ES1272019U - Sistema para cocinar automaticamente - Google Patents
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Abstract
Sistema para cocinar automáticamente una comida en un recipiente (4) sobre una superficie de cocción (1) que comprende: un interfaz (7) para recibir una instrucción del usuario para preparar una comida; una unidad de control (5) configurada para conectarse a un sensor (3) para medir la temperatura en una zona de la superficie de cocción (1), donde la superficie de cocción (1) comprende un elemento calefactor (6) y un actuador (2) para modificar la potencia calorífica suministrada por el elemento calefactor (6) al recipiente (4); caracterizado por que: la unidad de control (5) está configurada para: establecer una pluralidad de fases de cocinado según la instrucción de usuario recibida, donde cada fase tiene asignada una temperatura objetivo dentro del recipiente (4), calcular una temperatura estimada dentro del recipiente (4) a partir de parámetros eléctricos obtenidos del actuador (2) y/o del elemento calefactor (6), establecer una secuencia de instrucciones de control para controlar el actuador (2) asociado al elemento calefactor (6) durante un intervalo de tiempo, en función de la temperatura objetivo y la temperatura estimada.
Description
DESCRIPCIÓN
SISTEMA PARA COCINAR AUTOMÁTICAMENTE
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a técnicas aplicables a equipo de cocina. En concreto, a la implementación de una función de cocinado asistido que permita al usuario el cocinado de diferentes alimentos de un modo automático. Es de aplicación en aparatos de cocción electrodomésticos o industriales y, más concretamente, a las encimeras de cocción.
Estado de la Técnica
Existen en el mercado diferentes aparatos electrodomésticos, que pueden catalogarse dentro de los comúnmente identificados como PAE (Pequeño Aparato Electrodoméstico), destinados a la preparación de alimentos en un modo automático o semiautomático.
Entre estos PAE se pueden encontrar las denominadas arroceras, ollas arroceras o vaporeras que constan de un exterior aislante que contiene un elemento calefactor, en el que encaja un cuenco desmontable interior, que a veces es antiadherente o está recubierto de teflón y a menudo tiene marcas graduadas en tazas de arroz. Mientras los modelos más económicos o antiguos usan una electrónica, mecánica y sensores térmicos simples, las ollas arroceras de gama alta incluyen microcontroladores para controlar el proceso de cocción. Algunos de los modelos más avanzados usan inducción otros pueden también mantener templado el arroz durante un tiempo determinado.
El cuenco de la olla arrocera suele ser desmontable, y bajo él queda un elemento calefactor y un termostato, que suponen los principales componentes de la olla. El cuenco suele ser de un material con alta conductividad térmica. Un muelle empuja el termostato contra el fondo del cuenco para lograr un buen contacto térmico y asegurar una medida exacta de la temperatura. Durante la cocción la mezcla de arroz y agua se calienta a toda potencia. Si la temperatura supera los 100 °C el agua se habrá evaporado ya que durante la ebullición no se alcanza este valor. Al final de la cocción, parte del agua ha sido absorbida por el arroz y el resto evaporada. Si se sigue calentando en ese punto, la temperatura excede el punto de ebullición. Entonces se activa el termostato, cambiando la olla a modo de «mantener caliente», lo que conserva el arroz a unos 65 °C aproximadamente. Algunas ollas arroceras simples se limitan a apagarse en ese momento.
Estos dispositivos existentes en el mercado implican la necesidad de disponer de un aparato específico dedicado a esta función, adicionalmente a otros aparatos utilizados comúnmente para el cocinado de alimentos.
Las encimeras de cocción existentes en el mercado, bien de encastre o para sobreponer, permiten al usuario la preparación de alimentos requiriendo la intervención directa de aquel en el proceso de cocinado. Existen encimeras de cocción dotadas de dispositivos de control de la temperatura de los alimentos durante su cocinado, bien de forma indirecta o en el interior del propio alimento.
Existen también encimeras de cocción que, mediante el uso de los dispositivos mencionados anteriormente, permiten la ejecución de funciones de cocinado asistido de forma que el usuario elige la función de cocinado y, tras colocar el alimento en el recipiente, este se cocina en determinadas condiciones de potencia entregada y temperatura. El usuario debe controlar el grado de cocción deseado y, una vez que haya decidido que el cocinado es el adecuado a sus deseos, finalizar la ejecución de dicha función mediante interacción con el aparato.
