СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING FOOD PRODUCTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу и устройству приготовления для управления процессом приготовления пищевых продуктов. В частности, оно относится к способу и устройству для управления процессом приготовления согласно оцененному состоянию пищевых продуктов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Автоматизированное устройство приготовления избавляет пользователей от трудностей на кухне, обеспечивает удобство пользователям и одновременно обеспечивает соответствующие результаты приготовления. Полностью автоматизированное устройство приготовления не требует значительного вмешательства пользователя, кроме размещения пищевых продуктов в устройстве, выбора требуемого результата приготовления (готовности) и нажатия кнопки запуска.
Пищевые продукты с различным начальным состоянием (то есть начальной температурой), такие как замороженные или незамороженные, могут требовать очень различных настроек приготовления, чтобы достичь оптимального результата приготовления (консистенции, влагосодержания и так далее). Следовательно устройству требуется информация о начальном состоянии пищевых продуктов (количество, замороженное или незамороженное и так далее), для того чтобы определить стратегию приготовления, подходящую для рассматриваемых пищевых продуктов, имеющих конкретное начальное состояние, что является важной частью автоматизации. Эта информация в настоящее время обеспечивается пользователем посредством ручного ввода, что является неудобным, в особенности для неопытного пользователя, и что также оставляет место для человеческих ошибок. Например, пользователь берет упаковку картофеля фри из морозилки и оставляет ее при комнатной температуре на 20 минут, чтобы завершить другие задачи перед началом жарки. Картофель может иметь температуру выше 0°C на поверхности, но по-прежнему быть замороженным внутри, что делает определение его состояния непростой задачей.
US 4 376 131 раскрывает способ нагрева пищевых продуктов и устройство, в котором продолжительность нагрева, подходящая для пищевых продуктов, подлежащих приготовлению, определяется посредством автоматической определения изменения влажности или концентрации пара или газа соответственно, высвобожденного из пищевых продуктов. Измеряется начальная температура пищевых продуктов, и вычисляется дополнительная продолжительность нагрева на основании измеренной начальной температуры и продолжительности нагрева, требуемой до определения влажности или концентрации газа.
US 2003/0139843 раскрывает автоматизированную систему приготовления для приготовления пищевых продуктов. Духовка готовит пищевые продукты по этапам на основе данных о приготовлении, включая в себя коэффициенты зависимости, и один или более контролируемых параметров пищевых продуктов из влажности, температуры и веса.
EP 0 701 387 раскрывает устройство приготовления на основе датчика, которое включает в себя датчик влажности для измерения количества влаги в полости для приготовления. Контроллер использует оцененную степень готовности пищевых продуктов для оценки оставшегося времени приготовления и соответствующего уровня мощности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для того чтобы решить вышеописанные и другие возможные проблемы, варианты выполнения настоящего изобретения предлагают способ и устройство для управления процессом приготовления пищевых продуктов.
Предпочтительно обеспечить способ и устройство приготовления, выполненные с возможностью определения настроек приготовления, в которых начальное состояние пищевых продуктов регистрируется автоматически, и регистрация, а также определение настроек приготовления, выполняется таким образом, что способ является устойчивым к возможной неоднозначности определения.
Изобретение определено посредством независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения определяют предпочтительные варианты выполнения.
Для этой цели, вариант выполнения изобретения обеспечивает способ управления процессом приготовления пищевых продуктов, причем способ содержит этапы: определения начальной температуры пищевых продуктов; оценки весовых коэффициентов нескольких диапазонов температур согласно начальной температуре, причем несколько диапазонов температур и заданные параметры приготовления каждого из нескольких диапазонов температур заранее определены; и управления процессом приготовления на основе оцененных весовых коэффициентов и заданных параметров приготовления.
