EP4378050A1 - Pulsed electric field (pef) sensorvorrichtung, pef-system und verfahren - Google Patents

Pulsed electric field (pef) sensorvorrichtung, pef-system und verfahren

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Publication number
EP4378050A1
EP4378050A1 EP22740883.8A EP22740883A EP4378050A1 EP 4378050 A1 EP4378050 A1 EP 4378050A1 EP 22740883 A EP22740883 A EP 22740883A EP 4378050 A1 EP4378050 A1 EP 4378050A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pef
electrodes
sensor
data
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
EP22740883.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Has
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4378050A1 publication Critical patent/EP4378050A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2207/00—Application of thermometers in household appliances
    • G01K2207/02—Application of thermometers in household appliances for measuring food temperature
    • G01K2207/06—Application of thermometers in household appliances for measuring food temperature for preparation purposes

Definitions

  • the invention relates to a sensor device, having an energy absorption unit which is connected to the input terminals of a rectifier, a data processing device which is connected to the energy absorption unit on the output side, to which at least one measurement sensor system is connected and which is set up to process measurement data transmitted by the at least one measurement sensor system, and a data transmission device which is connected to the energy absorption unit on the output side and is coupled in terms of data technology to the data processing device and which is at least set up to transmit data received from the data processing device.
  • the invention also relates to a system comprising a cooking product container that can be filled with liquid and at least one sensor device.
  • the invention also relates to a method for operating such a system.
  • the invention is particularly advantageous applicable to PEF cooking devices and PEF cooking systems.
  • the food preparation appliance sensor comprises at least one sensor unit for detecting at least one physical variable in the food preparation appliance and at least one position unit for detecting a position of the sensor unit in the food preparation appliance and/or for positioning one of the sensor units at a desired position in the food preparation appliance.
  • DE 10 2015 101 707 A1 discloses a cooking system comprising a control device, a hob device and a heating device with at least one heat source and at least one sensor unit for determining at least one characteristic parameter, in order to use the control device to switch the heating device of the hob device on as a function of the characteristic parameter determined control, wherein at least one separate identification unit of one identification type from a plurality of different identification types is provided and can be coupled wirelessly to the control device of the hob device, and that the identification unit includes the sensor unit and that a target range for the characteristic parameter is stored in the identification unit, and that in the different identification types different target ranges of the characteristic parameter are stored, and that the heating device of the hob device can be controlled by means of the control device depending on the identification type and the characteristic parameter.
  • EP 0441 432 A1 discloses an egg-cooking aid having a body contained in a protective cover and having heat transfer properties corresponding to those of an egg, a temperature sensor being provided in the body which cooperates with indicator means which can indicate when a temperature has been reached , Which is representative of the desired consistency of the egg, wherein the temperature-sensitive element is designed as a sensor of the type that is brought to electrical activity upon reaching the temperature, which is representative of the desired consistency of the egg, the sensor being part of an electrically is operated control circuit, which further comprises an electrical circuit which is adapted to convert the temperature signal into a sig nal for activating an acoustic signal generator.
  • EP 1 726 882 A1 discloses a cooking appliance for preparing food to be cooked with at least one hob, one hotplate and/or one cooking chamber.
  • the cooking appliance comprises at least one heating device for heating the hob or cooking chamber, an electronic control device for controlling the heating device and at least one transceiver unit which is coupled to the control device.
  • At least one RFID transponder which is wirelessly coupled to the transmitter/receiver unit, and at least one temperature sensor, which is electrically coupled to the RFID transponder, are assigned to the cooking appliance.
  • the temperature sensor can be positioned, attached and/or fastened on or in the food to be cooked.
  • a corresponding de temperature detection device with a temperature sensor and an RFID transponder.
  • EP 1 879428 A1 discloses a device for determining the temperature of a medium, in particular a foodstuff.
  • the device contains a wireless transmission device with a temperature sensor and a receiving and evaluation device provided outside the transmission device.
  • the transmission device with the temperature sensor is designed as a mobile unit for direct temperature measurement in or on the medium and the receiving and evaluation device is arranged outside of the medium.
  • EP 3 143 916 A1 discloses an auxiliary cooking device with a temperature sensor and an electronic circuit arrangement to which an output value of the temperature sensor is supplied, with the temperature sensor being able to detect a temperature of a water bath that can be heated by a hotplate, and data for controlling the temperature being transmitted from the electronic circuit arrangement of the water bath can be transmitted wirelessly to a receiving unit, and wherein the auxiliary cooking device is designed as a float, and that the auxiliary cooking device is designed as a self-erecting float, the electronic circuit arrangement being in a self-erected state of the auxiliary cooking device floating in the water bath completely above the waterline of the Cooking aid is located.
  • WO 2016/008868 A1 discloses a method for cooking a food product in a treatment chamber, wherein the treatment chamber comprises two opposing walls each forming an electrode.
  • the method comprises the steps of: (a) placing a quantity of the food product, optionally in a surrounding liquid, in the treatment chamber between the two electrodes such that the food product and/or the surrounding liquid is in direct contact with the electrodes; and (b) applying electrical pulses generated by a pulsed electrical field generator to the electrodes such that the food product is subjected to a pulsed electrical field having a field strength of 10 - 180 V/cm and the total cooking time is 0.5 - is 1000 seconds.
  • the number of pulses is 1-2,000,000 and the pulses each have a duration of 1-20,000 microseconds.
  • the food product and, if present, the surrounding liquid has an electrical conductivity of 0.01 - 10 S/m.
  • a cooking system suitable for cooking a food product according to such a method.
  • WO 2020/032796 A1 discloses a method for preparing a food product suitable for human consumption, comprising introducing a quantity of the food product, optionally in an electrically conductive surrounding medium, into a treatment chamber which has at least two opposite electrodes such that the food product and/or medium is in electrical contact with the electrodes, and subjecting the food product to a pulsed electric field by applying a train of electrical pulses generated by a pulsed electric field generator to the at least two electrodes. While the food is exposed to the pulsed electric field, certain process parameters are monitored, based on which the pulse profile of the electric pulses is changed. Also disclosed is a pulsed electric field cooker configured to perform a method of making a food product fit for human consumption.
  • WO 2012/125021 A1 discloses a system for treating a food product using PEF ("Pulsed Electric Field"), the system comprising a treatment pan and a docking station, i. i.e., a docking station of a PEF generator; wherein the treatment cup comprises first and second ports, a removable lid, a ground electrode, a voltage electrode, a first power line, and a second power line, the first power line extending out through the first port and the second power line extending through the second through hole extends outward; the coupling station is set up to hold the treatment bowl in the position of use for treating food, the coupling station has connecting lines to the PEF generator in such a way that when the treatment bowl is in the position of use, a pulsed electric field is transmitted from the PEF generator to the electrodes in the treatment bowl becomes.
  • PEF Pulsed Electric Field
  • WO 2011/139144 A1 discloses a method and system for processing a substantially solid food product wherein cell destruction of the food product occurs and the necessary temperature rise required for macronutrient processing is established.
  • the system includes means designed to subject the food product to a pulsed electric field to destroy the food product's cells and process the macronutrients, making it suitable for intended consumption and efficient digestion so that the body optimally absorbs nutrients. It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and in particular to provide an easy-to-use and energy-saving option for detecting states during operation of a PEF device.
  • a non-buoyant PEF sensor device having at least one pair of spaced, parallel opposing surface electrodes which are connected to input terminals of a rectifier, a voltage stabilization device connected to the output terminals of the rectifier on the input side, a data processing device connected to the voltage stabilization device on the output side , to which at least one measuring sensor system is connected and which is set up to process measurement data transmitted by the at least one measuring sensor system, and a data transmission device connected on the output side to the voltage stabilization device and coupled to the data processing device in terms of data technology, which is at least set up to receive data from the data processing device to transmit received data non-electrically.
  • Such a PEF sensor device has the advantage that it can detect and report states of a PEF device, such as a fault in the PEF device, an unfavorable filling with treatment material, a temperature of the liquid, etc., without a dedicated energy supply.
  • a PEF sensor device is understood to mean, in particular, a sensor device which is set up and provided for detecting or measuring at least one parameter during a PEF treatment.
  • flat PEF electrodes arranged on opposite sides of a liquid-filled PEF container are typically pulsed high-voltage signals - mostly as alternating polarity like an AC voltage - which generate an E in the liquid like a capacitor - Build up a field that creates a potential difference between the PEF electrodes in the liquid. Due to the pulsed operation of the PEF electrodes, the liquid and the items to be treated are heated.
  • Such PEF devices are known in principle, so that their structure and mode of operation will not be discussed in detail below.
  • a “non-buoyant" PEF sensor device is understood to mean, in particular, a PEF sensor device that does not float in the liquid but settles, for example, on the bottom of a PEF container of a PEF device.
