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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Steuerung eines Gargerätes
bei dem Gargut unter Wasserzufuhr für die Dampferzeugung in einem
Garraum erhitzt wird.
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Gargeräte werden zunehmend auch mit
einem Dampferzeugersystem ausgestattet, um mit Hilfe der dann entstehenden
feuchten Garraumluft die Garergebnisse zu verbessern. Solche Gargeräte sind
beispielsweise Kombi-Dämpfer,
Dämpfgeräte oder
auch Heißluftdämpfer. Sie
dienen insbesondere der Zubereitung von Lebensmitteln für den Verzehr. Dabei
wird der Dampf durch Einspritzen von Wasser direkt im Garraum erzeugt.
Dafür wird
Wasser in den Garraum zugeführt
und dort in verschiedener Form verteilt und dadurch und durch die
heiße
Umgebung verdampft.
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Zu diesem Zweck werden nach Konzepten beispielsweise
aus der
EP 0 233 535
B1 , der
EP
0 383 366 B1 oder der
EP 0 640 310 B1 Wasserzuleitungen eingesetzt,
die das Wasser auf die Nabe des Gebläses eines Umlaufgebläses bringen.
Da sich die Nabe dreht, wird durch die Zentrifugalkraft das Wasser
von der Nabe auf die Gebläseradschaufeln
geleitet und dort das Wasser möglichst
in Tropfen zerlegt, die dann in der heißen Garraumatmosphäre verdampfen.
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In Vorschlägen gemäß der
DE 197 31 544 A1 und der
DE 41 31 748 C2 sind
jeweils innerhalb des Radialgebläserades
als Vorzerstäubungselemente Scheiben
vorgesehen, die sich mit der Nabe mitdrehen. In der
EP 0 244 538 B1 und der
EP 0 523 489 B1 werden
jeweils ähnliche
Konzepte vorgeschlagen, wobei dort das Wasser von außerhalb
des Garraums achsparallel durch zentrale Durchführungen in die Nabe nach innen
auf die Innenseite der Nabe gegeben wird, von wo es sich dann nach
außen
ebenfalls auf die Gebläseschaufeln
verteilt.
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Die Beheizung der Garraumatmosphäre entsteht
dabei durch ein oder mehrere elektrische Heizelemente oder aber
auch durch Wärmetauscherrohre,
in denen ein heißes
Medium strömt,
und die dadurch ebenfalls als Heizelement wirken. Um die entstehende
Hitze gleichmäßig zu verteilen,
werden diese Heizelemente in der Regel im unmittelbaren Strömungsfeld
des Gebläserades
im Garraum angebracht.
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Heißluftdämpfer weisen in der Regel mehrere
Betriebsarten auf. Dämpfgeräte besitzen
nur die Betriebsart Dämpfen.
Die Betriebsart Dämpfen
liegt im Temperaturbereich von 60 bis 130 °C, typischerweise 100 °C. Die Betriebsart
Dämpfen
ist durch eine hohe, gesättigte
Wasserdampfkonzentration in der Garraumluft gekennzeichnet. Dies
wird durch eine regelmäßige oder
auch kontinuierliche Zugabe von Wasser in den Garraum erreicht.
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Heißluftdämpfer oder Dämpfgeräte mit Einspritzsystemen
zur Dampferzeugung weisen in der Regel relativ hohe spezifische
Heizleistungen auf. Dies ist notwendig, da die Garraumheizung zum
Teil gleichzeitig zur Dampferzeugung und zur Erhöhung der Garraumtemperatur
verwendet wird. Weiterhin werden oft tiefgekühlte Garprodukte verwendet,
die eine ausreichend dimensionierte Heizleistung zur richtigen Garung
benötigen.
Dadurch werden verhältnismäßig hohe
Temperaturanstiegsgeschwindigkeiten im Garraum erreicht, vor allem
dann, wenn nur eine Teilbeschickung mit Gargut vorliegt.
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Zu Beginn des Garprozesses ist üblicherweise
der Wasserdampfgehalt der Garatmosphäre sehr gering, dieser besitzt
lediglich etwa den Wert der Umgebungsluft. Wenn der Garprozess gestartet
wird, wird die Temperatur durch eine Regeleinrichtung auf ihren
Sollwert gebracht. Aufgrund des Einspritzens von Wasser wird Dampf
und ein Wassernebel erzeugt. Dies hat zur Folge, dass der Wasserdampfgehalt
ansteigt. Die Luft wird aus dem Garraum über eine Entlüftung abgeführt. Nach
einer gewissen Zeit ist die Garraumatmosphäre mit Wasserdampf gesättigt.