Определение настроек приготовления отличается тем, что оно основывается не только на одном диапазоне температур, полученном непосредственно на этапе определения, но также учитывает другие диапазоны температур, и следовательно определяет параметры приготовления совместно, в то же время учитывая их различные показатели достоверности на этапе определения. С одной стороны, это служит для решения вопроса неоднозначности начального состояния пищевых продуктов, упомянутого выше, и с другой стороны, для смягчения влияния возможной неточности определения на результат приготовления, вследствие различных влияющих факторов, которые на практике могут возникнуть наряду с неоднозначностью состояния.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, несколько диапазонов температур являются непрерывными без перекрытия. С такой конфигурацией, несколько диапазонов температур могут перекрывать большую часть возможных начальных температур пищевых продуктов.
Предпочтительно, этап управления содержит: вычисление произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управление процессом приготовления посредством суммирования вычисленных произведений.
Посредством вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента, заданные настройки приготовления, соответствующие нескольким диапазонам температур, вносят вклад в конечную настройку приготовления, которые все имеют вероятность являться фактической настройкой выше заданного порогового значения. Это смягчает последствие ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
Предпочтительно, этап управления содержит присваивание различных числовых значений нескольким диапазонам температур; вычисление произведения каждого числового значения и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управление процессом приготовления посредством суммирования произведений и посредством непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры.
На основе этого требуемые параметры настройки приготовления могут быть определены в виде непрерывной зависимости от диапазона температур пищевых продуктов, где диапазон температур пищевых продуктов задан числовым значением. Это также смягчает последствие ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, перед этапом управления, способ дополнительно содержит: формирование непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры на основе заданных параметров приготовления и нескольких диапазонов температур.
Предпочтительно, этап управления содержит управление по меньшей мере одним из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере один из нескольких диапазонов температур выше 0°C. Меньшее количество диапазонов приводит к меньшим ошибкам определения, но может привести к существенному отклонению от требуемой готовности приготовления, когда происходит ошибка определения. Следовательно, посредством определения заранее нескольких диапазонов температур выше 0°C, могут быть достигнуты более точно оцененные весовые коэффициенты и таким образом оптимальный параметр настройки приготовления.
Предпочтительно, этап определения дополнительно содержит: измерение начальной температуры пищевых продуктов на основе скорости потери влаги пищевыми продуктами во время процесса приготовления. Посредством скорости потери влаги пищевыми продуктами, начальная температура пищевых продуктов может быть зарегистрирована более точно, поскольку скорость потери влаги тесно связана с температурой пищевых продуктов, в особенности когда температура пищевых продуктов выше 0°C.
Изобретение также предлагает устройство приготовления для управления процессом приготовления пищевых продуктов, причем устройство приготовления содержит: определяющий блок для определения начальной температуры пищевых продуктов; блок оценки для оценки весовых коэффициентов нескольких диапазонов температур согласно начальной температуре, причем несколько диапазонов температур и заданные параметры приготовления каждого из нескольких диапазонов температур заранее определены; и блок управления для управления процессом приготовления на основе оцененных весовых коэффициентов и заданных параметров приготовления.
Таким образом настройка приготовления (температура, время и так далее) может быть определена на основе зарегистрированных диапазонов температур, а также исключенных диапазонов температур. Это решит вопрос неоднозначности начального состояния пищевых продуктов, упомянутый выше, и также смягчит влияние возможной неточности определения на результат приготовления.
Предпочтительно, несколько диапазонов температур являются непрерывными без перекрытия. С такой конфигурацией, несколько диапазонов температур могут перекрывать большую часть возможных начальных температур пищевых продуктов.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управления процессом приготовления посредством суммирования вычисленных произведений.
Посредством вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента, заданные настройки приготовления, соответствующие нескольким диапазонам температур, вносят вклад в конечную настройку приготовления, которые все имеют вероятность являться фактической настройкой выше заданного порогового значения. Это смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
Предпочтительно, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: присваивания различных числовых значений нескольким диапазонам температур; вычисления произведения каждого числового значения и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управления процессом приготовления посредством суммирования произведений и посредством непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры.
