Método para controlar el nivel de humedad en un horno de cocción.

Un método para controlar automáticamente el nivel de humedad en una cavidad de un horno de cocción dotado con un generador de vapor,

la potencia entregada al generador de vapor que se controla a fin de mantener el nivel de humedad a un valor predeterminado a través de la medición de un valor de voltaje, que permite al mismo tiempo una compensación de la variación de voltaje, el flujo presente en la cavidad del horno que trabaja a una temperatura por encima de 100ºC, en el que la cavidad se dota con un ventilador para la extracción de aire caracterizado por que se monitoriza también la tasa de flujo de aire extraído de la cavidad del horno, en donde el nivel de humedad se controla según la siguiente fórmula:

Nivel de Humedad ≥ (k1 x Potencia) - (k3 + k4 x Voltaje2)

en donde "Potencia" es la potencia controlada entregada al generador de vapor, "Voltaje" es el voltaje de la corriente entregada al motor del ventilador y k1, k3 y k4 son valores experimentales.

Método para controlar el nivel de humedad en un horno de cocción

La presente Invención se refiere a un método para controlar el nivel de humedad en una cavidad de un horno de cocción dotado con un generador de vapor.

Típicamente un horno de cocción doméstico comprende elementos de calentamiento eléctricos que se controlan usando un sensor de temperatura dentro de la cavidad, dicho sensor que cierra el bucle en una temperatura de cavidad deseada y que genera, a través de una unidad de control, el accionamiento del elemento de calentamiento adecuado para mantener la temperatura ajustada deseada.

De una forma similar, el generador de vapor se podría incluir en el mismo bucle de control dado que contribuye como un elemento de calentamiento adicional, para controlar la temperatura de la cavidad. Dado que la temperatura de vapor a presión atmosférica es de alrededor de 100°C, esta forma de control del generador de vapor es válida cuando la temperatura de la cavidad está por debajo de 100°C (vapor puro). Cuando se trabaja con vapor sobrecalentado (con temperatura de la cavidad por encima de 100°C), la forma de control del generador de vapor es el control de humedad de la cavidad. En otras palabras, típicamente, el generador de vapor se debería accionar a fin de proporcionar la cantidad correcta de vapor dentro de la cavidad y mantener el nivel de humedad deseado dentro de la cavidad en sí misma. El nivel de humedad correcto dentro de la cavidad es típicamente dependiente de la categoría de la comida a ser cocinada. Otros parámetros que típicamente conducen al nivel de humedad a ser mantenido dentro de la cavidad son también: las recetas, la cantidad/masa de comida, los tipos de comida, el resultado de cocción final, etc.

El control del nivel de humedad dentro de la cavidad del horno requiere generalmente que el vapor se genere y controle en periodo/s predeterminado/s durante el proceso de cocción (y esto se describe por ejemplo en los documentos US-A-20060289438, US-A-20060251785 y US-A-20060251784).

El documento US-A-6133558 describe un método para descongelar comida congelada en un horno microondas dotado con un generador de vapor. El proceso de descongelación-calentamiento se lleva a cabo a temperaturas por debajo de 90°C. El documento WO-A2005/023068 describe un método de manipulación de comida para mantener un artículo de comida caliente a una temperatura deseada menor que 99°C.

El documento US-A-20040232140 describe un horno en el que el calentamiento del microondas y el calentamiento del vapor se operan a fin de permitir a un sensor de infrarrojos leer la temperatura del material a ser calentado, sin que se perturbe por una concentración demasiado alta de vapor en la cámara de calentamiento.

El control del nivel de humedad correcto dentro de la cavidad del horno se podría lograr usando un sensor de humedad situado dentro de la cavidad o en contacto con aire de la cavidad a través de algún tubo o chimenea. Usar esta clase de sensor es posible para cerrar el bucle alrededor del nivel de humedad que acciona el generador de vapor según la salida de la unidad de control. De esta forma, podría ser posible proporcionar el nivel de humedad correcto dentro de la cavidad. Una vez que el control de humedad está en su lugar, todavía es necesario establecer el nivel de humedad correcto, categoría de comida por categoría de comida o comida por comida, considerando también el peso de la comida y el rendimiento de cocción deseado (nivel de tueste, jugosidad, etc.). Algunos ciclos de cocción automáticos, como los descritos por las solicitudes de patente anteriores, podrían ayudar en este segundo aspecto del panorama general. Por supuesto, el usuario profesional podría establecer manualmente el nivel de humedad correcto dentro de la cavidad, modificando el punto de ajuste de humedad que el control electrónico podría proporcionar a través de una interfaz de usuario.

El nivel de humedad dentro de la cavidad se puede controlar también de una forma más simple: el generador de vapor se acciona en un sistema de control de bucle abierto con un ciclo de trabajo diferente que depende de la humedad deseada. Este principio se basa en el hecho de que el nivel de humedad dentro de la cavidad del horno es una suma algebraica del vapor inyectado por el generador de vapor y el vapor succionado o perdido por la chimenea del horno u otras aberturas de la cavidad. Este segundo método es claramente más simple que el primero presentado y por supuesto también más barato, más robusto y más fácil de ser implementado. El inconveniente de este método es la precisión que se puede alcanzar: de hecho, este segundo método está afectado por la imprecisión de todo el control de bucle abierto.

