ES2324043T3 - Horno domestico y proceso de coccion que utiliza el mismo. - Google Patents
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Abstract
Horno doméstico, del tipo que comprende medios de calentamiento, un sensor (10) de gases conectado a una unidad (26) central de control y proceso y una interfaz (12) de usuario conectada a dicha unidad central de proceso por medio de la cual el usuario puede seleccionar el tipo de alimento situado dentro del compartimento del horno, comprendiendo la interfaz (12) de usuario medios (18) para seleccionar el grado deseado de cocción de la comida, y siendo también capaz la unidad (26) central de proceso de procesar la señal del sensor (10) de gases de tal forma que determine el tiempo de final de cocción de la comida, siendo capaz la unidad central de proceso de interrumpir el suministro de energía a los medios de calentamiento basándose en este tiempo de final de cocción modificado, si es necesario, sobre la base del grado de cocción seleccionado por el usuario, o del tipo de comida establecido por el usuario, caracterizado por el hecho de que la unidad (26) central de proceso es capaz de filtrar la señal procedente del sensor (10) de gases, dependiendo la amplitud del filtrado del tipo de comida seleccionado por el usuario.
Description
Horno doméstico y proceso de cocción que utiliza
el mismo.
El presente invento se refiere a un horno
doméstico del tipo que comprende medios de calentamiento, un sensor
de gases conectado a una unidad central de control y proceso y una
interfaz de usuario conectada a dicha unidad central de proceso por
medio de la cual el usuario puede seleccionar el tipo de alimento
situado dentro del compartimento del horno. El presente invento se
refiere también a un proceso de cocción que utiliza el horno
mencionado.
Este tipo de horno conocido se describe por
ejemplo en las patentes US-A-4331855
y US-A-4463238. Dichos hornos con
uno o más sensores de gases se han diseñado para hacer más sencillo
el uso de los hornos domésticos, en los cuales, tradicionalmente,
los métodos para fijar el tiempo de cocción están basados
principalmente en recetas y no en el proceso real para cocinar los
alimentos.
La patente
US-A-4335293 describe un aparato de
control del calentamiento en el cual se utiliza un sensor de
humedad en lugar de un sensor de temperatura para cocinar
automáticamente los alimentos.
El objetivo del presente invento es, mediante la
monitorización de los gases emitidos por los alimentos durante la
cocción, proporcionar un horno que permita conocer y por lo tanto
comunicar al usuario el grado real de cocción de la comida (muy
hecha, poco hecha, demasiado hecha, quemándose) y que permita, si es
necesario, interaccionar con el control de dicho horno con el
objeto de conseguir de forma automática un nivel de cocción
deseado, impidiendo al mismo tiempo que la comida se queme.
Este objetivo se consigue por medio de un horno
que tiene las características especificadas en la reivindicación
principal adjunta.
De acuerdo con otra característica del presente
invento, el sensor de gases está colocado en una configuración
óptima, es decir, situado dentro del conducto de entrada de aire del
horno. De hecho, no es fácil colocar el sensor correctamente, dado
que está expuesto a suciedad procedente del horno y a las altas
temperaturas de cocción de los alimentos. La posición del sensor
influye también de forma significativa en el tipo de señal
suministrada por dicho sensor. Se ha observado que la posición antes
mencionada es óptima. El invento implica el uso de un sensor de
gases de tipo MOS (Semiconductor de Óxido Metálico), ya utilizado
para la cocción automática en algunos hornos microondas. Debería
entenderse que se podrían utilizar otros tipos de sensores, por
ejemplo MOSFET (Semiconductor de Óxido Metálico de Efecto de
Campo).
La señal procedente del sensor de gases se
somete a pre-filtrado mediante un filtro con
características (ancho de banda, atenuación, fase, etc.) que
dependen del tipo de alimento. Como consecuencia de esta operación,
la señal es analizada con el objetivo de demostrar algunas
características que pueden estar relacionadas con la cocción de la
comida.
Ventajas y características adicionales de un
horno de acuerdo con el presente invento resultarán obvias a partir
de la siguiente descripción detallada, suministrada exclusivamente
como ejemplo no limitativo, que hace referencia a los dibujos
adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un
horno de acuerdo con el invento;
- la figura 2 es un detalle de la figura 1 a una
escala mayor;
- la figura 3 es una vista frontal de la
interfaz de usuario del horno de la figura 1;
- la figura 4 es un diagrama de bloques de la
lógica para conectar el horno, el sensor de gases, la interfaz de
usuario y el microcontrolador;
- la figura 5 es un diagrama que ilustra la
variación de la señal del sensor de gases en un proceso concreto de
cocción en el horno de la figura 1;
- la figura 6 es un diagrama que ilustra la
evolución de la señal después de un procesamiento adecuado por la
unidad central de proceso del horno; y
- la figura 7 es un diagrama que ilustra la
evolución del gradiente de la función mostrada en la figura 6.
