ES2187372B1 - Metodo para el control de la coccion en una olla a presion. - Google Patents
Metodo para el control de la coccion en una olla a presion.Info
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Abstract
El método de control automático del proceso de cocción en una olla con vapor de agua bajo la tapa, es realizado sobre una placa calefactora provista de una unidad electrónica de control, siendo calculada la pendiente (DT/Dt) de la curva (1) de subida de la temperatura (T) con el tiempo (t). El valor máximo (DT/Dt max) (t) registrado es usado para estimar la carga (L) dentro de la olla, determinándose con ello un valor de temperatura de corte (Tc) idóneo para la interrupción de la potencia (W), antes de ser alcanzada la temperatura de cocción (Tn) nominal. Así no se rebasa por efecto de la inercia térmica una temperatura de seguridad (Tm), para prevenir el escape de vapor durante la cocción (ts). El valor (DT/Dt max) es usado también en el algoritmo de regulación PI de la temperatura nominal (Tn).
Description
Método para el control de la cocción en una olla
a presión.
La presente invención se relaciona con el control
automático de la cocción en un recipiente de cocción provisto con
una tapa y un sensor de temperatura, tal como una olla a presión,
sobre una placa calefactora provista de una unidad electrónica de
control, mediante la medida de la temperatura interior de la olla y
la regulación del calentamiento de la olla, interrumpiendo la
potencia de calefacción en previsión de un sobrecalentamiento.
Son conocidas ollas a presión provistas de un
sensor de la temperatura interior del recipiente, que realizan un
proceso de cocción automático sobre una placa calefactora mediante
la regulación del calentamiento de la olla en función de la
temperatura medida en cada instante del proceso y del tiempo de
cocción transcurrido. Un ejemplo de sistema de cocción es descrito
en la publicación WO-9631739.
Las placas calefactoras para ejecutar un proceso
así de cocción automático, incorporan una unidad electrónica de
control de la potencia de calefacción, que recibe una señal
representativa de la temperatura medida por un sensor en el
interior de la olla, concretamente la de la cámara de vapor formada
bajo la tapa de la olla, y regulan la potencia aplicada en función
de dicha temperatura medida y del tiempo de cocción transcurrido.
Previamente son registrados en la unidad de control la temperatura
de cocción nominal y al menos un valor conocido de la temperatura
medida del vapor de valor inferior a la temperatura de cocción,
para prevenir un sobrecalentamiento por causa de la inercia
térmica de la placa calefactora más la carga de la olla. También es
registrado un tiempo de cocción seleccionado por el usuario en cada
proceso de cocción. son ejemplos conocidos de método para el
control de la cocción en una olla a presión los descritos en las
publicaciones US-4587405,
US-4803344 y US-4962299.
En US-4962299, es descrito un
método de control automático de la cocción, ejecutado en tres
fases. En la primera fase de calentamiento a plena potencia son
calculados sucesivos valores \DeltaT/\Deltat de la pendiente de
la curva de la subida de temperatura, con el fin de estimar la
cantidad y naturaleza de la carga dentro de la olla, y así
interrumpir el suministro de la potencia antes de que sea alcanzada
la temperatura nominal de cocción, en una fase intermedia de
enfriamiento para compensar la inercia térmica.
El objeto de la presente invención es un método
de control automático del proceso de cocción en una olla con una
tapa y con formación de vapor de agua, regulando una temperatura
de cocción nominal durante un tiempo de cocción preseleccionado, y
prevenir el escape del vapor de agua de la olla interrumpiendo el
suministro de la potencia antes de la fase de regulación, según se
define en la reivindicación 1.
