DE19609116A1 - Meat roasting process and assembly, checks core temperature at given intervals - Google Patents
Meat roasting process and assembly, checks core temperature at given intervalsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Garen von Nahrungs mitteln sowie eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for cooking food means and a corresponding device.
Beim Garen von Nahrungsmitteln geht man in vielen Fällen von Erfahrungswerten aus, schätzt also ab wie lange ein zu garen des Fleischstück bei einer vorgegebenen, einen optimalen Gar ablauf sichernden Temperatur brauchen wird, bis es fertig ist. Fertig bedeutet in diesem Zusammenhang natürlich nicht, daß es irgendwie gegart ist, es bedeutet vielmehr, daß es eine opti male Beschaffenheit aufweist. Man denke nur an ein Roastbeef, das beim Kunden sowohl dann auf Ablehnung stößt, wenn es außen dunkel- und innen hellgrau und trocken ist, sondern auch dann, wenn es innen glitschig roh und außen trocken, rissig und ver brannt ist.In many cases, when cooking food, one assumes Experience values, so estimate how long to cook the piece of meat at a given, optimal cooking process temperature will need until it is finished. In this context, ready does not mean, of course, that it is somehow cooked, it rather means that it is an opti male character. Just think of a roast beef that is met with rejection by the customer when it is outside is dark gray and light gray and dry inside, but also if it is slippery raw on the inside and dry, cracked and ver is on fire.
Bessere, insbesondere reproduzierbarere Kochergebnisse lassen sich mit einem Kerntemperaturfühler erzielen, der in das zu ga rende Fleischstück eingesteckt wird und den Garvorgang beendet (ein entsprechendes Signal abgibt), wenn die gewünschte Kern temperatur erreicht ist. Es handelt sich hier also um einen Vorgang, der im technischen Sinn als Regelvorgang bezeichnet werden kann, da ein Vergleich der Ist-Temperatur des Gargutes mit einer vorbestimmten Soll-Temperatur stattfindet und abhän gig von diesem Vergleich ein Regelwert in Form eines Endab schaltungssignals gegeben wird.Better, especially reproducible cooking results achieve with a core temperature sensor, which in the ga piece of meat is inserted and the cooking process ends (emits an appropriate signal) when the desired core temperature is reached. So this is one Process that is technically referred to as a control process can be, since a comparison of the actual temperature of the food takes place with a predetermined target temperature and depend Regardless of this comparison, a control value in the form of an end circuit signal is given.
Nachteilig an dem bekannten Garverfahren unter Zuhilfenahme ei ner Kerntemperaturmessung ist die Tatsache, daß der Koch immer noch auf seine Erfahrung angewiesen ist, wenn es darum geht, zu bestimmen, wann das Gargut fertig ist. Im privaten Bereich mö gen Irrtümer noch hinnehmbar sein, im professionellen Bereich können Irrtümer katastrophale Auswirkungen haben.A disadvantage of the known cooking method using egg ner core temperature measurement is the fact that the cook always still relies on his experience when it comes to determine when the food is ready. In the private area against errors, in the professional field errors can have catastrophic effects.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Garen von Nahrungsmitteln, insbesondere von größeren Fleischstücken und dergleichen Gargut aufzuzeigen, das zu vorherbestimmbaren und reproduzierbar guten Garergeb nissen führt.The invention has for its object a method and a device for cooking food, in particular to show larger pieces of meat and similar food, that results in predictable and reproducible good cooking results nits leads.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Eine entsprechende Vorrichtung ist im Anspruch 7 be schrieben.This object is achieved by a method according to the patent claim 1 solved. A corresponding device is in claim 7 wrote.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß die Er fahrung des Koches eine untergeordnete Rolle spielt und insbe sondere auch solche Parameter wie Alter, Feuchte, Fettgehalt usw. erfaßt werden, die der Koch dem zu garenden Fleischstück gar nicht ansehen kann und damit in seine Abschätzung der ein zustellenden Garparameter nicht einfließen lassen kann. Mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren können die un vermeidlichen Schätzfehler von der Steuerung des Kochgeräts korrigiert werden. Insbesondere können also die meist im Lang zeitverfahren bei niedriger Temperatur zu garenden großen Fleischstücke zum exakten Zeitpunkt fertiggestellt werden, wo bei gleichzeitig durch die Kerntemperaturmessung ein Übergaren und ein damit einhergehender Gewichts- und Qualitätsverlust vermieden werden.An essential point of the invention is that the Er experience of the cook plays a subordinate role and esp in particular, such parameters as age, moisture, fat content etc. are recorded by the cook the piece of meat to be cooked can not look at all and thus in his assessment of the one not allow the cooking parameters to be included. With the The inventive method described here can un avoidable estimation errors from the control of the cooking device Getting corrected. In particular, they can usually be long large time to cook at low temperature Pieces of meat to be completed at the exact time where while at the same time overcooking through the core temperature measurement and a concomitant loss of weight and quality be avoided.