  • the PEF sensor device or moving parts thereof can in particular have a higher density than the liquid used. This achieves the advantage that the surface electrodes are always covered or wetted by the liquid, which in turn ensures energy absorption via the E field generated in the liquid of the PEF container or the potential difference that forms in the liquid.
  • the liquid can be, for example, water or a water-based liquid, for example water mixed with salt and/or additives, for example salt water or a brine.
  • the at least one pair of spaced, parallel opposing surface electrodes serves to tap off energy from the electric field or the voltage difference in the liquid. If the surface electrodes are at different potentials, a voltage difference is generated between them, which is used to supply energy to the PEF sensor device.
  • the flat electrodes are connected to the input connections of a rectifier, which rectifies the AC voltage.
  • This rectified DC voltage which is in particular still in the form of a pulse, is stabilized by the voltage stabilization device, that is to say it is in particular stabilized and smoothed.
  • the steadying may include converting the pulses into a continuous voltage signal.
  • the output from the voltage stabilizer stabilized voltage is used to power the data processing device, the data transmission device and other electrically operated components of the PEF sensor device, if present.
  • the voltage stabilizing device can have at least one energy store which is connected in parallel to the outputs of the rectifier, e.g. is connected to these outputs.
  • the energy store can, for example, be an accumulator or a capacitor, for example an electrolytic capacitor or a GoldCap or SuperCap capacitor. Long-lasting energy stores of this type also allow the PEF sensor device to be operated over longer pauses during which the power supply to the PEF electrodes is switched off.
  • the voltage stabilizing device has a DC-DC converter (e.g. step-up/step-down converter or switched-mode power supply), which can advantageously handle a very wide input voltage range.
  • a DC-DC converter e.g. step-up/step-down converter or switched-mode power supply
  • the measurement sensor system can include one or more sensors.
  • the measurement sensor system can include one or more evaluation circuits, each of which is connected to one or more sensors in order to process their measurement signals, e.g. digitize them, standardize them, etc.
  • the evaluation circuit can be designed as an electronic component ("sensor electronics"). be present, e.g. as a microprocessor, ASIC, FPGA, etc. If at least one evaluation circuit is present, it can also be connected to the voltage stabilizing device to supply it with energy.
  • the measurement data include or contain, in particular, physical or chemical measurement variables measured or sensed by at least one sensor of the measurement sensor system.
  • the fact that the data processing device is set up to process the measurement data transmitted by the at least one measurement sensor system can include the measurement data being stored, processed, linked, monitored, selected and/or formatted, etc. for transmission to the data transmission device points in time are transmitted to the data transmission device, etc.
  • the data transmission processing device can be an electronic component, e.g. a microprocessor, ASIC, FPGA, etc.
  • the at least one evaluation circuit and the data processing device are separate modules or components of the PEF sensor device, which are coupled to one another at least in terms of data technology.
  • the at least one evaluation circuit and the data processing device are integrated into one another, e.g. by the data processing device also serving as an evaluation circuit or comprising the function of an evaluation circuit.
  • the data transmission device is "at least" set up to transmit data received from the data processing device means that the data transmission device serves as a transmitter in a further development and therefore only transmits data unidirectionally but does not also receive it. In another development, the data transmission device is also set up to receive data and then forward it to the data processing device, for example.
  • the data transmission device can therefore transmit data unidirectionally as a transmitter, e.g. to the PEF device, another external entity and/or to a user interface, or can transmit and receive data bidirectionally as a transceiver or transceiver, e.g. from the PEF device, a another external entity and/or from a user interface.
  • transmitted data can include other data, e.g. status data.
  • Received data can include queries, control commands, etc., for example.
  • the data transmission device is set up to transmit data received from the data processing device "non-electrically" means that the data transmission from and possibly to the data transmission device does not take place via an electrical line, but is galvanically isolated.
  • This has the advantage that entrainment of electrical energy (entrainment entrainment) from the PEF container is reliably prevented, as a result of which operational reliability is increased.
  • Another advantage is that the data is not disturbed by the pulsed electric field in the liquid.
  • the PEF sensor device also has a galvanically isolated user interface which can be or is coupled to the data processing device in terms of data technology and is set up at least to display data received from the data transmission device.
  • the user interface is galvanically isolated from the data transmission device and can basically be arranged at any point.
  • the user interface can be designed as a display unit, eg for displaying measurement data, or as a display and control unit for the PEF device.
  • the user interface can have, for example, control buttons, switches, an LED display and/or a touch screen, if applicable, etc.
  • the user interface has a data transmission (opposite) device that can be coupled to the data transmission device in terms of data technology, eg a Bluetooth module or a photodiode or a combination of photodiode and LED.
  • the user interface can be a mobile device such as a smartphone or a tablet, which is set up in particular by means of an application program to serve as the user interface.
  • the outputs of the voltage stabilization device are connected to the sensor system and the sensor system is set up to measure the voltage level of the output voltage of the voltage stabilization device.
  • This refinement uses the consideration that a one-sided distribution of the material to be treated in a PEF container disturbs the uniform distribution of the electrical field in the PEF container. This case can be detected by measuring the level of the supply voltage. This is because the level of the supply voltage depends on: (a) the amount of energy coupled into the liquid via the PEF electrodes by applying the PEF voltage to them and the electric current through the container triggered by the PEF voltage and (b) the Distribution of the treatment agent along the electric field in the PEF container.
  • the sensor system has at least one pair of flat electrodes ("measuring electrodes"), which are spaced apart from one another and arranged perpendicularly to the flat electrodes, and the sensor system is set up to measure a voltage difference between the measuring electrodes. If the surface electrodes are parallel to the PEF electrodes and thus perpendicular to the ideally parallel field lines of the electric field, the measuring electrodes are parallel to the field lines and thus on an identical equipotential line. Ideally, this means that no voltage difference builds up between the measuring electrodes. This uniform, parallel alignment of the electric field is approximately maintained even when the liquid contains material to be treated that is approximately evenly distributed in the liquid. This applies in particular when the electrical conductivity of the material to be treated corresponds to the electrical conductivity of the surrounding liquid.
  • an appropriate response can be made, e.g. by extending the PEF treatment process over time so that uniform heating of the items to be treated is less dependent on the direct effect of the current flow through the Treated, but is mainly caused indirectly by heating the surrounding liquid.
  • the sensors include at least one sensor from the group of temperature sensors, for example a measuring resistor (e.g. an NTC) or a thermocouple (e.g. a PTxxxx element); Salinity sensor for detecting the salinity of the liquid; further sensor for detecting a property of the liquid (apart from the salinity).
  • a measuring resistor e.g. an NTC
  • a thermocouple e.g. a PTxxxx element
  • Salinity sensor for detecting the salinity of the liquid
  • further sensor for detecting a property of the liquid (apart from the salinity).
  • the data transmission device is set up for the wireless transmission of radio signals and/or for the transmission of optical signals, that is to say in particular emits and possibly receives radio signals or optical signals.
  • the data transmission device can be, for example, a Bluetooth module or an RFID transmitter or transceiver.
  • the data transmission device can be or have, for example, an LED and possibly a photodiode.
  • the optical signals or light signals can be transmitted with or without an optical fiber (e.g. a glass fiber).
  • spacers are fitted in the area of the electrodes (surface electrodes and/or measuring electrodes).
  • the spacers prevent the material to be treated from lying on it and thus preventing direct electrical contact with it, so that this material to be treated cannot cause a short circuit.
  • the electrodes (surface electrodes and/or measuring electrodes) and/or the surfaces of sensors that wet the liquid are designed to be non-corrosive and/or do not adversely change the liquid.
  • the electrodes and/or sensor surfaces are made of stainless steel, titanium or corresponding alloys or are coated.
  • the PEF sensor device is installed in a PEF device. This has the advantage that it is always available and is not misplaced by a user. It is also possible that individual components of the PEF sensor device are installed in the PEF device, while other components can be handled independently and can therefore be removed.
  • one or more pairs of test electrodes can be firmly embedded in otherwise electrically non-conductive sides or side walls of the PEF container, which walls are particularly perpendicular to the PEF electrodes, while other components can be handled independently and after insertion into the PEF container can be electrically connected to the measuring electrodes.
  • the PEF sensor device is a self-contained assembly.
  • the assembly can be removed from the PEF container by a user. This gives the advantage that it can be removed for cleaning, storage, maintenance and/or replacement.
  • the components present in the assembly, apart from the sensors, are sealed off from the liquid. This advantageously prevents damage to these components by the liquid, e.g. due to corrosion.
  • the components present in the assembly, possibly with the exception of the sensors are electrically shielded. This advantageously prevents these components from being disrupted or even destroyed by the PEF alternating field. It is a development that the assembly has a housing.
  • the housing can be a liquid-tight and electrically shielding housing.
  • the electrodes surface electrodes and, if present, measuring electrodes
  • the housing can also be a window for the data transmission device.
  • the housing can have a cuboid basic shape.
