alimentos, que a su vez comprende un elemento calefactor (1), encargado de suministrar la energía necesaria para la cocción de las elaboraciones; un sensor de temperatura (2) que recogerá las distintas temperaturas de los alimentos, retroalimentándose continuamente en la operación de preparación de alimentos; y medios de pesaje (5) comprendidos entre la vaporera y el recipiente de preparación de alimentos o la máquina de preparación de alimentos; y un el accesorio de vaporización o vaporera (11).

Description

DESCRIPCI N

SISTEMA REGULADOR DE VAPOR PARA MÁQUINA DE PREPARACIÓN DE ALIMENTOS CON UN ACCESORIO DE VAPORIZACIÓN Y MÉTODO ASOCIADO

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a una máquina de preparación de alimentos y, más concretamente, a los recipientes de preparación de alimentos y a los accesorios de vaporización o vaporeras, y los sistemas de control de estas máquinas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad son ampliamente conocidas las máquinas de preparación de alimentos que utilizan elementos calefactores para el calentamiento de los ingredientes durante las elaboraciones y un procesador de alimentos para las funciones de batido, triturado, emulsionado y picado, entre otras.

Las máquinas de preparación de alimentos a los que se refiere la presente invención se utilizan para el procesamiento y el cocinado de alimentos en el propio recipiente de preparación de alimentos; para ello cuentan con un elemento de agitación y un elemento calefactor en su interior.

El elemento calefactor puede adoptar diversas morfologías en relación con la estructura y forma de una máquina de preparación de alimentos, así como distintos principios de funcionamiento, tales como el calentamiento por radiación o por conducción, por ejemplo.

El elemento calefactor ejerce una transferencia de calor al recipiente de preparación de alimentos que, a su vez, realiza una transferencia de calor a los alimentos contenidos en él, para llevar a cabo las distintas tareas de preparación de alimentos.

Existen diferentes tareas de preparación de alimentos llevadas a cabo por una máquina de preparación de alimentos y, concretamente, en las tareas de cocinado se generan vapores que, si la máquina de preparación de alimentos dispone del accesorio adecuado, comúnmente conocido como vaporera, se utilizan para realizar tareas anexas de cocinado al vapor de los alimentos anexos por el accesorio.

Pertenece al estado de la técnica el documento EP2765826B1, que presenta un sistema móvil de asistencia al cocinado que cuenta con un sensor de aceleración y una unidad de control y permite conocer el estado de cocción de los alimentos.

De la misma manera, forma parte del estado de la técnica el documento US6118104, que muestra un método para la determinación del estado de ebullición de un utensilio de cocina mediante un sistema de sensores acústicos. Así mismo, forma parte del estado de la técnica el documento US2020305639A1, un procesador de alimentos que comprende un dispositivo de control que está configurado de manera que el dispositivo de control puede detectar un exceso de un punto de ebullición de un alimento en el recipiente en base a un valor de medición de temperatura del sensor de temperatura y una medición eléctrica, que depende del suministro de energía al elemento calefactor.

Pertenece también al estado de la técnica, el documento CN107296483A donde la olla de vapor tiene sondas de vapor dispuestas en una olla de vapor interna y se utilizan para adquirir los datos de temperatura de la olla de vapor interna y alimentar con datos al dispositivo de control para controlar la olla de vapor y, en consecuencia, los usuarios pueden conocer los estados de la olla de vapor interior con la ayuda del dispositivo de control.

Como se puede apreciar en los documentos presentes en el estado de la técnica, existen diversos sistemas para tratar de determinar el estado de cocción de un alimento, sin embargo, ninguno de ellos permite conocer, gestionar y controlar el caudal de vapor en las elaboraciones en una máquina de preparación de alimentos mediante el análisis de los parámetros de temperatura, masa inicial y masa evaporada.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El problema técnico que pretende resolver la presente invención es lograr una máquina de preparación de alimentos que permita una gestión controlada de las preparaciones que se elaboren con vapor dentro del accesorio de vaporización, comúnmente conocido como vaporera.

La gestión controlada propuesta por la presente invención se consigue mediante el control del caudal de vapor generado por unidad de tiempo en el interior del recipiente de preparación de alimentos, que conllevará la regulación de la potencia calorífica de la máquina de preparación de alimentos y permitirá, a su vez, una predicción del tiempo óptimo de cocción de los alimentos presentes en el accesorio de vaporización o vaporera. Este procedimiento tendrá como consecuencia un control que evite la producción de condensaciones excesivas de agua en el seno de dicho accesorio especializado para la cocción a vapor, ocasionando así un correcto cocinado de los alimentos presentes en su interior.