Es wird also beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Garen von insbesondere größeren Fleischstücken oder dergleichen Gargut die Kerntemperatur des Gargutes gemessen und der Garvorgang im wesentlichen dann beendet, wenn die Kerntemperatur einen vorbe stimmten Wert erreicht hat. Hierbei werden in einem Testschritt die Kerntemperatur mehrmals nacheinander zu definierten Zeit punkten abgetastet und unter gleichzeitiger Berücksichtigung der zu der abgetasteten Temperaturänderung gehörigen Gartempe ratur auf den Abtastwerten der Endzeitpunkt ermittelt, zu wel chem die Soll-Kerntemperatur erreicht sein wird. Diese Ermitt lung geschieht in an sich bekannter Weise anhand der Lösung ei ner Differentialgleichung, die den Garvorgang aus einer Ener giebilanz für den Körper an einem differentiellen Element be schreibt. Eine solche Differentialgleichung kann lauten:So it is in the inventive method for cooking especially larger pieces of meat or the like the core temperature of the food is measured and the cooking process in essentially ends when the core temperature is over has reached the agreed value. Here, in one test step the core temperature several times in succession at a defined time score scanned and taking into account at the same time the garden temperature associated with the sensed temperature change ratur determined on the samples of the end time, at what chem the target core temperature will be reached. This investigation tion takes place in a manner known per se based on the solution egg ner differential equation that the cooking process from an Ener balance for the body on a differential element writes. Such a differential equation can be:
Für die Lösung der Differentialgleichung gibt es je nach Rand bedingung und Geometrie, also Form des Gargutes verschiedene Lösungsmethoden.Depending on the boundary, there is a solution to the differential equation Condition and geometry, i.e. the shape of the food to be cooked Solution methods.
Damit diese Differentialgleichung im erfindungsgemäßen Verfah ren bzw. in der dazugehörigen erfindungsgemäßen Steuerungsein richtung für einen Herd umgesetzt werden kann, wird ein numeri sches Lösungsverfahren angewendet, wie z. B. das Crank-Nicol son- oder das ADI-Verfahren. Diese Verfahren sind an sich be kannt.So that this differential equation in the inventive method ren or in the associated control according to the invention direction for a stove can be implemented, a numeri cal solution method applied such. B. the Crank-Nicol son or the ADI procedure. These procedures are in themselves knows.
Das Prinzip bei der Lösung besteht darin, daß eine ausreichende Anzahl von unabhängigen Messungen die fehlenden Parameter in der obigen Gleichung berechenbar macht. Man benötigt so viele Messungen wie Unbekannte in der Gleichung sind.The principle of the solution is that it is sufficient Number of independent measurements the missing parameters in makes the above equation calculable. You need so many Measurements are like unknowns in the equation.
Eine Lösung der oben genannten Gleichung ist die folgende e-Funktion, welche die Erwärmung des Kerns beschreibt. Diese Gleichung ist eine Näherungslösung für zylindrisch geformte Gargüter.A solution to the above equation is the following e-function, which describes the heating of the core. This Equation is an approximation for cylindrical shaped Food.
T(t) = A * exp(-B * Fo) (2)T (t) = A * exp (-B * Fo) (2)
mit A, Fo nd B = F(α, λ, ρ, c, r, t)
α = Wärmeübergangskoeffizient
λ = Wärmeleitfähigkeitskoeffizient
ρ = Dichte
c = spezifische Wärmekapazität
r = mittlerer Radius des Gargutes
t = Zeit.with A, Fo and B = F (α, λ, ρ, c, r, t)
α = heat transfer coefficient
λ = coefficient of thermal conductivity
ρ = density
c = specific heat capacity
r = average radius of the food
t = time.
Bei diesem Typ der e-Funktion beschreibt ein Stück der Funktion eindeutig die gesamte Funktion. Dies ist eine Voraussetzung für die Lösung des Problems.This type of e-function describes a piece of the function clearly the entire function. This is a requirement for the solution of the problem.
