DE60025181T2

DE60025181T2 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung "in situ" einer fritteuse

Info

Publication number: DE60025181T2
Application number: DE60025181T
Authority: DE
Inventors: Christian Pernot; Denis Le Henaff
Original assignee: Metatron
Current assignee: Metatron
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: CA2369004A1; ATE314645T1; DE60025181D1; FR2792414B1; WO2000062057A1; AU3825300A; US6600306B1; EP1169639A1; EP1169639B1; FR2792414A1

Description

Die Erfindung betrifft die Kontrolle der Verschlechterung der Frittieröle und -fette vor Ort (in der Praxis auf dem Nahrungsmittelgebiet).
Stand der Technik
Die Nahrungsmittelöle und -fette, die bei den Koch- und Frittiervorgängen verwendet werden, erleiden eine thermooxidative Veränderung, die zu einer fortschreitenden Verschlechterung des Öls, die mit der Bildung von polaren Verbindungen einhergeht, führt.
In Frankreich legt die Verordnung 86-857 vom 18. Juli 1986, die die Verordnung vom 11. März 1908 modifiziert, fest, dass die Fette und Öle, deren Gehalt an polaren Verbindungen über 25 % liegt, für den menschlichen Verzehr ungeeignet sind, und sieht die Festlegung eines analytischen Referenzverfahrens zum Bestimmen des Gehalts an polaren Verbindungen durch Erlass vor.
Das aktuelle, genormte analytische Referenzverfahren ist eine Flüssigchromatographie bei Atmosphärendruck, gefolgt von einer Verdampfung des Lösungsmittels und von Wiegen (Dauer 3 Stunden). Dieses Verfahren ist für eine Routinekontrolle nicht anwendbar.
Außerdem ist eine subjektive Bewertung durch Überwachen der Bräunung des Öls, der Viskosität, des Auftretens von Schaum oder der Anwesenheit von Dämpfen nicht zuverlässig, da diese Kriterien gut nach der Grenze von 25 % erscheinen können.
Schnellere Verfahren wurden entwickelt oder in Erwägung gezogen:
A – Verfahren auf der Basis von kolorimetrischen Reaktionen:

- Tester "LRSM" der Gesellschaft 3M: er besteht im Eintauchen eines Reagenzpapiers in das Öl. Das Kriterium, das das Ende der Verwendung eines Öls definiert, ist die Anzahl von Streifen des Reagenzpapiers, die die Farbe geändert haben.
– Tester "OXYFRITEST" der Labors MERCK-CLEVENOT: ein Reagenzglas wird mit Hilfe einer Spritze mit Öl gefüllt und es werden einige Tropfen eines Reagenz dazugegeben. Nach einigen Sekunden wird die Farbe in Abhängigkeit vom Gehalt an polaren Verbindungen modifiziert. Die Verwendungsgrenze wird durch Vergleich der erhaltenen Farbe mit einer Bezugsfarbskala definiert.
– Patent FR-2 513 765 (OIL PROCESS SYSTEMS INC.) über: "Nécessaire et procédé pour le dosage des substances alcalines dans les matières grasses alimentaires"; die Bestimmung erfolgt ausgehend von einem Gemisch eines Fettmaterials mit einer Titrationslösung, die ein Lösungsmittel und ein Färbemittel enthält.

B – Verfahren auf der Basis der Messung der Leitfähigkeit oder des spezifischen Widerstandes:

– Patent US – 5 239 258 (KAUFFMAN) über: "Freshness and Stability Test Using Oxidative Degradation"; die Bestimmung erfolgt ausgehend von der Änderung des in einer Probe fließenden Stroms in Abhängigkeit von der angelegten Spannung.
– Patent US – 5 594 327 (SAGREDOS et al.) über: "Method For Determining the Degree of Deterioration of Oils or Fats Used for Frying Foods"; die Bestimmung erfolgt an Proben, die in eine Messzelle eingeführt werden, wobei unter einer Spannung von 100 V und bei einer Temperatur von 75° C der spezifische ohmsche Widerstand des die Probe bildenden Materials gemessen wird.

C – Verfahren auf der Basis der Messung der Dielektrizitätskonstante:
Verschiedene wissenschaftliche Artikel haben das Problem der Verschlechterung der Öle bereits behandelt, wie beispielsweise:

– "Changes in Dielectric Constant as a Measure of Frying Oil Deterioration", von C.W. FRITSCH et al., erschienen in "Journal of The American Oil Chemists", Gesellschaft, Band 56, August 1979,
– "Measurements of Frying Fat Deterioration. A Brief Review" von C.W. FRITSCH et al., erschienen in JAOCS, März 1981.

Diese Artikel haben eine starke Korrelation zwischen der Änderung der Dielektrizitätskonstante und dem Prozentsatz an gebildeten polaren Verbindungen klargestellt. Dies wird in der Patentanmeldung DE - 30 06 696 5 (NORTHERN INSTRUMENTS CORP.) über "Vorrichtung zum Messen dielektrischen Eigenschaften" genutzt. Die Vorrichtung zum Messen von dielektrischen Eigenschaften, die dort beschrieben ist, wird manchmal mit der angelsächsischen Bezeichnung "Food Oil Sensor" bezeichnet.
In der Praxis werden nur die Tester von 3M und von MERCK-CLEVENOT verwendet. Die Dauer eines Tests ist ungefähr eine Minute pro Friteuse. Aber die Zuverlässigkeit dieser Tester bleibt gering, da sie von 3 schwierig kontrollierbaren Faktoren abhängt:

1.) Lagerungsbedingungen der Reagenzien: Temperatur, Zeit, Umgebungslicht.
2.) ihrem Einsatz:
– die Reagenzpapiere dürfen nicht mit anderen Objekten in Kontakt gebracht werden und müssen während einer genauen Zeit – einigen Sekunden – in das homogenisierte Öl eingetaucht werden.
– die Menge des Reagenz – einige Tropfen – muss unbedingt eingehalten werden.
3.) Messung und Interpretation:
– sie muss nach einer genauen Verzögerung (etwa zehn Sekunden) durchgeführt werden und ist nur während einer bestimmten Zeit (etwa dreißig Sekunden) brauchbar.
– die Farbänderungen sind fortschreitend und verlangen eine gewisse Übung, damit sie korrekt gelesen werden.

In der Regel weist die Gesamtheit der Tester, die zur Verfügung stehen oder in der Literatur angeführt sind, alle den Nachteil auf, dass sie durch Probennahme verfahren, d. h. durch Entnahmen von Proben, die außerhalb der Masse des verwendeten Fettmaterials analysiert werden. Die Zuverlässigkeit der Kontrolle hängt folglich systematisch von der Periodizität und von der Regelmäßigkeit der Tests ab.
Diese Zuverlässigkeit der Gesamtheit hängt natürlich außerdem von der Zuverlässigkeit der aus den Ergebnissen der Testvorgänge gezogenen Schlussfolgerungen ab.
Alle Verfahren, die eine vorherige Vorbereitung benötigen (chemisch, kolorimetrisch oder sogar elektrisch – US-Patent 5 239 258), können nicht bei einer Kontrolle an Ort und Stelle verwendet werden und eignen sich kaum für eine häufige Kontrolle (typischerweise mehrere Male im Verlauf eines Heizzyklus).
Das US-Patent Nr. 5 594 327 beschreibt ein Verfahren zum Messen der Änderung der Leitfähigkeit unter Verwendung einer Gleichspannung von 100 V, wobei das Verfahren für eine Kontrolle in einem kommerziellen Kochbehälter nicht anwendbar ist (Sicherheitsspannungsproblem).
Es ist bezüglich dieses letzteren Dokuments zu beachten, dass es unter anderen Kontrollverfahren die Messung der Dielektrizitätskonstante des Frittierbades erwähnt, aber es beurteilt dieses Verfahren als komplex und aufwändig in der Kontrollzeit, ohne zu sagen warum. Es können jedoch die folgenden Beobachtungen gemacht werden:

