DE4022964A1 - Messwerterfassungs- und speichergeraet fuer feuchtigkeit und temperatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßwerterfassungs- und Speichergerät für Feuchtigkeit und Temperatur, insbesondere zur Messung und Speicherung von Daten während des Backprozesses nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Qualität der Backerzeugnisse hängt im hohen Maße vom Backklima, d. h. vom Temperatur- und Feuchtigkeitsprofil während des Backprozesses ab. Zur Steuerung eines optimalen Backklimas in einem Backofen in Abhängigkeit des jeweils zu backenden Backgutes ist es erforderlich die Temperatur- und Feuchtigkeit während des Backprozesses exakt zu erfassen.

Die Messung der Temperatur an unterschiedlichen Stellen im Backraum ist bekannt und stellt in der Praxis keine großen Probleme dar. Schwieriger gestaltet sich die Messung der Feuchtigkeit, da die Beständigkeit der bekannten Feuchtigkeitssensoren in diesem hohen Temperaturbereich nicht bzw. nur unter bestimmten Voraussetzungen gegeben ist.

Aus der DE-OS 34 33 506 ist es bekannt zur Steuerung des Backklimas in einem Tunnelofen die Feuchtigkeit und Temperatur über entsprechende Sensoren zu messen und in Abhängigkeit dieser gemessenen Werte erfolgt dann eine entsprechende Regelung über ein angeordnetes Klappensystem. Nachteilig hierbei ist, daß die Sensoren stationär zum Teil außerhalb der Ofenkammer angeordnet sind. So sind die Feuchtigkeitssensoren am Ende des Abgaskanals angeordnet. Hiermit kann lediglich die Durchschnittsfeuchte- und -temperatur einer Kammer ermittelt werden aber nicht die Entwicklung des Backklimas während des Backprozesses.

In der Backindustrie ist bereits ein Meßwerterfassungs- und Speichergerät für die Registrierung des Temperaturverlaufes während des Backvorganges bekannt. Das Gerät wandert mit dem Gebäck durch den Backofen und erfaßt mittels steckbarer Thermofühler die Temperatur, die in ein elektrisches Signal umgesetzt und nach vorgewähltem Zeittakt in den Speicher eingelesen wird. Bei der späteren Auswertung steht dann ein genaues Temperatur-Zeit-Profil zur Verfügung, das die echte Produkttemperatur aufzeigt und u. a. zur Optimierung des Back-Prozesses herangezogen werden kann.

Die Elektronik ist dabei in einem Edelstahlgehäuse untergebracht und durch hochtemperaturfeste Isolierstoffe vor zu schneller Erhitzung geschützt. Trotz guter Isolierung ist der Einsatz dieses Gerätes bei hohen Backtemperaturen über einen längeren durch die Backzeit des jeweiligen Produktes bestimmbaren Zeitraum nicht gegeben, bzw. würde wegen der erforderlichen dicken Isolierung sehr groß ausfallen.

Neben dem Temperaturprofil hängt bei vielen Backwaren die Qualität im hohen Maße vom vorhandenen Feuchtigkeitsprofil während des Backprozesses ab.

Zwar sind mobile und netzunabhängige Geräte für die gleichzeitige Ermittlung der Feuchte- und Temperatur von Tiefkühlkost bekannt, diese können aber in der Backtechnik wegen der dort anstehenden hohen Temperaturen nicht eingesetzt werden, da die Feuchtigkeitssensoren und die Elektronik bei diesen hohen Temperaturen versagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mobiles Meßwerterfassungs- und Speichergerät für Feuchtigkeit und Temperatur, insbesondere zur Registrierung des Backklimas in Durchlaufbacköfen zu schaffen, welches bei Temperaturen bis zu 45°C über einen längeren Zeitraum die Feuchtigkeit und Temperatur in einer Ofenkammer in vorgegebenen Zeitintervallen exakt registriert.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht durch eine mobile Einrichtung das Klimaprofil in Backöfen bis zu einer Temperatur von 450°C über die gesamte Backzeit des jeweiligen Produktes bei einem relativ hohem Verschmutzungsgrad zu messen und die Meßdaten zu speichern.

Durch den Einsatz von entsprechenden Isoliermaterialien, Kühlelementen und Sauerstoffsensoren zu indirekten Feuchtemessung ist sichergestellt, daß die Genauigkeit der Meßwerte nicht durch elektrische, magnetische oder thermische Einflüsse beeinträchtigt werden.