Mit Hilfe von 5 verschiedenen Temperaturwerten des Kerntempera turfühlers werden zu Beginn des Garvorgangs die 5 Variablen der Funktion bestimmt. Diese Meßwerte stehen zur Verfügung, wenn im Kerl eine Temperaturerhöhung eintritt, was in relativ kurzer Zeit geschieht.With the help of 5 different core temperature values At the beginning of the cooking process, the 5 variables of the Function determined. These measured values are available if in Guy a temperature increase occurs, which in a relatively short time Time happens.
Durch erneutes Messen in zeitdiskreten Abständen werden dann wieder die 4 Parameter bestimmt. Durch diese Wiederholung des Testschritts mehrmals während des Garvorgangs wird dem Problem begegnet, daß die vorgenannten 4 Parameter über die Gesaintdauer des Garvorgangs hinweg nicht konstant sondern z. B. tempe raturabhängig sind. Auch die Gesamtfeuchte des Garguts, seine Verdunstungseigenschaften usw. ändern sich über den Garvorgang.By measuring again at discrete time intervals again determined the 4 parameters. By repeating the Test step several times during the cooking process becomes the problem encountered that the aforementioned 4 parameters over the total duration the cooking process not constant but z. B. tempe are dependent on the Also the total moisture of the food, its Evaporation properties etc. change over the cooking process.
Die oben erwähnte Gleichung (2) beschreibt die Temperaturkurve im Kern des Garguts. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung nach der Berechnung der Parameter in der Lage ist, die Zeit zu berechnen, wann die Kerntemperatur eine bestimmte Soll-Kerntemperatur erreicht hat. Stimmt nun diese vorausbestimmte Fertigzeit nicht mit dem Wunschtermin überein, so kann durch eine geeignete Einstellung bzw. Veränderung der Garparameter im Ofen, insbesondere durch Einstellung der Gar temperatur, der Umluftströmungsgeschwindigkeit und der Umluft feuchte, die Fertigzeit in gewissen Grenzen so verändert wer den, daß sie mit dem Soll-Zeitpunkt übereinstimmt. Hierbei wer den Grenzwerte für die Garparameter vorgegeben, die wiederum vom Gargut abhängig sind. Ein solcher Grenzwert wäre beispiels weise eine Maximal-Gartemperatur, um sicherzustellen, daß das Gargut nicht zu braun wird oder gar verbrennt.The above-mentioned equation (2) describes the temperature curve at the core of the food. This means that the invention Control device after calculating the parameters in the Is able to calculate the time when the core temperature is one has reached a certain target core temperature. Now this is true predetermined finish time does not match the desired date, through a suitable setting or change of the Cooking parameters in the oven, especially by setting the cooking temperature, the circulating air flow rate and the circulating air damp, who changes the finishing time within certain limits that it coincides with the target time. Here who the limit values for the cooking parameters, which in turn depend on the food. Such a limit would be an example a maximum cooking temperature to ensure that the Food does not become too brown or even burns.
Wenn die erfindungsgemäße Steuerung erkennt, bzw. wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt wird, daß eine solche Parameter-Überschreitung dann eintreten wird, wenn der Garvorgang auf ein Erreichen des Soll-Zeitpunktes "hingetrimmt" wird, so muß der Koch einschreiten und die auch sonst in seiner Praxis üblichen Maßnahmen treffen.If the control according to the invention recognizes, or if by means of the inventive method is found that a such parameter exceeding will occur when the Cooking process "trimmed" to reach the target time the cook must intervene, and otherwise in his Take customary measures.
Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der hier interessieren den Werte und Parameter liegt darin, eine Vielzahl von Kurven bzw. Kurvenscharen abzuspeichern und diejenige Kurve als für das Gargut und den momentanen Garprozeß als kennzeichnende Si mulationskurve herauszusuchen, welche aufgrund der abgetasteten Parameter (Kerntemperaturänderung bei bestimmter Gartemperatur) und eventuell gleichzeitig eingegebenen weiteren, das Gargut bestimmenden Parametern (kugelige Form, zylindrische Form usw.) optimal angepaßt ist. Man kann also sowohl anhand der eingangs genannten Gleichungslösung als auch anhand der soeben beschrie benen gespeicherten Kurvenscharen oder durch eine Kombination der Verfahren gewissermaßen in die Zukunft sehen, so daß man eine bisher nicht mögliche zeitgesteuerte Kerntemperaturrege lung durchführen kann. Der Koch gibt also zusätzlich zur ge wünschten Kerntemperatur noch den Soll-Zeitpunkt ein, zu wel chem das Gargut fertig sein soll. Natürlich muß dieser Zeit punkt im Bereich des Möglichen liegen, da die Garraum temperaturen und andere Garparameter nur innerhalb bestimmter Grenzen variierbar sind. Die Zeitschätzung des Kochs ist also nicht vollständig eliminierbar, sie soll mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren lediglich korrigiert werden.Another way to determine who is interested here the values and parameters lies in a variety of curves or groups of curves and save that curve as for the food and the current cooking process as characteristic Si to find out the simulation curve, which is based on the sampled Parameters (core temperature change at a certain cooking temperature) and any other food entered at the same time, the food to be cooked determining parameters (spherical shape, cylindrical shape, etc.) is optimally adapted. So you can see both from the beginning mentioned equation solution as well as based on the just described stored curve groups or by a combination of the procedures to a certain extent look into the future, so that a previously not possible time-controlled core temperature rain can perform. The cook gives in addition to the ge desired core temperature still the desired time at which chem the food should be ready. Of course, this time point in the range of what is possible because the cooking space temperatures and other cooking parameters only within certain Limits are variable. So the chef's time estimate is not completely eliminable, it should be with the present the inventive method are only corrected.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gargeräts anhand der bei liegenden Abbildung be schrieben.Below is an embodiment of an invention trained cooking appliance based on the enclosed figure wrote.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Gargerät umfaßt einen im we sentlichen konventionell ausgebildeten Garofen 10, in dessen von einer Tür 12 verschlossenem Garraum 11 eine Umlufterzeu gungseinrichtung 13 vorgesehen ist. Die Umlufterzeugungsein richtung 13 umfaßt ein Lüfterrad 14, das über einen außen lie genden Motor 15 gesteuert gedreht wird. Im Bereich des vom Lüf terrad 14 erzeugten Luftstroms liegt eine Heizung 16, für wel che die Energiezufuhr (elektrischer Strom oder Gas usw.) von einer Steuerungseinrichtung 17 einstellbar gesteuert wird. Im Bereich des Lüfterrads 14 ist weiterhin eine Wasserzufuhrein richtung mit einem Ventil 18 vorgesehen, das ebenfalls durch elektrische Signale steuerbar ist.The cooking device designed according to the invention comprises an essentially conventional cooking oven 10 , in whose closed cooking chamber 11 by a door 12 a Umlufterzeu supply device 13 is provided. The Umlufterzeugungsein device 13 includes a fan 14 , which is rotated controlled via a motor 15 lying outside. In the area of the air flow generated by the fan 14 there is a heater 16 , for which the energy supply (electric current or gas, etc.) is controlled by a control device 17 . In the area of the fan wheel 14 , a water supply device with a valve 18 is also provided, which can also be controlled by electrical signals.
Die Temperatur im Garraum 11 wird mittels eines Temperaturfüh lers 19 abgetastet. Um im Gargut, z. B. einem Fleischstück 20, die Kerntemperatur zu messen, ist ein Kerntemperaturfühler 21 vorgesehen, der in das Fleischstück 20 hineingesteckt werden kann.The temperature in the cooking chamber 11 is sensed by means of a temperature sensor 19 . To in the food, e.g. B. a piece of meat 20 to measure the core temperature, a core temperature sensor 21 is provided which can be inserted into the piece of meat 20 .
Die temperaturproportionalen Ausgangssignale des Temperaturfüh lers 19 sowie des Kerntemperaturfühlers 21 werden über eine I/O Einheit 22 digitalisiert und stehen so einer Rechnereinrichtung 23 zur Verfügung. Die Rechnereinrichtung 23 steht mit einer (gegebenenfalls austauschbaren) Speichereinrichtung 24, mit ei ner Anzeige- und/oder Signalvorrichtung 26 sowie mit einer Ein gabeeinheit 25 in Verbindung, über welche Werte, z. B. Soll-Temperatur, gewünschter Endzeitpunkt usw. manuell eingebbar sind. Weiterhin steht die Rechnereinrichtung 23 über die I/O Einheit 22 mit der Leistungssteuerung 17 für die Heizung 16, dem Elektromotor 15 sowie dem Wasserventil 18 in steuernder Verbindung.The temperature-proportional output signals of the temperature sensor 19 and the core temperature sensor 21 are digitized via an I / O unit 22 and are thus available to a computer device 23 . The computer device 23 is connected to a (possibly exchangeable) storage device 24 , with a display and / or signal device 26 and with an input unit 25 in connection via which values, for. B. target temperature, desired end time, etc. can be entered manually. Furthermore, the computer device 23 is in control connection via the I / O unit 22 with the power control 17 for the heater 16 , the electric motor 15 and the water valve 18 .