– Bezüglich der Komplexität die Zusammensetzung von Frittierölen und -fetten ändert sich ständig in Abhängigkeit von den Bedürfnissen der Kundschaft oder der Kaufpreise der Rohstoffe; ein Öl kann tierische Fette (beispielsweise Talg), pflanzliche Fette (beispielsweise Palmin), ein Antioxidationsmittel (Exxx) und/oder ein Schaumverhinderungsmittel (Eyyy) umfassen. Nun erscheint die absolute Dielektrizitätskonstante eines derartigen Öls bei 180 °C (typische Verwendungstemperatur) in keiner Veröffentlichung, auch die technischen Spezifikationen des Herstellers nicht und erst recht nicht
– seine Dispersion bei aufeinander folgenden Herstellungen
– seine Änderung, wenn es 25 % von polaren Verbindungen enthält.
Außerdem verwendet jede Gastronomiegruppe ein Öl oder ein Fett, von dem sie selbst die Zusammensetzung bestimmt hat.
– Bezüglich des Aufwandes in der Kontrollzeit das vorstehend angeführte Patent bezieht sich zweifellos auf den FOOD OIL SENSOR, der durch Probennahme verfährt, was sich ganz offensichtlich als lang und komplex erweist.

Dieses Dokument D1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Qualität eines Kochöls durch regelmäßige Messung von verschiedenen Eigenschaften, darunter der Kapazität, in einer Kammer, die für jede Messung eine Ölprobe durch einen Filter aufnimmt. Diese Qualität wird durch Vergleich insbesondere des gemessenen Werts der Kapazität mit einem vorher gespeicherten Referenzwert in Abhängigkeit von der Art des betrachteten Öls bewertet (es ist ausgeschlossen, frisches Öl als Referenz zu nehmen).
Erbrachte Lösung
Die Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile der bekannten Lösungen zu beseitigen, indem sie eine sowohl zuverlässige als auch wiederholte Kontrolle sicherstellt, die sich für eine Automatisierung eignet, um insbesondere die Folgen der Erfassung einer zu großen Menge von polaren Verbindungen garantieren zu können.
Die Erfindung schlägt dazu ein Verfahren zum Steuern eines Frittierbehälters vor, der ein Bad aus Frittieröl oder -fett enthält, das dazu vorgesehen ist, mehrere Heizzyklen zu durchlaufen, bei dem:

– in einer Zone des Behälters, die in das Bad eingetaucht werden kann, ständig eine kapazitive Sonde installiert wird, deren dielektrischer Zwischenraum durch einen Teil des Bades gebildet wird, und nach dem Befüllen des Behälters mit diesem Bad eine Initialisierungsprozedur gestartet wird, in deren Verlauf ein Anfangswert einer Charakteristik gemessen wird, die für die Dielektrizitätskonstante dieses Bades unter Heizbedingungen repräsentativ ist, und ein Abschaltkriterium festgelegt wird,
– während folgender Heizzyklen wiederholt automatisch ein Messwert dieser Charakteristik erfasst wird und eine Abschaltprozedur ausgelöst wird, wenn festgestellt wird, dass das Abschaltkriterium von diesem Messwert erfüllt ist.

Somit lehrt die Erfindung die in der Praxis ständige Verwendung einer kapazitiven Sonde im Kochbehälter. Die Sonde muss folglich eine mittlere Temperatur von 180 °C aushalten und ihre Konstruktion muss die Nahrungsmittelnormen und elektrischen Normen erfüllen; tatsächlich können die Zwänge für die Sonde folgendermaßen ausgedrückt werden:

– erhöhte Temperaturen: 180 °C mit einem Maximum von 210 °C,
– Nahrungsmitteltauglichkeit
– Robustheit: tägliche Reinigungen und Filterungen des Behälters durch nicht qualifiziertes Personal.

Es scheint jedoch, dass eine kapazitive Sonde für derartige Bedingungen in Anbetracht ihrer Einfachheit (zwei Elektroden, die durch einen in das Bad eingetauchten dielektrischen Zwischenraum getrennt sind) ganz geeignet ist. Andererseits macht die Tatsache des Vorgehens durch Vergleich mit dem Anfangswert der betrachteten Charakteristik das Verfahren unabhängig von einer gewissen Anzahl von schwierig zu kontrollierenden Parametern, die von einem Ölbad zum anderen variieren, zuverlässig.
In den kommerziellen Friteusen mit großem Fassungsvermögen muss der Sensor nicht miniaturisiert werden. Im Kochbehälter existiert eine Totzone, die zum Einsetzen eines kapazitiven Sensors mit ausreichenden Abmessungen zum Garantieren seiner Robustheit und zum Charakterisieren eines beträchtlichen Teils des Ölbades zur Verfügung steht, die für dieses ganz repräsentativ ist.
Im Gegensatz zu dem, was auf den ersten Blick angenommen werden konnte, gibt es folglich keine besonderen Schwierigkeiten bei der ständigen Installation (an Ort und Stelle) einer kapazitiven Sonde in einem Frittierbehälter.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Lösung bezüglich der bekannten Vorrichtungen mit der Bezeichnung "Food Oil Sensor" sind folglich:

– wiederholte Kontrolle des Öls im Kochbehälter an Ort und Stelle
– Möglichkeit der automatischen Kontrolle ohne menschlichen Eingriff (dieses Verfahren ist nämlich mittels Regelungen leicht automatisierbar).

