[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten
Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse.
[0002] Betriebsverfahren für derartige Backöfen sind im Zusammenhang mit automatischen Ladenbacköfen
bekannt. Derartige Ladenbacköfen arbeiten auf Kundenanforderung. Es muss daher gewährleistet
sein, dass nach einer derartigen Kundenanforderung schnell abgebackenes Backgut für
den Kunden zur Verfügung steht. Um dies zu gewährleisten, werden die aus dem Stand
der Technik bekannten Ladenbacköfen vorgeheizt, also ständig auf einer vorgegebenen
Soll-Backtemperatur gehalten. Die vorbekannten Ladenbacköfen haben einen hohen Energiebedarf.
[0003] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Betriebsverfahren für einen
Backofen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Energieeffizienz
des Backofens erhöht ist.
[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Betriebsverfahren mit den im Anspruch
1 angegebenen Schritten.
[0005] Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es nicht zwingend erforderlich ist, den Backofen
stets auf der zum Backen notwendigen Soll-Backraumtemperatur zu halten. Vielmehr kann
eine Abkühlung auf eine niedrigere Soll-Backraum-Grenztemperatur toleriert werden,
ab der ein schnelles Aufheizen auf die Soll-Backraumtemperatur möglich ist. Das erfindungsgemäße
Betriebsverfahren nutzt die Tatsache, dass aufgrund seiner guten thermischen Isolation
ein Backofen auch nach Beendigung des Aufheizens nur relativ langsam abkühlt. Der
Ofen steht daher, solange die Soll-Backraum-Grenztemperatur noch nicht unterschritten
ist, auch ohne Energiebedarf für eine Backanforderung in einem Stand-by-Modus zur
Verfügung. Zudem ist beim erfindungsgemäßen Backofen ein zu starkes Abkühlen des Backofens
außerhalb der Backzyklen vermieden. Dies gewährleistet eine schnelle Abarbeitung von
Backanforderungen. Wie Versuche der Anmelderin gezeigt haben, lassen sich mit diesem
Betriebsverfahren gegenüber dem oben geschilderten Betrieb vorbekannter Backöfen Energieeinsparungen
zwischen 25 und 50 Prozent erreichen. Die Größe der Energieeinsparung hängt natürlich
insbesondere davon ab, wie stark der Backofen während der Betriebsphase mit Backzyklen
ausgelastet ist. Ferner hängt die Größe der Energieeinsparung von der Wahl der absoluten
Größen einerseits für die Soll-Backraumtemperatur (T1) und andererseits für die Backraum-Grenztemperatur
(T2) ab. Ein typischer Wert für die Soll-Backraumtemperatur liegt zwischen 200°C und
220°C. Bevorzugt beträgt die Soll-Backraumtemperatur 210°C. Ein typischer Wert für
die Soll-Backraum-Grenztemperatur liegt zwischen 170°C und 190°C. Die Soll-Backraum-Grenztemperatur
liegt bevorzugt bei 180°C. Bevorzugt ist ein Verhältnis von T2 = k T1, wobei k Werte
zwischen 0,6 und 0,9, bevorzugt zwischen 0,8 und 0,9 und insbesondere einen Wert von
etwa 0,85 einnimmt.
[0006] Prinzipiell ist es möglich, außerhalb der Backzyklen die Umluftheizung mit verminderter
Leistung weiter zu betreiben. Beim Verfahren nach Anspruch 2 wird die Umluftheizung
vollständig abgeschaltet. Dies ist besonders energieeffizient.
[0007] Ein zusätzliches Deaktivieren des Umluftgebläses nach Anspruch 3 steigert die Energieeffizienz
weiter.
[0008] Ein Durchheizen nach Anspruch 4 gewährleistet, dass der Backraum tatsächlich überall
eine homogene Temperatur erreicht. Dies ist beim Aufheizen des Backofens aus dem unbeheizten
Zustand erforderlich, nicht aber dann, wenn der Ofen in einer Betriebsphase schon
einmal durchgeheizt war. Es reicht also aus, im Rahmen einer Betriebsphase die Durchheiz-Zeitspanne
einmal zu durchlaufen.
[0009] Ein Aufheizschritt nach Anspruch 5 gewährleistet, dass bei jedem Beginn des Backzyklus
die Soll-Backraumtemperatur vorliegt.
[0010] Ein Backprogramm nach Anspruch 6 lässt sich individuell auf jeweils vorliegende Randbedingungen
und Erfahrungswerte einstellen. So kann durch Wahl der Temperaturen ein für das jeweilige
Anforderungsprofil optimaler Kompromiss zwischen Energieverbrauch und Reaktionsgeschwindigkeit
des Backofens auf die Backanforderung gefunden werden. Die Durchheiz-Zeitspanne kann
insbesondere an den jeweiligen Ofentyp angepasst werden.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
- Fig. 1
- ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Backofen-Betriebsverfahrens; und
- Fig. 2
- ein Temperatur-Zeit-Diagramm, welches eine typische Betriebsphase des Backofens repräsentiert.
