Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln, bei dem erfindungsgemäß eine elektrische, elektromagnetische oder magnetische Eigenschaft des Lebensmittels oder eines seiner Teile während des Koch- oder Bratvorgangs gemessen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Bei der Wärmebehandlung von Lebensmitteln zur Zubereitung derselben, d.h. dem Kochen oder Braten, hängt die Qualität des gastronomischen Ergebnisses von einer Reihe von Faktoren ab. Zu diesen gehören die Temperatur und die Feuchtigkeit sowie die Ofenkammerbelüftung während des Kochens- bzw. Bratens. Andererseits spielen die chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie die Dimensionierung des zuzubereitenden Lebensmittels ebenfalls eine große Rolle für das zu erzielende gastronomische Ergebnis. Aber auch die Positionierung des Lebensmittels im Inneren des Ofenraumes spielt eine Rolle. Damit hängt der Koch- bzw. Bratvorgang nur teilweise von der Wärmeverteilung und der zuverlässigen -Wärmeübertragung innerhalb des Ofenraums ab. Neben den bereits angesprochenen Faktoren spielen natürlich vorherige Konservierungs- oder Vorbereitungsbehandlungen des Lebensmittels für das gastronomische Ergebnis eine erhebliche Rolle. Soweit man die verschiedenen vorgenannten Faktoren während des Koch- bzw. Bratvorgangs des Lebensmittels berücksichtigt, kann ein gewünschtes gastronomisches Ergebnis erzielt werden. Unter gastronomischen Ergebnis wird hier einerseits der erzielbare Geschmack durch den Koch- bzw. Bratvorgang oder auch das Aussehen des Lebensmittels nach dem Koch- oder Bratvorgang, beispielsweise das Erzeugen einer bestimmten Kruste an der Oberfläche eines Bratens verstanden.

[0003] Die Überwachung des Koch- bzw. Bratergebnisses erfolgt derzeit allenfalls durch die Überwachung des Temperaturverlaufs innerhalb des Lebensmittels. Dabei sind verschiedene Verfahren zur Messung der Temperatur innerhalb des Lebensmittels während des Koch- bzw. Bratvorganges bekannt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln an die Hand zu geben, auf Grund dessen die Erzielung eines gewünschten Zubereitungsergebnisses des Lebensmittels ermöglicht wird. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln nach dem Anspruch 1 gelöst. Demnach wird eine elektrische, elektromagnetische oder magnetische Eigenschaft des Lebensmittel oder eines seiner Teile während des Koch- oder Bratvorgangs gemessen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich die elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Eigenschaften des zuzubereitenden Lebensmittels während der Wärmebehandlung verändern, wobei diese Veränderung mit dem Zubereitungsergebnis des Lebensmittels korreliert. So kann man beispielsweise durch die Messung der elektrischen Impedanzänderung innerhalb des Lebensmittels während des Wärmebehandlungsprozesses eine zusätzliche wesentliche Information über den Zubereitungsstatus des Lebensmittels gewinnen. Es kann beispielsweise der Flüssigkeits- und/oder Gewichtsverlust des Lebensmittels während des Koch- bzw. Bratvorgangs festgestellt werden. Damit kann konstant der Hydrationsgrad und die chemischen und physikalischen Veränderung innerhalb des organischen Gewebes des Lebensmittels festgestellt werden.

[0006] In den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen sind besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten. So kann vorteilhaft die Änderung der elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Eigenschaften des Lebensmittels in Abhängigkeit von der Zeit gemessen werden. Als entsprechend zu messende Größen kommen vorzugsweise die elektrische Impedanz, der elektrische Widerstand, der Isolationswiderstand des Lebensmittels oder die magnetische Permeabilität des Lebensmittels in Frage.

[0007] Dabei kann an das Lebensmittel während der Messung ein elektrisches Spannungsfeld beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt werden. Hier können nicht nur die vorgenannten elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Eigenschaften gemessen werden, sondern auch der aus zum Anlegen des elektrischen Spannungsfeldes resultierende Strom.

[0008] Andererseits kann an das Lebensmittel während der Messung ein elektrischer Strom beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt werden. Auch hier können die vorgenannten Eigenschaften gemessen werden und insbesondere kann die aus dem Anlegen des Stroms am Lebensmittel resultierende Spannung gemessen werden.

[0009] Alternativ kann an das Lebensmittel während der vorgenannten Messung ein magnetisches Feld beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt werden. Das Verfahren zur Messung der elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Eigenschaft kann zur Bestimmung charakeristischer Eigenschaften, die von der Vorbehandlung des Lebensmittels herrühren, dienen.

[0010] Andererseits kann es alternativ oder auch zusätzlich zur Bestimmung der Veränderung des organischen Gewebes des Lebensmittels an dessen Oberfläche oder in dessen Inneren während des Koch- oder Bratvorganges herangezogen werden.