El proceso de cocción automático llevado a cabo
según el método de la presente invención, permite estimar la carga
de material contenida en la olla, y así determinar con antelación
en una primera fase de calentamiento de la carga durante la subida
de la temperatura, un valor de temperatura de corte Tc, el cual es
inferior a la temperatura nominal Tn de cocción, y que es el valor
medido idóneo en cuyo momento es interrumpida la potencia de
calefacción para compensar la inercia térmica del sistema de
control del calentamiento. Un valor de temperatura Tc
suficientemente bajo para el corte de la potencia, cuando la carga
de material dentro de la olla es baja, evita un sobrecalentamiento
que provocaría el escape del vapor de agua. Un valor de la
temperatura de corte Tc alto cuando la carga de material es grande,
evita una prolongación innecesaria del proceso de cocción. La
desconexión de la potencia es proseguida durante una fase de
enfriamiento, previa a la tercera fase de regulación estacionaria
en la que la temperatura del vapor es mantenida alrededor de un
valor nominal Tn registrado en la unidad de control.
Siguiendo el método de cocción automática según
la invención, se consigue la determinación de un valor de la
temperatura de corte Tc idóneo para cada operación de cocción,
cualesquiera que sean la cantidad de carga presente dentro de la
olla y su temperatura inicial, aprovechando toda la potencia de
calefacción de la placa calefactora sin que ocurra un escape de
vapor, terminando una cocción acertada en el tiempo seleccionado.
La estimación de la carga de material para el cálculo de Tc se
realiza mediante la medida de un valor máximo de la pendiente
temperatura/tiempo, \DeltaT/\Deltat max, y la pendiente
\DeltaT/\Deltat de la subida de temperatura es medida también
para su inclusión en el algoritmo de regulación para el control
estacionario de la temperatura nominal Tn.
- La figura 1 es un diagrama de la temperatura y
el tiempo del proceso de cocción en una olla, característico del
método de control de la cocción según la invención.
- Las figuras 2A y 2B muestran un diagrama de
etapas del método de control de la cocción según la invención.
- La figura 3 es un diagrama gráfico de una tabla
de valores de temperatura predeterminados en función de la carga
dentro de la olla, para el proceso de cocción representado en las
figuras 1 y 2A-2B.
En referencia a las figuras 1-3,
la curva 1 de temperatura/tiempo T=f (t) representada en Fig. 1 en
una olla con tapa y formación de vapor de agua, es el resultado de
la medición efectuada durante un proceso de cocción de alimentos
siguiendo el método de control de la cocción conforme a la
invención. La olla es situada sobre una placa calefactora,
eléctrica o de gas, provista de una unidad electrónica para el
control del calentamiento. La medición de la temperatura T es
efectuada mediante un sensor de la temperatura del vapor de agua
perteneciente a la olla (no representada en los dibujos). En el
ejemplo de realización descrito la placa calefactora eléctrica
aplica una potencia W a la olla, según la secuencia representada
por la línea 2 de la Fig. 1, dividida en tres fases de caldeo desde
el instante de la conexión de la potencia W inicial ``ti'' hasta
el momento final ``tf'' del proceso de cocción, en que se
desconecta la potencia W definitivamente.
En referencia al diagrama 3 de etapas
representado en las Fig. 2A y 2B y a la curva 1 de temperatura T de
la Fig. 1 el método para el control del calentamiento tiene lugar
en dichas tres fases, la fase 4 de calentamiento
(tc-ti) para llevar la temperatura del vapor de
agua cerca de la temperatura nominal Tn de cocción, la fase 5 de
enfriamiento (t0-tc) para prevenir la excesiva
subida de la temperatura que provoca la inercia térmica del sistema
de caldeo, y la fase 6 de regulación (tf-t0)
estacionaria de la temperatura Tn mediante un regulador PI de la
unidad de control, limitándose las oscilaciones a \pm 1ºC, por
debajo de la tolerancia de \pm 2ºC de la temperatura máxima Tm,
correspondiente a la tolerancia de presión de la válvula de
vapor.
