CN103052194B - 通过感应加热设备制作食品的方法及感应加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过感应加热设备制作食品的方法及感应加热设备。其中感应加热设备包括具有感应加热线圈的谐振电路，该方法具有如下步骤：持续地确定谐振电路的参数值，特别是谐振电路固有谐振振荡的周期持续时间，所述参数值取决于烹饪容器，特别是烹饪容器底部的温度，并且在加热阶段(I)期间：将高频矩形电压(UR)施加于谐振电路以便向烹饪容器，特别是烹饪容器底部供应具有周期性变化的加热功率设定点(SW)的加热功率，其中在周期(P)内，加热功率设定点在第一区间过程中被设定为第一值，并在剩余区间期间被设定为第二、较小的值，确定周期内参数值的变化，评估参数值已确定的变化以便确定液体的沸点并且在已经确定沸点后结束加热阶段。

Description

通过感应加热设备制作食品的方法及感应加热设备

技术领域

本发明涉及一种通过感应加热设备制作在包含在烹饪容器中的液体内烹饪的食品的方法，以及用于执行该方法的感应加热设备。

背景技术

在感应加热设备中，通过感应加热线圈产生交变磁场，所述交变磁场在将被加热并且具有由铁磁材料制成的底部的烹饪容器中感生涡流，并且由于磁化逆转引起损失，作为结果烹饪容器被加热。

所述感应加热线圈是包括感应加热线圈以及一个或多个电容器的谐振电路的一部分。感应加热线圈通常设计为平板，螺旋绕组线圈具有相关铁氧体磁芯并被布置在，例如，电磁炉的玻璃陶瓷表面之下。这种情况下，感应加热线圈与被加热的炊具结合形成谐振电路的感应部分和电阻部分。

为驱动或激发该谐振电路，具有主频为例如50Hz或60Hz的低频主交流电压首先被整流并随后通过半导体开关转换为较高频的激发或驱动信号。激发信号或驱动电压通常是具有频率在从20kHz至50kHz的范围内的矩形电压。用于生成激发信号的电路也被称为(频率)转换器。

用于根据所设定的加热功率设定点调整烹饪容器加热电源的不同方法已经被公开。

在第一种方法中，激发信号或矩形电压的频率根据将被发出或供应的加热功率或者根据所需的功率转换而变化。这种用于调整加热功率发射的方法利用了当谐振电路在其谐振频率下被激发时产生最大加热功率放射的事实。激发信号频率和谐振电路的谐振频率之间的差异越大，发出的加热功率越小。

然而，如果感应加热设备具有多个谐振电路，例如当感应加热设备形成具有不同的感应烹饪区的电磁炉，并且针对谐振电路设定不同的加热功率时，会产生因不同频率的激发信号的叠加而导致恼人噪音的拍频。

防止因这种拍频而产生的恼人噪音的调整加热功率的方法是在恒定激发频率激发信号的脉宽调制，在此频率下通过改变激发信号的脉冲宽度来调整加热功率的有效值。然而，这种在通过改变在恒定激发器频率下的脉冲宽度而控制有效值的情况下，会在半导体开关中产生高开启和闭合电流，其结果是产生了宽带宽和高能的干扰频谱。

常常期望采用这种方法测量感应加热的烹饪容器底部的温度以，例如，能够产生特定的基于时间的加热曲线以确定沸点和/或能够实现自动化烹饪功能。

DE102009047185A1公开了一种方法和一种感应加热设备，在其中使用高分辨率测量烹饪容器底部的依赖温度的铁磁特性并对其进行评估以便确定烹饪容器底部的温度。

在水中携带食品浸在其中，例如米，煮至沸腾时烹饪容器底部的温度特性与携带纯水煮至沸腾时的表现不同。因为平底锅的底部并没有全部被水覆盖，而是大范围的被食品覆盖，阻止了水中的对流。这使得沸点的检测非常困难。

发明内容

本发明基于的目的是提供一种用于通过感应加热设备制作在烹饪容器内包含的液体中烹饪的食品方法及用于执行该方法的感应加热设备，特别基于在DE102009047185A1中所公开的测量原理，使得其能够可靠地实现温度控制或将被执行的温度调节烹饪，特别是通过沸点可靠检测。

本发明通过具有权利要求1特性的方法和具有权利要求6特性的感应加热设备来实现这一目的。

该方法被用于在含有如水、汤汁等的液体的烹饪容器中烹饪以制作食品，如米，通过包括具有感应加热线圈的谐振电路的感应加热设备。该方法包括如下步骤：持续地或周期性地确定谐振电路参数值，特别是谐振电路的固有谐振频率或与固有谐振频率相关联的周期持续时间，所述参数值取决于烹饪容器的温度，特别是烹饪容器底部的温度。在加热阶段期间，高频矩形电压被施加于谐振电路以便向烹饪容器，特别是向烹饪容器的底部供应具有加热功率设定点的加热功率。所述加热功率设定点周期性地变化。在一个加热功率设定点的变化周期内，在所述周期的第一区间期间，例如约48秒加热功率设定点被设定为第一个值。在加热功率设定点变化周期的剩余区间期间，即周期持续时间减去第一区间，例如12秒，加热功率设定点被设定为第二个，较小的值。所述加热功率设定点变化周期可以具有，例如，60秒的持续时间，其中所述持续时间可以是恒定的或变化的。确定所述周期内参数值的变化，特别是在所述周期内具有较小设定值的剩余区间内，评估确定得的参数值的变化以便确定液体的沸点并在已经确定沸点时结束加热阶段。