Además, uno de los ruidos más importantes que perturba el algoritmo de bucle abierto es la variación del valor de voltaje aplicado al generador de vapor. Algunos documentos ya han descrito métodos para resolver este problema adicional, como los documentos WO-A-9953252, US-A-5990460 y US-A-7081601. Estos documentos de patente describen la importancia de conocer el valor de voltaje cuando se usa un algoritmo de bucle abierto en un proceso de cocción, aplicando una corrección del ciclo de trabajo de los elementos de calentamiento para compensar el efecto de la variación de voltaje en la potencia entregada.

Al usar la segunda metodología anterior (sistema de control de bucle abierto) para controlar el nivel de humedad, todavía existe la necesidad de mejorar el rendimiento a fin de alcanzar rendimientos de control similares a un

sistema de control de bucle cerrado, pero sin la complejidad/coste de instalar un sensor de humedad dentro de una cavidad de horno.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método que no presente los problemas anteriores y que se pueda usar fácilmente en hornos domésticos con un generador de vapor sin un aumento significativo del coste total del aparato.

Tal objeto se alcanza según un método como se especifica en las reivindicaciones adjuntas.

Según la invención, la medición del valor de voltaje (o potencia como se especifica mejor más tarde) es sólo una de la Información requerida a partir del algoritmo para estimar y controlar el nivel de humedad.

En una realización adicional de la presente invención, el nivel de humedad dentro de la cavidad del horno se puede controlar automáticamente por el horno según el tipo de comida, propiedades de la comida y preferencias de cocción seleccionados por el usuario.

Los factores de perturbación principales que contribuyen a la imprecisión de la metodología de bucle abierto son la variación de la tasa de generación de vapor y la variación del flujo extraído desde la cavidad.

La tasa de generación de vapor (una vez que el agua ha alcanzado la temperatura de ebullición) está estrictamente vinculada con la potencia del elemento de calentamiento dentro del calentador (o generador de vapor) por el calor latente específico de evaporación (k):

VAPOR (g/s) = k * Potencia (W) * a

donde la constante OC representa la eficiencia del generador de vapor, que se podría obtener a partir de datos experimentales.

A partir de la ecuación 1, está claro que la variación de potencia es responsable de la tasa de generación de vapor. De nuevo, la potencia generada por un elemento de calentamiento depende del valor de la resistencia y del valor de voltaje aplicado, según la ley de Ohm bien conocida.

La medición de la potencia absorbida por el elemento de calentamiento de vapor da la posibilidad de conocer exactamente, a través de la ecuación anterior, la tasa del vapor generado independientemente de la fluctuación de voltaje y las tolerancias del elemento de calentamiento en sí mismo.

La eficiencia OC del generador de vapor depende del aislamiento térmico del vaporizador en sí mismo, pero también depende de la deposición calcárea que afecta típicamente al elemento de calentamiento inmerso en agua. La presencia de un sensor de temperatura dentro del calentador (o generador de vapor), situado muy cerca del elemento de calentamiento con su parte sensible, podría ayudar a evaluar la presencia y cantidad de incrustaciones dentro del calentador. De hecho, la deposición de incrustaciones estará tanto en el elemento de calentamiento como en el sensor de temperatura creando una capa de aislante que se podría medir con un aumento de la temperatura leída por el sensor de temperatura en sí mismo. Correlacionando este aumento de temperatura con la deposición de incrustaciones y la eficiencia OC del calentador en sí mismo, será posible generar una ley experimental que vincula la temperatura leída por el sensor con la eficiencia OC en sí misma.

1. Un método para controlar automáticamente el nivel de humedad en una cavidad de un horno de cocción dotado con un generador de vapor, la potencia entregada al generador de vapor que se controla a fin de mantener el nivel de humedad a un valor predeterminado a través de la medición de un valor de voltaje, que permite al mismo tiempo

una compensación de la variación de voltaje, el flujo presente en la cavidad del horno que trabaja a una temperatura por encima de 100°C, en el que la cavidad se dota con un ventilador para la extracción de aire caracterizado por que se monitoriza también la tasa de flujo de aire extraído de la cavidad del horno, en donde el nivel de humedad se controla según la siguiente fórmula:

Nivel de Humedad = (ki x Potencia) - (k3 + k4X Voltaje2)

en donde "Potencia" es la potencia controlada entregada al generador de vapor, "Voltaje" es el voltaje de la corriente entregada al motor del ventilador y ki, k3y son valores experimentales.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el valor de la potencia entregada al generador de vapor está vinculado con una elección hecha por el usuario entre una pluralidad de valores predeterminados que corresponden a diferentes valores de al menos un parámetro de cocción.

3. Un método según la reivindicación 2, en donde el parámetro de cocción se selecciona en el grupo que consta de

tipos de comida, peso de comida, rendimientos de cocción, tiempo de cocción o combinación de los mismos.

4. Un método según la reivindicación 1, en donde un perfil de humedad dentro de la cavidad se establece automáticamente mediante el control del horno según una categoría de comida seleccionada por el usuario o según un peso de la comida estimado por el horno o introducido por el usuario o según las preferencias de cocción

seleccionadas por el usuario.

5. Un horno de cocción caracterizado por que se adapta para llevar a cabo un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.