Haciendo referencia a los dibujos, el número 10
de referencia se utiliza para indicar el sensor colocado en el
interior de un conducto C de un horno F; los vapores de cocción que
salen a través del conducto C pasan por lo tanto a través del
sensor.
Esta solución permite que el sensor no esté
expuesto directamente a los gases de cocción y por lo tanto que no
se ensucie por ninguna salpicadura de grasa; al mismo tiempo estará
sometido a temperaturas menores que si estuviera colocado en el
interior del horno. Esta colocación garantiza que la distancia desde
la comida es un buen compromiso entre la solución en la cual el
sensor está situado justo al lado de la comida (en el interior del
compartimento) y la solución en la cual el sensor está situado
dentro de una cámara apropiada situada fuera del compartimento y
conectada por medio de tuberías apropiadas. El sensor de gases
utilizado en los ensayos llevados a cabo por el solicitante es el
modelo ST-MW2 fabricado por FIS.
De acuerdo con el invento, el horno F está
dotado de una interfaz 12 de usuario (figura 3), con la cual
seleccionar la función de cocción automática, por medio de un mando
14, o el tipo de comida que se va a cocinar (pizza, lasaña, pollo,
etc.). El tipo de comida se puede seleccionar por medio de un mando
16 de selección. En este caso, en la configuración en la que se
selecciona el tipo de comida, se mostrarán las zonas 18
correspondientes al tipo de comida y el usuario tendrá que
confirmar la elección por medio de un pulsador 20 apropiado. De
forma alternativa, se puede seleccionar el tipo de comida actuando
directamente sobre las zonas 18, de forma similar a pulsadores, por
ejemplo del tipo "control táctil" (es decir, sin partes
móviles). La interfaz 12 de usuario tiene también una zona 22
convencional para visualizar las condiciones de funcionamiento del
horno (temperatura, función seleccionada, etc.) y una zona 24
innovadora por medio de la cual el usuario puede seleccionar y
visualizar el grado de cocción de la comida (poco hecha, normal, muy
hecha). Por lo tanto, dicha interfaz 12 de usuario puede
proporcionar una indicación del nivel de cocción, dado que cada
nivel de cocción está asociado con una visualización diferente.
Obviamente, la forma en que se ilustra el nivel de cocción puede
ser diferente a la ilustrada en la figura 3 y puede, por ejemplo,
utilizar barras LED (diodos emisores de luz) de colores diferentes.
Por ejemplo, cuando el LED correspondiente está iluminado esto
indica que la comida está cruda, poco hecha, hecha, muy hecha o
quemada.
La figura 4 ilustra esquemáticamente el circuito
de control del horno controlado por un microprocesador 26 conectado
al sensor de gases y a la interfaz 12 de usuario. Los elementos
calentadores del horno, al igual que otros componentes
(ventiladores, termostatos, etc.), no se ilustran, pero en este caso
también son controlados por el microprocesador 26.
La figura 5 ilustra la señal eléctrica del
sensor y la figura 6 el procesamiento de dicha señal en el caso,
por ejemplo, de que se esté cocinando una pizza.
El procesamiento de la señal proporciona en
primer lugar la señal que debe ser filtrada. Una vez que se obtiene
la señal del sensor 10, muestreando a intervalos homogéneos iguales,
por ejemplo, a 1 segundo, se tiene que aplicar
pre-filtrado a dicha señal. Se han conseguido buenos
resultados aplicando un filtro de ventana móvil con una amplitud
igual a 30 muestras. La amplitud del filtrado depende del tipo de
comida que se esté considerando. Este algoritmo de filtrado puede
ser sustituido por otros métodos.
En lo que se refiere al filtro de ventana móvil
elegido, su salida en el instante "iésimo" depende de las
muestras tomadas en el intervalo de tiempo anterior a dicho instante
iésimo y con dimensiones iguales a la amplitud del filtro, en el
caso citado, por lo tanto, igual a 30 muestras:
donde
\hat{Y}j
es la señal real en el instante Tj.
La figura 5 muestra la evolución de la señal
procedente del sensor filtrado en el caso en que se está cocinando
una pizza. Dicho diagrama ilustra un vector con el origen (t_{a},
Y_{a}) y el vértice (t_{b}, Y_{b}) situados sobre la señal
prefiltrada. El origen del vector se elige en correspondencia con el
instante en que la comida se coloca dentro del horno. El vértice
describe, instante a instante, la evolución de la señal prefiltrada.
Mientras que el origen del vector es por lo tanto un punto elegido
y fijado al comienzo del algoritmo, el vértice se mueve de acuerdo
con la evolución de la señal a lo largo del tiempo.
