ITMI20122013A1 - Simulazione di una o piu' temperature in un alimento - Google Patents

Description

“SIMULAZIONE DI UNA O PIÙ TEMPERATURE IN UN ALIMENTOâ€

L’invenzione riguarda un processo per il funzionamento di un apparecchio di cottura in cui per determinare un tempo di cottura di alimenti viene usata una simulazione di andamenti della temperatura.

Per l’uso professionale, quindi per esempio in ristoranti, mense e nella grande gastronomia, si conoscono apparecchi di cottura che utilizzano processi di cottura intelligenti. “Processi di cottura intelligenti†sono in questo caso processi di cottura in cui un processo di cottura selezionato da un operatore viene modificato automaticamente in base a parametri che vengono rilevati dall’apparecchio di cottura. In questo modo si vuole assicurare che, indipendentemente dalla situazione momentanea concreta, lo stato di cottura desiderato degli alimenti da cuocere venga ottenuto in modo riproducibile. Un semplice esempio di un comando intelligente del genere consiste nell’adattare il processo di cottura per quanto riguarda temperatura e/o tempo di cottura a diverse quantità di caricamento in un vano di cottura dell’apparecchio di cottura.

Dallo stato della tecnica si conoscono diversi approcci di soluzione con i quali un processo di cottura attualmente in corso può essere adattato a diverse quantità di caricamento dell’apparecchio di cottura. Tutti questi approcci non sono però ancora soddisfacenti per quanto riguarda sforzi e risultati con essi ottenuti.

Il problema dell’invenzione consiste nel realizzare un processo per il funzionamento di un apparecchio di cottura con il quale con uno sforzo minimo venga assicurato che un alimento da cuocere possa essere cotto nel modo desiderato indipendentemente dalla quantità di caricamento dell’apparecchio di cottura. Per risolvere questo problema, à ̈ previsto secondo l’invenzione un processo per il funzionamento di un apparecchio di cottura in cui per determinare un tempo di cottura di alimenti venga simulata una temperatura interna e si assuma come fine del processo di cottura il momento in cui la temperatura interna calcolata raggiunge un valore nominale, dove la simulazione inizia con una temperatura interna predefinita, usa come parametro dipendente dall’ambiente la temperatura della superficie dell’alimento e come parametro riferito al processo una costante che à ̈ stata calcolata empiricamente. Il processo secondo l’invenzione à ̈ caratterizzato dal fatto che si deve considerare solo un parametro variabile, e precisamente la temperatura della superficie dell’alimento. Si à ̈ potuto dimostrare da parte della Richiedente che insieme ad una temperatura interna di partenza, considerata logica ed identica per tutti i processi di cottura di un determinato alimento, ed insieme ad una costante scelta fissa per il corrispondente alimento ciò à ̈ sufficiente per riprodurre talmente bene il riscaldamento della parte interna dell’alimento che in base a questa simulazione si può determinare con grande precisione il tempo di cottura necessario in dipendenza dalla quantità di caricamento.

Di preferenza à ̈ previsto che come temperatura interna predefinita venga assunto un valore di circa 10 °C. Questo valore si à ̈ dimostrato esatto in molti casi, poiché nella grande gastronomia gran parte degli alimenti viene prelevata da un magazzino frigorifero poco prima di un processo di cottura con una temperatura di poco inferiore a 10 °C, poi lavorata ed infine inserita nell’apparecchio di cottura.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione viene presa come temperatura della superficie la temperatura del vano di cottura quando l’apparecchio di cottura viene fatto funzionare nella modalità di cottura a vapore. In questa conformazione viene a cadere qualsiasi operazione per calcolare l’effettiva temperatura della superficie degli alimenti da cuocere, poiché nella modalità di cottura a vapore l’umidità relativa nel vano di cottura ammonta al 100%. Così la temperatura effettiva del vano di cottura corrisponde al punto di rugiada e tutte le altre superfici nel vano di cottura hanno la stessa temperatura. Se, infatti, una delle superfici si trova ad una temperatura più bassa, il vapore presente nel vano di cottura condensa là immediatamente ed a causa del conseguente apporto energetico, molto elevato, nella superficie la sua temperatura sale alla temperatura del vapore.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione à ̈ previsto che la simulazione sia in due stadi. In questo modo si può riprodurre molto bene il tipico andamento della temperatura all’interno di un alimento con inizio ritardato dell’aumento della temperatura, successivo aumento della velocità dell’aumento della temperatura ed infine approssimazione asintotica della temperatura nell’alimento alla temperatura del vano di cottura. Secondo una conformazione dell’invenzione à ̈ previsto che per calcolare la costante venga assunta una corsa della temperatura che à ̈ una percentuale predefinita della differenza tra la temperatura interna predefinita ed una temperatura nominale del vano di cottura. Questa percentuale può essere dell’ordine di grandezza da 50% fino a 90% e si troverà logicamente nell’ordine di grandezza di 80%. Poiché la corsa della temperatura viene fissata arbitrariamente su un valore che à ̈ più piccolo della distanza tra la temperatura interna iniziale e la temperatura del vano di cottura, nel processo di simulazione viene “oscurata†la zona della variazione di temperatura all’interno dell’alimento in cui la temperatura interna si avvicina in modo asintotico, quindi molto lentamente, alla temperatura nominale del vano di cottura. In questo modo viene aumentata la precisione del processo di simulazione.