На основе этого требуемые параметры настройки приготовления могут быть определены в виде непрерывной зависимости от диапазона температур пищевых продуктов, где диапазон температур пищевых продуктов задан числовым значением. Это также смягчает последствие ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения, блок управления выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления.
Предпочтительно, по меньшей мере один из нескольких диапазонов температур выше 0°C. Меньшее количество диапазонов приводит к меньшим ошибкам определения, но может привести к существенному отклонению от требуемой готовности приготовления, когда происходит ошибка определения. Следовательно, посредством определения заранее нескольких диапазонов температур выше 0°C, могут быть достигнуты более точно оцененные весовые коэффициенты и таким образом оптимальный параметр настройки приготовления.
Предпочтительно, определяющий блок выполнен с возможностью: измерения начальной температуры пищевых продуктов на основе скорости потери влаги пищевыми продуктами во время процесса приготовления. Посредством измерения скорости потери влаги пищевыми продуктами, начальная температура пищевых продуктов может быть зарегистрирована более точно, поскольку скорость потери влаги тесно связана с температурой пищевых продуктов, в особенности когда температура пищевых продуктов выше 0°C.
Эти и другие аспекты изобретения будут видны и пояснены со ссылкой на варианты выполнения, описанные далее. Однако изобретение не ограничено этими примерами вариантов выполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение теперь будет описано на основе различных вариантов выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает сравнение между двухуровневой и четырехуровневой классификациями температуры; и
Фиг. 2 изображает блок-схему способа согласно варианту выполнения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Ссылка теперь будет сделана на варианты выполнения описания, один или более из примеров которых изображены на фигурах. Варианты выполнения обеспечены посредством пояснения описания и не ограничивают описание. Например, признаки, изображенные или описанные в качестве части одного варианта выполнения, могут быть использованы с другим вариантом выполнения, чтобы получить еще один вариант выполнения. Предполагается, что описание охватывает эти и другие модификации и изменения, которые попадают в пределы объема и сущности описания.
Согласно варианту выполнения изобретения, способ управления процессом приготовления пищевых продуктов содержит этапы: определения начальной температуры пищевых продуктов; оценки весовых коэффициентов нескольких диапазонов температур согласно начальной температуре, причем несколько диапазонов температур и заданные параметры приготовления каждого из нескольких диапазонов температур заранее определены; и управления процессом приготовления на основе оцененных весовых коэффициентов и заданных параметров приготовления.
Определение настроек приготовления отличается тем, что оно основывается не только на одном диапазоне температур, полученном непосредственно на этапе определения, но также учитывает другие диапазоны температур, и следовательно определяет параметры приготовления совместно, в то же время учитывая их различные показатели достоверности на этапе определения. Таким образом настройка приготовления (температура, время и так далее) может быть определена на основе зарегистрированных диапазонов температур, а также исключенных диапазонов температур. С одной стороны, это используется для решения вопроса неоднозначности начального состояния пищевых продуктов, упомянутого выше, и с другой стороны, для смягчения влияния возможной неточности определения на результат приготовления, вследствие различных влияющих факторов, которые на практике могут возникнуть наряду с неоднозначностью состояния.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, несколько диапазонов температур являются непрерывными без перекрытия. С такой конфигурацией, несколько диапазонов температур могут перекрывать большую часть возможных начальных температур пищевых продуктов.
Предпочтительно, этап управления содержит: вычисление произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управление процессом приготовления посредством суммирования вычисленных произведений.
Посредством вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента, заданные настройки приготовления, соответствующие нескольким диапазонам температур, вносят вклад в конечную настройку приготовления, которые все имеют вероятность являться фактической настройкой выше заданного порогового значения. Это смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
Предпочтительно, этап управления содержит присваивание различных числовых значений нескольким диапазонам температур; вычисление произведения каждого числового значения и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управление процессом приготовления посредством суммирования произведений и посредством непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры.