Para realizar el control preciso sobre la generación de vapor, el sistema de la presente invención tiene en cuenta las magnitudes físicas de temperatura y masa de la composición de alimentos en el interior del recipiente de preparación de alimentos que será vaporizada para llevar a cabo la cocción de los alimentos presentes en la vaporera. Para ello, el sistema toma como referencia inicial la masa de la composición de alimentos, generalmente líquida, de dentro del recipiente de preparación de alimentos mediante medios de detección de peso y la temperatura del mismo mediante medios de detección de temperatura.

Con este objetivo, se propone que la regulación de la potencia calorífica de los medios de calentamiento de la máquina de preparación de alimentos se produzca dentro de la propia máquina de preparación automática, es decir que la máquina autorregule su potencia calorífica.

A fin de simplificar el problema, se han establecido unos parámetros óptimos para la adecuación a la función, en este caso la generación y el control del vapor. Para ello se establece como valor inicial de medición la masa de la composición de alimentos, generalmente líquida, dentro del recipiente de preparación de alimentos y la temperatura inicial de la misma.

Sobre esta composición de alimentos actuará al menos una fuente de calor, medios de calentamiento, aportando calor a la composición de alimentos, primero para elevar su temperatura hasta la temperatura de ebullición y, posteriormente, manteniéndola constante para vaporizarla y obtener un caudal de vapor regular. Este proceso sucederá a una velocidad determinada de manera proporcional a la potencia calorífica aportada por la fuente de calor.

Este proceso sucederá en dos fases bien diferenciadas: la primera, donde todo el aporte calorífico se emplea en elevar la temperatura de la composición de alimentos hasta su temperatura de ebullición; y en la segunda, donde el aporte calorífico se emplea en evaporar el fluido generando un flujo o caudal de vapor hacia el accesorio que realiza el cocinado alternativo.

En la primera fase, podremos conocer el tiempo que durará este proceso según la potencia calorífica suministrada, debido a que conocemos el salto entálpico desde la temperatura ambiente. Durante la primera fase, es necesaria la aportación de energía a la composición de alimentos en forma de calor, de manera que su temperatura vaya desde la temperatura inicial (generalmente temperatura ambiente) hasta la temperatura de ebullición específica de la composición. El aporte de calor mencionado viene establecido por el calor específico de la composición cuya temperatura debe ser modificada. Esta magnitud física, también conocida como capacidad térmica específica, es definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un sistema termodinámico en una unidad. Poniendo todos los elementos en una expresión matemática, se obtiene la siguiente ecuación para el aporte de calor:

Q = m f f cdT

Donde las variables simbólicas hacen referencia a las siguientes magnitudes físicas:

Q: calor necesario para aumentar la temperatura (J)

m: masa de líquido a calentar

Ti: temperatura inicial

Tf: temperatura final

c: calor específico del líquido a calentar

dT: diferencial de temperatura

Esta fórmula nos sirve para calcular el salto de temperaturas hasta la temperatura de ebullición donde tendremos también en cuenta la entalpía de vaporización de la composición de alimentos.

En la segunda fase, se realiza una aportación de energía calorífica, conocida como calor latente. Concretamente, en el cambio de fase de líquido a gas, se conoce como calor latente de vaporización. Esta magnitud física se define como la energía necesaria por una sustancia para cambiar de fase. Tal y como se ha presentado durante la presente invención, durante la aportación de calor latente, toda la energía se destina a realizar el cambio de fase y, por lo tanto, la temperatura permanece constante. La ecuación que rige esta aportación energética es la siguiente:

Q= mLv

Donde las variables simbólicas hacen referencia a las siguientes magnitudes físicas:

Q: calor aportado para el cambio de estado

m: masa de líquido

Lv: calor latente de vaporización del líquido

Las dos expresiones matemáticas presentadas anteriormente pueden ser utilizadas para llevar a cabo la autorregulación de la potencia calorífica expresada en la presente invención.