  • an underside of the housing can serve as a support surface, while the surface electrodes are arranged on opposite side surfaces and the measuring electrodes are arranged on the other two opposite side surfaces.
  • This arrangement has the advantage that by simply aligning the housing, the area and measuring selektroden are easy to align, in particular the surface electrodes parallel to the PEF electrodes and the measuring electrodes perpendicular to it.
  • the basic shape is not limited to this, but can also be cylindrical or disk-shaped, for example.
  • the PEF sensor device has a rollable outer contour over which the surface electrodes of a plurality of pairs of surface electrodes are distributed. This refinement is particularly advantageous if the PEF sensor device is used in continuously operated PEF flow systems. Such continuous systems are known for industrial applications or in industrial plants. In continuous operation, the PEF sensor devices can "roll" with the liquid and allow real-time “in situ analysis” without any wire connection to the outside. Due to the distributed arrangement of several pairs of surface electrodes, at least one pair of surface electrodes is practically always arranged in the E field in such a way that energy can be tapped off. For this purpose, in particular, the pairs of surface electrodes are arranged in a uniformly distributed manner.
  • the outer contour that can be rolled has a regular, in particular symmetrical, basic shape.
  • the regular basic shape can be, for example, a spherical shape or a polyhedron shape (e.g. tetrahedron shape, dodecahedron shape or cube shape).
  • the basic shape is spherical, in a further development there can also be regular, in particular symmetrical, projections protruding over the surface, on which the surface electrodes are located.
  • the surface can be shaped, for example, like a virus, in particular a corona virus.
  • the kugelar-term basic shape can also be shaped like a golf ball, which advantageously facilitates a tendency to roll and cleanability.
  • the object is also achieved by a PEF system, having a PEF device with a PEF container that can be filled with liquid and has PEF electrodes attached to opposite sides, and having at least one PEF sensor device as described above.
  • the PEF system can be designed analogously to the PEF sensor device and results in the same advantages.
  • the PEF container is a cuboid container. It can have an open top that can be closed by means of a lid.
  • a further development that is particularly advantageous for flow systems is that there is a flow tube, e.g. with a round or rectangular cross section.
  • the PEF device is a PEF cooking device.
  • the PEF container is or serves as a PEF food container and the item to be treated is then in particular food (e.g. food).
  • the at least one PEF sensor device is arranged in the PEF container in such a way that the surface electrodes of at least one pair of surface electrodes are aligned at least approximately parallel to the PEF electrodes. In this way, a particularly high amount of energy can be drawn from the electric field.
  • the PEF system can be set up in such a way that the at least one PEF sensor device can be arranged or is arranged on a base of the PEF container.
  • the PEF sensor device can then in particular be handled independently.
  • the PEF container is set up to align the PEF sensor device.
  • the PEF container can have at least one marking, in particular on its base, which supports the user in correctly aligning the PEF sensor device.
  • the PEF container can be designed for the arrangement, in particular alignment, of the PEF sensor device, for example by a depression or ribs.
  • the PEF container can be set up for, in particular detachable, non-positive and/or positive attachment of the PEF sensor device, eg equipped with a clamping and/or latching device for clamping and/or latching the PEF sensor device.
  • at least the measuring electrodes of at least one pair of measuring electrodes of the PEF sensor device are arranged on opposite sides of the PEF container, each running perpendicular to the PEF electrodes. From the point of view of the current flowing through the PEF container, the respective measuring electrodes ideally lie on equipotential surfaces. Then, between the individual measuring electrodes, practically no voltage is measured, apart from possibly very small voltages, which are caused by fluctuations, e.g. B. the water in the PEF container may be dissolved.
  • a non-uniform distribution of the conductivity in the PEF container can be localized almost arbitrarily precisely by an, in particular uniform, distribution of basically any number of electrodes over the sides or walls.
  • the measuring electrodes of at least two pairs of measuring electrodes which are arranged on the same side, are arranged at different heights on the wall or are not at the same height.
  • the fill level of the liquid in the PEF container can advantageously be determined very precisely.
  • the fill level allows the average electrical conductivity of the tank contents to be calculated and thus also an estimate of the average salt content or an average salinity.
  • This can be implemented, for example, in such a way that the voltage at the PEF electrodes and the current flowing through the PEF container are known to a control device of the PEF device. With this data, the electrical resistance of the container contents can be calculated.
  • the average electrical conductivity of the container contents can be calculated. Since the conductivity is essentially determined by the salinity, this salinity is also known at least approximately.
  • the measuring electrodes can be of any shape. In this case, the measuring electrodes are advantageously as small as possible along the dominant direction of the current, because they represent local short circuits and thus lead to local distortions of the E field and thus of the current.
  • measuring electrodes are based on the measurement of a differential voltage through the measuring electrodes "perpendicular" to the ideal current direction or to the alignment of the electric field .side wall.
  • measuring electrodes can be placed on the bottom and, immersed in the liquid, accordingly, be arranged on the lid of the PEF container. If there are measuring electrodes on the side walls as well as on the base and cover, the directions of the two differential voltages and the direction of the ideal current represent an orthogonal system completely cover) possible to localize possible irregularities in the distribution of the local energy density and/or the electrical conductivity in the PEF container three-dimensionally. This can be done, for example, by solving three-dimensional partial differential equations. Such a determination of a three-dimensional spatial image of the local energy density and/or the electrical conductivity is particularly advantageous in industrial applications because it allows faults in the operation of continuously running systems to be detected very quickly.
  • the measuring electrodes on the individual sides should not be too close together, for example in such a way that gaps or distances between two adjacent measuring electrodes are significantly narrower than the surfaces themselves.
  • the PEF cooking appliance has a control device for its operation, which is linked to the PEF sensor device in terms of data technology and which is set up to control the operation as a function of data received from the PEF sensor device. to control.
  • the PEF sensor device or the control device can recognize that the material to be treated is unevenly distributed in the water, and the control device can then react to this in a suitable manner, e.g. by extending the duration of the PEF treatment over time. This intensifies the uniform heating of the material to be treated by heating the surrounding liquid.
  • control device is set up to output at least one user instruction to a user, for example of the type "Please stir the PEF container", if an uneven distribution of items to be treated has been determined.
  • the object is also achieved by a method for operating a PEF system as described above, in which during operation of the PEF system, during which the PEF container is filled with liquid, at least the surface electrodes of the PEF sensor device in the Liquid immersion and a pulsed high voltage is applied to the PEF electrodes, a voltage difference is generated at least one pair of surface electrodes due to the pulsed high voltage applied to the PEF electrodes, the voltage difference is stabilized by the voltage stabilizer, and the stabilized voltage is used for power supply is output at least to the data processing device and the data transmission device, the data processing device receives measurement data from the measurement sensors and forwards it to the data transmission device, and the data transmission device is sent by the data processing device for transmission to a further unit (e.g. a User interface, smartphone) provided data, including measurement data, are transmitted to a further unit
  • the method can be designed analogously to the PEF sensor device and the PEF system and has the same advantages.
  • the fact that the data processing device receives measurement data from the sensor system and forwards it to the data transmission device includes, in particular, that the measurement sensor system has at least one sensor which can record measured variables, in particular from the liquid. The measured variables can be forwarded to the data processing device as measured data.
  • Fig.1 shows an oblique view of a sketch of a PEF system, having a
  • PEF device with a liquid-fillable PEF container and a PEF sensor device according to a first embodiment
  • 2 shows a block diagram of a possible PEF
  • FIG 3 shows an oblique view of a sketch of a PEF container according to a second exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows an oblique view of a sketch of a PEF system 1, 3, having a PEF device in the form of a PEF cooking device 1 with a PEF container that can be filled with liquid (o. Fig.) in the form of a PEF cooking container 2 and a PEF sensor device 3.
  • the PEF cooking container 2 here has a cuboid basic shape that is open at the top and on each of whose parallel opposite end faces (shown here in the y, z plane) a flat PEF electrode 4 is arranged.
  • a pulse-like high-frequency alternating field can be applied to the PEF electrodes 4 by means of a pulse generator (not shown).
  • the PEF electrodes 4 therefore act like capacitor plates, so that a parallel E field E is formed between them. If the PEF food container 2 is filled with liquid, such as salty water, a corresponding electrical current flows between the PEF electrodes 4, which heats up the liquid and the food in the liquid (not shown).
  • the side walls 5 perpendicular to the PEF electrodes 4 (shown here in the x, y plane) and the bottom 6 (shown here in the x, z plane) of the PEF cooking container 2 consist of electrically insulating material, e.g. plastic or glass, so that the PEF electrodes 4 are electrically isolated from each other.
  • the open top which also serves as a filling opening for the liquid and as a loading opening for the food to be cooked, can be covered with a lid (not shown).
  • PEF electrodes can also be arranged on the base 6 and the cover.
  • the PEF cooking appliance 1 has a controller for controlling its operation.
  • the PEF cooking device 1 can also have a user interface (not shown) for displaying information and for entering commands etc. by a user.