Si bien estos sistemas facilitan al usuario el proceso de cocinado, mediante funciones que le ayudan a controlar la temperatura de cocción, requieren la vigilancia del usuario. El usuario debe permanecer atento durante el tiempo de cocinado ya que su intervención es necesaria para controlar y finalizar el proceso de cocinado.
Breve descripción de la invención
Sería por tanto deseable a la vista de los problemas identificados en el estado de la técnica, disponer de un sistema que resolviera estos inconvenientes.
La presente invención propone una solución para la preparación de distintos alimentos que permite, una vez colocados los ingredientes en el recipiente de cocción, que el alimento se cocine de forma desatendida hasta su finalización. La presente invención no precisa la intervención del usuario durante el proceso de cocinado, únicamente para la activación del mismo.
La presente invención plantea un sistema para cocinar automáticamente una comida en un recipiente sobre una superficie de cocción de acuerdo con la reivindicación independiente. En tanto que, varias realizaciones ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Asimismo, la invención plantea una superficie de cocción en la que se integra el sistema anteriormente mencionado.
Breve descripción de las figuras
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, unas figuras
La FIG. 1 muestra esquemáticamente los componentes principales de una realización del sistema de cocinado en el que se aplica la presente invención.
La FIG. 2 muestra un ejemplo de disposición de dichos componentes principales de una realización del sistema de cocinado al que se aplica la presente invención.
La FIG. 3 muestra un diagrama de bloques del algoritmo de estimación de temperatura en los recipientes de cocinado, en el que se basa el sistema de cocinado objeto de la presente invención.
La FIG. 4 muestra un ejemplo de una gráfica con la evolución de la temperatura en el recipiente y la potencia entregada durante el proceso de cocinado.
Referencias numéricas
1: Superficie de cocción.
2: Actuador.
3: Sensor.
4: Recipiente.
5: Unidad de control.
6: Elemento calefactor.
7: Interfaz.
8: Unidad de comunicaciones.
10: Sistema.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se ilustra adicionalmente mediante esta descripción detallada que no pretende ser limitativa de su alcance.
En el siguiente ejemplo se explica con referencias a las figuras anteriores un sistema de cocción que permite el cocinado completo de determinados platos sin requerir la intervención del usuario. Basta que el usuario coloque el recipiente de cocción con los ingredientes necesarios y active la función deseada de cocinado. Es posible seleccionar varios tipos de comida que se desee cocinar de forma desatendida.
Las FIGS. 1 y 2 muestran realizaciones de un sistema 10 de acuerdo con la presente invención que se integra en una superficie de cocción 1, generalmente denominada también encimera o placa de cocción. Sobre esta superficie de cocción 1, en los elementos calefactores 6 se dispone al menos un recipiente de cocción 4 en el que se introducen diferentes ingredientes o alimentos para preparar una comida mediante su cocinado. La parte exterior de la superficie de cocción 1 puede ser de diferentes tipos, por ejemplo, metálica, de vidrio, cerámica u otro tipo de materiales. La superficie de cocción contiene uno o varios elementos calefactores 6 dispuestos sobre o bajo ella o integrados en ella.
El sistema 10 propuesto se acopla a la mencionada superficie de cocción 1 y dispone de una unidad de control 5 que actúa sobre el elemento calefactor 6 a través de un actuador 2 ambos presentes en la superficie de cocción 1. La unidad de control 5
puede estar dispuesta sobre o bajo la superficie de cocción 1. El sistema 10 incorpora una interfaz 7 con el usuario, que puede estar integrada o no en la unidad de control 5 o ser remota, con el fin de recibir información (p.e. instrucción de preparación de una comida) y de proporcionar información (p.e. fase en curso de la preparación, temperatura del sensor, temperatura estimada del alimento, consumo energético, etc.).
Bajo la superficie de cocción 1 se ubica también el actuador 2 que proporciona energía a los elementos calefactores 6. La energía puede ser proporcionada mediante generación de un campo electromagnético (inducción), combustión de gas o dispositivos dotados de resistencias eléctricas. En función del tipo de energía proporcionada, el actuador 2 puede incluir diferentes componentes. Por ejemplo, un convertidor de potencia (inversor) para una placa de inducción, una válvula (mecánica o eléctrica) para regular el gas con el que se produce la combustión, un sistema de conmutación electromecánica o electrónica para la eléctrica.
El sistema 10 también contiene uno o más sensores 3 colocados generalmente bajo la superficie de cocción 1 donde miden la temperatura. Los sensores 3 pueden encontrarse también integrados en los elementos calefactores 6 de la propia superficie de cocción 1. Los sensores 3 se acoplan con el actuador 2 y/o con la unidad de control 5 y/o la interfaz 7 mediante cables o inalámbricamente, de forma que transmiten información de la temperatura medida en el entorno donde se emplazan.