Dicha potencia calorífica entregada al líquido durante un determinado periodo de tiempo es el calor aportado al sistema termodinámico presentado en la invención, consistiendo el sistema en el recipiente de preparación de alimentos, el fluido en su interior y la fuente de calor que genera la energía calorífica. Este calor aportado por el elemento calefactor se dividirá en el proceso global en calor de evaporación y calor de calentamiento.

Qaportado =Qievaporación+ Qcalentamiento

Una vez la composición de alimentos presente en el recipiente de preparación de alimentos haya alcanzado su temperatura de ebullición, la potencia ejercida sobre ella será empleada exclusivamente para el proceso de evaporación, dado que la composición no requiere de mayor calentamiento. Así, la masa evaporada será igual al calor aportado por el elemento calefactor de la máquina de preparación de alimentos entre el calor latente caracterizador del elemento líquido siendo evaporado.

Qaportado =(mevap. • Lv)+ Qcalentamiento

Qaportado

Qaportado _mevap- • Lv mevap.- Lv

De acuerdo con la anterior expresión, el sistema puede conocer periódicamente la masa de la composición de alimentos que está siendo evaporada y, por tanto, que se está convirtiendo en vapor, y llevar a cabo la cocción controlada de los alimentos presentes en la vaporera.

A través de la realización de un cálculo iterativo, la unidad de control de la máquina hará de manera directa una regulación de la potencia calorífica para asegurar un control del caudal de vapor generado. Así, la unidad de control puede calcular la masa teórica que debería perder en forma de vapor con una aportación calorífica conocida en un lapso concreto y, mediante un sistema de pesaje integrado en la máquina, contrastarlo con el valor real de masa perdida en el recipiente de cocinado en el mismo lapso. Con estos dos valores de masa perdida en forma de vapor, la unidad de control es capaz de ajustar la potencia calorífica de trabajo del elemento calefactor, para que este valor sea aumentado en caso de que el valor real sea menor al valor teórico o sea disminuido en caso contrario, donde el valor medido de masa perdida por el sistema de pesaje fuese mayor al obtenido de manera teórica.

Además, el sistema tendrá en cuenta la introducción de los ingredientes en el receptáculo especializado para la cocción mediante vapor. En el momento de dicha introducción, la unidad de control ordenará al sistema de pesaje una medición para conocer la masa de los alimentos introducidos. Adicionalmente, la máquina de preparación de alimentos tendrá disponible en la memoria de la unidad de control ciertos parámetros relacionados con los alimentos sujetos a ser cocinados mediante la técnica de vapor. De esta manera, la unidad de memoria de la máquina dispondrá de un repositorio de datos clasificados por tipología de alimento dentro de las diversas familias existentes (verduras, pescados, carne de ave, huevos, etc.). En este repositorio se incluirá el tiempo estándar de cocción de cada alimento para una cantidad específica, por ejemplo 100 gramos, y una curva de comportamiento de cocción predeterminada para cada uno de ellos, es decir, teniendo en cuenta la cantidad de vapor necesaria para el cocinado de cada uno de ellos durante el tiempo total del proceso.

Estos datos por alimento carecen de sentido por sí solos, pero uniéndolos al concepto anteriormente introducido en la invención de caudal de vapor generado, también conocido como gasto másico, se abren distintas posibilidades de gestión de las tareas de cocinado por vapor.

El gasto másico, o caudal másico, es la magnitud física que expresa la variación de la masa con respecto al tiempo en un área específica. En nuestro caso esta variación es la iteración constante de datos entre masas evaporadas calculadas durante periodos de tiempo conocidos. Mediante la asignación de un gasto másico necesario para cada uno de los alimentos en la memoria de la máquina, o una curva de gasto másico variable para preparaciones más precisas, se podría realizar un control preciso del elemento calefactor para controlar el caudal de generación de vapor y obtener un resultado óptimo de preparaciones al vapor para cualquier tipo de alimentos.

Con este control y como objeto de esta invención, se pretende tener un control inteligente sobre el resultado de la vaporización, aportando información al usuario en su experiencia de uso, como el tiempo óptimo para el cocinado o avisos relacionados con el mismo.

En una ampliación de la invención propuesta, se tendrá en cuenta también la regulación de la potencia aportada en el proceso según la definición de curvas de cocinado de los alimentos almacenados o curva de comportamiento de los alimentos en la memoria de la unidad de control, ya que con esto el sistema sería capaz de optimizar su funcionamiento, ahorrando consumo en los momentos que así defina la curva y no imprimir una potencia constante, por lo tanto, un gasto constante como ahora.