  • the PEF cooking appliance 1 can be operated, in particular remotely, via a mobile user terminal such as a smartphone or a tablet PC.
  • the PEF sensor device 3 is used to measure physical and/or chemical parameters of the liquid such as its temperature, salinity, etc. and/or states or properties of the E-field and/or electric current and/or states or properties built up in the liquid of the food to be cooked (e.g. food) in the liquid can be determined easily and with a high level of operational reliability. She is not able to swim, but is placed here on the bottom 6 of the PEF cooking container 2 .
  • FIG. 2 shows a plan view of a block diagram of a possible variant of the PEF sensor device 3.
  • Flat electrodes 8 are arranged parallel to one another on opposite side walls of a watertight and electrically shielding housing 7 and are wetted by the liquid surrounding the PEF sensor device 3.
  • the housing 7 is chosen to be cuboid here, but can in principle have any other basic shape, e.g. a flat cylindrical shape, in which one flat side serves as a support side.
  • the PEF sensor device 3 can be handled independently here, for example, and can therefore be removed, and is advantageously arranged in the PEF container 2 in such a way that the two surface electrodes 8 are aligned parallel to the PEF electrodes 4 (here then at de in the y, z plane ). This results in the advantage that the two surface electrodes 8 lie on different equipotential surfaces of the E field E aligned in the x-direction, and a particularly high differential voltage is thereby generated between them.
  • Such an alignment of the PEF sensor device 3 can be supported, for example, by markings present on the bottom 6 of the PEF container 2 and/or mechanical alignment aids.
  • the two surface electrodes 8 are connected to inputs of a rectifier 9 such as a bridge rectifier.
  • a rectifier 9 such as a bridge rectifier.
  • a rectified, pulsed output voltage is given out at the outputs of the rectifier 9 when the electric field E is present.
  • an energy store such as a capacitor 10 is interposed, which smoothes the pulsed output voltage and can also bridge certain pauses in the application of the PEF voltage.
  • a voltage stabilization device 11 At the outputs of the rectifier 9 and parallel to the capacitor 10 inputs of a voltage stabilization device 11 are connected, which can be designed, for example, as a step-up / step-down converter or switched-mode power supply.
  • smoothing can also be effected by an inductance connected in series between an output of the rectifier 9 and an input of the voltage stabilization device 11 .
  • the capacitor 10 can also be understood as a component of the voltage stabilization device.
  • the voltage output by the voltage stabilization device 11 serves as a supply voltage for other components of the PEF sensor device 3 such as an evaluation circuit 13 belonging to a measuring sensor system 12, a data processing device 14, a data transmission device 15 and a user interface 16 (as indicated by the dotted arrows).
  • the data processing device 14 is coupled to the evaluation circuit 13 of the measurement sensor system 12 in terms of data technology (e.g. via at least one data line) and is set up to process measurement data transmitted by the evaluation circuit 13 . e.g. to the data transmission device 15 which is coupled to it in terms of data technology (e.g. via at least one data line).
  • the evaluation circuit 13 can be set up, for example, to digitize measurement signals generated by at least one sensor.
  • a temperature sensor 17 is shown here purely as an example, which is set up to sense the temperature of the surrounding medium, e.g. a Ptxxxx element such as a Pt100 or PT1000 thermocouple.
  • further dedicated sensors such as a salinity sensor (not shown) etc. can be connected to the measuring sensor system 12 .
  • Another sensor connected to the evaluation circuit 13 consists of a pair of measuring electrodes 18 lying opposite one another along the z-axis and perpendicular to the surface electrodes 8 have a zero differential voltage between them.
  • a differential voltage is formed, which consequently represents a measure of a possible disruption or distortion (eg due to food being cooked unevenly distributed in the PEF container 2).
  • the voltage level of the output or supply voltage provided by the voltage stabilization device 11 can also be processed as a measurement signal by the evaluation circuit 13 . This has the advantage that possible distortions of the E-field, for example due to food being cooked unevenly distributed in the PEF container 2, can be detected.
  • a user interface 16 is also integrated into the PEF sensor device and is arranged in and/or on the housing 7 .
  • the user interface 16 can include at least one display device such as a segment display, LED display, LCD display, etc., for example for displaying measured data such as the temperature of the surrounding medium and/or indicator lights such as lamps or LEDs, which indicate a fault-free or faulty Show status, for example by changing color.
  • the user interface 16 is also coupled to the data processing device 14 in terms of data technology and can receive data from it, e.g. measurement data and/or status data.
  • the data transmission device 15 can transmit data received from the data processing device 14, which can in particular include measurement data from the sensors 11, 17, 18, non-electrically to another entity, such as the PEF device 1, which is galvanically isolated, to an independent user interface and/or to a mobile user terminal (not shown) and also receive data. In particular, it can be set up for bidirectional data transmission.
  • the data transmission device 15 can be in the form of a radio module, in particular a Bluetooth module, or can comprise such a module.
  • the data transmission device 15 can include an opto-transceiver, which has, for example, an LED for data transmission and a photodiode for data reception.
  • the optical signals can be transmitted freely through the liquid, or the data transmission device 15 can be connected to the other entity via a fiber optic cable.
  • the other instance can represent a user interface.
  • data in particular including measurement data, can be transmitted to a control device of the PEF cooking appliance 1. which in turn is set up to control the operation of the PEF cooking appliance 1 depending on the data received in this way.
  • spacers can be present, e.g. on the base 6 and/or on the housing 7, which advantageously can prevent the food being cooked from Electro contacts 8, 18 and thus creates a short circuit, for example.
  • the PEF sensor device or at least one or more of its components can be permanently installed in the PEF container.
  • the PEF device may be an industrial device in which the liquid is passed through the PEF container.
  • the PEF sensor device can have a rollable outer contour, over which the surface electrodes of a plurality of pairs of surface electrodes are distributed and which can roll or be carried along with the flowing liquid.
  • FIG. 3 shows a sketch of a PEF container 19 in an oblique view.
  • the PEF sensor device is now integrated into the PEF device and can even do without the surface electrodes 8 if the electrically operated components be supplied directly with electrical energy by the PEF device.
  • any mixed forms are also possible.
  • mirror-symmetrical opposite measuring electrodes 20 of respective pairs of measuring electrodes are introduced into the side walls 5, here by way of example in a vertical row arrangement.
  • This series arrangement has the advantage that the fill level of the liquid in the PEF container 19 can be measured or at least estimated, for example by applying a measuring voltage, since the electrical resistance between the measuring electrodes 20 arranged above the liquid is very high compared to the electrical resistance of measuring electrodes 20 immersed in the liquid.
  • such an arrangement allows a field distribution, in particular distortion, of the E field E along the y-axis at the x-position of the determine the arrangement.
  • a row of measuring electrodes 21 extending in the z-direction can be arranged in the base 6, which are opposite measuring electrodes 21 arranged mirror-symmetrically in a cover (not shown) and immersed in the liquid.
  • the measuring electrodes 20 can be used to determine a field distribution, in particular distortion, of the E-field E along the z-axis at the x-position of the row arrangement.
  • both the measuring electrodes 20 and the measuring electrodes 21 are present. This allows a two-dimensional field distribution to be determined at the associated x-position. This principle can be extended if required, for example by providing additional rows of measuring electrodes along the x-extension.
  • the side walls 5 and/or the bottom 6 and cover can be provided with measuring electrodes 20, 21 in a matrix-like arrangement, which has the advantage that the field distribution in the PEF container 19 can be determined three-dimensionally, for example by using a System of three-dimensional differential equations.
  • a numerical specification can also include exactly the specified number as well as a customary tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Eine nicht schwimmfähige PEF-Sensorvorrichtung (3) weist mindestens ein Paar von sich beabstandet parallel gegenüberliegende Flächenelektroden (8), die mit Eingangsanschlüssen eines Gleichrichters (9) verbunden sind, eine eingangsseitig an die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters (9) angeschlossene Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11), eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung (14), an die mindestens eine Messsensorik (12, 13) angeschlossen ist und die dazu eingerichtet ist, von der mindestens einen Messsensorik (12, 13) übertragene Messdaten zu verarbeiten, und eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) angeschlossene und mit der Datenverarbeitungseinrichtung (14) datentechnisch gekoppelte Datenübertragungseinrichtung (15), die zumindest dazu eingerichtet ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung (14) empfangene Daten nichtelektrisch zu übertragen, auf. Ein PEF-System, (1, 3) weist ein PEF-Gerät (1) mit einem mit Flüssigkeit füllbaren PEF-Behälter (2), der an gegenüberliegenden Seiten angebrachte PEF-Elektroden (4) aufweist, und mindestens eine PEF-Sensorvorrichtung (3) auf. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf PEF-Gargeräte und PEF-Garsysteme.