На основе этого требуемые параметры настройки приготовления могут быть определены в виде непрерывной зависимости от диапазона температур пищевых продуктов, где диапазон температур пищевых продуктов задан числовым значением. Это также смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, перед этапом управления, способ дополнительно содержит: формирование непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры на основе заданных параметров приготовления и нескольких диапазонов температур. Такая конфигурация делает непрерывную зависимость параметра приготовления более характерной в отношении типа пищевых продуктов.
Предпочтительно, этап управления содержит управление по меньшей мере одним из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления.
Как понятно специалистам в данной области техники, настройка приготовления содержит по меньшей мере один из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления. Таким образом настройка приготовления может быть определена согласно способу различных вариантов выполнения изобретения и также на основе конкретной настройки устройства приготовления при использовании.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения, по меньшей мере один из нескольких диапазонов температур выше 0°C. Как будет описано подробно ниже, меньшее количество диапазонов приводит к меньшим ошибкам определения, но может привести к существенному отклонению от требуемой готовности приготовления, когда происходит ошибка определения. Следовательно, посредством определения заранее нескольких диапазонов температур выше 0°C, могут быть достигнуты более точно оцененные весовые коэффициенты и таким образом оптимальный параметр настройки приготовления.
Предпочтительно, этап определения дополнительно содержит: измерение начальной температуры пищевых продуктов на основе скорости потери влаги пищевыми продуктами во время процесса приготовления. Посредством измерения скорости потери влаги пищевыми продуктами, начальная температура пищевых продуктов может быть зарегистрирована более точно, поскольку скорость потери влаги тесно связана с температурой пищевых продуктов, в особенности когда температура пищевых продуктов выше 0°C.
Начальная температура пищевых продуктов может быть зарегистрирована любым способом, который является недорогим, надежным и простым для встраивания в устройство приготовления. Предпочтительный способ состоит в измерении (скорости) потери влаги пищевыми продуктами во время нагрева, которая очень тесно связана с фактической начальной температурой пищевых продуктов, при одинаковых условиях нагрева (устройство и/или температура). Специалисты в данной области техники могут понять, что другие подходящие способы также могут быть использованы для определения начальной температуры пищевых продуктов.
Зарегистрированные начальные температуры могут иметь непрерывную или дискретную природу. В некоторых случаях, обеспечивается числовое значение температуры, например, -2°C или 15°C; тогда как в других случаях, задается диапазон температур, например замороженный или незамороженный. Пищевые продукты в конкретном диапазоне температур могут быть определены по (среднему) диапазону температур пищевых продуктов.
На практике, определение начального состояния пищевых продуктов может быть неоднозначным. Например, пользователь берет упаковку картофеля фри из морозилки и оставляет ее при комнатной температуре на 20 минут, чтобы завершить другие задачи перед началом жарки. В результате, картофель имеет температуру выше 0°C на поверхности, но по-прежнему заморожен внутри. Классификация на замороженный или незамороженный может являться неправильным решением и следовательно может привести к неоптимальным результатам жарки.
Чтобы решить этот вопрос, помимо замороженный и незамороженный, заранее определяются дополнительные или более точные уровни начального состояния. Ниже приведен пример для картофеля фри, где заранее определены 4 диапазона начальной температуры:
1. Замороженный: температура поверхности и середины ниже 0°C, таким образом средняя температура
2. Частично размороженный: по-прежнему замороженный внутри, но средняя температура
3. Размороженный, но холодный: внутри размороженный, средняя температура
4. Комнатной температуры: средняя температура
Специалистам в данной области техники ясно, что хотя 4 диапазона начальной температуры заранее определены в примере, большее или меньшее количество диапазонов температур по-прежнему применимы для способов согласно различным вариантам выполнения изобретения.