Adicionalmente, se propone que esta gestión inteligente del vapor según el alimento introducido mejorará la condensación dentro del recipiente para la vaporización, ya que un exceso de dicha condensación genera la acumulación de vapor de agua en forma líquida que puede ser percibido como algo negativo en la experiencia del usuario.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques de la invención.

Figura 2.- Muestra una vista general de la realización preferente.

Figura 3.- Muestra una vista seccionada del recipiente de la realización preferente.

Referencias:

1. Elemento calefactor

2. Sensor de temperatura

3. Sistema de anclaje y transmisión del movimiento del elemento agitador 4. Motor eléctrico accionador del elemento agitador

5. Sensor de pesaje

6. Elemento agitador

7. Recipiente

8. Botón selector

9. Cuerpo principal

10. Panel de visualización y selección de parámetros

11. Accesorio de vaporización o vaporera

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con las referencias identificativas adoptadas en ellas, se puede observar un ejemplo no limitativo del método y aparato preconizados, los cuales comprenden las etapas y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

En una realización preferente, la invención propone un dispositivo automático de preparación de alimentos, que comprende, al menos, un cuerpo principal (9) en el que se aloja el motor eléctrico (4) que acciona el elemento agitador (6) y al menos un sensor de pesaje (5) situado en sus patas, en nuestra realización, correspondientes a cuatro galgas extensiométricas. El movimiento de dicho motor eléctrico (4) es transmitido al agitador (6) mediante un sistema de transmisión (3) situado en la parte inferior del recipiente (7) de preparación de alimentos. En la parte inferior de este recipiente (7), se encuentran los medios de calefacción o el elemento calefactor (1), encargado de suministrar la energía necesaria para la cocción de los alimentos. Asimismo, en esta parte inferior del recipiente (7) se encuentra el sensor de temperatura (2) que recogerá las distintas temperaturas de la composición de alimentos. También en la parte inferior encontramos los sensores de pesaje (5) encargados de medir las diferentes masas en el tiempo, y de donde recogeremos las masas evaporadas. La máquina cuenta también con un botón selector de parámetros (8) y un panel de visualización y selección de parámetros adicionales o panel de control (10) situados ambos en el cuerpo principal (9). En la parte superior está el conducto de unión con el accesorio de vaporización o vaporera (11).

En otra realización preferente, el usuario establece a través del panel de control (10) una elección del alimento a cocinar al vapor. Tras introducir la composición de alimentos en el recipiente (7) y el alimento en el accesorio de vaporización (11), el usuario da la orden a la máquina de iniciar la elaboración a través del botón selector (8).

La unidad de control acciona el elemento calefactor (1), preferiblemente a máxima potencia, para alcanzar la temperatura de ebullición característica de la composición de alimentos introducida en el recipiente (7), preferiblemente agua.

El sensor de temperatura (2) y los sensores de pesaje (5) realizan mediciones periódicas de temperatura y masa respectivamente. Tras alcanzarse la temperatura de ebullición en el seno del recipiente (7) y según avanza el tiempo, el sensor de pesaje (5) detecta una diferencia de masa, que será la masa de composición de alimentos evaporada. Automáticamente, la unidad de control del dispositivo establecerá el tiempo de cocción del alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), teniendo en cuenta:

• el caudal de vapor por unidad de tiempo que llega al alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), resultante del cambio de fase de la composición de alimentos introducida en el recipiente (7) y que ha sido obtenido mediante el cálculo de pérdida de masa de la composición. La unidad de control iguala la diferencia de masa obtenida, que se entiende como masa evaporada, al caudal de vapor que llega a la vaporera; y,

• los datos de cocción del alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), es decir, el caudal de vapor necesario para cocinar al vapor un cierto tipo de alimento, una cierta cantidad del mismo, durante un lapso de tiempo determinado o previamente determinado, es decir, previamente almacenados en la memoria de la unidad de control mediante una curva de comportamiento característica de cada alimento.

En otra realización preferente, la máquina de preparación de alimentos emite un aviso digital al usuario mediante el panel de control (10) una vez ha llegado a su fin el proceso de cocción de los alimentos presentes en el accesorio de vaporización o vaporera (11).