L’invenzione viene descritta qui di seguito in base ad una forma di realizzazione che à ̈ rappresentata nei disegni allegati. In questi le figure mostrano: fig. 1: schematicamente un apparecchio di cottura; fig. 2: in un diagramma a titolo esemplificativo un processo di cottura di alimenti con due caricamenti differenti;

fig. 3: l’andamento della temperatura all’interno di un alimento con differenti temperature interne di partenza;

fig. 4: in un diagramma un confronto tra una temperatura interna simulata ed una temperatura interna effettiva;

fig. 5: in un diagramma l’andamento della temperatura interna simulata in un processo di cottura in due fasi, dove la temperatura interna viene simulata per mezzo di un processo semplificato;

fig. 6: in un diagramma il confronto della temperatura interna simulata con la temperatura interna effettiva in un processo di cottura in due fasi;

fig. 7: un confronto tra la temperatura interna effettiva e la temperatura interna simulata in un processo di cottura in due fasi, dove viene applicato un processo di simulazione alternativo; e

fig. 8: un confronto tra temperatura interna effettiva e temperatura interna simulata in un processo di cottura complesso con caricamento a rotazione.

La fig. 1 mostra un apparecchio di cottura 10, che à ̈ un apparecchio di cottura professionale come quelli usati, per esempio, in ristoranti, mense o nella grande gastronomia. Esso presenta un vano di cottura 12 che à ̈ chiuso da uno sportello 14. All’interno del vano di cottura 12 sono definiti piani 15 nei quali possono essere inseriti diversi supporti dei prodotti da cuocere. In alternativa à ̈ possibile inserire dall’esterno un’incastellatura di supporto per piatti. L’apparecchio di cottura 10 comprende un dispositivo di riscaldamento 16 ed una ventola 18 che viene azionata da un motore 20. Il dispositivo di riscaldamento 16 insieme alla ventola 18 può produrre all’interno del vano di cottura 12 un’atmosfera desiderata per il vano di cottura. Nella pratica il dispositivo di riscaldamento 16 à ̈ formato da almeno due gruppi separati, e precisamente un riscaldamento con il quale viene prodotta aria calda ed un generatore di vapore con il quale può essere prodotto vapore caldo. In alternativa o in aggiunta può essere previsto anche un generatore di microonde per riscaldare gli alimenti almeno in parte per mezzo di radiazioni a microonde.

È previsto inoltre un comando 22 per mezzo del quale diversi programmi di cottura possono essere svolti in modo automatizzato. Questi programmi sono adattati a diversi alimenti da cuocere e possono usare per la cottura solo aria calda, solo vapore o una combinazione di aria calda e vapore. Si tratta qui in particolare di cosiddetti programmi di cottura intelligenti nei quali parametri come la temperatura di cottura o il tempo di cottura vengono adattati in modo automatizzato in dipendenza dai limiti individuali, per esempio quantità di caricamento, per ottenere lo stato di cottura in modo riproducibile, indipendentemente da questi limiti.

Per lo svolgimento dei diversi programmi di cottura vengono messe a disposizione del comando 22 diverse informazioni, per esempio la temperatura del vano di cottura e l’umidità all’interno del vano di cottura. Queste informazioni provengono da diversi sensori, che sono rappresentati qui da un sensore 24.

Un adattamento automatico dei processi di cottura à ̈ necessario soprattutto in considerazione di diverse quantità di caricamento. Ciò verrà illustrato qui di seguito in base alla fig. 2.