Классификация зарегистрированной начальной температуры может быть выполнена двумя способами:
- Создание модели (например посредством регрессии), которая предсказывает начальную температуру пищевых продуктов, в виде числового значения, на основе измеренных данных, и затем переводит ее в диапазон температур согласно заранее определенным диапазонам температур.
- Создание классификатора, который связывает один или более признаков, полученных из измеренных данных, непосредственно с диапазоном температур.
Как только начальное состояние пищевых продуктов классифицировано, определяется настройка приготовления (температура, время, влажность и так далее) для этого диапазона. Также настройки приготовления для конкретных диапазонов температур могут быть заранее сохранены в устройстве приготовления. Настройки приготовления или правила для определения настроек приготовления обычно зависят от типа пищевых продуктов. Они могут быть установлены экспериментально для всех интересующих типов пищевых продуктов и заранее сохранены в устройстве перед фактическим использованием.
Определение настроек приготовления отличается тем, что оно основывается не только на одном диапазоне температур, полученном непосредственно на этапе определения, но также учитывает другие диапазоны температур, и следовательно определяет параметры приготовления совместно, в то же время учитывая их различные показатели достоверности на этапе определения.
Фактическое количество диапазонов температур зависит от типа пищевых продуктов. В общем, меньшее количество диапазонов (таким образом меньшее количество границ) означает меньшее количество ошибок определения, но может привести к существенному отклонению от требуемой готовности приготовления, когда происходит ошибка определения, вследствие относительно большого различия в настройках приготовления для пищевых продуктов в этих диапазонах; наоборот, большее количество диапазонов (более точная градация температуры) часто приводит к более низкой точности определения (вследствие большего количества границ), но большее количество диапазонов вероятно имеют незначительное влияние на готовность приготовления поскольку ненадлежащая классификация диапазонов температур происходит главным образом между соседними диапазонами, которые используют очень похожие настройки приготовления. Правильный выбор количества диапазонов температур приводит к балансу между точностью определения и удовлетворительным результатом приготовления.
Сравнение между двухуровневой и четырехуровневой классификациями температуры показано на Фиг. 1, где двухуровневая классификация температуры заранее определяет только ʺзамороженноеʺ и ʺнезамороженноеʺ состояние (как показано столбцами 101 и 102 в верхней половине Фиг.1). Длина столбцов 101 и 102 представляет среднее время приготовления пищевых продуктов, изначально находящихся в замороженном и незамороженном состояниях соответственно. Четырехуровневая классификация температуры заранее определяет ʺчастично размороженныйʺ, ʺразмороженный, но холодныйʺ и ʺкомнатной температурыʺ в пределах незамороженного диапазона, и также ʺзамороженныйʺ (как показано столбцами 104, 105, 106 и 103 соответственно в нижней половине Фиг.1). Также длина столбцов 103, 104, 105 и 106 представляет среднее время приготовления пищевых продуктов, изначально находящихся в одном из этих четырех состояний соответственно. Заполненные круги обозначают фактические (средние) начальные температуры пищевых продуктов, и пустые круги обозначают зарегистрированные начальные температуры.
В случае двухуровневой [классификации], отсутствует ошибка определения, но одно и то же среднее время приготовления используется со всеми незамороженными образцами пищевых продуктов, чьи температуры распределены между 5°C и 20°C, что определенно не является оптимальным.
В случае четырехуровневой [классификации], незамороженные образцы получают иные настройки времени приготовления согласно диапазонам температур, к которым они принадлежат, которые заранее определены более точно. Существует одна ошибка определения, то есть образец в диапазоне 'частично размороженный' классифицируется в диапазон 'размороженный, но холодный' (обозначен пунктирным кругом). Назначенное время приготовления короче, чем должно быть, но последствие не хуже, чем в случае двухуровневой [классификации].