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Der Anstieg von Temperatur und Wasserdampfgehalt
erfolgt nicht zwangsweise synchron oder proportional. Vielmehr ist
der Verlauf sehr stark von der gewählten Heizleistung und der
jeweiligen Wasserdampfproduktionsrate (kg/h) abhängig. Die Wasserdampfproduktionsrate
ist systemabhängig. Hierzu
gibt es eine Vielzahl von Systemen, beispielsweise die oben genannten
Vorschläge.
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Nachteilig am Stand der Technik ist,
dass bei empfindlichen Produkten Gargutschädigungen auftreten können.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein
Verfahren vorzuschlagen, bei dem eine möglichst schonende Zubereitung
auch von empfindlichen Nahrungsmitteln möglich wird, ohne die Qualität des Garverfahrens
im Übrigen
zu gefährden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
zu Beginn des Garvorganges die Temperatur im Garraum auf einen Maximalwert
unterhalb von 100 °C, insbesondere
unterhalb von 80 °C,
begrenzt wird, während
bereits Wasserzufuhr stattfindet.
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Mit dieser Lösung wird überraschend die Aufgabe gelöst.
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Es hat sich nämlich bei Versuchen herausgestellt,
dass die Garproduktschädigungen
insbesondere zu Beginn des Dämpfprozesses
auftreten. Außerdem
stellte sich heraus, dass der Wasserdampfgehalt der Garraumluft
im Vergleich zur Garraumtemperatur nur langsam ansteigt. Hier besteht
offenbar ein Zusammenhang. Die bereits relativ hohe Temperatur führt bei
empfindlichen, außen
noch relativ trockenen Produkten tendenziell zu Schädigungen. Dem
wird durch die Erfindung entgegengewirkt, und zwar sehr erfolgreich.
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Von Vorteil ist es, wenn zunächst ein
schützender
Wasserfilm auf den Speisen erzeugt wird, bevor geheizt wird.
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Ziel dieses Verfahren ist es, anfangsbedingte Garproduktschädigungen
zu vermeiden. Dieses Verfahren kann in die Dämpffunktion nach dem Stand der
Technik integriert werden, so dass der Bediener keine zusätzlichen
Bedienungsschritte beachten muss.
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Im Folgenden wird an Hand der beigefügten Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gargeräts;
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2 eine
Darstellung des Verlaufs des Temperatur- und Wasserdampfgehalts über die
Zeit in herkömmlichen
Verfahren; und
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3 eine
Darstellung des Verlaufs des Temperatur- und Wasserdampfgehalts über die
Zeit in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ein Gargerät, beispielsweise ein Kombidämpfer, ein
Dampfgerät
oder ein Heißluftdämpfer ist schematisch
im Schnitt gesehen aus Sicht des Benutzers in 1 dargestellt. Dieses Gargerät 10 besitzt
einen Garraum 11. In dem Garraum 11 ist ein Heizelement 12 auf
der linken Seite vorgesehen, von dem im Schnitt lediglich schematisch
zwei Windungen zu erkennen sind. Die Beheizung des Garraumes 11 kann
entweder durch elektrische Heizelemente 12 erfolgen oder
aber auch durch Heizelemente 12 in Form von Wärmetauscherrohren,
in denen ein heißes
Medium strömt.
Auch andere Geräte
zur Erzeugung von Wärme
sind als Heizelement 12 einsetzbar.
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Um die von dem Heizelement 12 erzeugte Wärme beziehungsweise
die von ihm erwärmte
Luft gleichmäßig im Garraum 11 zu
verteilen ist ein Gebläse 20 vorgesehen.
Dieses Gebläse 20 besitzt
einen Lüftermotor 21,
der ein Radialgebläserad 22 im Garraum 11 antreibt.
Das Radialgebläserad 22 befindet
sich innerhalb des Heizelements 12 und wird von diesem
radial umgeben. Die Heizelemente 12 – ob elektrisch oder in Form
von Wärmetauscherrohren – werden
im Regelfall im unmittelbaren Strömungsfeld des Radialgebläserades 22 angebracht.
Andere Anordnungen sind möglich,
diese hat sich jedoch bewährt.
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Ein weiteres wesentliches Element
von Kombidämpfern
mit Dampferzeugersystem und anderen Gargeräten 10 ist eine Wasserzufuhr 30.