La unidad de control 5, generalmente compuesta por circuitos electrónicos que incluyen un microprocesador y una memoria entre otros componentes. La unidad de control 5 emplea un algoritmo para la estimación de la temperatura en el interior de recipiente 4 a partir de la temperatura medida en las inmediaciones del sensor 3. También puede usar parámetros del actuador 2 y/o del elemento calefactor 6 en la estimación. En definitiva, la unidad de control 5 permite inferir la temperatura a la que se someten los alimentos en su cocinado dentro del recipiente 4 y cuánto tiempo se tarda en alcanzar una temperatura objetivo. Para cocinar un alimento se siguen varias fases de cocinado cada una con características concretas respecto a la duración temporal y a la temperatura objetivo del alimento.
En algunas realizaciones, alternativa o adicionalmente, la interfaz 7 y/o la unidad de control 5 pueden ser remotas. Esta posibilidad se muestra esquemáticamente en la FIG. 1. Varios elementos pueden no encontrarse ubicadas junto a la superficie de cocción 1. Por ejemplo, la interfaz 7 puede estar integrada como una app de un teléfono móvil, tableta, PC, etc. Esta realización remota de la interfaz 7 puede coexistir además con otra local como un display con selector en la proximidad de la superficie de cocción 1. De igual manera, la unidad de control 5 estar integrada parcial o totalmente en un servidor remoto, al que se accede inalámbricamente a través de una unidad de comunicaciones 8 integrada en la superficie de cocción 1 para así recibir las instrucciones de control y controlar el actuador 2, de acuerdo con las fases de una receta elegida en la interfaz 7. La unidad de control 5 realiza un cálculo de la temperatura estimada dentro del recipiente 4. Estimación de temperatura que es obtenida a partir de la medida del sensor 3 y de parámetros eléctricos del propio actuador 2 y/o del elemento calefactor 6 (junto con información del usuario relativa al tipo de cocción alimentaria que se va a preparar).
La FIG. 3 ilustra el funcionamiento de la unidad de control 5 y su asociación con varios elementos del sistema 10 y de la superficie de cocción 1. La unidad de control 5 implementa un algoritmo que usa la medición de las temperaturas bajo la superficie de cocción con el sensor 3, así como en la medición de parámetros eléctricos en los elementos calefactores 6 y/o en el actuador 2 de la superficie de cocción 1. A partir de estos parámetros, por ejemplo impedancia, inductancia, resistencia, etc. la unidad de control 5 realiza estimación de la temperatura dentro del recipiente 4. A partir de esta estimación, se gestiona la duración de cada fase y la potencia entregada en todo momento de cada fase al recipiente.
Con base en esta estimación y mediante el uso de diferentes fases en el cocinado, la unidad de control 5 ordena la entrega de potencia necesaria del actuador 2 para el elemento calefactor 6, de forma que se caliente el recipiente 4 para la obtención del resultado deseado.
Del mismo modo esta unidad de control 5 es capaz de enviar información al usuario respecto de la fase de cocinado a través de la interfaz 7.
A partir de este sistema de cocción se define un método de cocinado que permite la realización completa de las fases de cocinado de determinados alimentos, hasta su finalización, sin que se requiera la intervención del usuario.
Ventajosamente, el sistema es capaz de monitorizar la evolución de la temperatura durante el proceso de cocinado -incluso en el caso de no contar con un sensor interno dentro del recipiente 4 - e identificar ciertos comportamientos singulares que permiten la definición (por ejemplo, duración) de las distintas fases de cocinado de un plato así como la gestión de potencia a aplicar en cada una de ellas.
La monitorización y el análisis constante de la evolución de parámetros térmicos y eléctricos, permite identificar fenómenos físicos directamente relacionados con las diferentes fases de cocinado de ciertas preparaciones.
Por ejemplo, un gradiente de temperatura repentino después de una fase de ebullición permite identificar que el líquido se ha evaporado por completo. Del mismo modo, el cálculo de la derivada de la temperatura puede ser usado para identificar periodos con variaciones de temperatura casi nulos, correspondientes a la fase de ebullición.
Debido a la inercia que estos fenómenos pueden presentar, y al retraso en su identificación por parte de un sistema de medida únicamente térmico, la estimación se complementa con la medición de parámetros eléctricos del elemento calefactor 6 con el recipiente 4 y el actuador 2.