Nella fig. 2 l’andamento della temperatura di cottura à ̈ riportato sul tempo per un processo di cottura, per esempio di un petto di pollo. Il petto di pollo viene inserito nel vano di cottura dell’apparecchio di cottura nel momento t = 0. Contemporaneamente inizia un programma di cottura a vapore, per cui il vano di cottura viene riempito con vapore caldo.

La curva E mostra l’andamento della temperatura del vano di cottura in caso di caricamento singolo. Si vede che la temperatura del vano di cottura sale fino ad un momento t1e viene tenuta costante a partire da questo momento, e precisamente quando à ̈ raggiunta la temperatura nominale del vano di cottura. In un momento T1à ̈ raggiunto lo stato di cottura desiderato ed il processo di cottura à ̈ terminato.

La curva V mostra l’andamento della temperatura nel vano di cottura in caso di un caricamento completo. Si vede che la temperatura nel vano di cottura sale molto più lentamente che nel caso di un caricamento singolo, poiché a causa della maggiore quantità di alimenti inizialmente freddi nel vano di cottura questo ha una maggiore inerzia termica. La temperatura nominale del vano di cottura viene raggiunta qui in un momento t2, e corrispondentemente anche il processo di cottura à ̈ terminato solo in un momento successivo T2.

Determinante per la capacità dell’apparecchio di cottura di raggiungere in modo riproducibile lo stato di cottura desiderato degli alimenti indipendentemente dal caricamento usato di volta in volta à ̈ stabilire correttamente l’allungamento necessario della durata di cottura. In un approccio semplice la durata di cottura totale potrebbe essere allungata del ritardo di tempo con cui in caso di caricamento completo la temperatura nominale del vano di cottura viene raggiunta rispetto al caricamento singolo, quindi t2– t1. Ciò però farebbe sì che l’alimento verrebbe cotto eccessivamente nel caso del caricamento completo, poiché a causa del lento aumento della temperatura nominale del vano di cottura l’alimento à ̈ esposto per un periodo di tempo più lungo a temperature che si trovano in effetti al di sotto della temperatura nominale del vano di cottura ma che portano ciononostante ad un notevole apporto di calore nell’alimento. Quindi nella pratica l’allungamento del tempo di cottura nel caricamento completo rispetto al caricamento singolo, quindi T2– T1, si trova al di sotto del ritardo t2– t1con cui nel caricamento completo viene raggiunta la temperatura nominale del vano di cottura.

Secondo l’invenzione à ̈ stato sviluppato un processo con il quale il tempo di cottura effettivamente necessario può essere determinato con grande precisione tenendo conto di pochissimi parametri. Il processo secondo l’invenzione à ̈ particolarmente vantaggioso in caso di una modalità di funzionamento con cottura a vapore, poiché in questo caso la temperatura della superficie degli alimenti può essere equiparata alla temperatura del vano di cottura. Ciò à ̈ possibile perché nella modalità vapore l’umidità relativa nel vano di cottura à ̈ del 100%. La temperatura attualmente instauratasi nel vano di cottura corrisponde quindi al punto di rugiada. Se una superficie nel vano di cottura dovesse essere più fredda, per esempio gli alimenti là inseriti, il vapore si condensa là immediatamente e a causa del conseguente altissimo apporto energetico nella superficie la temperatura sale molto rapidamente. Quindi à ̈ ammesso assumere la temperatura di tutte le superfici nel vano di cottura (e quindi anche la temperatura della superficie degli alimenti) identica alla temperatura del vano di cottura.

Se la temperatura della superficie à ̈ nota, con un processo iterativo si può simulare l’andamento della temperatura all’interno dell’alimento. Di preferenza viene applicato per questo un processo iterativo a due stadi che in base alle formule seguenti riproduce l’andamento della temperatura all’interno dell’alimento.

(1)

(2)

in cui

STStufe1(n)= Temperatura simulazione stadio 1 STStufe1(n-1)= Temperatura simulazione stadio 1 nel secondo precedente

OT(n-1)= Temperatura superficie nel secondo precedente STStufe2(n)= Temperatura simulazione stadio 2 STStufe2(n-1)= Temperatura simulazione stadio 2 nel secondo precedente

Zeitkostante = Costante di tempo

Con questo processo iterativo a due stadi può essere rappresentato molto bene un tipico andamento della variazione della temperatura all’interno di un alimento. Caratteristico di questo processo à ̈ che la temperatura all’interno dell’alimento inizia a salire solo dopo un certo ritardo di tempo. Caratteristico à ̈ anche un aumento relativamente ripido della temperatura in una fase centrale del processo di cottura, dove la curva della temperatura presenta un punto d’inversione in questa fase. Infine à ̈ caratteristico che verso la fine del processo di cottura la temperatura interna si avvicini in modo asintotico alla temperatura del vano di cottura.