Previamente están registrados en la unidad de
control un valor de temperatura Tn de cocción, varias graduaciones
intermedias de potencia de calentamiento W1, W2, .. hasta una
máxima Wm, que responden a diferentes programas PN de cocción, y un
tiempo de cocción ``ts''=(tf-t0) seleccionado por
el usuario para cada operación. La temperatura Tn en el presente
ejemplo es 113ºC, valor correspondiente a una válvula de olla
reglada a una presión de 1,08 atm, y la temperatura de seguridad Tm
que puede ser alcanzada sin escape de vapor es Tm = 113+2ºC, debido
a la tolerancia de la presión nominal regulada por la válvula de la
olla.
La fase 4 de calentamiento durante
(tc-ti) se realiza a plena potencia Wm, hasta ser
alcanzada una temperatura de corte Tc, momento en el cual es
interrumpida la potencia W, pues a pesar del corte de la
calefacción, la temperatura del vapor continúa aumentando por la
inercia térmica.
El valor de Tc es mucho más bajo que la
temperatura nominal Tn, hasta 30 grados (Fig. 3) menor. Un valor de
Tc idóneo es calculado continuamente a partir de las mediciones
instantáneas de la pendiente \DeltaT/\Deltat de la curva 1, y
comparado con las mediciones anteriores para encontrar el valor
máximo (\DeltaT/\Deltat)max (t) = \DeltaT/\Deltat,
según la etapa 8 de la Fig. 2A y la etapa 8' de la Fig. 2B. Un
valor típico de Tc es 97ºC. La unidad de control tiene registrada
una tabla 9 de valores (Tn-Tc)
f(\DeltaT/\Deltat)max determinada
experimentalmente y mostrada en el gráfico de la Fig. 3,
dependiente de la carga de olla entre un límite máximo de 5 litros,
Lmax, en donde (Tn-Tc)= 0ºC, y una carga mínima de
0,25 litros, Lmin, en donde (Tn-Tc)= 30ºC.
La curva 7 de la Fig. 1 trazada con línea
discontinua, representa los valores de Tc calculados durante la
fase 4 de calentamiento, mediante los sucesivos resultados de
(\DeltaT/\Deltat)max, etapa 9 de la Fig. 2A. La condición
mostrada en la etapa 10 de la Fig. 2A, (T \geq
TC)\rightarrowW=0, en el instante ``tc'' para iniciar la
fase 5 de enfriamiento, es que la temperatura T (t) real sea igual
o mayor que el valor Tc encontrado para el valor máximo
(\DeltaT/\Deltat)max en la tabla 9. La inflexión que se
observa en la curva 7 cercana al valor de la Tc es debida a los
valores de \DeltaT/\Deltat más altos medidos durante la
formación de vapor, aún sin haberse alcanzado la temperatura
T(t)= Tc.
La fase 6 de regulación PI durante el intervalo
(tf-t0) debe comenzar antes de que el vapor alcance
la temperatura Tn, puesto que cuando la carga es mínima, Lmin, este
último valor sería sobrepasado escapando el vapor por la válvula
de regulación. Tampoco ha de ser iniciada en el mismo momento
(Tc,tc) de corte de la potencia W. Puesto que el regulador PI,
debido a la diferencia (Tn-Tc) considerable con
respecto a la temperatura nominal Tn, suministraría un nivel de
potencia W excesivo, en particular para una carga L pequeña, y la
temperatura T sobrepasarla el valor Tn por efecto de la inercia
térmica.