Diese führt Wasser über einen
Wasserdosierer 31 und eine Wasserzufuhrleitung 32 in
den Garraum 11. Am Wasseraustritt 33 wird Wasser
abgegeben.
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Schaut man sich gleichzeitig die
Strömungspfeile 13 im
Garraum 11 für
das vom Heizelement 12 erhitzte und dem Gebläse 20 bewegte
Gas an, so sieht man, dass dieses oben und unten im Garraum 11 von
links nach rechts, also vom Gebläse 20 weg gefördert wird,
während
es zentral und um die Achse des Radialgebläserades 22 herum angesaugt
wird, sich also in der 1 von
rechts nach links bewegt. Diese Bewegung wird auch unterstützt durch
ein Blech 14, das im Garraum 11 das Heizelement 12 abschirmt
und so die vorbeschriebene Richtung der Strömungspfeile 13 erzwingt,
die den Stromablauf des Gases beschreiben.
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Durch Zersträuben der am Wasseraustritt 33 freigesetzten
Wassertröpfchen
entstehen sehr kleine Wassertröpfchen
in der Atmosphäre
des Gases im Garraum 11, die verdampfen und so im Laufe
der Zeit den erwünschten
Dampf erzeugen. Auch dieser Dampf folgt nun den Strömungspfeilen 13 im
Garraum 11, abgeschirmt durch das Blech 14 wird
also der Dampf mit den übrigen
Gasen zunächst
achsparallel nach rechts und dann letztlich im gesamten Garraum 11 verteilt.
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2 zeigt
nun den Verlauf des Wasserdampfgehalts ϕ im Garraum 12 im
Vergleich zur Temperatur T. Nach rechts ist die Zeit t aufgetragen,
deren Größenordnung
etwa Minuten oder Bruchteile von Stunden beträgt. Nach oben sind sowohl die Temperatur
T in °C
als auch der Wasserdampfgehalt ϕ in aufgetragen.
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Die Temperatur T (dünne Linie)
erreicht relativ schnell Ihren Sollwert von 100 °C. Der Wasserdampfgehalt ϕ (stärkere Linie)
erreicht erst nach einem Zeitpunkt X seinen notwendigen Maximalwert. Es
soll erwähnt
werden, dass es bei Garraumtemperaturen ab 100 °C (bei Normbedingungen) keine
Sättigungsgrenze
mehr von Wasserdampf in Luft gibt. Wasserdampf ist ab 100 °C als ideales
Gas zu sehen. Dies bedeutet, das 100% Wasserdampfgehalt eine Garatmosphäre aus reinem
Wasserdampf darstellt.
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Die Zeit X kann in der Praxis einen
Zeitraum von ca. 1 bis 5 Minuten betragen. Die Zeit Y kann in 1
bis 2 Minuten erreicht werden. Das bedeutet, dass die Garprodukte
für eine
Zeit bis ca. 4 Minuten bei 100 °C
gegart werden, ohne dass die Garraumatmosphäre eine wasserdampfgesättigte Atmosphäre aufweist.
An der Garproduktoberfläche
finden in diesem Zeitraum Austrocknungs- und bei höheren Temperaturen
auch Siedeprozesse statt. Diese können empfindliche Garprodukte
schädigen.
Dazu zählen
zum Beispiel Blattspinat, Mangold oder auch Brokkoli. Die Schäden sind
in optischer und geschmacklicher Hinsicht relevant. Eine Kondensation
der vorhandenen Garraumfeuchtigkeit auf der zunächst kalten Produktoberfläche bietet
keinen Schutz, da der Wasserdampfanteil zu Beginn des Dämpfprozesses
zu gering ist. Ein Vorheizen des Gerätes ohne Gargut in der Betriebsart
Dämpfen
ist hierfür
wenig zweckmäßig, da
bei der anschließenden
Beschickungszeit mit Gargut der gesamte Wasserdampf aus dem Garraum 12 entweicht,
da er ja zwecks der Beschickung geöffnet werden muss.
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Der Inhalt des neuen Verfahrens ist,
die Schäden
an der Oberfläche
dadurch zu vermeiden, dass zu Beginn des Garprozesses automatisch
auf ein Aufheizen auf die Solltemperatur zunächst verzichtet wird, und zwar
so lange, bis sich ein schützender
Wasserfilm auf der Produktoberfläche
gebildet hat. Dieser Wasserfilm bildet sich durch die oben erwähnte Wassereinspritzung
(Dampferzeugungssystem). Bei Temperaturen unter 100 °C bildet
das Einspritzsystem feine Wassertropfen, die aufgrund der geringen
Temperatur nur zum kleinen Teil verdampfen. Die Tropfen werden durch
das Gebläserad 22 im Garraum 12 gleichmäßig verteilt.