На Фиг. 2 блок-схема изображает то, как используется способ согласно варианту выполнения изобретения. Он по существу состоит из трех этапов: измерение 201 данных (то есть регистрация начальной температуры пищевых продуктов), классификация 202 диапазона температур и определение настройки приготовления, в котором определение настройки приготовления возможно может быть осуществлено, используя базу данных настроек 203 приготовления и зависимость . Обозначения на схеме будут описаны в следующем далее подробном описании.
Чтобы дополнительно уменьшить отрицательные влияния на результат приготовления вследствие ненадлежащей классификации, определение выполняется не только на основе одного диапазона температур, полученного на этапе определения, но также учитывает другие диапазоны, исключенные при классификации. Это может быть выполнено на двух уровнях, как описано ниже.
Мягкое определение уровня настройки приготовления
Определение может быть описано посредством зависимости  следующим образом:
,
(1)
где  представляет получаемую настройку приготовления,  - настройки приготовления, соответствующие отдельным диапазонам температур,  - весовые коэффициенты
, (2)
и  общее количество заранее определенных диапазонов температур. В частности,  является настройкой приготовления для классифицированного диапазона температур, и  являются настройками приготовления для выбранного набора классифицированных диапазонов температур, в котором  и  могут быть заранее сохранены в базе данных.
Уравнение (1) может быть применено посредством следующих этапов:
1. Вычисление показателей достоверности во время классификации для каждого из  диапазонов температур и сортировка их в порядке по убыванию;
2. Использование первых  показателей достоверности (нормированных к первому показателю достоверности);
3. Использование настроек приготовления, соответствующих этим  диапазонам температур;
4. Определение настройки приготовления (время, температура и так далее) посредством объединения  настроек приготовления, используя показатели достоверности (зависимость показателей достоверности) в качестве весовых коэффициентов.
Примером зависимости  служит взвешенное суммирование, такое как
, (3)
в которой параметры настройки приготовления  и  могут являться температурой  приготовления или временем  приготовления.
В уравнении (1), весовой коэффициент w0 также может быть определен для . В этом случае, суммирование всех весовых коэффициентов нормировано к единице, то есть .
С таким 'мягким' определением, настройки приготовления, соответствующие нескольким диапазонам температур, вносят вклад в конечную настройку приготовления, которые все имеют вероятность являться фактической настройкой выше заданного порогового значения. Это смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
Например:
Предположим, что рассматриваемый картофель фри имеет различное время жарки для различных начальных состояний, как показано в Таблице 1.
Таблица 1: Время жарки картофеля фри при различных начальных температурах (500 г, нагрев до 200°C)
Диапазон температур
Замороженный
Частично размороженный
Размороженный, но холодный
Комнатной температуры
Время жарки (мин.)
18
16
14,5
13
Испытываемый картофель фри, в диапазоне 'частично размороженный', классифицирован как
- 'замороженный': вероятность 0,04;
- 'частично размороженный': вероятность 0,45;
- 'размороженный, но холодный': вероятность 0,50 (который будет принят в качестве результата жесткого решения на основе наибольшей вероятности);
- 'комнатной температуры': вероятность 0,01.
То есть, в контексте настоящего изобретения, весовые коэффициенты нескольких диапазонов температур могут быть оценены согласно вероятности того, что фактическая начальная температура принадлежит каждому из нескольких диапазонов температур. Таким образом, измеренная начальная температура может быть использована для оценки фактической начальной температуры пищевых продуктов с наименьшей ошибкой.
Со способом мягкого определения (взвешенное суммирование, уравнение (3)), время приготовления вычисляется следующим образом:
минут,
тогда как жесткое решение классифицирует ненадлежащим образом и приводит к времени приготовления 14,5 минут. По сравнению с правильным временем приготовления 16 минут, мягкое определение приводит к лучшему результату.