Description

PULSED ELECTRIC FIELD (PEF) SENSORVORRICHTUNG, PEF-SYSTEM UND VERFAHREN
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, aufweisend Energieaufnahmeeinheit, die mit Eingangsanschlüssen eines Gleichrichters verbunden sind, eine ausgangsseitig an die Energieaufnahmeeinheit angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung, an die mindes tens eine Messsensorik angeschlossen ist und die dazu eingerichtet ist, von der mindes tens einen Messsensorik übertragene Messdaten zu verarbeiten, und eine ausgangsseitig an die Energieaufnahmeeinheit angeschlossene und mit der Datenverarbeitungseinrich tung datentechnisch gekoppelte Datenübertragungseinrichtung, die zumindest dazu ein gerichtet ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung empfangene Daten zu übertragen. Die Erfindung betrifft auch ein System, aufweisend einen mit Flüssigkeit füllbaren Gargut behälter und mindestens eine Sensorvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft an wendbar auf PEF-Gargeräte und PEF-Garsysteme.
DE 102016 114619 A1 offenbart einen Lebensmittelzubereitungsgerätesensor zum An ordnen in einem Lebensmittelzubereitungsgerät. Der Lebensmittelzubereitungsgeräte sensor umfasst zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung zumindest einer physikali schen Größe im Lebensmittelzubereitungsgerät und zumindest eine Positionseinheit zum Erfassen einer Position der Sensoreinheit in dem Lebensmittelzubereitungsgerät und/oder zum Positionieren einer der Sensoreinheit an einer gewünschten Position in dem Le bensmittelzubereitungsgerät.
DE 10 2015 101 707 A1 offenbart ein Kochsystem umfassend eine Steuereinrichtung, eine Kochfeldeinrichtung und eine Heizeinrichtung mit wenigstens einer Heizquelle und wenigstens eine Sensoreinheit zur Ermittlung wenigstens einer charakteristischen Kenn größe, um mittels der Steuereinrichtung die Heizeinrichtung der Kochfeldeinrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten charakteristischen Kenngröße zu steuern, wobei wenigs tens eine separate Identifikationseinheit eines Identifikationstyps aus einer Mehrzahl un terschiedlicher Identifikationstypen vorgesehen und drahtlos mit der Steuereinrichtung der Kochfeldeinrichtung koppelbar ist, und dass die Identifikationseinheit die Sensoreinheit umfasst und dass in der Identifikationseinheit ein Zielbereich für die charakteristische Kenngröße hinterlegt ist, und dass in den unterschiedlichen Identifikationstypen unter- schiedliche Zielbereiche der charakteristischen Kenngröße hinterlegt sind, und dass mit tels der Steuereinrichtung die Heizeinrichtung der Kochfeldeinrichtung in Abhängigkeit von dem Identifikationstyp und der charakteristischen Kenngröße steuerbar ist.
EP 0441 432 A1 offenbart eine Eierkochhilfe mit einem Körper, der in einer Schutzhülle enthalten ist und dessen Wärmeübertragungseigenschaften denen eines Eies entspre chen, wobei in dem Körper ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit Anzeigemitteln zusammenwirkt, die anzeigen können, wann eine Temperatur erreicht worden ist, die für die gewünschte Konsistenz des Eies repräsentativ ist, wobei das temperaturempfindliche Element als Sensor der Art ausgebildet ist, die bei Erreichen der Temperatur, die für die gewünschte Konsistenz des Eies repräsentativ ist, auf elektrische Aktivität gebracht wird, wobei der Sensor Teil einer elektrisch betriebenen Steuerschaltung ist, die ferner eine elektrische Schaltung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Temperatursignal in ein Sig nal zum Aktivieren eines akustischen Signalgebers umzuwandeln.
EP 1 726 882 A1 offenbart ein Gargerät zum Zubereiten von Gargut mit wenigstens ei nem Kochfeld, einer Kochplatte und/oder einem Garraum. Das Gargerät umfasst wenigs tens eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Kochfeldes bzw. Garraumes, eine elektro nische Steuerungseinrichtung zum Ansteuern der Heizvorrichtung und wenigstens eine Sende-Empfangs-Einheit, die mit der Steuerungseinrichtung gekoppelt ist. Dem Gargerät sind wenigstens ein RFID-Transponder, der mit der Sende-Empfangs-Einheit drahtlos gekoppelt ist, und wenigstens ein Temperatursensor, der mit dem RFID-Transponder elektrisch gekoppelt ist, zugeordnet. Dabei ist der Temperatursensor am oder im Gargut positionierbar, anbringbar und/oder befestigbar. Weiterhin offenbart ist eine entsprechen de Temperaturerfassungsvorrichtung mit einem Temperatursensor und einem RFID- Transponder.
EP 1 879428 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur eines Medi ums, insbesondere eines Lebensmittels. Die Vorrichtung enthält eine drahtlose Übertra gungseinrichtung mit einem Temperatursensor und eine außerhalb der Übertragungsein richtung vorgesehene Empfangs- und Auswerteinrichtung. Um eine derartige Vorrichtung universeller einsetzbar zu machen und eine genauere Bestimmung der Temperatur zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Übertragungseinrichtung mit dem Temperatur- sensor als mobile Einheit zur direkten Temperaturmessung in oder am Medium ausgebil det und die Empfangs- und Auswerteinrichtung außerhalb des Mediums angeordnet ist.
EP 3 143 916 A1 offenbart eine Kochhilfsvorrichtung mit einem Temperaturfühler und einer elektronischen Schaltungsanordnung, der ein Ausgabewert des Temperaturfühlers zugeführt ist, wobei mittels des Temperaturfühlers eine Temperatur eines von einer Koch stelle aufheizbaren Wasserbads erfassbar ist und von der elektronischen Schaltungsan ordnung Daten zur Regelung der Temperatur des Wasserbads drahtlos an eine Emp fangseinheit übertragbar sind, und wobei die Kochhilfsvorrichtung als Schwimmer ausge bildet ist, und dass die Kochhilfsvorrichtung als selbstaufrichtender Schwimmer ausgebil det ist, wobei sich die elektronische Schaltungsanordnung in einem selbstaufgerichteten Zustand der im Wasserbad schwimmenden Kochhilfsvorrichtung vollständig oberhalb der Wasserlinie der Kochhilfsvorrichtung befindet.
WO 2016/008868 A1 offenbart ein Verfahren zum Kochen eines Lebensmittelprodukts in einer Behandlungskammer, wobei die Behandlungskammer zwei gegenüberliegende Wände umfasst, die jeweils eine Elektrode bilden. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Platzieren einer Menge des Nahrungsmittelprodukts, optional in einer umgebenden Flüs sigkeit, in der Behandlungskammer zwischen den zwei Elektroden, so dass das Nah rungsmittelprodukt und/oder die umgebende Flüssigkeit in direktem Kontakt mit den Elekt roden steht; und (b) Anlegen von elektrischen Impulsen, die von einem gepulsten elektri schen Feldgenerator erzeugt werden, an die Elektroden, so dass das Lebensmittelprodukt einem gepulsten elektrischen Feld mit einer Feldstärke von 10 - 180 V/cm ausgesetzt wird und die Gesamtkochzeit 0,5 - 1000 Sekunden beträgt. Vorzugsweise beträgt die Zahl der Pulse 1 - 2.000.000 und die Pulse haben jeweils eine Dauer von 1 - 20000 Mikrosekun den. Das Lebensmittelprodukt und, falls vorhanden, die umgebende Flüssigkeit hat eine elektrische Leitfähigkeit von 0,01 - 10 S/m. Offenbart wird auch ein Kochsystem, das zum Kochen eines Nahrungsmittelprodukts gemäß einem solchen Verfahren geeignet ist.
WO 2020/032796 A1 offenbart ein Verfahren zum Zubereiten eines Lebensmittelprodukts, das für den menschlichen Verzehr geeignet ist, umfassend das Einbringen einer Menge des Lebensmittelprodukts, gegebenenfalls in ein elektrisch leitfähiges umgebendes Medi um, in eine Behandlungskammer, die mindestens zwei gegenüberliegende Elektroden umfasst, so dass das Lebensmittelprodukt und/oder Medium in elektrischem Kontakt mit den Elektroden steht, und Aussetzen des Nahrungsmittelprodukts einem gepulsten elektrischen Feld durch Anlegen einer Folge von elektrischen Pulsen, die von einem ge pulsten elektrischen Feldgenerator erzeugt werden, an die mindestens zwei Elektroden. Während das Lebensmittel dem gepulsten elektrischen Feld ausgesetzt wird, werden be stimmte Prozessparameter überwacht, auf deren Grundlage das Pulsprofil der elektri schen Pulse verändert wird. Offenbart wird ferner ein gepulstes elektrisches Feldkochge rät, das zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen eines für den menschlichen Verzehr geeigneten Nahrungsmittelprodukts konfiguriert ist.