Para prevenir la operación del regulador PI
prematuramente, la fase 5 de enfriamiento (t0-tc)
de duración ``te'' es mantenida hasta ser alcanzado un valor de
temperatura umbral Tu registrado previamente en la unidad de
control, el cual es sólo ligeramente menor que la temperatura Tn,
por ejemplo 5 grados más bajo. Un valor limite ``te lím'' de la
duración máxima del enfriamiento ``te'', por ejemplo igual a 4
minutos, es impuesta también por la unidad de control como es
mostrado en el diagrama de la Fig. 2B. El valor de Tu registrado
previamente, es por ejemplo de 109ºC, que es un valor 4ºC ó 5ºC más
bajo que el valor Tn registrado. La unidad del control prosigue
durante la fase 5 de enfriamiento el cálculo de la pendiente
\DeltaT/\Deltat, puesto que cuando la carga L dentro de la olla
es pequeña, cerca del valor mínimo Lmin, es posible que debido a la
inercia térmica, sea medido un valor \DeltaT/\Deltat más alto
que cualquiera de los registrados durante la fase 4 de
calentamiento.
Durante la fase 6 de regulación PI de la
temperatura, etapas 12-16 de la Fig. 2B, la unidad
de control ejecuta un algoritmo de regulación estacionario o de
estabilización de la temperatura T del vapor alrededor de la Tn, y
el tiempo ``ts'' de cocción es contado desde el momento ``t0'' en
que se alcanza Tu, mientras la temperatura T continúa subiendo.
El valor máximo (\DeltaT/\Deltat max)(t) de
la pendiente calculado en ambas fases 4,5 de calentamiento y
enfriamiento, es usado para ejecutar una operación previa de
sintonía-\lambda (lambda), etapa 13, de la
regulación PI para la estabilización de la temperatura T, con el
fin de prevenir el rebasamiento del valor lo de seguridad, cuando
tras la fase 5 de enfriamiento es conectada de nuevo la potencia W
de caldeo. El parámetro ``\lambda'' (lambda) incluye el factor
``ganancia'' del control integral (I) idóneo para la regulación de
la temperatura T durante el comienzo de la regulación PI.
Siguiendo el método 3 de regulación, se pretende
que las oscilaciones de la temperatura T durante la regulación PI,
etapa 15, sean mantenidas dentro de
\pm 1ºC, cual se favorece con una ganancia integral baja, mientras que el tiempo de reacción del regulador PI para incrementar la potencia W en el ciclo de la modulación del nivel seleccionado W1, W2, .. se favorece con una ganancia integral alta. Siguiendo el método 3 conforme a la invención, está predeterminada en la unidad de control una gama de valores experimental del parámetro ``\lambda'' (lambda), entre los que se calcula el valor idóneo con el fin de limitar lo posible el valor de la ganancia integral en función de la carga L presente en la olla, mediante la entrada, etapa 12, de dicho valor máximo (\DeltaT/\Deltat max) (t) de pendiente representativo de la carga L.
\pm 1ºC, cual se favorece con una ganancia integral baja, mientras que el tiempo de reacción del regulador PI para incrementar la potencia W en el ciclo de la modulación del nivel seleccionado W1, W2, .. se favorece con una ganancia integral alta. Siguiendo el método 3 conforme a la invención, está predeterminada en la unidad de control una gama de valores experimental del parámetro ``\lambda'' (lambda), entre los que se calcula el valor idóneo con el fin de limitar lo posible el valor de la ganancia integral en función de la carga L presente en la olla, mediante la entrada, etapa 12, de dicho valor máximo (\DeltaT/\Deltat max) (t) de pendiente representativo de la carga L.
Para ejecutar el algoritmo de regulación PI,
etapa 15, la unidad de control prosigue con el cálculo de
\DeltaT/\Deltat (t) durante la fase 6 de regulación, cuyos
valores instantáneos obtenidos son introducidos en el algoritmo de
la regulación PI de la temperatura, para la modulación de la
potencia W de caldeo, la cual es del tipo de anchura de potencia
(PWM) para la regulación PI. La selección automática, etapa 16, de
uno de los números de programa PN registrados previamente
correspondiente a un nivel modulado de potencia W1, W2,... adecuado
a la carga L, y tiene el fin de mantener la temperatura T real
durante toda la fase 6 de regulación dentro de un campo de
tolerancia Tn
\pm 1ºC, evitando el escape de vapor de agua.