Das Verfahren der Erfindung kann verschiedene besonders vorteilhafte Anordnungen einsetzen, die isoliert oder in Kombination genommen werden.
Die Erfassung der Messwerte ist vorteilhafterweise periodisch: wenn der aktuelle Wert der Charakteristik mindestens einmal pro Stunde (dies ist eine Größenordnung, die mehreren Messungen pro Heizzyklus entspricht) gemessen wird (oder wenn ein Mittelwert von solchen aktuellen Werten genommen wird), kann ohne Schwierigkeit gesagt werden, dass die Kontrolle in Anbetracht der Geschwindigkeit der Verschlechterung der Ölbäder kontinuierlich ist (ihre Betriebslebensdauer ist nämlich typischerweise größer als 60 Stunden).
Eine einfache Art und Weise zum Vorgehen besteht darin, die Charakteristik durch Erregung einer Oszillatorschaltung zu messen, von welcher die kapazitive Sonde einen Teil bildet.
Verschiedene Charakteristiken der Oszillatorschaltung können verwendet werden. In einfacher Weise wird die Oszillationsperiode gemessen, d. h., dass die Charakteristik durch Erregung einer Oszillatorschaltung gemessen wird, von welcher die kapazitive Sonde einen Teil bildet, und die Charakteristik, die gemessen wird, die Oszillationsperiode der Oszillatorschaltung ist.
Der Messwert, der erfasst wird, kann der Mittelwert von mehreren aufeinander folgenden Messwerten sein, was im Interesse eines Glättungseffekts steht.
Das Abschaltkriterium berücksichtigt vorzugsweise einen Vergleich mit dem Anfangswert der Charakteristik.
Die Tatsache, den Messwert mit dem Anfangswert der Charakteristik zu vergleichen, für den sich zu interessieren ausgewählt wurde, kann darin bestehen, deren Verhältnis zu bilden. In besonders einfacher Weise ist jedoch das Abschaltkriterium die Überschreitung eines Stell-Schwellenwertes durch die Differenz zwischen dem "aktuellen" Messwert und dem Anfangswert der Charakteristik. Als Variante kann dieses Abschaltkriterium auch ausgehend von einer absoluten Abweichung dieses Messwerts von der Charakteristik definiert werden.
Um dem Benutzer zu ermöglichen, im Voraus Vorkehrungen zu treffen, um ein Bad auszutauschen, dessen Lebensende nah ist, wird vorteilhafterweise außerdem ein Warnkriterium festgelegt (dieses kann in Abhängigkeit vom Anfangswert der Charakteristik definiert werden oder nicht) und eine Warnprozedur wird ausgelöst (sie kann nur tönend oder visuell sein, ohne sich auf den Betrieb des Behälters auszuwirken), wenn festgestellt wird, dass dieses Warnkriterium erfüllt ist.
Wenn das Abschaltkriterium durch die Differenz zwischen dem Anfangswert und dem aktuellen Wert festgelegt wird, wird vorzugsweise das Warnkriterium vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Anfangswert der Charakteristik durch einen Differenzschwellenwert festgelegt, der geringer ist als die Differenz, die das Abschaltkriterium definiert, und eine Warnprozedur wird ausgelöst, wenn dieser Zwischenschwellenwert überschritten wird.
Um die eventuell plötzliche Art des Einsatzes des Verfahrens der Erfindung zu minimieren, vor allem wenn dieses automatisiert ist, wird vorteilhafterweise die Abschaltprozedur bis zu dem Heizzyklus verhindert, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst wurde. Folglich besteht keine Schwierigkeit beim normalen Beenden des laufenden Heizzyklus, was jegliche ungewollte Unterbrechung der Lieferung der frittierten Produkte im Behälter vermeidet.
Die Abschaltprozedur kann aus einem Anhalten des Heizzyklus, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst wurde, nach einer vorgegebenen Zeit (eventuell Null) bestehen, das es ermöglichen soll, die Verrichtung von Austauschvorgängen des Bades und der Erfassung von Daten, die für die Verfolgung dieses neuen Bades erforderlich sind, oder nicht zu erfassen.
Es ist leicht zu verstehen, dass die Zuverlässigkeit der Kontrolle von der Beseitigung der möglichen Ursachen für ein ungewolltes Abschalten abhängen. Deshalb werden vorteilhafterweise nur Messungen der Charakteristik berücksichtigt, die durchgeführt werden, wenn die Temperatur des Bades mindestens gleich einem Schwellenwert ist; deshalb wird vorzugsweise außerdem eine Charakteristik, die die Temperatur des Bades darstellt, erfasst und die Messungen der Charakteristik oder die Kontrolle des Abschaltkriteriums werden verhindert, wenn die Temperatur des Bades geringer ist als ein minimaler Temperaturschwellenwert (wenn die Messung darin besteht, den Mittelwert von mehreren Erfassungen zu nehmen, ist es folglich erforderlich, dass jede von diesen Erfassungen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die höher ist als der Schwellenwert).
Um von den vergangenen Erfahrungen profitieren zu können und um eine Kontrolle des Behälters während einer langen Dauer sicherstellen zu können, einschließlich beim Wechsel des Bades, werden vorzugsweise Daten hinsichtlich vorangehender Bäder gespeichert. Vorteilhafterweise:

– wird die Unterbrechung des Heizzyklus bewirkt, wenn erfasst wird, dass nach einer vorgegebenen Dauer nach dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt wurde, keine Initialisierungsprozedur stattgefunden hat. Dies drückt tatsächlich eine mögliche Anomalie des Verhaltens des Benutzers aus.
– wird jegliche Initialisierungsprozedur, die jenseits einer vorgegebenen Verzögerung nach dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt wurde, verhindert. Dies vermeidet jeglichen Versuch, die Lebensdauer eines Bades unberechtigt verlängern zu wollen, indem ein neuer Initialisierungswert genommen wird, ohne das Bad zu wechseln.
– wird die Initialisierungsprozedur in Abhängigkeit von mindestens einer der gespeicherten Initialisierungsprozeduren der vorhergehenden Bäder definiert, was es ermöglicht, von Beobachtungen hinsichtlich des Verhaltens der vorhergehenden Bäder zu profitieren, so dass sie beispielsweise im nachhinein durch genaue Messung des Gehalts an polaren Verbindungen definiert werden können.

Die Initialisierungsprozedur ist vorteilhafterweise nur ausgehend von einem vom Behälter unabhängigen Gehäuse auslösbar. Folglich ist es möglich, dieses Gehäuse nur einem Verantwortlichen anzuvertrauen und somit in klarer Weise die Verantwortungen beim Austausch der Bäder, die am Lebensende angekommen sind, oder nicht festzulegen.
Die Erfindung schlägt auch eine Vorrichtung zum automatischen Steuern eines Frittierbehälters vor, der ein Bad aus Frittieröl oder -fett enthält, das mehrere Heizzyklen durchlaufen soll, welche an die Ausführung des Verfahrens angepasst ist, mit:

– einer kapazitiven Sonde, die ständig in einer Zone des Behälters, die in das Bad eingetaucht werden kann, installiert ist,
– einer Mess- und Verarbeitungseinheit, die mit der Sonde und mit der elektrischen Versorgung des Behälters verbunden ist und Werte einer die Dielektrizitätskonstante dieses Bades unter Heizbedingungen repräsentierenden Charakteristik messen kann und so entworfen ist, dass sie
– in Reaktion auf einen Initialisierungsbefehl einen Anfangsmesswert dieser Charakteristik und ein Abschaltkriterium speichert, und
– während der Heizzyklen des Bades wiederholt einen Messwert dieser Charakteristik erfasst und eine Abschaltprozedur startet, wenn festgestellt wird, dass dieser Messwert der Charakteristik das Abschaltkriterium erfüllt,
– einer Initialisierungseinheit, die mit der Mess- und Verarbeitungseinheit verbunden werden kann und an sie einen Initialisierungsbefehl sowie das Abschaltkriterium betreffende Initialisierungsdaten übertragen kann.

In Analogie mit den vorangehenden Kommentaren bezüglich des Verfahrens gemäß bevorzugten Lehren der Erfindung, die eventuell kombiniert werden:

– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen, dass die Charakteristik mindestens einmal pro Stunde (d. h. mehrere Male pro Heizzyklus) gemessen wird,
– ist die Sonde in einer Oszillatorschaltung angebracht und die Mess- und Verarbeitungseinheit ist so entworfen, dass, der aktuelle Wert einer Charakteristik dieser Oszillatorschaltung gemessen wird,
– ist die Charakteristik die Oszillationsperiode der Oszillatorschaltung,
– ist der Messwert, der erfasst wird, ein Mittelwert von mehreren aufeinander folgenden Messwerten,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen, dass die Überschreitung eines Stell-Schwellenwerts, der durch die Initialisierungseinheit anhand von Daten definiert wird, die das Abschaltkriterium betreffen, durch die Differenz zwischen dem Messwert und dem Anfangswert der Charakteristik erfasst werden kann,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem so entworfen, dass ein Warnkriterium gespeichert wird (beispielsweise in Abhängigkeit vom Anfangswert der Charakteristik), das durch die Initialisierungseinheit definiert wird, und eine Warnprozedur ausgelöst wird, wenn festgestellt wird, dass dieses Warnkriterium durch den Messwert der Charakteristik erfüllt ist,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen, dass die Abschaltprozedur bis zu dem Heizzyklus verhindert wird, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst wurde,
– besteht die Abschaltprozedur aus einem Anhalten des Heizzyklus, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst wurde, nach einer vorgegebenen Zeit durch Unterbrechung der Versorgung des Behälters,
– umfasst diese Vorrichtung außerdem ein Detektorelement zum Messen einer Charakteristik, die für die Temperatur des Bades repräsentativ ist, und die Mess- und Verarbeitungseinheit ist mit diesem Detektorelement verbunden und ist so entwarfen, dass die Messungen der Charakteristik oder die Kontrolle des Abschaltkriteriums verhindert wird, wenn die Temperatur des Bades geringer ist als ein minimaler Temperaturschwellenwert,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem so entworfen, dass Daten hinsichtlich vorangehender Bäder gespeichert werden,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen, dass festgestellt werden kann, dass nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt wurde, keine Übertragung eines Initialisierungsbefehls oder von Daten von der Initialisierungseinheit stattgefunden hat, und folglich die Unterbrechung des Heizzyklus durch Unterbrechung der Versorgung des Behälters bewirkt werden kann,
– ist die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem derart entworfen, dass jeglicher Befehl oder Daten zur Initialisierung, die von der Initialisierungseinheit stammen, jenseits einer vorgegebenen Verzögerung nach dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt wurde, verhindert wird,
– ist die Initialisierungseinheit derart entworfen, dass die Initialisierungsdaten in Abhängigkeit von den Initialisierungsdaten und von Daten, die mit der Mess- und Verarbeitungseinheit ausgetauscht werden, für mindestens eines der vorangehenden Bäder definiert werden,
– kann die Initialisierungseinheit in abnehmbarer Weise mit der Mess- und Verarbeitungseinheit verbunden werden.