Показатели достоверности вычисляются по-разному в зависимости от используемого типа классификатора. Например, классификатор Байеса вычисляет условную вероятность того, что начальное состояние пищевых продуктов принадлежит одному диапазону температур, при условии измеренных характеристик потери влаги. Выбирается диапазон температур, который имеет наибольшую условную вероятность. Условная вероятность, или функции от нее, может быть использована в качестве показателя достоверности. Для дерева решений точность классификации в каждой ветви решений при обучении может быть определена в качестве показателя достоверности.
Мягкое определение на уровне диапазона температур
Промежуточный диапазон температур вычисляется, когда мягкое определение выполняется на уровне диапазона температур. В этом случае, числовые значения присваиваются заранее определенным диапазонам температур, например, 1 для 'замороженный', 2 для 'частично размороженный', 3 для 'размороженный, но холодный' и 4 для 'комнатной температуры'. Мягкое решение по диапазону температур задается как
, (4)
где  обозначает оцененную температуру, обычно числовое значение, и остальное задается аналогично (1) и (2). Частная форма уравнения (4) является взвешенным суммированием, записанным как
, (5)
Например, когда образец пищевых продуктов имеет температуру 12°C (в диапазоне 3, но вблизи диапазона 4), мягкое решение, принятое на основе уравнения (5), может дать значение 3,2. Аналогично, в уравнении (4), весовой коэффициент  также может быть задан для . В этом случае, суммирование всех весовых коэффициентов нормировано к единице, то есть .
На основе этого требуемые настройки параметров приготовления могут быть определены в виде непрерывной зависимости от диапазона температур пищевых продуктов, где диапазон температур пищевых продуктов задан числовым значением. Так же как мягкое определение на уровне настройки приготовления, влияние ненадлежащей классификации на конечный результат приготовления может быть смягчено.
Экспериментальное подтверждение
Испытание 1: Четырехуровневая против двухуровневой температурной классификации
В первом эксперименте, сделано сравнение результата приготовления между двухуровневой и четырехуровневой классификациями начальной температуры. Картофель фри выбран в качестве испытываемого пищевого продукта и фритюрница Philips в качестве платформы для приготовления (температура нагрева 200°C).
300 грамм картофеля фри вынимаются из морозилки и оставляются при комнатной температуре на ночь. Средняя температура (поверхность и середина) составляет 20°C. Двухуровневая классификация классифицирует картофель как незамороженный, на основе чего среднее время приготовления назначается равным 14 минутам, тогда как четырехуровневая классификация классифицирует картофель как 'комнатной температуры' и соответственно назначает время приготовления 12 минут. Результаты жарки демонстрируют, что четырехуровневая схема приводит к картофелю с надлежащей готовностью (светло-коричневый), по сравнению с двухуровневой схемой, которая приводит к очевидно пережаренному картофелю (некоторые картофелины даже подгорели).
Испытание 2: Четырехуровневая классификация температуры с мягким определением настройки приготовления
Во втором эксперименте, 500 грамм замороженного картофеля оставлены при комнатной температуре на ~45 минут, и измеренная средняя температура (поверхность и середина) составляет 3,5°C (диапазон 'частично размороженный'). С четырехуровневой классификацией, вероятности (или показатели достоверности) всех 4 диапазонов заданы как
- 'замороженный': вероятность 0,14;
- 'частично размороженный': вероятность 0,39;
- 'размороженный, но холодный': вероятность 0,47; (который будет принят в качестве результата жесткого решения на основе наибольшей вероятности)
- 'комнатной температуры': вероятность 0,0.
Картофель классифицирован ненадлежащим образом как 'размороженный, но холодный' на основе жесткого решения, что приводит к времени приготовления 14,5 минут (Таблица 1).
Однако мягкое определение (взвешенное суммирование, уравнение (3)), вычисляет время приготовления как
минут.
Жарка, на основе жесткого решения по определению времени приготовления ведет к недожаренному картофелю (белесый), тогда как предложенный способ приводит к более надлежащей готовности (светло-коричневый).