[0011] Aufgrund der Überwachungsergebnisse kann aber auch eine Steuerung, Modifizierung, Korrektur oder Optimierung der Veränderung des organischen Gewebes des Lebensmittels an dessen Oberfläche oder in dessen Inneren während des Koch- und Bratvorganges erfolgen. Hier kann beispielsweise je nach aktuellem Messergebnis die Temperaturregelung des Ofens, gegebenenfalls der Druck im Ofenraum die Feuchtigkeit oder die Ventilatorgeschwindikeit entsprechend verändert werden.

[0012] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens beansprucht, in der zumindest ein Sensor mit Elektroden umfasst ist, die an die Oberfläche des Lebensmittels anlegbar oder in das Innere des Lebensmittels einführbar sind. Zusätzlich kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Vorrichtung zusätzlich zumindest ein Temperaturfühler vorhanden sein.

[0013] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele und Diagramme erläutert. Es zeigen:

Figur 1:

eine perspektivische Ansicht einer Sonde, wie sie in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Anwendung findet,

Figur 2:

eine alternative Ausgestaltung einer Sonde, wie sie in der vorliegenden Erfindung Anwendung findet,

Figur 3:

den Verlauf der Impedanz bzw. Temperatur im Inneren eines Lebensmittels aufgefangen über die Zeit,

Figur 4:

ein Diagramm bezüglich des Impedanzverlaufs in Abhängigkeit von der Temperatur innerhalb des Lebensmittels,

Figur 5:

den Impedanzverlauf innerhalb des Lebensmittels in Abhängigkeit von der im Inneren des Lebensmittels gemessenen Temperatur bei zwei unterschiedlichen Kochbedingungen und

Figur 6:

ein Diagramm mit dem Impedanz- und Temperaturverlauf, der an der Lebensmitteloberfläche mittels Sonden in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen wird.

[0014] In Figur 1 ist eine Sonde 10 dargestellt, an der zwei Elektroden 12 gabelartig angeordnet sind. Die Elektroden laufen in Spitzen 14 zu, die ein Einstechen in das Lebensmittel ermöglichen. Mittels der Elektroden 12 wird das zwischen den Elektroden liegende Impedanzfeld 16 gemessen. Die Auswerteeinrichtung kann als bekannt vorausgesetzt werden und ist hier daher nicht näher dargestellt. In der Sonde 10 gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 1 ist neben den Elektroden 12 zur Messung der Impedanz noch ein Temperaturfühler 18 dargestellt, der vergleichsweise länger ausgebildet ist als die Elektroden 12. Damit eignet sich die Sonde zu einer Messung des Impedanzfeldes 16 an der Oberfläche eines Lebensmittels, während gleichzeitig der Temperaturverlauf im Inneren des Lebensmittels mittels des Temperaturmessfühlers 18 aufgenommen wird. Auch der Temperaturmessfühler 18 weist eine spitz zulaufende Spitze 20 auf, um ein Einstechen in das zu überwachende Lebensmittel zu erlauben.

[0015] In Figur 2 ist eine ähnlich aufgebaute Sonde 10 gezeigt, die allerdings nur die beiden Elektroden 12 zur Aufnahme des Impedanzfeldes 16 aufweist.

[0016] Anhand des in Figur 3 dargestellten Diagramms kann der Impedanz- bzw. Temperaturverlauf im Lebensmittel über die Zeit erläutert werden. Der Temperaturverlauf im Inneren des Lebensmittels T_L nimmt bei konstanter Temperatur innerhalb des Ofens T_Ofen über die Zeit kontinuierlich zu, wie in Figur 3 gezeigt. Mit Zunahme der Temperatur ändert sich die Impedanz des Lebensmittels, wie anhand der Impedanzkurve, die hier im Inneren des Lebensmittels aufgenommen wurde, gezeigt wird. Diese Impedanzänderung ist ein Maß für den Dehydrierungsgrad im Lebensmittel. Die Impedanzmessung kann hier beispielsweise mit einer der zuvor beschriebenen Sonden durchgeführt werden.

[0017] In Figur 4 ist die Abhängigkeit der Impedanz im Inneren des Lebensmittels von der Temperatur im Inneren des Lebensmittels gezeigt. Unter Berücksichtigung von experimentell erhaltenen Vergleichs- oder Eichkurven ist es möglich, die Kochbedingungen, beispielsweise die Temperatur oder die Feuchtigkeit innerhalb der Ofenkammer zu verändern, um den Koch- bzw. Bratvorgang zu beschleunigen oder zu verlangsamen, wobei hier bezogen auf das Diagramm gemäß Figur 4 die Impedanz möglichst beim Minimum liegen soll, um die für das gastronomische Ergebnis unerwünschte Gewichtsabnahme bzw. Lebensmitteldehydrierung zu minimieren.