Bei der Auswertung der erfaßten Daten steht ein genaues Klima-Zeit-Profil zur Verfügung, dieses kann u. a. zur Optimierung des Backprozesses eingesetzt werden.

Entsprechend der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist eine zuverlässige Kühlung der Elektronik über die gesamte Backzeit, selbst bei der oberen Backtemperatur von 450°C, mit Sicherheit gegeben.

Besonders zweckmäßig ist es bei hohen Temperaturen und/oder flacher Backraumhöhe die Ausgestaltung der Isoliergehäuse nach den Merkmalen des Anspruches 3 vorzunehmen, da dadurch eine verbesserte Kühlung bei einer kleinen und kompakten Bauweise erzielbar ist.

Entsprechend der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist auch der separate Einsatz des Datenspeichers nur zur Temperaturerfassung oder in Kombination mit einem anderen Gerät gegeben.

Mit den Maßnahmen nach Anspruch 5 ist eine vorteilhafte unverfällschte Meßwertübertragung sichergestellt.

Besonders günstige Voraussetzungen für einen Feuchtefühler sind durch die Merkmale des Anspruches 6 gegeben, die eine lange Lebensdauer bei geringer elektrischer Leistungsaufnahme und Reproduzierbarkeit der Messungen bei schneller Ansprechzeit gewährleisten.

Die Erfindung wird weiter anhand eines in der beigefügten schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Wie der Zeichnung entnommen werden kann, ist auf einem nicht näher dargestellten Ofenband eines ebenfalls nicht näher gezeigten Durchlaufbackofens neben den Teigformlingen 9 auch das erfindungsgemäße Meßwerterfassungs- und -Speichergerät aufgegeben und durchläuft mit den Teigformlingen den Backprozeß in angegebener Pfeilrichtung. Die Feuchtefühler 1 und Temperaturfühler 2 sind mittels teflonisolierter Leitungen 1.1; 2.2 mit der Elektronik, die in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Isoliergehäusen 8 untergebracht ist, verbunden. Die Verwendung von zwei Isoliergehäusen hat mehrere Vorteile. Einmal können mehr Kühlelemente 7 an den Innenwänden der Gehäuse untergebracht werden und zweitens können dadurch die Gehäuse so klein und kompakt gebaut werden, das sie auch bei Öfen in denen kleine oder dünne Gebäckstücke gebacken werden Platz auf dem Ofenband finden. Ferner können die einzeln im Gehäuse eingeschlossenen elektronischen Bauelemente auch separat oder in Kombination mit anderen Meßgeräten eingesetzt werden. Die Isoliergehäuse 8 sind dabei mit einem stabilen, dicht schließenden Edelstahlgehäuse 13 umgeben und somit gegen alle äußeren Einflüsse geschützt.

In dem links in der Zeichnung dargestellten Isoliergehäuse 8 ist ein Datenspeicher 3 angeordnet, dem zwei Kühlelemente 7 zugeordnet sind. Diese bestehen aus stabilen Metallzylindern, die mit Wasser gefüllt sind. Vor dem Einsatz der Kühlelemente 7 wird das Wasser tiefgefroren.

Wegen der relativ hohen Schmelzwärme von Wasser ist sichergestellt, daß die Elektronik über einen längeren Zeitraum im Isoliergehäuse 8 vor der durch die Anschlußdurchführungen und durch die Isolierung eindringenden Wärme geschützt ist.

Im rechten Isoliergehäuse 8 sind ein Feuchtemeßgerät 4, bestehend aus den Elektronikmodulen 5 und den Akkumulatoren 6 untergebracht. An den inneren Längswänden sind Kühlelemente 7 angeordnet. Zwecks schneller Anpassungsmöglichkeit an unterschiedliche Meßaufgaben sind die Feuchtefühler 1 und Temperaturfühler 2 über mechanisch stabile und thermisch belastbare Steckverbindungen mit den Elektronikmodulen 5 und dem Datenspeicher 3 verbunden.

Zur Verringerung des Eindringens von Wärme aus dem Backraum in das Isoliergehäuse 8 sind die Kabeldurchführungen ohne durchgehende metallische Verbindung ausgeführt. Hiernach sind die Steckverbinder 11 komplett innerhalb der Isoliergehäuse 8 untergebracht und zusammen auf eine Metallschiene 10 montiert, die thermisch mit einem Kühlelement 7 verbunden ist. Die beiden Isoliergehäuse 8 sind über eine Leitung 12 elektrisch miteinander verbunden.