WO 2012/125021 A1 offenbart ein System zum Behandeln eines Lebensmittelprodukts mittels PEF ("Pulsed Electric Field"), wobei das System eine Behandlungspfanne und eine Kopplungsstation umfasst, d. h., eine Andockstation eines PEF-Generators; wobei die Behandlungsschale eine erste und eine zweite Durchgangsöffnung, einen abnehmba ren Deckel, eine Masseelektrode, eine Spannungselektrode, eine erste Stromleitung und eine zweite Stromleitung umfasst, wobei sich die erste Stromleitung durch die erste Durchgangsöffnung nach außen erstreckt und die zweite Stromleitung sich durch die zweite Durchgangsöffnung nach außen erstreckt; die Kupplungsstation zur Aufnahme der Behandlungsschale in der Gebrauchsstellung zur Behandlung von Lebensmitteln einge richtet ist, die Kupplungsstation Verbindungsleitungen zum PEF-Generator derart auf weist, dass in der Gebrauchsstellung der Behandlungsschale ein gepulstes elektrisches Feld von dem PEF-Generator auf die Elektroden in der Behandlungsschale übertragen wird.
WO 2011/139144 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Behandeln eines im Wesentlichen festen Nahrungsmittelprodukts, wobei eine Zellzerstörung des Nahrungs mittelprodukts auftritt und der notwendige Temperaturanstieg aufgebaut wird, der für die Verarbeitung von Makronährstoffen erforderlich ist. Das System umfasst Mittel, die dafür ausgelegt sind, das Lebensmittelprodukt einem gepulsten elektrischen Feld auszusetzen, um die Zellen des Lebensmittelprodukts zu zerstören und die Makronährstoffe zu verar beiten, wodurch es für den beabsichtigten Verzehr und eine effiziente Verdauung geeig net ist, so dass der Körper die Nährstoffe optimal aufnimmt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine einfach anwendbare und ener giesparende Möglichkeit bereitzustellen, Zustände während eines Betriebs eines PEF- Geräts zu erfassen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevor zugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen und der Be schreibung entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine nicht schwimmfähige PEF-Sensorvorrichtung, aufwei send mindestens ein Paar von sich beabstandet parallel gegenüberliegende Flächenelekt roden, die mit Eingangsanschlüssen eines Gleichrichters verbunden sind, eine eingangsseitig an die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters angeschlossene Spannungsstabilisierungseinrichtung, eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung, an die mindestens eine Messsensorik angeschlossen ist und die dazu eingerichtet ist, von der mindestens einen Messsensorik übertragene Messdaten zu verarbeiten, und eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung angeschlossene und mit der Datenverarbeitungseinrichtung datentechnisch gekoppelte Datenübertra gungseinrichtung, die zumindest dazu eingerichtet ist, von der Datenverarbeitungs einrichtung empfangene Daten nichtelektrisch zu übertragen.
Eine solche PEF-Sensorvorrichtung ergibt den Vorteil, dass sie ohne dedizierte Energie versorgung Zustände eines PEF-Geräts wie eine Störung des PEF-Geräts, eine unvorteil hafte Füllung mit Behandlungsgut, eine Temperatur der Flüssigkeit, usw. erfassen und melden kann.
Unter einer PEF-Sensorvorrichtung wird insbesondere eine Sensorvorrichtung verstan den, welche dazu eingerichtet und vorgesehen ist, zumindest einen Parameter während einer PEF-Behandlung zu erfassen bzw. zu messen. Bei einem Betrieb des PEF-Geräts werden typischerweise an gegenüberliegenden Seiten eines mit Flüssigkeit gefüllten PEF-Behälters angeordnete flächige PEF-Elektroden ge pulste - meist als nach Art einer Wechselspannung abwechselnd gepolte - Hochspan nungssignale angelegt, welche in der Flüssigkeit nach Art eines Kondensators ein E-Feld aufbauen, durch das in der Flüssigkeit eine Potenzialdifferenz zwischen den PEF- Elektroden erzeugt wird. Durch das gepulste Betreiben der PEF-Elektroden wird die Flüs sigkeit und darin befindliches Behandlungsgut erwärmt. Solche PEF-Geräte sind grund sätzlich bekannt, so dass auf deren Aufbau und Wirkungsweise im Weiteren nicht genau er eingegangen wird.
Unter einer "nicht schwimmfähigen" PEF-Sensorvorrichtung wird insbesondere eine PEF- Sensorvorrichtung verstanden, die nicht in der Flüssigkeit schwimmt, sondern sich z.B. auf einem Boden eines PEF-Behälters eines PEF-Geräts absetzt. Die PEF-Sensor- vorrichtung bzw. bewegliche Teile davon können dazu insbesondere eine höhere Dichte aufweisen als die verwendete Flüssigkeit. So wird der Vorteil erreicht, dass die Flä chenelektroden immer von der Flüssigkeit bedeckt bzw. benetzt sind, wodurch wiederum eine Energieaufnahme über das in der Flüssigkeit des PEF-Behälters erzeugte E-Feld bzw. die sich in der Flüssigkeit ausbildende Potenzialdifferenz sichergestellt wird.
Die Flüssigkeit kann z.B. Wasser oder eine wasserbasierte Flüssigkeit sein, beispielswei se mit Salz und/oder Zusatzstoffen versetztes Wasser, z.B. Salzwasser oder eine Salzla ke.
Das mindestens eine Paar von sich beabstandet parallel gegenüberliegende Flä chenelektroden dient dazu Energie aus dem E-Feld bzw. der Spannungsdifferenz in der Flüssigkeit abzugreifen. Liegen die Flächenelektroden auf unterschiedlichen Potenzialen, wird zwischen ihnen eine Spannungsdifferenz erzeugt, welche zur Energieversorgung der PEF-Sensorvorrichtung genutzt wird. Die Flächenelektroden sind dazu mit Eingangsan schlüssen eines Gleichrichters verbunden, welcher die Wechselspannung gleichrichtet.
Diese gleichgerichtete, insbesondere noch pulsartig geformte Gleichspannung wird durch die Spannungsstabilisierungseinrichtung stabilisiert, d.h., insbesondere verstetigt und ge glättet. Das Verstetigen kann ein Umwandeln der Pulse in ein kontinuierliches Span nungssignal umfassen. Die von der Spannungsstabilisierungseinrichtung ausgegebene stabilisierte Spannung dient zur Energieversorgung der Datenverarbeitungseinrichtung, der Datenübertragungseinrichtung und weiterer elektrisch betriebener Komponenten der PEF-Sensorvorrichtung, falls vorhanden.
Die Spannungsstabilisierungseinrichtung kann mindestens einen Energiespeicher aufwei sen, der parallel zu den Ausgängen des Gleichrichters geschaltet ist, z.B. mit diesen Aus gängen verbunden ist. Der Energiespeicher kann z.B. ein Akkumulator oder ein Konden sator sein, beispielsweise ein Elektrolytkondensator oder ein GoldCap- bzw. SuperCap- Kondensator. Ausdauernde Energiespeicher dieser Art gestatten den Betrieb der PEF- Sensoreinrichtung auch über längere Pausen, in welchen die Spannungsversorgung der PEF-Elektroden ausgeschaltet ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Spannungsstabilisierungseinrichtung einen DC-DC- Wandler (z.B. Step-Up/Step-Down-Wandler bzw. Schaltnetzteil) aufweist, welcher vorteil hafterweise mit einem sehr weiten Bereich der Eingangsspannung umgehen kann.
Die Messsensorik kann ein oder mehrere Sensoren umfassen. Die Messsensorik kann ein oder mehrere Auswerteschaltungen umfassen, die jeweils mit einem oder mehreren Sen soren verbunden sind, um deren Messsignale zu bearbeiten, z.B. zu digitalisieren, nor mieren, usw. Die Auswerteschaltung kann in einer Weiterbildung als elektronischer Bau stein ("Sensorelektronik") vorliegen, z.B. als Mikroprozessor, ASIC, FPGA, usw. Ist min destens eine Auswerteschaltung vorhanden, kann auch sie zu ihrer Energieversorgung an die Spannungsstabilisierungseinrichtung angeschlossen sein.
Die Messdaten umfassen bzw. beinhalten insbesondere von mindestens einem Sensor der Messsensorik gemessene bzw. abgefühlte physikalische oder chemische Messgrö ßen.
Dass die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die von der mindestens einen Messsensorik übertragenen Messdaten zu verarbeiten, kann umfassen, dass die Messdaten gespeichert, verarbeitet, verknüpft, überwacht, zur Übermittlung an die Daten übertragungseinrichtung ausgewählt und/oder formatiert, usw. werden, zu bestimmten Zeitpunkten an die Datenübertragungseinrichtung übermittelt werden, usw. Die Datenver- arbeitungseinrichtung kann ein elektronischer Baustein sein, z.B. ein Mikroprozessor, ASIC, FPGA, usw.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Auswerteschaltung und die Daten verarbeitungseinrichtung separate Bausteine bzw. Komponenten der PEF- Sensorvorrichtung sind, die miteinander zumindest datentechnisch gekoppelt sind. Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Auswerteschaltung und die Datenverarbei tungseinrichtung ineinander integriert sind, z.B. indem die Datenverarbeitungseinrichtung auch als Auswerteschaltung dient bzw. die Funktion einer Auswerteschaltung umfasst.