Procesando la señal Y obtenemos la siguiente
señal F(t):
Ilustrada en la figura 6 en la que \alpha y
\beta son iguales a 1.
\alpha y \beta pueden asumir valores
distintos a 1 y se pueden obtener por experimentación en relación
con el tipo de comida situada dentro del compartimento del
horno.
La señal procesada producida de esta manera
alcanza su mínimo en un periodo de tiempo cuando se está cocinando
la comida (pizza en el ejemplo descrito), y el gradiente de esta
señal indica el grado de cocción. Una fórmula para evaluar el
gradiente puede ser, por ejemplo:
Donde K es una constante distinta de cero.
Si P(t) proporciona valores negativos, la
función F(t) tiene un gradiente negativo y esto coincide con
las fases anteriores al instante de cocción óptima. Si P(t)
toma valores cercanos a cero se está cerca de la cocción óptima, es
decir, del mínimo de la función F(t). Asumiendo que
P(t) tiene valores positivos y grandes, existe una
indicación de un estado muy avanzado o quemado de la cocción.
A modo de ejemplo, suponiendo que la constante K
sea igual a 1, se obtienen los siguientes intervalos experimentales
para cocinar la pizza:
- Cruda:
- P(t)<-60 & P(t)>60
- Poco hecha:
- -60<P(t)<-10
- Hecha:
- -10<P(t)<5
- Muy hecha:
- 5<P(t)<15
- Quemada:
- P(t)>15 & P(t)<60
Claims (6)
1. Horno doméstico, del tipo que comprende
medios de calentamiento, un sensor (10) de gases conectado a una
unidad (26) central de control y proceso y una interfaz (12) de
usuario conectada a dicha unidad central de proceso por medio de la
cual el usuario puede seleccionar el tipo de alimento situado dentro
del compartimento del horno, comprendiendo la interfaz (12) de
usuario medios (18) para seleccionar el grado deseado de cocción de
la comida, y siendo también capaz la unidad (26) central de proceso
de procesar la señal del sensor (10) de gases de tal forma que
determine el tiempo de final de cocción de la comida, siendo capaz
la unidad central de proceso de interrumpir el suministro de
energía a los medios de calentamiento basándose en este tiempo de
final de cocción modificado, si es necesario, sobre la base del
grado de cocción seleccionado por el usuario, o del tipo de comida
establecido por el usuario, caracterizado por el hecho de que
la unidad (26) central de proceso es capaz de filtrar la señal
procedente del sensor (10) de gases, dependiendo la amplitud del
filtrado del tipo de comida seleccionado por el usuario.
2. Horno de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la unidad (26) central de
proceso es capaz de determinar el intervalo de cocción utilizando
una función de la señal que viene del sensor (10) de gases, la
temperatura del compartimento y el algoritmo de control del
horno.
3. Horno de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la unidad (26) central de
proceso es capaz de determinar el intervalo de cocción analizando
la señal procedente del sensor de gases, proporcionando dicho
análisis, además de un filtrado convencional, un estudio del
gradiente y de las variaciones del gradiente de dicha señal, así
como un estudio de máximos y mínimos, y una comparación de estas
características con valores predeterminados almacenados en la
unidad central de proceso.
4. Horno de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el sensor (10) de gases está colocado en el interior del
conducto (C) del horno (F).
5. Proceso para cocción automática en un horno
doméstico, del tipo que comprende la detección de la señal
procedente de un sensor (10) de gases y el establecimiento por parte
del usuario del tipo de alimento situado dentro del compartimento
del horno, determinándose el intervalo de cocción utilizando una
función de la señal que viene del sensor (10) de gases, la
temperatura del compartimento y el algoritmo de control del horno,
determinándose el intervalo de cocción mediante el análisis de la
señal procedente del sensor (10) de gases, proporcionando dicho
análisis, además de un filtrado convencional, un estudio del
gradiente y de las variaciones del gradiente de dicha señal, así
como un estudio de máximos y mínimos, y una comparación de estas
características con valores predeterminados almacenados en la
unidad central de proceso, caracterizado por el hecho de que
comprende una fase de procesamiento de la señal de acuerdo con una
función del tipo:
en la
cual:
Ya e Yb son los valores procedentes del sensor
de gases en el instante t_{a} y t_{b},
\alpha y \beta son coeficientes obtenidos
experimentalmente para un tipo de alimento concreto, y buscando el
instante en que dicha función F(t) tiene un mínimo,
correspondiendo dicho instante al tiempo óptimo de cocción de la
comida.
6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que también proporciona una
fase en la cual el usuario establece el grado de cocción deseado de
la comida, modificando dicho valor, si es necesario, el instante
correspondiente al final real de la cocción.
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