[0012] Fig. 1 zeigt schematisch ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Betrieb eines Backofens
mit einem umluftbeheiztem Backraum, einer Umluftheizung und einem Umluftgebläse. Derartige
Backöfen sind insbesondere als Ladenbacköfen, die in Bäckereifilialen oder direkt
in Einkaufszentren oder Discountern zum Abbacken bereits vorgebackener Ware eingesetzt
werden, vom Markt her bekannt. Der Backofen wird vom Benutzer mit zu backenden Produkten
befüllt und anschließend wird ein automatisches Backprogramm gestartet. Der Ladenbackofen
bäckt jeweils auf Anforderung, wobei ein automatischer Backzyklus durchlaufen wird.
[0013] Bei dem Ablaufschema nach Fig. 1 wird davon ausgegangen, dass der Backofen fertig
mit zu backenden Produkten befüllt ist und dass sämtliche Parameter des automatischen
Backprogramms bereits eingegeben sind. Der normale Tagesbetrieb eines derartigen Backofens,
der je nach Anforderungshäufigkeit eine Mehrzahl von Backzyklen aufweisen kann, wird
nachfolgend auch als Betriebsphase bezeichnet.
[0014] In einem Vorheizschritt 1 erfolgt zu Beginn der Betriebsphase des Backofens zunächst
ein erstmaliges Vorheizen auf eine Soll-Backraumtemperatur T1. Anschließend wird der
Backofen in einem Durchheizschritt 2 während einer vorgegebenen Durchheiz-Zeitspanne
auf der Soll-Backtemperatur T1 gehalten. Zum Vorheizen und Durchheizen werden die
Umluftheizung, z. B. ein Heizstab oder mehrere Heizstäbe, und das Umluftgebläse, z.
B. ein Umwälzventilator oder eine Mehrzahl von Umwälzventilatoren, aktiviert. Der
Durchheizschritt 2 dient der Strukturdurchwärmung des Backofens. Nach der Durchheiz-Zeitspanne
steht der Backofen für Backanforderungen bereit. In einem Backabfrageschritt 3 überwacht
der Backofen, ob eine derartige Backanforderung vorliegt. Die Backanforderung kann
z. B. durch Betätigen einer entsprechenden Anforderungstaste auf einem Bedienterminal
des Backofens ausgelöst werden. Sobald eine Backanforderung vorliegt, durchläuft der
Backofen einen an sich bekannten Backzyklus 4, bei dem die angeforderte, vorgebackene
Backware gebacken und dem Kunden zur Verfügung gestellt wird. Nach Vollenden des Backzyklus
4 setzt das Betriebsverfahren wieder mit dem Backabfrageschritt 3 fort.
[0015] Solange keine Backanforderung erfolgt, überwacht das Backprogramm in einen Überwachungsschritt
5, ob der Backraum eine vorgegebene, unterhalb der Soll-Backraumtemperatur T1 liegende
Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 unterschreitet. Dies erfolgt über einen mit dem Backraum
in thermischem Kontakt stehenden Temperatursensor. Mit Hilfe dieses Sensors erfolgt
zudem eine Regelung der Ist-Backraumtemperatur auf die Soll-Backraumtemperatur T1
während des Durchheizens und während der Backzyklen 4.
[0016] Solange der Überwachungsschritt 5 ergibt, dass die Backraumtemperatur größer ist
als die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2, wird das Heizen des Backraums durch Deaktivieren
der Umluftheizung und des Umluftgebläses beendet. Dies erfolgt in einem Deaktivierungsschritt
6. Das Programm setzt nach dem Deaktivierungsschritt 6 mit dem Überwachungsschritt
5 fort. Solange die Backraumtemperatur größer ist als die Soll-Backraum-Grenztemperatur
T2, bleiben die Umluftheizung und das Umluftgebläse deaktiviert. Ergibt der Überwachungsschritt
5, dass die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 unterschritten ist, werden in einem Aufheizschritt
7 die Umluftheizung und das Umluftgebläse aktiviert. Nachfolgend wird in einem weiteren
Überwachungsschritt 8 mit Hilfe des Backraum-Temperatursensors geprüft, ob der Backraum
wieder die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht hat. Solange dies nicht der Fall ist,
wird mit dem Aufheizschritt 7 fortgefahren. Wenn die Soll-Backraumtemperatur T 1 erreicht
ist, wird mit dem Deaktivierungsschritt 6 fortgesetzt.
[0017] Die Schritte 5 bis 8 werden bei Vorliegen einer Backanforderung, überwacht durch
den Backabfrageschritt 3, abgebrochen und es wird mit dem Backzyklus 4 fortgesetzt.