Um die Mess- und Verarbeitungsfunktionen einerseits und die Steuerfunktionen (über den Initialisierungsbefehl und die Wahl der Initialisierungsdaten) gut zu trennen, ist die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem vorzugsweise am Behälter befestigt und die Initialisierungseinheit ist im abnehmbaren Gehäuse enthalten.
Im Fall einer elektrischen Friteuse ist die kapazitive Sonde vorzugsweise im Behälter unter ohmschen Widerständen befestigt, mit denen der Behälter zum Heizen des Bades versehen ist. Es handelt sich nämlich um einen Ort, der für das Einsetzen der Sonde zur Verfügung steht und außerdem eine leichte Befestigung dieser und eine leichte Verbindung mit der Außenseite ermöglicht.
In besonders einfacher Weise umfasst die kapazitive Sonde zwei Elektroden, von welchen eine auf dem konstanten Potential des Behälters liegt.
Beschreibung der Zeichnungen:
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die als erläuterndes, nicht begrenzendes Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
1 ein allgemeines Diagramm einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung oder einer Kontrollvorrichtung mit einer kapazitiven Sonde ist,
2 eine Draufsicht auf den Kochbehälter einer elektrischen Friteuse ist, in den eine Sonde eingesetzt ist,
3 eine vertikale Schnittansicht ist,
4 eine Seitenansicht dieser Messsonde ist,
5 eine Draufsicht auf die Messsonde ist,
6 eine perspektivische Ansicht des Analysegehäuses der Kontrollvorrichtung von 1 ist,
7 eine perspektivische Ansicht des Schnittstellenmoduls der Kontrollvorrichtung von 1 ist,
8 eine perspektivische Ansicht des abnehmbaren Steuergehäuses von 1 ist,
9 das Prinzipschaltbild eines Beispiels einer Oszillatorschaltung mit der Messsonde ist, und
10 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm des Verfahrens der Erfindung ist.
Die 1 bis 9 stellen als erläuterndes, nicht begrenzendes Beispiel eine Vorrichtung zur Steuerung eines Frittierbehälters in Abhängigkeit vom Zustand des Bades eines Fettmaterials, das sie enthält, dar, welche verschiedene Unterbaugruppen umfasst:

– eine Messsonde 1, die im Kochbehälter angeordnet werden soll,
– ein Analysegehäuse 2, das ganz nah an der Sonde befestigt werden soll,
– ein Schnittstellenmodul 6, das am vorderen Teil der Friteuse, auf der Betriebsseite, für das Personal leicht zugänglich, befestigt werden soll,
– ein abnehmbares Gehäuse 7, das mit dem Schnittstellenmodul verbunden werden kann,
– ein Netzversorgungskabel 3,
– ein Kabel 4 für den Regelungskontakt der Friteuse,
– ein Mehrleiter-Kabel 5 zur Verbindung zwischen dem Analysegehäuse und dem Schnittstellenmodul.

Bezüglich der Messsonde 1
1. Einsetzen in den Kochbehälter der elektrischen Friteuse (2 und 3)
Die Sonde 1 wird unter einem Heizwiderstand 8 in zwei Abschnitten angeordnet und wird durch zwei Schrauben 9 und 10 an den zwei Stäben 11 und 12 zum Halten der Widerstände befestigt.
Messdrähte sind in einem Rohr 13 aufgenommen, das längs der hinteren Wand des Kochbehälters ansteigt. Das Rohr 13 wird zwischen den zwei Abschnitten des Widerstandes durch eine Klemme 14 gehalten, was einen mechanischen Schutz für dieses sicherstellt.
Eine nachgiebige Edelstahlhülse 15 verlängert das Rohr 13, um die Messdrähte mit dem erforderlichen Schutz zum Analysegehäuse 2 zu führen.
2. Ausführung (4 und 5)
Die Sonde 1 besteht aus

– einer oberen Elektrode 16: beispielsweise einer Edelstahlplatte von 270 × 60 mm, Dicke 3 mm,
– einer unteren Elektrode 17: beispielsweise einer Edelstahlplatte von 270 × 60 mm, Dicke 2 mm,
– Isolatoren, beispielsweise drei Isolatoren 18, 19, 20 aus Teflon mit einer Dicke von 8,4 mm,
– einem Edelstahlrohr 13, beispielsweise mit einem Durchmesser von 6 mm, das die Messdrähte im Kochbehälter schützt,
– einem Thermoelement mit Ausgängen 21, 22, dessen aktiver Teil sich vorzugsweise auf der Höhe der Elektrode 16 im Inneren des Rohrs 13 befindet,
– einer nachgiebigen Edelstahlhülse 15 zum Schutz der Messdrähte zwischen dem Rohr 13 und dem Analysegehäuse 2,
– einem Verbindungselement 23 zur Verbindung der Elektroden mit dem Analysegehäuse 2,
– zwei Gewindelöchern 24, 25 für die Befestigung der Sonde an den Stäben 11 und 12.

Bezüglich des Analysegehäuses 2 (6)
Es ist im Inneren des Gestells der Friteuse an der Rückseite befestigt, so dass die Verbindung mit der Sonde möglichst kurz ist. Im Inneren sind beispielsweise aufgenommen:

– eine Niederspannungsversorgung, die vom Netz galvanisch isoliert ist,
– eine Schaltung zur Erfassung der Richtung der Verbindung des Netzes,
– ein Generator für periodische Signale,
– Schaltungen zum Messen und zur Steuerung der Frequenz mit Elementen zum Speichern von früheren Werten, und
– eine Schaltung zum Messen der Temperatur des Öls.

An der Außenseite des Gehäuses sind vorzugsweise eingebaut:

– Schraubenklemmbretter 26 und 27 für die Verbindung des Thermoelements 21 und 22, des Versorgungskabels 3 und des Regelungskabels 4 der Friteuse,
– ein Verbindungselement 28 für die Verbindung des Verbindungskabels 5 zwischen dem Analysegehäuse 2 und dem abnehmbaren Gehäuse 7,
– eine Anzeigevorrichtung 29 für die Anwesenheit der Netzspannung und
– ein Verbindungsstecker 30 für das Verbindungselement 23; dieses Verbindungselement und dieser Stecker können weggelassen werden, wobei die Elektroden der Sonde direkt mit den Schraubenklemmbrettern 26 und 27 verbunden sind.

Bezüglich des Schnittstellenmoduls 6 (7)
Es wird vorzugsweise am vorderen Teil der Friteuse, hinter der Zugangstür zu den Anlagen, angeordnet. Es besteht hier aus einem Edelstahlwinkel 38, an dem eingebaut sind

– eine Steckbuchse 31 für die Verbindung mit dem abnehmbaren Gehäuse 7,
– eine Schwenkabdeckung 32, die einen Schutz der Steckbuchse 31 sicherstellt,
– eine grüne Anzeigevorrichtung 33,
– eine gelbe Anzeigevorrichtung 34,
– eine rote Anzeigevorrichtung 35,
– ein Druckknopf 36,
– ein Kunststoffgehäuse 37, das die gedruckte Schaltung zur Verbindung schützt,
– eine Steckerleiste 39 für die Verbindung des Kabels 5, und
– eine Hupe oder eine Schallalarmvorrichtung oder dergleichen 40.