Además, el dispositivo de la presente invención será capaz de automáticamente determinar la potencia de trabajo necesaria y generar ahorros de energía cuando la curva de cocinado de cada alimento lo permita. De este modo se consigue un ahorro de energía mientras se obtiene un cocinado al vapor de los alimentos presentes en el accesorio de vaporización o vaporera (11). Este proceso se realiza de manera iterativa mientras dure la elaboración de manera que la evaporación se desarrolle de manera correcta y controlada.

La aplicación industrial de la presente invención es clara, ya que permite obtener una máquina automática o semiautomática de preparación de alimentos que controle el caudal másico de vapor que entra a su accesorio y modifique en consecuencia, dando información al usuario y optimizando su comportamiento.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Sistema para una máquina de preparación de alimentos con el accesorio de vaporización o vaporera (11), que comprende, al menos,

- Una máquina de preparación de alimentos, que comprende, al menos,

^o Un cuerpo principal (9), que comprende a su vez,

■ Un motor eléctrico (4) que acciona el elemento agitador (6); ■ Una unidad de control con al menos su unidad de memoria; y, ■ Un panel de control (10);

^o Un recipiente (7) de preparación de alimentos, que a su vez comprende;

■ Medios de calefacción (1);

■ Medios de detección de temperatura (2); y,

■ Medios de pesaje (5);

^o Un accesorio de vaporización o vaporera (11);

Caracterizado porque,

- La unidad de control está configurada para:

^o En una operación de preparación de alimentos, recibir información retroalimentada continuamente a través de los medios de pesaje (5) de la variación de la masa de la composición de alimentos situada en el recipiente (7) de preparación de alimentos, la variación de masa siendo resultante del cambio de fase de la composición a lo largo del tiempo; y,

^o Regular la potencia calorífica de los medios de calefacción (1) en función de la masa evaporada, y/o caudal de vapor obtenidos y la información de cocción del alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), previamente establecida en la unidad de memoria de la unidad de control.

2. Método de funcionamiento del sistema para una máquina de preparación de alimentos con el accesorio de vaporización o vaporera (11) de la reivindicación 1, que comprende, al menos, lo siguientes pasos;

- Un primer paso de preparación de la máquina de preparación de alimentos, que comprende, al menos:

^o El usuario establece, a través del panel de control (10) una elección del alimento o conjunto de alimentos a cocinar al vapor en el accesorio de vaporización o vaporera (11), e introduce una composición de alimentos en el recipiente (7) de preparación de alimentos y el alimento o conjunto de alimentos en el accesorio de vaporización o vaporera (11). - Un segundo paso de orden, que comprende, al menos:

^o El usuario da la orden a la máquina de preparación de alimentos de iniciar la operación de preparación de alimentos a través del panel de control (10).

- Un tercer paso de ejecución, que comprende, al menos:

^o La unidad de control activa los medios de detección de temperatura (2) y los medios de pesaje (5), que obtienen información de temperatura y masa iniciales de la composición de alimentos.

^o La unidad de control activa los medios de calefacción (1).

^o La unidad de control calcula la variación de la masa de la composición de alimentos en función del tiempo mediante los medios de pesaje (5) y obtiene el caudal de vapor.

^o En función del alimento o conjunto de alimentos introducidos en la vaporera (11) y la masa de los mismos, mediante la información de cocción del alimento previamente establecida en la memoria de la unidad de control, la unidad de control establece un tiempo de cocción de los mismos, que junto a la información del caudal de vapor obtenido permite una gestión de la potencia calorífica aportada a la composición de alimentos y un control del caudal de vapor.

^o La unidad de control aumentará o disminuirá la potencia calorífica de los medios de calefacción (1) según la cantidad de caudal de vapor necesaria para la cocción del alimento según la información de cocción previamente establecida.

^o Una vez ha llegado el caudal de vapor suficiente como para la cocción del alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), finalizada la cocción del alimento presente en el accesorio de vaporización o vaporera (11), el sistema emite un aviso al usuario a través del panel de control o por vía acústica o visual o cualquier otra vía que facilite su función.

3. Método de funcionamiento del sistema para una máquina de preparación de alimentos con el accesorio de vaporización o vaporera (11) según la reivindicación 2, donde la información de cocción del alimento comprende el tiempo necesario para cocinar al vapor de un alimento según el caudal de vapor y una curva de cocinado de cada alimento según caudal de vapor y tiempo.