Con la costante di tempo usata nelle formule (1) e (2) viene rappresentato il ritardo del flusso di calore dalla superficie verso il centro degli alimenti da cuocere. La costante di tempo viene calcolata in precedenza empiricamente per ogni programma di cottura programmato e dipende soprattutto dallo spessore degli alimenti da cuocere nonché dalle loro caratteristiche di conducibilità termica. Ulteriori fattori d’influsso sono la temperatura di partenza degli alimenti da cuocere nonché la temperatura finale desiderata.

La costante di tempo viene divisa per il numero degli stadi di simulazione. Poiché in questo esempio vengono usati due stadi di simulazione, la costante di tempo viene divisa per 2. Nel caso, per esempio, di tre stadi di simulazione, verrebbe divisa per 3.

La costante di tempo viene calcolata preferibilmente in base ad un processo di cottura con caricamento singolo. Si presume in questo caso che in questo processo di cottura venga raggiunta una temperatura finale all’interno dell’alimento da cuocere stabilita arbitrariamente. Questa temperatura finale può essere scelta liberamente entro certi limiti, dove dovrebbero essere osservati certi limiti affinché il processo di simulazione dia più tardi valori ragionevoli. Da un lato la temperatura finale dovrebbe avere una certa distanza dalla temperatura di partenza degli alimenti da cuocere. Dall’altro la temperatura finale dovrebbe avere una certa distanza dalla temperatura nominale del vano di cottura. Se come temperatura finale venisse scelto un valore vicino alla temperatura nominale del vano di cottura, la simulazione includerebbe anche la fase del processo di cottura in cui la temperatura interna dell’alimento da cuocere si avvicina in modo asintotico alla temperatura nominale del vano di cottura. Poiché la temperatura simulata in questa fase ha un aumento molto piatto, scostamenti della temperatura di soli pochi gradi Celsius portano ad una forte variazione temporale della durata di cottura, per cui errori hanno ripercussioni relativamente forti.

Si à ̈ rivelato vantaggioso che per la temperatura finale venga scelto un valore che ammonta nell’ordine di grandezza da 60 fino a massimo 90% della differenza tra la temperatura di partenza degli alimenti da cuocere e la temperatura nominale del vano di cottura compresa la temperatura di partenza. La differenza tra queste due temperature rappresenta la “corsa della temperatura†che l’alimento subisce al massimo quando rimane troppo a lungo all’interno del vano di cottura. Una parte più grande possibile di questa massima corsa possibile della temperatura viene sfruttata da un lato per rappresentare il processo di riscaldamento dell’alimento. Dall’altro lato viene mantenuta una certa distanza dalla temperatura nominale del vano di cottura per “oscurare†la fase dell’aumento lento della temperatura. Si preferisce soprattutto che venga usata per la simulazione una percentuale di 80% della corsa della temperatura. Così la temperatura finale per la simulazione viene ottenuta come segue: temperatura finale = temperatura di partenza k x (GTnom– temperatura di partenza), (3) dove k à ̈ la percentuale della corsa della temperatura che viene considerata nella simulazione, per esempio 80%.

Nell’ambito delle ricerche della Richiedente si à ̈ visto che la temperatura di partenza degli alimenti assunta per la simulazione può essere posta su un valore costante (logico), per cui il processo di simulazione viene molto semplificato. Si à ̈ dimostrato logico usare una temperatura di partenza di 10 °C. È un valore molto vicino ai valori che si presentano generalmente, poiché nel settore della grande gastronomia la maggior parte degli alimenti viene prelevata da un magazzino frigorifero con una temperatura di poco inferiore a 10 °C, successivamente lavorata e poi inserita in un apparecchio di cottura. Per il resto si à ̈ visto che le ripercussioni della temperatura di partenza sulla temperatura interna che si instaura in un processo di cottura possono essere quasi trascurate, come si può ricavare dalla fig. 3.