[0018] Einen typischen Temperaturverlauf der Backraumtemperatur über die Zeit beim Betrieb
eines derartigen Backofens zeigt Fig. 2. In einem ersten Zeitraum t
ahz wird der Vorheizschritt 1 durchgeführt, bis die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht
ist. Anschließend erfolgt während der Durchheiz-Zeitspanne t
abz der Durchheizschritt 2. Im Anschluss hieran erfolgt aufgrund einer entsprechenden
Backanforderung während einer Zeitspanne t
b die Durchführung des Backzyklus 4. Im Anschluss hieran liegt zunächst keine weitere
Backanforderung vor. Während einer Zeitspanne t
f, während der der Backofen heißer ist als die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2, werden
daher die Umluftheizung und das Umluftgebläse durch den Deaktivierungsschritt 6 ausgeschaltet.
Der Backofen kühlt daher während der Zeitspanne t
f langsam ab, bis der Backraum die Soll-Backraum-Grenztemperatur T2 erreicht. Die Abkühlzeit
t
f ist typischerweise 4 bis 5mal so lang wie die Aufheizzeit t
rz. In der Folge wird der Backofen durch den Aufheizschritt 7 wieder bis zum Erreichen
der Soll-Backraumtemperatur T1 aufgeheizt, was mit Hilfe des Überwachungsschritts
8 überwacht wird und eine Zeitspanne t
rz (Regenerationszeit) erfordert. Im Anschluss an den Aufheizvorgang schließt sich eine
erneute Abkühl-Zeitspanne t
f an, während der keine Backanforderung vorliegt. Zum Zeitpunkt t
anf löst dann ein Benutzer eine Backanforderung aus. Da zu diesem Zeitpunkt die Soll-Backraumtemperatur
T1 nicht erreicht ist, schließt sich zunächst während einer Zeitspanne t
rz ein weiterer Aufheizschritt an, bis die Soll-Backraumtemperatur T1 erreicht ist.
Hieran schließt sich der nächste Backzyklus 4 während der Backzeit t
b an. Im Anschluss hieran folgt eine weitere Abkühl-Zeitspanne t
f bei ausgeschalteter Umluftheizung und ausgeschaltetem Umluftgebläse. Hieran schließt
sich wiederum ein automatisches Aufheizen von der Soll-Backraum-Grenztemperatur T2
bis zur Soll-Backraumtemperatur T1 während einer Aufheiz-Zeitspanne t
rz an. Es folgt hierauf eine Abkühl-Zeitspanne t
f ohne Backanforderung.
[0019] Das gesamte Betriebsverfahren läuft programmgesteuert, wobei über den Benutzer zumindest
die folgenden Parameter eingegeben werden können: Soll-Backraumtemperatur T1, Soll-Backraum-Grenztemperatur
T2 und Durchheiz-Zeitspanne t
abz. Auch andere Parameter, z. B. die Leistung von Umluftheizung und Umluftgebläse während
der Aufheiz-Zeitspanne t
rz können eingegeben werden.
1. Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit einem umluftbeheizten Backraum, einer Umluftheizung
und einem Umluftgebläse mit folgenden Schritten:
- erstmaliges Vorheizen (1) des Backraums zu Beginn einer Betriebsphase des Backofens,
in der dieser nach Bedarf Backzyklen (4) durchläuft, auf eine Soll-Backraumtemperatur
(T1),
- Überwachen (5, 8) der Ist-Backraumtemperatur während der Betriebsphase, auch außerhalb
der Backzyklen (4),
- Regeln der Ist-Backraumtemperatur auf die Soll-Backraumtemperatur (T1) während der
Backzyklen (4),
- Aufheizen (7) des Backraums, nachdem die Ist-Backraumtemperatur außerhalb der Backzyklen
(4) eine vorgegebene, unterhalb der Soll-Backraum-Temperatur (T1) liegende Soll-Backraum-Grenztemperatur
(T2) unterschreitet, auf die Soll-Backraumtemperatur (T1),
- Beenden (6) des Aufheizens außerhalb der Backzyklen (4) nach Erreichen der Soll-Backraumtemperatur
(T1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Backzyklen (4), solange nicht aufgeheizt (1, 2, 7) wird, die Umluftheizung
inaktiv ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Backzyklen (4), solange nicht aufgeheizt (1, 2, 7) wird, das Umluftgebläse
inaktiv ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum direkt im Anschluss an das erstmalige Vorheizen (1) eine vorgegebene
Durchheiz-Zeitspanne (tabz) auf der Soll-Backraumtemperatur (T1) gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an eine Backanforderung, soweit der Backraum die Soll-Backtemperatur (T1) nicht
erreicht hat, vor dem Backzyklus (4) zunächst ein Aufheizschritt anschließt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Backofens programmgesteuert erfolgt und dass über ein Bedienterminal
mindestens einer der folgenden Parameter eingegeben werden kann:
- Soll-Backraumtemperatur (T1),
- Soll-Backraum-Grenztemperatur (T2),
- Durchheiz-Zeitspanne (tabz).