Diese Tropfen legen sich unter anderem auf den Garproduktoberflächen an.
Wenn die Garprodukte ausreichend mit Wasser benetzt sind, wird die
Temperatur T auf den Sollwert (beispielsweise 100 °C) erhöht. Der
Wasserdampfgehalt steigt nun mit der Zeit an. Die wasserbenetzte
Garproduktoberfläche
wird nun jedoch von der zunächst
noch trockenen (nicht gesättigten)
Garraumluft nicht beschädigt.
Das Wasser schützt
durch seinen Verdampfungsprozess auf der Oberfläche das Gargut vor den oben
beschriebenen Schäden.
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Um den Garprozess nicht unnötig zu verlängern, kann
während
der Wasserfilmbildungsphase jedoch auf eine niedrigere Temperatur
als 100 °C
aufgeheizt werden. In Bereichen unterhalb von 100 °C treten
noch keine Qualitätseinbußen an Garproduktoberflächen auf.
Um den Prozess weiter zu optimieren, können auch mehrere aufsteigende
Temperatursollwertvorgaben vorliegen, die ein langsameres, kontrolliertes
Aufheizen auf den Sollwert ermöglichen.
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3 zeigt
ein Beispiel für
einen erfindungsgemäßen, optimierten
Prozessverlauf mit einer reduzierten Sollwertvorgabe an. Wiederum
sind nach rechts die Zeit t und nach oben die Temperatur T in °C und der
Wasserdampfgehalt ϕ in % aufgetragen.
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Die Solltemperatur beträgt wie im
obigen Beispiel 100 °C.
Die Temperatur T wird zunächst
jedoch beispielsweise auf 60 °C
begrenzt. Zum Zeitpunkt B hat sich ein schützender Wasserfilm auf die Produkte
gelegt. Je nach Wirkungsgrad des Dampferzeugungssystems wird dieser
Zeitpunkt nach ca. 1 bis 3 Minuten erreicht. Die Garraumtemperatur
wird nun auf seinen Sollwert erhöht.
Der Wasserdampfgehalt hat sein Maximum jedoch erst zum Zeitpunkt
D erreicht. Aufgrund des schützenden
Wasserfilms tritt keine Gargutbeeinträchtigung im Zeitraum C bis
D auf. Bis der Wasserfilm vollständig
verdampft ist und damit seine schützende Wirkung verloren hat,
ist der Zeitpunkt D erreicht und damit ist die kritische Phase des
Prozesses beendet.
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Die nötige Zeitdauer zum Erreichen
eines geschlossenen Wasserfilms auf der Produktoberfläche kann
durch Versuche ermittelt und in der elektronischen Steuerung fest
hinterlegt werden. Wenn jedoch eine Einrichtung vorhanden ist, mit
der die Gargutmenge oder Art bestimmt werden kann, oder wenn die
Gargutmenge oder Art durch den Bediener angegeben wird, kann die
Zeitdauer für
die spezielle Menge oder Art durch hinterlegte Parameter in der Steuerung
abgestimmt werden. Dadurch kann die Gardauer minimiert werden, ohne
dass der Wasserfilm beeinträchtigt
wird.
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Das Verfahren wurde anhand eines
Beispiels bei 100 °C
erläutert.
Grundsätzlich
ist das Verfahren jedoch auch bei anderen Garraumtemperaturen als 100 °C sinnvoll.
Vor allem der Temperaturbereich zwischen 80 °C und 100 °C ist für empfindliche Garprodukte
gedacht.
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- 10
- Gargerät
- 11
- Garraum
- 12
- Heizelement
- 13
- Strömungspfeile
im Garraum
- 14
- Blech
- 20
- Gebläse
- 21
- Lüftermotor
des Gebläses
- 22
- Radialgebläserad
- 30
- Wasserzufuhr
- 31
- Wasserdosierung
- 32
- Wasserzufuhrleitung
- 33
- Wasseraustritt
- t
- Zeit
in Minuten
- T
- Temperatur
in ° C
- φ
- Wasserdampfgehalt
in %
- A
- Zeitpunkt
- B
- Zeitpunkt
- C
- Zeitpunkt
- D
- Zeitpunkt
- X
- Zeitpunkt
- Y
- Zeitpunkt