Das Schnittstellenmodul wird am Gestell der Friteuse durch zwei Löcher 41 und 42 befestigt.
Bezüglich des abnehmbaren Gehäuses 7 (8)
Es wird mit dem Schnittstellenmodul 6 durch ein nachgiebiges Kabel verbunden, das mit einem Verbindungselement 43 versehen ist. Es umfasst:

– eine Anzeige 44 mit 6 Ziffern,
– eine Taste L 45 für das Lesen des Speichers des Analysegehäuses 2,
– eine Taste P 46 für die Programmierung des Analysegehäuses 2,
– eine Taste N 47 zum Visualisieren von verschiedenen gespeicherten Werten,
– eine Taste R 48 zum Regeln der Stellwerte des Analysegehäuses 2,
– einen Schalter 49 für das Einschalten oder Abschalten des abnehmbaren Gehäuses.

Die Kontrollvorrichtung kann als eine Messsonde 1, eine Mess- und Verarbeitungseinheit (Analyseschaltungen des Gehäuses 2, die mit den Elementen des Moduls 6 vervollständigt sind) und eine Initialisierungseinheit (abnehmbares Gehäuse 7) umfassend analysiert werden.
BETRIEB
Im Allgemeinen umfasst das Verfahren der Erfindung die folgenden Schritte, die in 10 schematisch dargestellt sind:
Schritt E1: Einbringen eines neuen Bades;
Schritt E2: Auslösen einer Initialisierungsprozedur, in deren Verlauf ein Anfangswert einer Charakteristik gemessen wird, die für die Dielektrizitätskonstante dieses Bades unter einer Heizbedingung repräsentativ ist, und ein Abschaltkriterium sowie eventuell ein Warnkriterium festgelegt wird;
Schritt E3: wiederholte Erfassung eines Messwerts dieser Charakteristik;
Schritt E4: Überwachung des Abschaltkriteriums und eventuell des Warnkriteriums;
Schritt E5: Auslösen der Warnprozedur, wenn das Alarmkriterium erfasst wird, während der Schritt E3 wiederholt wird;
Schritt E6: Auslösen der Abschaltprozedur, wenn das Abschaltkriterium erfasst wird.
Die Kontrolle wird im betrachteten Beispiel durch periodisches Messen der Frequenz (oder der Periode) des Generators und durch Vergleichen dieses Werts mit Frequenzen F_80% und F_verbraucht, die vom Analysegehäuse am Beginn der Verwendung des betrachteten Bades berechnet werden, ausgehend von einem programmierten Stellwert der Verschlechterung, der vom Gehäuse 7 übertragen wird, durchgeführt.
Das Öl- oder Fettbad ist nicht homogen und weist Temperaturgradienten auf. Um die chemischen Tests wirksam zu verwenden, ist es empfohlen, bevor ein Test durchgeführt wird, das Bad zu homogenisieren, indem es mit Hilfe beispielsweise eines Löffels umgerührt wird, was in der Praxis niemals durchgeführt wird.
Die Häufigkeit der Kontrolle ergibt sich aus einem Kompromiss zwischen der mittleren Geschwindigkeit der Verschlechterung des Bades und der Zuverlässigkeit der Messungen in Anbetracht der obigen Anmerkung.
Die von der Kontrollvorrichtung verwendete Prozedur zum Optimieren der Zuverlässigkeit der Messungen ist beispielsweise die folgende:

– während 5 Sekunden Zählen der Anzahl von Perioden des Oszillators = n1,
– 10 Sekunden danach: zweite Zählung = n2,
– Berechnung und Speicherung eines ersten Mittelwerts ausgehend von diesen zwei Messungen: M1 = (n1 + n2)/2.

Diese Folge wird alle 7 Minuten 30 Sekunden wiederholt.
Der zum Testen der Qualität des Öls berücksichtigte Wert ist der Mittelwert von 4 aufeinander folgenden Werten M1, ... M4 unter der Bedingung, dass die Temperatur des Bades während dieser Periode über der Solltemperatur bleibt. Im gegenteiligen Fall wird die Prozedur erneut initialisiert.
Das Bad wird folglich regelmäßig jede halbe Stunde getestet. Die mittlere Dauer der Verwendung eines Bades ist 72 Stunden (6 Tage), was systematisch zu 144 Tests im Vergleich zu 5 Tests, deren Durchführung derzeit vorgeschlagen wird, führt.
Dieser Unterschied erlaubt zu sagen, dass die Kontrolle kontinuierlich ist. Diese kontinuierliche Art ist umso realer, als, wenn jede halbe Stunde ein Messwert erfasst wird, er von Paketen von aktuellen Messungen herrührt, die alle 7 Minuten 30 Sekunden durchgeführt werden.
Im Prinzip berücksichtigen die Modalitäten der Erfassung der Messwerte vorzugsweise den Mittelwert von mehreren aufeinander folgenden Messungen, die während einer Dauer durchgeführt werden, die ausreichend lang ist, um die Abweichungen aufgrund der heterogenen Art und aufgrund der Konvektionsbewegungen des Bades auszugleichen, aber bezüglich der Kinetik der Verschlechterung dieses Bades ausreichend kurz ist, um aufeinander folgende Werte zu haben, die nahe beieinander liegen, was fast eine Kontinuität der Verfolgung des Zustandes des Bades sicherstellt.
Bei jeder Verwendung eines Öls mit neuer Zusammensetzung werden die zu programmierenden Stellwerte an den Benutzer übermittelt, beispielsweise vom Lieferanten. Als Variante leitet sie der Benutzer von den Verfolgungen der früheren Bäder ab.
Nach der Erfassung eines Verbrauchs von 100 % muss das Öl gewechselt werden und das Analysegehäuse durch das Gehäuse 7 erneut initialisiert werden. Da diese erneute Initialisierung nur durch den Verantwortlichen durchgeführt werden kann, der zum abnehmbaren Gehäuse 7 Zugang hat, werden die Risiken für die Verwendung eines Bades jenseits der zugelassenen Grenzen minimiert. Die Parametrisierung des Analysegehäuses kann nicht ohne das abnehmbare Gehäuse durchgeführt werden, was jeglichen Versuch einer Umgehung der Kontrolle begrenzt.
Die Abschaltkriterien (und Warnkriterien, falls vorhanden) können ausgehend von einer absoluten Änderung der Charakteristik (der Periode im betrachteten Beispiel) definiert werden, können jedoch auch ausgehend vom Anfangswert dieser Charakteristik definiert werden.
Beginn der Kontrolle eines Bades
Am Beginn der Verwendung eines neuen Ölbades muss das Analysegehäuse erneut initialisiert werden. Dies besteht aus dem Verbinden des abnehmbaren Gehäuses mit dem Schnittstellenmodul und dem 2-maligen Drücken der Taste P. Die Anzeige des Schnittstellenmoduls geht folglich von blinkendem Rot in blinkendes Grün und Gelb über (beispielsweise während 30 min) und die Friteuse wird in Betrieb genommen. Die Kontrolle beginnt tatsächlich, wenn nur die grüne Anzeigevorrichtung beleuchtet wird, die anzeigt, dass eine erste Messung der Initialisierungsfrequenz durchgeführt wird.
Übergangszustände
Wenn die grüne und die gelbe Anzeigevorrichtung gleichzeitig beleuchtet werden, wird die Kontrolle verhindert, da das Öl nicht die Kochtemperatur (Heizen oder vorübergehendes Anhalten), typischerweise in der Größenordnung von 180 °C (beispielsweise kann ein Schwellenwert von 175 °C festgelegt werden), erreicht hat. Wenn die rote Anzeigevorrichtung fest leuchtet, ist das Öl nahe dem Verwendungsende (zu ungefähr 80 % verbraucht), was einen nahen Wechsel ankündigt. Es ist natürlich möglich, ohne eine derartige Warnprozedur auszukommen.
Verwendungsende des Bades
Das Öl muss ausgewechselt werden, wenn die rote Anzeigevorrichtung blinkt und wenn die Schallalarmvorrichtung eingeschaltet wird. Ein Druck auf den Druckknopf stoppt die Hupe. Die Friteuse bleibt in Betrieb, bis sie abgeschaltet wird (Kontinuität des Gastronomiebetriebs). Beim folgenden Einschalten blinkt die Anzeige sofort rot und die Hupe wird erregt. Das Analysegehäuse muss dann erneut initialisiert werden, sonst wird die Friteuse eine halbe Stunde später (Zeit, die erforderlich ist, um das Fett flüssig werden zu lassen und folglich entleeren zu können) durch Öffnen des Regelungskontakts abgeschaltet und die Hupe kann nicht mehr durch den Druckknopf des Schnittstellenmoduls angehalten werden.
Programmierung der Stellwerte
Für die Sicherheit sind die 2 Stellwerte vorteilhafterweise nur in der halben Stunde programmierbar, die einer erneuten Initialisierung folgt (wenn die grüne und die gelbe Anzeigevorrichtung blinken). Jegliche Modifikation nach dieser Periode wird erfasst und gespeichert.