\pm 1ºC, evitando el escape de vapor de agua.
Claims (5)
1. Método de control automático del proceso de
cocción en una olla a presión, mediante un sistema de calentamiento
comprendiendo un sensor de la temperatura (T) del vapor, y una
placa de cocción calefactora de la olla provista de una unidad
electrónica de control, procesando las medidas instantáneas de
temperatura (T) y de tiempo transcurrido con el fin de regular una
temperatura nominal (Tn) de cocción durante un tiempo (ts) de
cocción, método (3) que comprende una fase (4) inicial de
calentamiento a plena potencia (Wm) de caldeo, el cálculo sucesivo
de la pendiente (\DeltaT/\Deltat) de la curva (1) de subida de
la temperatura (T) y la estimación de la carga (L) dentro de la
olla, la interrupción de la potencia (W) cuando es alcanzado un
cierto valor de temperatura de corte (Tc) más bajo que la
temperatura de cocción (Tn), una fase (5) de enfriamiento
intermedia durante la cual es desconectada la potencia (W), y una
última fase (6) de regulación PI de potencia (W1, W2, ..) modulada,
caracterizado en que dicho valor de temperatura de corte
(Tc) de la potencia es determinado mediante el registro (etapas 8,
8') en cada medición de un valor máximo (\DeltaT/\Deltat max)
de la pendiente de subida de la temperatura (T), el cual tiene
lugar durante la formación de vapor en la olla y es dependiente de
su carga (L), y el cálculo de un valor idóneo de temperatura de
corte (Tc) en cada momento a partir de dicho valor máximo
(\DeltaT/\Deltat max) de pendiente registrado, hasta que ocurre
la coincidencia (etapa 10) de la temperatura (T) medida con dicho
valor de temperatura de corte (Tc) calculado.
2. Método de control automático del proceso de
cocción según la reivindicación 1, en donde el cálculo de dicho
valor idóneo de temperatura de corte (Tc) a partir de dicho valor
máximo (\DeltaT/\Deltat max) de la pendiente, es realizado
mediante una fórmula experimental en función de la temperatura de
cocción (Tn) y del tiempo (t) transcurrido, y convertida en una
tabla (9) de valores registrada previamente en la unidad de
control, en correspondencia con la carga (L) dentro de la olla
entre dos valores límites de carga (Lmax, Lmín) admisibles.
3. Método de control automático del proceso de
cocción según la reivindicación 1, en donde el cálculo de la
pendiente (\DeltaT/\Deltat) prosigue en la fase 5 de
enfriamiento, y el valor máximo (\DeltaT/\Deltat max) de todos
los anteriores es también registrado en previsión de una carga (L)
pequeña, para ser usado inicialmente durante el brusco
establecimiento de la potencia (W) para la fase (6) de
regulación.
4. Método de control automático del proceso de
cocción según las reivindicación 1 ó 3, en donde dicha última fase
(6) de regulación de la temperatura (T), la potencia (W) es
modulada inicialmente para que no sea rebasada una determinada
temperatura de seguridad (Tm) por causa de un brusco
establecimiento de la potencia (W) mediante una operación (13)
previa de sintonía -\lambda (lambda) del control integral del
regulador PI, en función de dicho valor máximo de la pendiente
(\DeltaT/\Deltat max), y retrasando el inicio de una operación
de regulación (PI) estacionaria alrededor de la temperatura de
cocción (Tn).
5. Método de control automático del proceso de
cocción según las reivindicaciones 1 ó 3, en donde el valor medido
de la pendiente (\DeltaT/\Deltat (t)) de la pendiente es usado
cada vez para la determinación de la modulación de la potencia (W1,
W2,..) durante la regulación (PI) estacionaria de la temperatura de
cocción (Tn), hasta un nivel (PN) idóneo para la carga (L) dentro
de la olla.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20030601 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2187372B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180803 |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180807 |