Zu Beginn des Garvorgangs werden vom Koch über die Eingabeein heit 25 die interessierenden Parameter eingegeben. Dies sind insbesondere die Grenzwerte der Garparameter (maximale Tempera tur, Feuchte usw.), einige Daten über das Gargut (z. B. Formpa rameter) sowie ein Soll-Zeitpunkt, zu welchem das Gargut fertig sein soll, also die Kerntemperatur eine Soll-Kerntemperatur er reicht haben soll. Der Garvorgang wird dann vom Koch gestartet, wenn seiner Schätzung nach das Gargut hinreichend Zeit hat, um bis zum vorgegebenen Soll-Zeitpunkt fertig zu sein. Während des Aufheizens des Garguts wird in regelmäßigen Abständen die Kern temperatur über den Temperaturfühler 21 gemessen. Gleichzeitig wird die (mit einem Anfangswert manuell vorgegebene) Garraum temperatur vom Fühler 19 abgetastet. Die Werte werden über die I/O Einrichtung 22 in die Rechnereinrichtung 23 eingegeben und dort in der oben angegebenen Weise verarbeitet. Alternativ ist es möglich, in dem Speicher 24 gespeicherte Kurvenscharen mit den gemessenen Punkten zu vergleichen und diejenige herauszusu chen, welche für den momentan ablaufenden Garvorgang optimal angepaßt ist. Entsprechend den errechneten Werten werden dann die Temperatur im Garraum 11 über die Heizung 13, der Umluft strom über den Motor und die Feuchte über das Ventil 18 so ein gestellt, daß die vom Kerntemperaturfühler 21 gemessene Kern temperatur voraussichtlich zu dem Zeitpunkt ihren voreinge stellten Sollwert erreicht, den der Koch als Soll-Zeitpunkt voreingestellt hat.At the beginning of the cooking process, the parameters of interest are entered by the cook via the input unit 25 . These are in particular the limit values of the cooking parameters (maximum temperature, humidity, etc.), some data about the food to be cooked (e.g. shape parameters) and a target time at which the food is to be finished, i.e. the core temperature is a target Core temperature he should have been enough. The cooking process is started by the cook when he estimates that the food to be cooked has sufficient time to be ready by the specified target time. During the heating of the food, the core temperature is measured at regular intervals via the temperature sensor 21 . At the same time, the cooking chamber temperature (manually specified with an initial value) is sensed by sensor 19 . The values are entered into the computer device 23 via the I / O device 22 and processed there in the manner specified above. Alternatively, it is possible to compare groups of curves stored in the memory 24 with the measured points and to find out the one which is optimally adapted to the cooking process currently taking place. According to the calculated values, the temperature in the cooking chamber 11 via the heater 13 , the circulating air flow via the motor and the humidity via the valve 18 are set such that the core temperature measured by the core temperature sensor 21 is likely to reach its preset setpoint at the time set by the cook as the target time.
Claims (7)
einen Garofen (10), in dessen Garraum (11) Gargut (20) einführbar ist;
eine Heizeinrichtung (13-18) zur Erzeugung eines vorbe stimmten Garklimas im Innenraum (11) des Garofens (10);
Rechen- und Speichereinrichtungen (23, 24) sowie mit die sen verbundene Eingabeeinrichtungen (25) und/oder Anzeige einrichtungen (26) und
mindestens ein Kerntemperaturfühler (21), um die Kerntemperatur im Gargut (20) zu messen, wobei die Recheneinrichtung (23) derart ausgebildet ist, daß sie den Garvorgang dann beendet, wenn die Kerntemperatur einen vorbestimmten Wert erreicht hat und in einem Testschritt die Kerntemperatur mehrmals zu definierten Zeitpunkten nacheinander abgetastet und aus den Abtastwerten der Endzeitpunkt ermittelt wird, zu welchem die Soll-Kern temperatur erreicht sein wird.7. The device for performing the method according to claim 1, comprising
a cooking oven ( 10 ), in the cooking chamber ( 11 ) of which food ( 20 ) can be inserted;
a heating device ( 13-18 ) for generating a predetermined cooking climate in the interior ( 11 ) of the cooking oven ( 10 );
Computing and storage devices ( 23 , 24 ) and with these connected input devices ( 25 ) and / or display devices ( 26 ) and
at least one core temperature sensor ( 21 ) to measure the core temperature in the food ( 20 ), the computing device ( 23 ) being designed such that it ends the cooking process when the core temperature has reached a predetermined value and the core temperature several times in one test step sampled one after the other at defined points in time and the end point at which the target core temperature will be reached is determined from the sampled values.
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