Изобретение также предлагает устройство приготовления для управления процессом приготовления пищевых продуктов, причем устройство приготовления содержит: определяющий блок для определения начальной температуры пищевых продуктов; блок оценки для оценки весовых коэффициентов нескольких диапазонов температур согласно начальной температуре, причем несколько диапазонов температур и заданные параметры приготовления каждого из нескольких диапазонов температур заранее определены; и блок управления для управления процессом приготовления на основе оцененных весовых коэффициентов и заданных параметров приготовления.
Таким образом настройка приготовления (температура, время и так далее) может быть определена на основе зарегистрированных диапазонов температур, а также исключенных диапазонов температур. Это решит вопрос неоднозначности начального состояния пищевых продуктов, упомянутый выше, и также смягчит влияние возможной неточности определения на результат приготовления.
Предпочтительно, несколько диапазонов температур являются непрерывными без перекрытия. С такой конфигурацией, несколько диапазонов температур могут перекрывать большую часть возможных начальных температур пищевых продуктов.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управления процессом приготовления посредством суммирования вычисленных произведений.
Посредством вычисления произведения каждого заданного параметра приготовления и соответствующего оцененного весового коэффициента, заданные настройки приготовления, соответствующие нескольким диапазонам температур, вносят вклад в конечную настройку приготовления, которые все имеют вероятность являться фактической настройкой выше заданного порогового значения. Это смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
Предпочтительно, блок управления дополнительно выполнен с возможностью: присваивания различных числовых значений нескольким диапазонам температур; вычисления произведения каждого числового значения и соответствующего оцененного весового коэффициента; и управления процессом приготовления посредством суммирования произведений и посредством непрерывной зависимости параметра приготовления от температуры.
На основе этого требуемые настройки параметров приготовления могут быть определены в виде непрерывной зависимости от диапазона температур пищевых продуктов, где диапазон температур пищевых продуктов задан числовым значением. Это также смягчает влияние ненадлежащей классификации, по сравнению со способом 'жесткого' определения, где определенная настройка приготовления может быть значительно ошибочной, если выбран неверный диапазон.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения, блок управления выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления.
Как понятно специалистам в данной области техники, настройка приготовления содержит по меньшей мере один из: температуры приготовления, времени приготовления, влажности приготовления и давления приготовления во время процесса приготовления. Настройка приготовления таким образом может быть определена согласно способу различных вариантов выполнения изобретения и также на основе конкретной настройки используемого устройства приготовления.
Предпочтительно, по меньшей мере один из нескольких диапазонов температур выше 0°C. Как будет описано подробно ниже, меньшее количество диапазонов приводит к меньшим ошибкам определения, но может привести к существенному отклонению от требуемой готовности приготовления, когда происходит ошибка определения. Следовательно, посредством определения заранее нескольких диапазонов температур выше 0°C, могут быть достигнуты более точно оцененные весовые коэффициенты и таким образом оптимальный параметр настройки приготовления.
Предпочтительно, определяющий блок выполнен с возможностью: измерения начальной температуры пищевых продуктов на основе скорости потери влаги пищевыми продуктами во время процесса приготовления. Посредством измерения скорости потери влаги пищевыми продуктами, начальная температура пищевых продуктов может быть зарегистрирована более точно, поскольку скорость потери влаги тесно связана с температурой пищевых продуктов, в особенности когда температура пищевых продуктов выше 0°C.
Несмотря на то, что изобретение было изображено и описано подробно на чертежах и в вышеизложенном описании, такое изображение и описание являются пояснительными или иллюстративными, а не ограничительными; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами выполнения.
Другие изменения раскрытых вариантов выполнения могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники, применяя заявленное изобретение на практике, из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, термин "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множественного числа. Только то, что конкретные меры перечислены во взаимноразличных зависимых пунктах формулы изобретения не означает, что комбинация этих мер не может использоваться для преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не ограничивают объем [изобретения].