Nella fig. 3 à ̈ riportato l’andamento della temperatura interna di un alimento per le temperature di partenza di 0 °C, 10 °C e 20 °C. Si vede che le temperature all’interno dell’alimento si allineano molto dopo un certo periodo di cottura e quasi completamente dopo un tempo di cottura più lungo.

Assumendo una temperatura di partenza di 10 °C ed una percentuale di 80°C della corsa della temperatura utilizzata per la simulazione, si ottiene come temperatura finale:

temperatura finale = 10 0,8 x (GTnom– 10) (4)

Nella determinazione della costante di tempo si parte da un processo di cottura, per esempio con caricamento singolo, in cui à ̈ noto il tempo di cottura necessario per ottenere l’alimento nello stato di cottura desiderato. Si presume che al termine del tempo di cottura corretto l’alimento cotto abbia la temperatura finale fissata arbitrariamente. Per la simulazione à ̈ irrilevante se ciò sia anche effettivamente così. Per quanto riguarda la precisione con cui la simulazione rappresenta poi la realtà, à ̈ comunque utile che la temperatura finale scelta arbitrariamente sia correlata almeno approssimativamente alla temperatura interna effettivamente raggiunta al termine del processo di cottura.

In base alle formule (1) e (2) sopra citate la costante di tempo viene determinata per il processo di cottura con caricamento singolo considerato come punto di partenza in modo che una simulazione dell’andamento della temperatura all’interno dell’alimento dia al termine del tempo di cottura effettivamente necessario nel caso del caricamento singolo la temperatura finale fissata arbitrariamente. In un esempio la costante di tempo potrebbe essere ottenuta come segue:

costante di tempo = 0,669 x tempo – (0,214 x GTnom– 6,4)

(5)

dove il tempo corrisponde alla durata della cottura che nel caso del caricamento singolo porta allo stato di cottura desiderato dell’alimento considerato.

Se questa costante di tempo viene usata nelle formule (1) e (2) di cui sopra e con queste formule viene simulata la temperatura dell’alimento, nell’andamento della temperatura effettiva del vano di cottura all’interno dell’apparecchio di cottura nel caricamento singolo la temperatura interna simulata dell’alimento raggiunge la temperatura finale in un momento che corrisponde a quello del tempo di cottura effettivo calcolato empiricamente. Se, invece, la temperatura effettiva del vano di cottura sale più lentamente a causa di un caricamento completo, anche la temperatura simulata all’interno dell’alimento sale più lentamente. Così la temperatura finale simulata viene raggiunta solo più tardi rispetto al caso del caricamento singolo.

Quando questo processo iterativo à ̈ salvato nel comando 22 dell’apparecchio di cottura 10 insieme alla corrispondente costante di tempo per un determinato processo di cottura, il tempo di cottura effettivamente necessario può essere determinato in base alla temperatura simulata. Il processo di cottura à ̈ terminato di volta in volta quando la temperatura di cottura simulata ha raggiunto la temperatura finale (definita arbitrariamente).

Questo processo à ̈ particolarmente utile in un processo di cottura a vapore, poiché in questo caso non à ̈ necessario calcolare separatamente la temperatura della superficie degli alimenti cotti. Invece la temperatura sulla superficie degli alimenti può essere equiparata alla temperatura effettiva nel vano di cottura. Questo valore della temperatura à ̈ però noto a causa del sensore 24. Così la simulazione dipende solo dalla temperatura effettiva nel vano di cottura.

Con le formule (1) e (2) viene simulato in due stadi l’andamento della temperatura all’interno dell’alimento. In questo modo si può rappresentare in modo molto preciso il tipico andamento della variazione della temperatura all’interno di un alimento, come mostrato nella fig. 4.

La curva 1 mostra l’andamento simulato della temperatura che si otterrebbe con un processo di simulazione ad uno stadio. In linea di principio può essere usato anche un processo semplificato del genere; in questo caso nella formula (1) la costante di tempo non verrebbe divisa per il numero di stadi simulati (in questo caso quindi due).

La curva 2 nella fig. 4 mostra l’andamento della temperatura simulata ottenuto con il processo iterativo a due stadi. Le due formule possono essere calcolate secondo per secondo. Nel primo secondo la variabile STStufe1(n-1)à ̈ posta sulla temperatura di partenza dell’alimento. Le formule descrivono in ogni secondo una temperatura simulata. A questa viene aggiunto nel secondo successivo un valore. Così da GTnomviene calcolata una prima temperatura simulata (STStufe1(n)) e da questa poi una seconda temperatura simulata (STStufe2(n)) che si avvicina molto all’andamento di base della temperatura interna. Ciò à ̈ mostrato dal confronto con la curva 3 che rappresenta l’andamento effettivo della temperatura interna.