Estos parámetros eléctricos, como pueden ser los valores de inductancia, resistencia, etc., varían siguiendo algún tipo de relación con la temperatura de los elementos mencionados. Su medición e incorporación al algoritmo de la unidad de control 5 mejora la estimación conjunta de la temperatura del contenido del recipiente 4, sobre todo en los estados transitorios iniciales de cada fase del cocinado.
En función del cocinado elegido en la interfaz 7, el sistema es capaz de identificar, definir y gestionar diferentes fases de cocinado, aplicando las curvas de potencia adecuadas al recipiente de forma que el producto se cocine adecuadamente e identificando el momento de finalización del proceso, informando al usuario de ello.
La FIG. 4 se ofrece a modo de ejemplo de una realización preferente, pero no exclusiva. Se describe el ejemplo de cocinado de arroz mediante el sistema para cocinar automáticamente integrado en una superficie de cocción 1.
Las fases de cocinado de esta preparación comprenden una 1§ fase de calentamiento inicial, seguida de una 2§ fase de mantenimiento donde el agua está en ebullición. Tras un periodo de tiempo en el que se asume que se está cerca de consumirse el agua de ebullición del preparado porque la temperatura del sensor aumenta rápidamente, se finaliza en la 3§ fase de cocinado que es de reposo y mantenimiento de calor del preparado.
El sistema desarrollado es capaz de identificar y llevar a cabo dichas fases. El sistema realiza una fase de calentamiento hasta alcanzar la ebullición del agua. Una vez alcanzada, se gestiona la potencia calorífica entregada al recipiente de forma adecuada para mantener dicha ebullición durante el tiempo suficiente para la adecuada cocción del alimento.
El sistema es capaz de identificar el momento adecuado para la finalización de la fase de ebullición y, una vez identificado este, pasar automáticamente a una fase de reposo informando al usuario de la finalización del proceso. Esta fase es mantenida en función de la respuesta del usuario una vez que se ha finalizado el cocinado, pudiendo pasar a una fase de mantenimiento de calor del preparado en caso de que el usuario decida no retirar el producto del dispositivo.
Esta técnica de cocinado, y su gestión por parte del sistema, es extrapolable y ampliable a otro tipo de preparaciones alimenticias.
Claims (9)
1. Sistema para cocinar automáticamente una comida en un recipiente (4) sobre una superficie de cocción (1) que comprende:
un interfaz (7) para recibir una instrucción del usuario para preparar una comida;
una unidad de control (5) configurada para conectarse a un sensor (3) para medir la temperatura en una zona de la superficie de cocción (1), donde la superficie de cocción (1) comprende un elemento calefactor (6) y un actuador (2) para modificar la potencia calorífica suministrada por el elemento calefactor (6) al recipiente (4);
caracterizado por que :
la unidad de control (5) está configurada para:
establecer una pluralidad de fases de cocinado según la instrucción de usuario recibida, donde cada fase tiene asignada una temperatura objetivo dentro del recipiente (4),
calcular una temperatura estimada dentro del recipiente (4) a partir de parámetros eléctricos obtenidos del actuador (2) y/o del elemento calefactor (6),
establecer una secuencia de instrucciones de control para controlar el actuador (2) asociado al elemento calefactor (6) durante un intervalo de tiempo, en función de la temperatura objetivo y la temperatura estimada.
2. Sistema para cocinar automáticamente según la reivindicación 1, donde la interfaz (7) muestra la fase de cocinado en curso.
3. Sistema para cocinar automáticamente según la reivindicación 1 o 2, donde la interfaz (7) avisa cuando finaliza la cocción.
4. Sistema para cocinar automáticamente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una unidad de comunicaciones (8) para comunicarse inalámbricamente con la unidad de control (5) y con la interfaz (7).
5. Sistema para cocinar automáticamente según la reivindicación 4, donde la interfaz (7) es remota.
6. Sistema para cocinar automáticamente según la reivindicación 4 o 5, donde la unidad de control (5) es remota.
7. Sistema para cocinar automáticamente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el sensor (3) para medir la temperatura.
8. Sistema para cocinar automáticamente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unidad de control (5) establece una correspondencia entre la temperatura objetivo dentro del recipiente (4) y la temperatura medida por el sensor (3).
9. Superficie de cocción (1) que comprende:
un elemento calefactor (6) para calentar un recipiente (4);
un actuador (2) para modificar la potencia calorífica suministrada al elemento calefactor (6);
un sensor (3) para medir la temperatura en una zona de la superficie de cocción (1); el sistema para cocinar automáticamente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, 8.
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