[0018] In Figur 5 sind die Impedanzkurven über die Temperatur im Inneren des Lebensmittels für unterschiedliche Ofenbedingungen dargestellt. Hier sind Temperatur und Feuchtigkeit innerhalb des Ofenraumes verändert worden und es wird deutlich, dass bei vergleichsweise hohen Temperaturen die Impedanztemperaturkurve anders verläuft als bei anderen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Hieraus resultiert ein unterschiedliches gastronomisches Ergebnis bei einer vergleichsweisen Endtemperatur im Inneren des Lebensmittels.

[0019] Aufgrund dieser für die Erfindung nutzbar gemachten Erkenntnisse ist es möglich, den Koch- bzw. Bratpunkt an der Lebensmitteloberfläche zu regeln, wie anhand der Figur 6 erläutert werden soll. Hier ist einerseits die konstante Ofentemperatur T_Ofen gezeigt und der Temperaturverlauf T_L im Inneren des Lebensmittels. Mit den Kurven 1 und 2 sind jeweils zwei Impedanzkurven für die an der Oberfläche des Lebensmittels gemessene Impedanz aufgezeichnet, die sich in ihrem Verlauf unterscheiden. Für die unterschiedlichen Kurven sind unterschiedliche Koch- bzw. Bratbedingungen im Inneren der Ofenkammer verantwortlich, wobei hier beispielsweise die Feuchtigkeit oder die Geschwindigkeit des Ventilators bei Verwendung eines Dämpfers im Inneren des Ofenraums verändert wird. Zu einem Endzeitpunkt t_f wird bei Erreichen einer entsprechenden Endtemperatur im Inneren des Lebensmittels T_L je nach Umgebungsbedingungen in der Ofenkammer ein unterschiedlicher Impedanzwert an der Oberfläche erreicht (vgl. die Schnittpunkte 1 und 2). Der Unterschied zeigt sich beispielsweise an einem unterschiedlichen Bräunungsgrad des Lebensmittels und somit in dem endgültigen gastronomischen Ergebnis.

[0020] Das Messen der verschiedenen möglichen Größen zur Steuerung bzw. Regelung des Kochprozesses kann für das Lebensmittel Integral oder an einer bestimmten lokalen Stelle, beispielsweise im Inneren des Lebensmittels, im Schwerpunkt oder an dessen Oberfläche erfolgen. Die durch die Messung gewonnenen Daten können für eine elektronische Regelung zur Modifizierung bzw. Korrektur der Geräteparameter des Dämpfers oder Ofens herangezogen werden, um den Koch- bzw. Bratvorgang zu optimieren. Dabei können beispielsweise als den Koch- bzw. Bratvorgang beeinflussende Größen die Temperatur innerhalb der Ofenkammer, die eingestellte Feuchtigkeit, ein gegebenenfalls eingestellter Überdruck innerhalb der Ofenkammer oder die Ventilatorgeschwindigkeit eines entsprechenden Ventilators variiert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Überwachung des Koch- oder Bratvorgangs von Lebensmitteln,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine elektrische, elektromagnetische oder magnetische Eigenschaft des Lebensmittels oder eines seiner Teile während des Koch- oder Bratvorgangs gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Eigenschaft des Lebensmittels oder eines seiner Teile während des Koch- oder Bratvorgangs in Abhängigkeit von der Zeit gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Impedanz des Lebensmittels gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des Lebensmittels gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationswiderstand des Lebensmittels gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Permeabilität des Lebensmittels gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Lebensmittel während der Messung ein elektrisches Spannungsfeld beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Anlegen der elektrischen Spannung resultierende Strom gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Lebensmittel während der Messung ein elektrischer Strom beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Anlegen des elektrischen Stroms resultierende Spannung gemessen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das Lebensmittel während der Messung ein magnetisches Feld beliebiger Amplitude, Frequenz oder Wellenform angelegt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Bestimmung der charakteristischen Eigenschaften, die von der Vorbehandlung des Lebensmittels herrühren, dient.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Bestimmung der Veränderung des organischen Gewebes des Lebensmittels an dessen Oberfläche oder in dessen Inneren während des Koch- oder Bratvorganges herangezogen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Steuerung, Modifizierung, Korrektur oder Optimierung der Veränderung des organischen Gewebes des Lebensmittels an dessen Oberfläche oder in dessen Inneren während des Koch- oder Bratvorganges herangezogen wird.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest einen Sensor mit Elektroden umfaßt, die an die Oberfläche des Lebensmittels anlegbar oder in das Innere des Lebensmittels einführbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Temperaturfühler aufweist.

Zeichnung