Stellwert Nr. 1: Temperatur zum Verhindern der Messungen von 0 bis 254 (°C),
Stellwert Nr. 2: Wert der Periode (im Prinzip ist dies eine Änderung), der den Schwellenwert der Verschlechterung des Öls darstellt, von 0 bis 255 (μs).

Dazu muss das abnehmbare Gehäuse mit dem Schnittstellenmodul verbunden werden, dann
auf die Taste P gedrückt werden: Eintritt in den Programmierungsmodus,
auf die Taste N gedrückt werden: Auswahl des Stellwerts (1 oder 2),
auf die Taste R gedrückt werden: Regelung des Werts (fortschreitende Inkrementierung),
auf die Taste P gedrückt werden: Programmierung des Analysegehäuses und Verlassen des Modus.
Anhalten der laufenden Kontrolle
Das abnehmbare Gehäuse muss verbunden werden und 2-mal auf die Taste P gedrückt werden: die Anzeige geht nach 10 Sekunden in blinkendes Rot über. Die Friteuse kann erneut initialisiert werden, nachdem sie abgeschaltet wurde.
Automatische Diagnose
Drei Prozeduren sind vorgesehen, um die richtige Funktion der Kontrollvorrichtung sicherzustellen:

– wenn die Anschlussklemmen der Netzversorgung nicht korrekt verbunden sind (Umkehr von Phasen- und Nulleiter), blinkt die grüne Anzeigevorrichtung, die Hupe wird eingeschaltet und die Friteuse kann nicht verwendet werden (wobei das Problem bei der Installation der Kontrollvorrichtung auftreten kann),
– die Anzeigevorrichtungen und die Hupe des Schnittstellenmoduls können durch Drücken auf den Druckknopf nur während der Heizperiode der Friteuse überprüft werden (grüne und gelbe Anzeigevorrichtung beleuchtet),
– wenn die Sonde einen Defekt aufweist, blinken die rote und die gelbe Anzeigevorrichtung und die Hupe wird eingeschaltet. Die Anhaltprozedur ist dieselbe wie für eine Erfassung von verbrauchtem Öl.

Erzwungener Betrieb
Die Kontrollvorrichtung kann nur dann zwangsweise in Gang gesetzt werden, wenn die Sonde einen Defekt aufweist, indem 255 in den Stellwert Nr. 1 programmiert wird: die gelbe Anzeigevorrichtung leuchtet, die Friteuse wird wieder eingeschaltet, aber ohne Kontrolle des Öls.
Um diese Betriebsart zu verlassen, muss das abnehmbare Gehäuse verbunden werden und 2-mal auf die Taste P gedrückt werden. Die Anzeige geht dann in Grün über, dann 10 Sekunden danach:

– wenn die Sonde repariert wurde, in blinkendes Rot. Das Gehäuse muss dann erneut initialisiert werden,
– wenn die Sonde immer noch einen Defekt aufweist, Kontinuität der Anzeige eines Sondendefekts.

Hilfen bei der Störungsbeseitigung

Wenn das abnehmbare Gehäuse mit dem Schnittstellenmodul verbunden ist, zeigt es zuerst die Frequenz des Generators an, was es ermöglicht, schnell die richtige Funktion der Sonde zu beurteilen. Das Temperaturbyte von verbrauchtem Öl wird in Abhängigkeit von der Art des Anhaltens einer Kontrolle codiert.

Erfassung von verbrauchtem Öl	= Temperatur des Bades in diesem Moment
Laufendes Anhalten	= 255 (beabsichtigtes Anhalten)
Unterbrechung der Elektroden	= 254 (Sondendefekt)
Elektrodenkurzschluss	= 253 (Sondendefekt)
Unterbrechung des Thermoelements	= 252 (Sondendefekt)
Maximale überschrittene Tage	= 251 (Sicherheit für die maximale Dauer der Verwendung desselben Bades)

Diese Werte können durch das abnehmbare Gehäuse angezeigt werden.
Verfolgung der Verwendung der Friteuse
Durch Drücken auf die Taste L des abnehmbaren Gehäuses, das mit dem Schnittstellenmodul verbunden ist, werden die durch das Analysegehäuse gespeicherten Informationen in das abnehmbare Gehäuse übertragen und können durch dieses untersucht werden:

1) Anzeige der Parameter des Bades im Verlauf der Verwendung Aufeinander folgende Drücke auf die Taste N ermöglichen es, 8 Werte anzuzeigen:

Nr. 1

12 = laufendes Bad

Nr. 2

programmierter Temperaturstellwert

Nr. 3

programmierter Verschlechterungsstellwert

Nr. 4

Anfangstemperatur

Nr. 5

Anfangsfrequenz

Nr. 6

letzter Wert der Messung der Temperatur oder Codierung des Typs Anhalten der Kontrolle

Nr. 7

Frequenz F_verbraucht bei der Erfassung (letzter Wert der Messung der Frequenz)

Nr. 8

Anzahl von Verwendungstagen des Bades
2) Anzeige der Parameter der 11 letzten vorangehenden Bäder
Ein Druck auf die Taste R positioniert die Anzeige erneut auf dem Parameter Nr. 1 des vorangehenden Bades. Die 8 Parameter dieses Bades sind durch Drücken auf die Taste N zugänglich, wie vorher angegeben.
3) Anzeige der Stellwerte, der Erfassungsschwellenwerte und des internen Zustandes der Kontrollvorrichtung
Ein Druck auf die Taste P, gefolgt von Drücken auf die Taste N, ermöglicht es, zu den 8 folgenden Werten zu gelangen:

Nr. 1

Temperaturstellwert (regelbar zwischen 0 und 254)

Nr. 2

Verschlechterungsstellwert (regelbar zwischen 0 und 255)

Nr. 3

Anfangsfrequenz des laufenden Bades

Nr. 4

Frequenz F_verbraucht des laufenden Bades, die durch das Analysegehäuse berechnet wird

Nr. 5

Frequenz F_80% des laufenden Bades, die durch das Analysegehäuse berechnet wird

Nr. 6

interner Zustand des Analysegehäuses

Nr. 7

Anzahl von Messungen, die seit der erneuten Initialisierung durchgeführt wurden

Nr. 8

laufende Speicheradresse

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist sehr vollständig und kombiniert mehrere wesentliche Eigenschaften und Zubehörteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (die folglich einfacher sein kann). Es sind jedoch bezüglich dieser die folgenden Vorteile zu beachten:

– eine dauerhafte Kontrolle des Öls oder des Fetts: die Messsonde ist ständig im Kochbehälter angeordnet und die Analyse-, Regelungs- und Signalisierungsvorrichtung ist im Inneren der Friteuse befestigt;
– eine automatische Kontrolle: nach erneuter Initialisierung der Kontrollvorrichtung beim Befüllen des Kochbehälters mit neuem Öl benötigt die Kontrolle der Verschlechterung keinen menschlichen Eingriff;
– eine Kontrolle, die nach einer Verzögerung die Verwendung der Friteuse mit einem verbrauchten Öl oder Fett unterbindet; durch einen verfügbaren Kontakt am Analysegehäuse, der in Reihe mit der Versorgung des Steuersystems der Friteuse verkabelt ist und der sich 30 min nach dem erneuten Einschalten der Friteuse öffnet, wurde eine Erfassung, die vor dem letzten Abschalten der Friteuse und der erneuten Initialisierung der Kontrollvorrichtung stattgefunden hat, nicht in diesem Zeitintervall durchgeführt;
– eine Kontrolle, die eine kapazitive Sonde einsetzt: Die Sonde ist hauptsächlich aus 2 Metallelektroden gebildet, die voneinander isoliert sind, um einen Kondensator zu bilden, in dem das zu kontrollierende Öl oder Fett den Zwischenraum zwischen den Elektroden füllt und das Dielektrikum des Kondensators bildet;
– eine Kontrolle, bei der die kapazitive Sonde beispielsweise einen Teil eines Oszillators gemäß dem Prinzipschaltbild von 9 bildet: seine Oszillationsperiode T = aC, wobei a eine durch die Werte der Widerstände R, R1 und R2 festgelegte Konstante ist und C eine Kapazität ist, die aus der Summe von zwei Kapazitäten besteht:
1.) einer festen Kapazität C_f für die Kontrollvorrichtung, die jedoch von einer Kontrollvorrichtung zur anderen variieren kann, die ihrerseits die Summe von 2 Kapazitäten ist:
1.a) der Eingangskapazität des Operationsverstärkers und
1.b) der Kapazität des Verbindungskabels zwischen der Kontrollvorrichtung und der Sonde.
2.) einer Kapazität C_s, die die Kapazität der Messsonde ist. Sie ist gleich ε_r × C_s-Luft, wobei ε_r die relative Dielektrizitätskonstante des Öls ist und C_s-Luft die Kapazität der Sonde, gemessen im Vakuum oder in Luft, ist.
– eine Kontrolle, bei der eine Elektrode der Sonde auf dem Potential des Kochbehälters liegt: der eingesetzte Oszillator ermöglicht es, den Behälter als eine der Elektroden der Sonde zu verwenden, um ihre Herstellung zu vereinfachen und deren Kosten zu verringern.
– eine Kontrolle auf der Basis der Messung der absoluten Änderung ΔT der Periode T des Oszillators: die Periode T = a. (C_f + C_S), die relative Dielektrizitätskonstante des neune Öls oder Fetts wird als ε_m bezeichnet und jene des verbrauchten Öls oder Fetts wird als ε_ru bezeichnet, mit der Beziehung ε_ru > ε_m. Die Änderung ΔT der Periode T des Oszillators zwischen einem neuen Öl oder Fett und einem verbrauchten Öl oder Fett ist: ΔT = Tu – Tn, d. h. ΔT = a × Cs × (εru – εm)ΔT hängt nicht von der Kapazität von C_f ab. Dies führt zu einer ausgezeichneten Austauschbarkeit zwischen Sonden und Kontrollvorrichtungen.
– eine Kontrolle, deren Erfassungsschwellenwerte ausgehend von ΔT berechnet werden: nach erneuter Initialisierung bei einem Wechsel des Öls bestimmt das Analysegehäuse die Frequenz f_i, die für die Initialisierung zu berücksichtigen ist. Es berechnet ausgehend von dieser Frequenz und vom Schwellenwert ΔT die Periode T_80% entsprechend einer Verschlechterung von 80 % und die Periode T_verbraucht entsprechend einem verbrauchten Öl und leitet daraus die Frequenzen F_80% und F_verbraucht ab, die die 2 Erfassungsschwellenwerte der Kontrolle sind.
– eine Kontrolle, deren Stellwert ΔT experimentell durch Vergleichsversuche mit dem normierten Referenzanalyseverfahren festgelegt wird: ΔT ist ein Absolutwert, der nur von den geometrischen Eigenschaften der Messsonde, von der Konstante a des Generators und von der Dielektrizitätskonstante des zu kontrollierenden Öls oder Fetts abhängt.
– eine Kontrolle, deren Frequenz f₁, die bei der Initialisierung für die Berechnung der Stellwerte berücksichtigt wird, die während der ersten Verwendungsstunden des Öl- oder Fettbades gemessene maximale Frequenz ist;
– eine Kontrolle, bei der die Frequenz des Oszillators derart ist, dass für die zu erfassende minimale Änderung ΔT die entsprechende Frequenzänderung in der Nähe von (100/p) in Hz liegt, wobei p die Genauigkeit der Messung in % darstellt;
– eine Kontrolle, bei der ein Temperatursensor in die Sonde integriert ist;
– eine Kontrolle, deren Temperaturstellwert es ermöglicht, die Messung zu verhindern, wenn die Temperatur des Öls oder Fetts geringer ist als der Stellwert;
– eine Kontrolle, deren Stellwerte nur mit einem Gehäuse eines äußeren Gehäuses programmierbar sind;
– eine Kontrolle, bei der die Programmierung der Stellwerte nur während der halben Stunde möglich ist, die einem Wechsel des Öls folgt, eine Vorkehrung, die jegliche Modifikation von diesen während der Verwendung eines Bades verhindert;
– eine Kontrolle, bei der das erneute Einschalten der Friteuse nach dem Öffnen des Regelungskontakts des Analysegehäuses nur mit einem äußeren Gehäuse möglich ist;
– eine Befestigung der Sonde, bei der die Elektroden vertikal sind, um ihre Verschmutzung zu vermindern;
– der Einbau des Oszillators ganz nah der Sonde: Anordnung, die es ermöglicht, die maximalen Erfassungsmöglichkeiten mit einer wirtschaftlichen Analyseelektronik zu erhalten;
– eine automatische Diagnose, die dem Benutzer jeglichen Defekt der Sonde oder des Temperatursensors signalisiert;
– ein getrenntes Schnittstellenmodul, das die drei Anzeigevorrichtungen, die für die Anzeige des Verbrauchsniveaus des Öls oder des Fetts und für die Kontrolle der Sonde und des Temperatursensors erforderlich sind, die Schallalarmvorrichtung oder die Hupe, das Verbindungselement zur Verbindung mit dem abnehmbaren Gehäuse, den Druckknopf zum Testen oder Anhalten der Hupe und die Testanzeigevorrichtungen umfasst, welches ermöglicht, dass es leicht in die Friteuse an einem geeigneten Ort, in einem beengten Raum eingebaut wird.