在一个实施方式中，在评估确定的参数值变化时，在参数值的变化小于指定数量时确定沸点。

在一个实施方式中，完成加热阶段时执行具有如下步骤的煨煮阶段：将高频矩形电压在一加热功率设定点下施加于谐振电路，特别的该加热功率设定点对应于最大加热功率设定点的5％至50％，优选10％至20％。监控在监控周期内参数值的变化是否大于指定量，当监控周期内参数值的变化大于指定量时结束煨煮阶段。

在一个实施方式中，在确定沸点后，特备是在确定沸点后的瞬间，存储瞬时参数值并在完成煨煮阶段时执行具有如下步骤的保温阶段：控制参数值至取决于存储的参数值确定的参数设定点，例如通过减去指定偏移值。

在一个实施方式中，在确定沸点后，特备是在确定沸点后的瞬间，存储瞬时参数值并在完成加热阶段时执行煨煮阶段。煨煮阶段具有如下步骤：控制参数值至取决于存储的参数值确定的参数设定点，监控出于控制目的将被消耗的加热功率并在将被消耗的加热功率小于指定量时结束煨煮阶段。煨煮阶段后可以进行保温阶段。

感应加热设备具有：具有感应加热线圈的谐振电路和被设计成执行上述方法的控制设备。

附图说明

下面参考示出本发明的优选实施例的附图描述本发明。附图中：

图1示意性地示出了具有具备感应加热线圈的谐振电路和控制设备的感应加热设备，以及

图2示意性地示出了图1中所示的感应加热设备的加热功率设定点和谐振电路固有频率谐振振荡的周期持续时间的关于时间的特性。

具体实施方式

图1示意地示出了具有具备感应加热线圈1和电容器2和3的谐振电路4的感应加热设备9，由控制设备8控制的功率级7，通常采用例如50Hz的电源频率矫正低频电源交流电压UN，并且随后，通过半导体开关(未示出)将其转换为具有从20kHz到50kHz范围内的频率的矩形电压UR，其中所述矩形电压UR被施于所述谐振电路4或其感应线圈1以便为烹饪容器5的铁磁底部供应加热功率，并且设备10用于测量供应给烹饪容器5的能量，其中所述烹饪容器包含水6，其中水和米10按照2∶1的比例放入。

电容器2和3通常在中间电路电压的UZK+极和UZK-极之间形成串联回路，其中电容器2和3的连接节点与感应线圈1的端子相连。

感应加热设备9具有未以更多细节示出的测量装置并且其能够以所述谐振电路4的固有谐振振荡的周期持续时间Tp(参见图2)的形式连续地或周期性地确定谐振电路4的参数值，其中周期持续时间Tp取决于烹饪容器的底部温度，即，随温度的升高而延长，由于有效感应系数随烹饪容器底部温度的升高而增加，从而使得谐振频率降低并且相应的周期持续时间延长。所述周期持续时间Tp能够通过例如微控制器的计时器加以确定。

关于测量装置的设计和基础功能，测量方法和加热功率调整，为了避免重复，同样参考了DE102009047185A1，通过这种参考将其引入到本说明书的内容中。

图2示出了加热功率设定点SW为图1所示的感应加热设备9额定加热功率的0.5％的和谐振电路4固有频率谐振振荡的周期持续时间Tp的关于时间的特性。

控制设备8持续地或间歇地确定谐振电路4的固有频率谐振振荡的周期持续时间Tp，其中出于此目的，加热电源被短暂中断并被切换成谐振电路4的固有频率谐振操作。由于低时间分解率这些阶段没有在图2中示出。

在形成加热阶段或煮至沸腾阶段的时间区间I中，高频矩形电压UR被施加于谐振电路4以便向烹饪容器的底部供应加热功率，其中关联的加热功率设定点SW周期性地变化。在在特定周期P内的第一区间期间，例如48秒，设定第一值，例如对应于额定加热功率的100％，而在剩余区间期间中，例如12秒，设定第二个、较小值，例如对应于额定加热功率的10％。

在周期P内，控制设备8确定周期持续时间Tp的变化，特别是当设定较小值时，并且当周期持续时间Tp小于指定量时确定沸点。

这是煮至沸腾时间区间I的的末端时的情况，其中在完成煮至沸腾时间区间I时执行煨煮阶段II。在煨煮阶段II期间，加热功率设定点为最大加热功率设定点的约10％至20％。系统监控在监控周期期间周期持续时间Tp的变化是否超过了指定量，例如10秒，其能够因例如当水6被米10吸收或蒸发时底部的温度相对快速上升而引起。