Dass die Datenübertragungseinrichtung "zumindest" dazu eingerichtet ist, von der Daten verarbeitungseinrichtung empfangene Daten zu übertragen, umfasst, dass die Datenüber tragungseinrichtung in einer Weiterbildung als Sender dient und also Daten nur unidirekti- onal aussendet, aber nicht auch empfängt. In einer anderen Weiterbildung ist die Daten übertragungseinrichtung auch dazu eingerichtet, Daten zu empfangen und dann z.B. an die Datenverarbeitungseinrichtung weiterzuleiten. Die Datenübertragungseinrichtung kann also als Sender unidirektional Daten aussenden, z.B. an das PEF-Gerät, eine andere ex terne Instanz und/oder an eine Nutzerschnittstelle, oder kann als Senderempfänger bzw. Transceiver bidirektional Daten aussenden und empfangen, z.B. von dem PEF-Gerät, einer anderen externen Instanz und/oder von einer Nutzerschnittstelle.
Ausgesendete Daten können außer Messdaten weitere Daten umfassen, z.B. Statusda ten. Empfangene Daten können z.B. Anfragen, Steuerbefehle usw. umfassen.
Dass die Datenübertragungseinrichtung dazu eingerichtet ist, von der Datenverarbei tungseinrichtung empfangene Daten "nichtelektrisch" zu übertragen, umfasst, dass die Datenübertragung von und ggf. zu der Datenübertragungseinrichtung nicht über eine elektrische Leitung, sondern galvanisch getrennt erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass eine Verschleppung von elektrischer Energie (Spannungsverschleppung) aus dem PEF- Behälter sicher verhindert wird, wodurch eine Betriebssicherheit erhöht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Daten nicht durch das gepulste E-Feld in der Flüssigkeit gestört wer den. Es ist eine Ausgestaltung, dass die PEF-Sensorvorrichtung ferner eine mit der Datenver arbeitungseinrichtung datentechnisch koppelbare bzw. gekoppelte, galvanisch getrennte Nutzerschnittstelle aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, von der Datenübertra gungseinrichtung empfangene Daten anzuzeigen. Die Nutzerschnittstelle ist von der Da tenübertragungseinrichtung galvanisch getrennt und kann an grundsätzlich beliebiger Stelle angeordnet werden. z.B. außerhalb des PEF-Behälters oder an dem PEF-Behälter außerhalb der Flüssigkeit. Die Nutzerschnittstelle kann als Anzeigeeinheit, z.B. zum An zeigen von Messdaten, oder als Anzeige- und Bedieneinheit für das PEF-Gerät ausgebil det sein. Die Nutzerschnittstelle kann z.B. Bedientasten, Schalter, eine LED-Anzeige und/oder einen, ggf. berührungsfähigen Bildschirm usw. aufweisen. Die Nutzerschnittstel le weist eine mit der Datenübertragungseinrichtung datentechnisch koppelbare Daten- übertragungs(gegen)einrichtung auf, z.B. ein Bluetooth-Modul oder eine Fotodiode bzw. Kombination aus Fotodiode und LED. Die Nutzerschnittstelle kann ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone oder ein Tablet sein, welches insbesondere mittels eines Applikati onsprogramms dazu eingerichtet ist, als die Nutzerschnittstelle zu dienen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Ausgänge der Spannungsstabilisierungseinrichtung an die Sensorik angeschlossen sind und die Sensorik dazu eingerichtet ist, Spannungs pegel der Ausgangsspannung der Spannungsstabilisierungseinrichtung zu messen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auch die Versorgungsspannung als Messgröße nutzbar ist. Diese Ausgestaltung nutzt die Überlegung, dass eine einseitige Verteilung des Behandlungsguts in einem PEF-Behälter die gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes in dem PEF-Behälter stört. Dieser Fall kann durch Messen der Höhe der Versor gungsspannung erkannt werden. Denn die Höhe der Versorgungsspannung hängt ab: (a) von der in die Flüssigkeit über die PEF-Elektroden eingekoppelten Energiemenge durch das Anlegen der PEF-Spannung an sie und dem von der PEF-Spannung ausgelösten elektrischen Strom durch den Behälter und (b) der Verteilung des Behandlungsmittels längs des elektrischen Felds in dem PEF-Behälter. Bei einem gegebenen Leitwert der Flüssigkeit stellt sich immer eine stabile Verteilung der Spannung ein, woraus sich eine Versorgungsspannung für die PEF-Sensorvorrichtung in dem PEF-Behälter ergibt. Wenn die sich daraus ergebende die Spannung an den PEF-Elektroden um einen gewissen Faktor erhöht wird, dann steigt im gleichen Maße die von der der Spannungsstabilisie rungseinrichtung ausgegebene Versorgungsspannung (sofern, was typischerweise der Fall ist, die mittlere Leitfähigkeit der Flüssigkeit im Behälter gleichbleibt). Falls die im PEF- Behälter erwartete Versorgungsspannung bekannt ist, kann durch Vergleich der erwarte ten Versorgungsspannung mit der tatsächlich anliegenden Versorgungsspannung darauf geschlossen werden, ob das PEF-System, ggf. einschließlich des Behandlungsguts, ge stört ist. Wenn beispielsweise die Verteilung des Behandlungsguts in der Flüssigkeit sehr ungleichmäßig ist bzw. die elektrische Leitfähigkeit nicht ausgeglichen ist, dann ändert sich die Versorgungsspannung zumindest kurzfristig. Diese Änderung kann gemessen werden und gibt so Rückschluss auf Störungen im System.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Sensorik mindestens ein Paar von flächigen Elektro den ("Messelektroden") aufweist, die beabstandet voneinander und senkrecht zu den Flä chenelektroden angeordnet sind und die Sensorik dazu eingerichtet ist, eine Spannungs differenz zwischen den Messelektroden zu messen. Falls die Flächenelektroden parallel zu den PEF-Elektroden und damit senkrecht zu den idealerweise parallelen Feldlinien des E-Felds liegen, liegen die Messelektroden parallel zu den Feldlinien und damit auf einer identischen Äquipotentiallinie. Dies bewirkt, dass sich im Idealfall zwischen den Mess elektroden keine Spannungsdifferenz aufbaut. Diese gleichmäßige parallele Ausrichtung des elektrischen Feldes bleibt näherungsweise auch dann erhalten, wenn sich in der Flüssigkeit Behandlungsgut befindet, das ungefähr gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt ist. Dies gilt besonders dann, wenn die elektrische Leitfähigkeit des Behandlungsguts der elektrischen Leitfähigkeit der umgebenden Flüssigkeit entspricht.
Wenn hingegen dann, wenn (i) sich die elektrische Leitfähigkeit des Behandlungsguts von der elektrischen Leitfähigkeit der umgebenden Flüssigkeit unterscheidet und (ii) das Be handlungsgut sehr ungleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt ist, kann sich dies dann sehr ungünstig auf das Behandlungsergebnis auswirken. Dies gilt besonders dann, wenn das Behandlungsgut eine geringere elektrische Leitfähigkeit als die umgebende Flüssigkeit aufweist, in welchem Fall der elektrische Strom aus dem Behandlungsgut in die umge bende Flüssigkeit verdrängt wird. Wenn das Behandlungsgut eine höhere elektrische Leit fähigkeit als die Flüssigkeit aufweist, zieht das Behandlungsgut den Strom an. Beide Fälle stören die Gleichmäßigkeit, insbesondere Parallelität, des elektrischen Felds und damit des Stromflusses in dem PEF-Behälter und können daher zu einem ungleichmäßigem Behandlungsergebnis führen. Diese Gefahr einer ungleichmäßigen Durchwärmung kann erkannt werden, wenn die (Differenz-)Spannung zwischen den Messelektroden gemessen wird. Denn die Differenzspannung ist ein Maß für die Gleichmäßigkeit des E-Felds und damit der der Beladung des PEF-Behälters und gestattet deren Beurteilung.