Es ist zu beachten, dass die Vorrichtung der Erfindung einen sehr mäßigen Verbrauch aufweist. Selbst wenn der Oszillator stets erregt wird, hat die Kontrollvorrichtung typischerweise einen Verbrauch in der Größenordnung von 2 W, was bezüglich der installierten Leistung (typischerweise in der Größenordnung von 20 kW) sehr gering ist. Folglich ist es nicht erforderlich (obwohl möglich), Verbrauchsverringerungsphasen vorzusehen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Frittierbehälters, der ein Bad aus Frittieröl oder -fett enthält, das dazu vorgesehen ist, mehrere Heizzyklen zu durchlaufen, bei dem: – in einer Zone des Behälters, die in das Bad eingetaucht werden kann, eine kapazitive Sonde (1) ständig installiert wird, deren dielektrischer Zwischenraum durch einen Teil des Bades gebildet wird, und nach dem Befüllen (E1) des Behälters mit diesem Bad eine Initialisierungsprozedur (E2) gestartet wird, in deren Verlauf ein Anfangswert einer Charakteristik gemessen wird, die für die Dielektrizitätskonstante dieses Bades unter Heizbedingungen repräsentativ ist, und ein Abschaltkriterium festgelegt wird, – während folgender Heizzyklen wiederholt automatisch ein Messwert dieser Charakteristik erfasst wird (E3) und eine Abschaltprozedur ausgelöst wird (E6), wenn festgestellt wird (E4), dass das Abschaltkriterium erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Wert der Charakteristik wenigstens einmal pro Stunde periodisch gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte aus dem Mittelwert mehrerer aktueller Messwerte abgeleitet werden, die über eine Zeitdauer verteilt sind, die zwei Erfassungen von Messwerten trennt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuerung kontinuierlich oder fast kontinuierlich ohne menschlichen Eingriff ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Charakteristik durch Erregen einer Oszillatorschaltung, wovon die kapazitive Sonde einen Teil bildet, gemessen wird und die Charakteristik die Oszillationsperiode der Oszillatorschaltung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltkriterium das Überschreiten eines Stell-Schwellenwertes durch die Differenz zwischen dem aktuellen Wert und dem Anfangswert der Charakteristik ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein Warnkriterium festgelegt wird und eine Warnprozedur gestartet wird (E5), wenn festgestellt wird, dass dieses Warnkriterium erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem ein Warnkriterium in Abhängigkeit vom Anfangswert der Charakteristik festgelegt wird, das durch einen Zwischenschwellenwert der Differenz zwischen dem Anfangswert und dem aktuellen Wert der Charakteristik, die kleiner als die das Abschaltkriterium definierende Differenz ist, definiert ist, und eine Warnprozedur ausgelöst wird (E5), wenn dieser Zwischenschwellenwert überschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltprozedur bis zu dem Heizzyklus verhindert wird, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst worden ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltprozedur darin besteht, den Heizzyklus, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst worden ist, nach einer vorgegebenen Zeit anzuhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem eine die Temperatur des Bades angebende Charakteristik erfasst wird und die Messungen der Charakteristik oder die Steuerung des Abschaltkriteriums verhindert wird, wenn die Temperatur des Bades niedriger als ein unterster Schwellenwert der Temperatur ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten, die die vorhergehenden Bäder betreffen, gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn nach einer vorgegebenen Zeit seit dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt worden ist, erfasst wird, dass keine Initialisierungsprozedur stattgefunden hat, die Unterbrechung des Heizzyklus bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Initialisierungsprozedur, die jenseits einer vorgegebenen Verzögerung seit dem Beginn eines Heizzyklus, der einem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt worden ist, gestartet wird, verhindert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierungsprozedur in Abhängigkeit von wenigstens einer der Initialisierungsprozeduren der gespeicherten vorhergehenden Bäder definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet dass die Initialisierungsprozedur nur anhand eines von dem Behälter unabhängigen Gehäuses auslösbar ist.
Vorrichtung zum automatischen Steuern eines Frittierbehälters, der ein Bad aus Frittieröl oder -fett enthält, das mehrere Heizzyklen durchlaufen soll, mit: – einer kapazitiven Sonde (1), die ständig in einer Zone des Behälters, die in das Bad eingetaucht werden kann, installiert ist, – einer Mess- und Verarbeitungseinheit (2, 6), die mit der Sonde und mit der elektrischen Versorgung des Behälters verbunden ist und Werte einer die Dielektrizitätskonstante dieses Bades unter Heizbedingungen repräsentierenden Charakteristik messen kann (E3) und so entworfen ist, dass sie – in Reaktion auf einen Initialisierungsbefehl einen Anfangsmesswert dieser Charakteristik und ein in Abhängigkeit von diesem Anfangsmesswert definiertes Abschaltkriterium speichert (E2) und – während der Heizzyklen des Bades periodisch einen Messwert dieser Charakteristik erfasst und eine Abschaltprozedur startet, wenn festgestellt wird, dass dieser Messwert der Charakteristik das Abschaltkriterium erfüllt, – einer Initialisierungseinheit, die mit der Mess- und Verarbeitungseinheit verbunden werden kann und an sie einen Initialisierungsbefehl sowie das Abschaltkriterium betreffende Initialisierungsdaten übertragen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so beschaffen ist, dass sie die Charakteristik wenigstens einmal pro Stunde misst.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass sie den Messwert der Charakteristik aus mehreren aufeinander folgenden aktuellen Messungen ableitet, die über eine Zeitdauer verteilt sind, die zwei Erfassungen von Messungen trennt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass die Charakteristik kontinuierlich oder fast kontinuierlich gemessen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde in einer Oszillatorschaltung angebracht ist und die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass sie die Oszillationsperiode der Oszillatorschaltung misst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass sie das Überschreiten eines durch die Initialisierungseinheit anhand der das Abschaltkriterium betreffenden Daten definierten Stell-Schwellenwertes durch die Differenz zwischen dem erfassten Messwert und dem Anfangswert der Charakteristik erfassen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem so entworfen ist, dass sie ein Warnkriterium speichert, das durch die Initialisierungseinheit definiert ist, und eine Warnprozedur auslöst (E5), wenn festgestellt wird, dass das Warnkriterium von dem erfassten Messwert der Charakteristik erfüllt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass sie die Abschaltprozedur bis zu dem Heizzyklus verhindert, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltprozedur darin besteht, nach einer vorgegebenen Zeitdauer den Heizzyklus, der jenem folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium erfasst worden ist, durch Unterbrechen der Versorgung des Behälters anzuhalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem ein Detektorelement (21, 22) zum Messen einer die Temperatur des Bades repräsentierenden Charakteristik umfasst und die Mess- und Verarbeitungseinheit mit diesem Detektorelement verbunden und so entworfen ist, dass sie die Messungen der Charakteristik oder die Steuerung des Abschaltkriteriums verhindert, wenn die Temperatur des Bades unter einem kleinsten Temperaturschwellenwert liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem so entworfen ist, dass sie Daten, die vorhergehende Bäder betreffen, speichert.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit so entworfen ist, dass sie feststellen kann, dass nach einer vorgegebenen Zeit seit dem Beginn eines Heizzyklus, der jenem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt worden ist, keine Übertragung eines Initialisierungsbefehls oder von Daten von der Initialisierungseinheit stattgefunden hat, und dann die Unterbrechung des Heizzyklus durch Unterbrechen der Versorgung des Behälters hervorrufen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 27 oder Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit außerdem so entworfen ist, dass sie jeden Initialisierungsbefehl und alle Initialisierungsdaten, die von der Initialisierungseinheit stammen, jenseits einer vorgegebenen Verzögerung seit dem Beginn eines Heizzyklus, der jenem Heizzyklus folgt, in dessen Verlauf das Abschaltkriterium festgestellt worden ist, verhindern kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierungseinheit so entworfen ist, dass sie Initialisierungsdaten in Abhängigkeit von Initialisierungsdaten und von Daten, die mit der Mess- und Verarbeitungseinheit für wenigstens eines der vorhergehenden Bäder ausgetauscht werden, definiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Verarbeitungseinheit in dem Behälter befestigt ist und die Initialisierungseinheit in einem abnehmbaren Gehäuse enthalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sonde in dem Behälter unterhalb von ohmschen Widerständen, mit denen der Behälter versehen ist, um das Bad zu erhitzen, befestigt ist, wobei dieser Behälter einen Teil einer elektrischen Frittiereinrichtung bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Sonde zwei Elektroden umfasst, wovon eine auf dem konstanten Potential des Behälters liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als eine der Elektroden der Sonde verwendet wird.