Naturalmente à ̈ anche possibile svolgere la simulazione in altri intervalli di tempo. Poi però la costante di tempo deve essere adattata.

Il numero degli stadi di temperatura di simulazione potrebbe essere ampliato a piacere. Poi sul percorso della conduzione di calore all’alimento verrebbero simulati parecchi punti. Una simulazione più precisa di quella ottenuta con due stadi non à ̈ comunque necessaria nella pratica, poiché la temperatura della simulazione non serve a calcolare la temperatura effettiva all’interno dell’alimento ma a determinare il ritardo (e quindi l’allungamento del tempo di cottura) che risulta per esempio, nel caso di un caricamento completo rispetto ad un caricamento singolo che à ̈ stato messo alla base del “caso normale†simulato.

Il processo di simulazione descritto funziona anche in processi di cottura a più stadi. In linea di principio sono possibili qui due diversi approcci. In un primo approccio la temperatura simulata inizia nel momento della commutazione dal primo al secondo stadio del processo di cottura con la temperatura simulata alla fine del primo stadio del processo di cottura ed in un secondo approccio la simulazione della temperatura inizia all’inizio del secondo stadio del processo di cottura nuovamente con la temperatura di partenza dell’alimento.

Nella fig. 5 à ̈ rappresentato l’andamento simulato della temperatura in un processo di cottura a due stadi per il primo approccio. Qui si presume che in un primo stadio del processo di cottura si cucini con una prima temperatura effettiva del vano di cottura e poi in un secondo stadio del processo di cottura con una seconda temperatura più elevata. Con “TS†à ̈ indicata qui la temperatura di avvio o di partenza e con “TM†la temperatura a metà del processo di cottura prima della commutazione dal primo stadio del processo di cottura al secondo stadio del processo di cottura. “TZ†indica la temperatura finale e nelle formule seguenti la costante di tempo viene abbreviata in “Zk†.

Per semplificare, la temperatura interna viene simulata qui solo con un semplice passabasso, quindi per mezzo di una funzione esponenziale. Dapprima viene calcolata la temperatura TM sul punto di commutazione dal primo stadio del processo di cottura al secondo: Stadio di cottura 1:

(6) Stadio di cottura 2:

(7) Stadio di cottura 1 con potenza t2:

(8) Stadio di cottura 2 con potenza t1:

(9)

(10)

(11) Il lato destro dell’equazione sopra à ̈ una costante:

(12) Ora viene ripresa la prima formula dallo stadio di cottura 2 e determinata la costante di tempo:

(13)

(14)

(15)

(16) Per l’esempio di un processo vengono presi i valori

seguenti:

GTist_1 60 °C

GTist_2 97 °C

TS 10 °C

TZ 79,6 °C

TM cercato

t1 1 in sec/1000 =1000sec

t2 0,548 in sec/1000 = 548sec

Sulla base di questi valori m può essere calcolato

come segue:

m = (GTist_2 - TZ)^t1 * (GTist_1 - TS)^t2 ;m = 148,4515754 ;m = (T_G1 - TM)^t2 * (T_G2 - TM)^t1

Partendo da ciò TM può essere calcolato con un

processo di approssimazione:

TM m

50 165,9960898

55 01,4576626

52,5 134,2435979

51,25 150,1797965

51,4 148,2757037

Si ottiene:

TM = 51,4

Zk = 568,8

Con questi valori si può simulare ora la temperatura con la formula (1) già nota. A questo scopo viene usata in questo caso una simulazione ad uno stadio, poiché per una simulazione a due stadi di temperatura una funzione esponenziale dovrebbe essere integrata in una funzione esponenziale. Poiché la simulazione à ̈ ad uno stadio, la costante di tempo viene usata senza essere divisa per 2:

(17)

Nella fig. 6 à ̈ mostrato l’andamento della temperatura simulata con la curva 1. Si vede che l’andamento effettivo della temperatura interna come riportato nella curva 2 à ̈ riprodotto molto bene.