接下来结束煨煮阶段II并随后进行保温阶段III，这期间中控制周期持续时间Tp至设定点，所述设定点取决于周期持续时间Tp而确定，所述周期持续时间Tp在通过从该值中减去指定偏移值确定沸点后的瞬间设定。

除了分别所述的煨煮和保温阶段I和II，还可以如下以便进行煨煮和保温。在确定沸点后的瞬间，将周期持续时间Tp存储为设定点。随后将周期持续时间Tp控制至该设定点。监控出于控制目的将被消耗的加热功率，并且如果将被消耗的加热功率小于指定量时，结束煨煮阶段。煨煮阶段后可跟随保温阶段。

米10可以通过使用所谓的膨胀的方法制作。为此，大量的米10和大量的水6被煮至沸腾，例如以1∶2的比例，并烹饪直至水6完全被米10吸收或蒸发。这样做时，调整煨煮功率从而使得只有非常少量的水被蒸发。这一工艺非常容易利用上述烹饪系统9自动化。

该工艺可以被分为3个阶段：加热，烹饪和检测烹饪的完成。以这三个阶段为特征的烹饪程序需要具有沸点检测的煮至沸腾，具有温度监控的煨煮，和烹饪完成的检测的功能。

在将米或其他漂浮在水中的食品煮至沸腾时底部温度的特性与将纯水煮至沸腾时的特性不同。因为平底锅的底部没有完全被水覆盖，而是大范围的被食品覆盖，阻碍了水中的对流。

为了检测沸点，周期性地减少加热功率，例如每分钟，例如持续12秒，测量平底锅底部的温度特性或代表性周期持续时间Tp的特性。随着水温的升高，温度因功率变化的变化幅度减小以便在达到沸点后呈现为恒定值。这一特性可用于检测沸腾状态。

在已经检测到沸腾状态后，降低功率至煨煮功率，例如为额定功率的10％至20％，并持续监控该温度。当水已经被米吸收或蒸发时，底部的温度相对快速地升高。检测这种升高并向用户发出完成信号。

同时，同样可以切换为控制温度为低于沸点的保温模式。当根据前面烹饪过程中已知的沸点作为参考温度或其以周期持续时间Tp为形式的等同物时，期望温度可以被设定至合适的保温温度，例如80-90℃，在负偏移的帮助下并控制至这一值。

应当理解的是，其他/附加的参数值同样可以用于替代以周期持续时间Tp为形式的谐振电路的参数值，例如，谐振电路电压的振幅，围绕感应加热线圈的电压，谐振电路电流的振幅和/或谐振电路电压和谐振电路电流之间的相位偏移。

还应当理解的是，本发明能够同样被用于并联谐振电路或具有全桥控制的串联谐振电路的环境。

Claims (9)

1.用于通过感应加热设备（9）制作被包含在烹饪容器（5）中的液体（6）内烹饪的食品（10）的方法，其中所述感应加热设备包括具有感应加热线圈（1）的谐振电路（4），所述方法包括以下步骤：

-持续地确定所述谐振电路的参数值，所述参数值取决于所述烹饪容器的温度，以及

在加热阶段（Ⅰ）期间：

-将高频矩形电压(UR)施加于所述谐振电路以便向所述烹饪容器供应具有加热功率设定点（SW）的加热功率，其中所述加热功率设定点周期性地变化，其中在周期（P）内，所述加热功率设定点在第一区间期间被设定为第一值，并在剩余区间期间被设定为第二、较小的值，

-确定所述周期内所述参数值的变化，

-评估所述参数值已确定的变化以便确定液体的沸点并

-当已经确定沸点后结束所述加热阶段。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当评估参数值的已确定变化时，在所述参数值的变化小于指定量时确定沸点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在加热阶段完成时执行具有如下步骤的煨煮阶段（Ⅱ）：

-将所述高频矩形电压在加热功率设定点下施加于所述谐振电路，所述加热功率设定点特别对应于最大加热功率设定点的5%至50%，

-监控在监控周期内所述参数值的变化是否超过所述指定量，以及

-当监控周期内所述参数值的变化超过所述指定量时结束所述煨煮阶段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于

-在确定沸点之后，存储瞬间参数值并

-在煨煮阶段完成时执行具有如下步骤的保温阶段（Ⅲ）：

-控制所述参数值至取决于所述存储参数值确定的参数设定点。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

-在确定沸点之后，存储瞬间参数值并

-在加热阶段完成时执行具有如下步骤的煨煮阶段：

-控制所述参数值至取决于所述存储参数值确定的参数设定点，

-出于控制目的监控将被消耗的加热功率并，

-当所述将被消耗的加热功率小于指定量时结束所述煨煮阶段。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述谐振电路的参数值是所述谐振电路固有谐振振荡的周期持续时间(Tp)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述烹饪容器的温度是所述烹饪容器底部的温度。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于向所述烹饪容器底部供应所述加热功率。

9.感应加热设备（9）具有

-具有感应加热线圈（1）的谐振电路（4），和

-被设计成执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的控制设备（8）。