Die Feuchtefühler 1 bestehen aus an sich bekannten Sauerstoffsensoren, dessen Sensor-Element in Glasfaserfüllmaterial gebettet ist und mit einer Schutzabdeckung versehen ist. Diese auf der Basis von Zirkonkeramik arbeitenden Sensor-Elemente sind wartungsfrei, temperaturstabil haben eine geringe elektrische Leistungsaufnahme und benötigen kein Referenzgas und sind somit hervorragend für die indirekte Feuchtigkeitsmessung geeignet. Als Temperaturfühler 2 können z. B. handelsübliche Ni-CrNi Mantelthermoelemente verwendet werden.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es erstmals möglich, ortsunabhängig bei Temperaturen von 450°C, sowohl die Luftfeuchtigkeit, als auch die Temperatur, jeweils mit mehreren Meßstellen, zu messen und diese Meßdaten zu speichern.

Ein bevorzugter Anwendungsfall ist beispielsweise das Messen von Temperaturen und Feuchten in Durchlauföfen zur Ermittlung des Klimaprofils über der Ofenlänge. Dazu wird einfach die Vorrichtung, zusammen mit dem zu backenden Produkt, durch den Ofen geschickt.

Beim Durchlaufen werden zyklisch die Meßdaten der angeschlossenen Feuchte- und Temperaturfühler abgespeichert.

Anschließend können diese Daten in verschiedener Weise ausgewertet werden.

Im einfachsten Fall lassen sich die Meßdaten mit Hilfe der Tastatur in das Display eines weiteren Datenspeichers holen und dort ablesen, oder direkt auf einem entsprechenden Drucker tabellarisch ausgeben. Normalerweise wird man jedoch die Meßdaten mit Hilfe eines Personal-Computers über die serielle Schnittstelle auslesen und mit speziellen handelsüblichen Programmen (z. B. Symphony, Asystant, etc.) auswerten und ggf. graphisch darstellen.

Auf diese Weise läßt sich der Aufwand für die Ofenoptimierung entscheidend vermindern.

Darüber hinaus ist so auch die Dokumentation von gefundenen Einstellungen möglich.

Claims (6)

1. Meßwerterfassungs- und Speichergerät für Feuchtigkeit und Temperatur, insbesondere zur Messung und Speicherung von Daten während des Backprozesses in indirekt beheizten Durchlauf- oder Chargenöfen, wobei die Elektronik in einem stabilen Isoliergehäuse eingeschlossen ist, welches mit mehreren Steckanschlüssen für Sensoren ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit mehreren Sensoren ausgerüstete Meßwerterfassungs- und Speichergerät zusammen mit den Teigformlingen (9) der Backatmosphäre des Backraumes ausgesetzt wird, wobei im Isoliergehäuse (8) wenigstens ein Kühlelement (7) und für die Messung des Feuchtigkeitsprofils temperaturbeständige Sauerstoffsensoren angeordnet sind, die die Feuchtigkeit indirekt über den Sauerstoffgehalt der Ofenatmosphäre ermitteln.

2. Meßwerterfassungs- und Speichergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlelement (7) mehrere im Isoliergehäuse (8) verteilt angeordnete mit tiefgefrorenem Wasser gefüllte Metallzylinder eingesetzt sind.

3. Meßwerterfassungs- und Speichergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder mehrere Bausteine der Elektronik getrennt in mehreren elektrisch verbundenen Isoliergehäuse (8) angeordnet sind.

4. Meßwerterfassungs- und Speichergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher (3) und hiervon getrennt das Feuchtemeßgerät (4) mit Elektronikmodulen (5) und Akkumulator (6) in zumindest zwei Isoliergehäusen (8) angeordnet sind.

5. Meßwerterfassungs- und Speichergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbinder (11) für die steckbaren Sensoren innerhalb der Isoliergehäuse (8) auf einer Metallschiene (10) angeordnet sind, die thermisch mit einem Kühlelement (7) verbunden ist.

6. Meßwerterfassungs- und Speichergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoffsensor ein ohne Referenzgas arbeitendes in ein Glasfaserfüllmaterial gebettetes und mit einer Schutzabdeckung versehenes Sensor-Element, das auf der Basis von Zirkonkeramik aufgebaut ist, verwendet ist.