Nella fig. 7 à ̈ mostrato il confronto della temperatura simulata, ottenuta con il secondo approccio, con la temperatura interna effettiva. Nel secondo approccio vengono eseguite simulazioni separate per il primo stadio del processo di cottura e per il secondo stadio del processo di cottura. Per ogni stadio del processo di cottura viene usata una costante di tempo propria, e per ogni stadio del processo di cottura la simulazione inizia con la temperatura di partenza, quindi in questo caso 10 °C. A causa della minore complessità della simulazione in questo caso à ̈ nuovamente possibile riprodurre ogni andamento della temperatura con un processo di simulazione a due stadi. Si vede che durante il primo stadio del processo di cottura la temperatura simulata 1, sopratutto nella seconda metà del primo stadio del processo di cottura, corrisponde con grande precisione alla temperatura interna effettiva. Durante il secondo stadio del processo di cottura la temperatura simulata 2 si avvicina molto rapidamente alla temperatura interna effettiva che à ̈ riportata nella curva 3. Poiché per la simulazione nel secondo stadio del processo di cottura si à ̈ iniziato però con una temperatura di partenza molto bassa, e precisamente la temperatura di partenza di 10 °C fissata arbitrariamente, soprattutto a causa della breve durata del secondo stadio del processo di cottura si ottiene una costante di tempo tale che la temperatura simulata aumenta di molto. Esiste quindi un certo scostamento tra la temperatura simulata e la temperatura effettiva. Questo scostamento à ̈ però tanto minore quanto più a lungo dura il secondo stadio del processo di cottura, poiché poi a causa di una corrispondente costante di tempo rimane più tempo per un appiattimento dell’aumento della temperatura simulata nella parte superiore e per un avvicinamento all’andamento effettivo della temperatura.

Nella fig. 8 à ̈ mostrato come esempio un processo di cottura in cui un pollo viene cotto in un processo di cottura a vapore. La temperatura del vano di cottura (curva 1) raggiunge il suo valore nominale poco dopo l’inizio e rimane inizialmente costante. La temperatura interna simulata (curva 2) corrisponde con molta precisione alla temperatura interna effettiva misurata (curva 3). Qualche tempo dopo l’inizio del processo di cottura una grande quantità di verdura surgelata viene inserita nel vano di cottura. Si vede che la temperatura del vano di cottura subisce una forte diminuzione. Ciò si rispecchia anche nella temperatura interna simulata; la temperatura simulata diminuisce, poiché la superficie del pollo à ̈ più calda dell’atmosfera del vano di cottura e quindi calore viene ceduto all’atmosfera del vano di cottura. Solo quando il dispositivo di riscaldamento 16 à ̈ riuscito a riscaldare di nuovo a sufficienza l’atmosfera del vano di cottura, le due curve per la temperatura interna effettiva e per la temperatura simulata salgono nuovamente.

Quando la verdura cotta viene ritirata, si verifica ancora una breve riduzione della temperatura all’interno del vano di cottura, poiché attraverso lo sportello 14 aperto per il prelievo della verdura fuoriesce vapore. Anche questo si rispecchia nella curva 2 per la temperatura simulata. Al termine del processo di cottura sia la temperatura interna effettiva che la temperatura interna simulata si trovano sul valore cercato di 80°C scarsi.

Poiché la temperatura simulata riproduce correttamente il “disturbo†nel processo di cottura causato sul processo di cottura del pollo dall’inserimento della verdura surgelata, si ottiene per un processo di cottura comandato sulla base della temperatura simulata un allungamento esattamente adattato del tempo di cottura necessario.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per il funzionamento di un apparecchio di cottura nel quale per la determinazione di un tempo di cottura di alimenti viene simulata una temperatura interna e si assume come fine del processo di cottura il momento in cui la temperatura interna calcolata raggiunge un valore nominale, dove la simulazione inizia con una temperatura interna predefinita, usa come parametro dipendente dall’ambiente la temperatura della superficie dell’alimento e come parametro riferito al processo una costante che à ̈ stata calcolata empiricamente.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che come temperatura interna predefinita viene preso un valore di circa 10 °C.
3. 3. Processo secondo una delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che come temperatura della superficie viene presa la temperatura del vano di cottura quando l’apparecchio di cottura viene fatto funzionare in una modalità di cottura a vapore.
4. 4. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la simulazione à ̈ a due stadi.
5. 5. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per calcolare la costante viene presa una corsa della temperatura che à ̈ una percentuale predefinita della differenza tra la temperatura interna predefinita ed una temperatura nominale del vano di cottura.
6. 6. Processo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la percentuale ammonta a 80%.