Wenn erkannt wird, dass das Lebensmittel im Wasser ungleichmäßig verteilt ist, dann kann darauf geeignet reagiert werden, z.B. indem der Prozess der PEF-Behandlung zeit lich gestreckt wird, so dass eine gleichmäßige Durchwärmung des Behandlungsguts we niger auf der direkten Wirkung des Stromflusses durch das Behandlungsgut, sondern vorwiegend indirekt über die Erhitzung der umgebenden Flüssigkeit bewirkt wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Sensorik mindestens einen Sensor aus der Gruppe Temperatursensor, beispielsweise ein Messwiderstand (z.B. ein NTC) oder ein Thermo element (z.B. ein PTxxxx-Element); Salinitätssensor zur Erfassung des Salzgehalts der Flüssigkeit; weiterer Sensor zur Erfassung einer Eigenschaften der Flüssigkeit (außer der Salinität) aufweist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Über tragung von Funksignalen und/oder zur Übertragung von optischen Signalen eingerichtet ist, also insbesondere Funksignale oder optische Signale aussendet und ggf. empfängt. In ersten Fall kann die Datenübertragungseinrichtung z.B. ein Bluetooth-Modul oder ein RFID- Sender oder -Transceiver sein oder ausweisen. Im zweiten Fall kann die Daten übertragungseinrichtung z.B. ein eine LED und ggf. eine Fotodiode sein oder aufweisen. Die optischen Signale bzw. Lichtsignale können mit oder ohne Lichtwellenleiter (z.B. eine Glasfaser) übertragen werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass im Bereich der Elektroden (Flächenelektroden und/oder Messelektroden) Abstandshalter angebracht sind. Die Abstandshalter verhindern vorteil hafterweise das Aufliegen und damit das direkte elektrische Kontaktieren mit dem Be handlungsgut, so dass dieses Behandlungsgut keinen Kurzschluss verursachen kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Elektroden (Flächenelektroden und/oder Messelektro den) und/oder die Flüssigkeit benetzende Oberflächen von Sensoren nicht-korrodierend ausgebildet sind und/oder die Flüssigkeit nicht nachteilig verändern. Es ist eine Weiterbil dung, dass die Elektroden und/oder Sensoroberflächen aus Edelstahl, Titan oder entspre chenden Legierungen bestehen oder beschichtet sind. Es ist eine Weiterbildung, dass die PEF-Sensorvorrichtung in einem PEF-Gerät verbaut ist. Dies ergibt den Vorteil, dass sie dauernd bereitsteht und durch einen Nutzer nicht ver legt wird. Es ist auch möglich, dass einzelne Komponenten der PEF-Sensorvorrichtung in dem PEF-Gerät verbaut sind, während andere Komponenten eigenständig handhabbar und damit entnehmbar sind. Beispielsweise können ein oder mehrere Paare von Testelek troden fest in ansonsten elektrisch nichtleitenden Seiten bzw. Seitenwänden des PEF- Behälters eingelassen sein, welche Wände insbesondere senkrecht zu den PEF- Elektroden stehen, während andere Komponenten eigenständig handhabbar sind und nach Einsatz in den PEF-Behälter mit den Messelektroden elektrisch verbunden werden können.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die PEF-Sensorvorrichtung, oder zumindest einige der Komponenten davon, eine eigenständig handhabbare Baugruppe ist. Die Baugruppe ist insbesondere von einem Nutzer aus dem PEF-Behälter entnehmbar. Dies ergibt den Vor teil, dass sie zur Reinigung, Aufbewahrung, Wartung und/oder Auswechselung entnehm bar ist. Es ist eine Weiterbildung, dass die in der Baugruppe vorhandenen Komponenten, außer den Sensoren, gegenüber der Flüssigkeit abgedichtet sind. Dies verhindert vorteil hafterweise eine Schädigung dieser Komponenten durch die Flüssigkeit, z.B. aufgrund von Korrosion. Es ist eine Weiterbildung, dass die in der Baugruppe vorhandenen Kom ponenten, ggf. außer den Sensoren, elektrisch abgeschirmt sind. Dies verhindert vorteil hafterweise einen Störung oder sogar Zerstörung dieser Komponenten durch das PEF- Wechselfeld. Es ist eine Weiterbildung, dass die Baugruppe ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse kann ein flüssigkeitsdichtes und elektrisch schirmendes Gehäuse sein. Die Elektroden (Flächenelektroden und, falls vorhanden, Messelektroden) und ggf. weitere Sensoren können in eine Außenseite des Gehäuses eingelassen sein oder können in das Gehäuse eingesetzt sein. Auch kann ein Fenster für die Datenübertragungsvorrichtung vorhanden sein.
Das Gehäuse kann eine quaderförmige Grundform aufweisen. In diesem Fall kann eine Unterseite des Gehäuses als Auflagefläche dienen, während an sich gegenüberliegenden Seitenflächen die Flächenelektroden und an den beiden anderen sich gegenüberliegen den Seitenflächen die Messelektroden angeordnet sind. Diese Anordnung weist den Vor teil auf, dass durch einfache Ausrichtung des Gehäuses auch die Flächen- und Mes- selektroden einfach ausrichtbar sind, insbesondere die Flächenelektroden parallel zu den PEF-Elektroden und die Messelektroden senkrecht dazu. Jedoch ist die Grundform nicht darauf beschränkt, sondern kann z.B. auch Zylinder- bzw. scheibenförmig sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die PEF-Sensorvorrichtung eine rollbare Außenkontur aufweist, über welche die Flächenelektroden von mehreren Paaren von Flächenelektro den verteilt angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für den Fall, dass die PEF-Sensorvorrichtung in kontinuierlich betriebenen PEF-Durchlaufsystemen zum Einsatz kommt. Solche Durchlaufsysteme sind für industriellen Anwendungen bzw. in industriellen Anlagen bekannt. Im Durch lauf betrieb können die PEF-Sensorvorrichtungen mit der Flüssigkeit "mitlaufen" bzw. "mittrollen" und gestatten eine "in-Situ-Analyse" in Echtzeit ohne jede Drahtverbindung nach außen. Durch die verteilte Anordnung mehrerer Paare von Flächenelektroden ist praktisch immer zumindest ein Paar von Flächenelektro den so im E-Feld angeordnet ist, dass darüber Energie abgegriffen werden kann. Dazu sind insbesondere die Paaren von Flächenelektroden gleichmäßig verteilt angeordnet. Zwar sind in dieser Ausgestaltung insbesondere keine Messelektroden zur Messung einer Verzerrung einer lokalen Feldverteilung vorhanden, da praktisch nicht auswertbar, es ist aber jederzeit möglich, lokale Parameter der Flüssigkeit wie die lokale Temperatur oder andere lokale Größen wie die Salinität oder das Vorhandensein und ggf. die Konzentrati on anderer Inhaltsstoffe über entsprechende Sensoren zu messen und die Messergebnis se zu übermitteln.
Es ist eine Weiterbildung, dass die rollbare Außenkontur eine regelmäßige, insbesondere symmetrische, Grundform aufweist. Die regelmäßige Grundform kann z.B. eine Kugelform oder Polyederform (z.B. Tetraederform, Dodekaederform oder Würfelform) sein.
Liegt eine kugelartige Grundform vor, können in einer Weiterbildung auch regelmäßig, insbesondere symmetrisch, über die Oberfläche vorstehende Vorsprünge vorhanden sein, an denen sich die Flächenelektroden befinden. In dieser Weiterbildung kann die Oberflä che z.B. wie ein Virus, insbesondere Coronavirus, geformt sein. Jedoch kann die kugelar tige Grundform auch golfballartig geformt sein, was vorteilhafterweise eine Rollneigung und eine Reinigbarkeit erleichtert. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein PEF-System, aufweisend ein PEF-Gerät mit ei nem mit Flüssigkeit füllbaren PEF-Behälter, der an gegenüberliegenden Seiten ange brachte PEF-Elektroden aufweist, und aufweisend mindestens eine PEF-Sensor- vorrichtung wie oben beschrieben. Das PEF-System kann analog zur PEF-Sensor- vorrichtung ausgebildet sein und ergibt die gleichen Vorteile.
Es ist eine Weiterbildung, dass der PEF-Behälter ein quaderförmiger Behälter ist. Er kann eine offene Oberseite aufweisen, die mittels eines Deckels verschließbar sein. Es ist eine insbesondere für Durchlaufsysteme vorteilhafte Weiterbildung, dass ein Durchlaufrohr ist, z.B. mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das PEF-Gerät ein PEF-Gargerät ist. Der PEF-Behälter ist bzw. dient dann als ein PEF-Gargutbehälter und das Behandlungsgut ist dann insbe sondere Gargut (z.B. Lebensmittel).
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine PEF-Sensorvorrichtung so in dem PEF-Behälter angeordnet ist, dass die Flächenelektroden zumindest eines Paars von Flä chenelektroden zumindest annähernd parallel zu den PEF-Elektroden ausgerichtet sind. So kann eine besonders hohe Energiemenge aus dem E-Feld bezogen werden.
Das PEF-System kann insbesondere so eingerichtet sein, dass die mindestens eine PEF- Sensorvorrichtung an einem Boden des PEF-Behälters anordenbar bzw. angeordnet ist. Die PEF-Sensorvorrichtung ist dann insbesondere eigenständig habhabbar. Es ist eine Weiterbildung, dass der PEF-Behälter dazu eingerichtet ist, die PEF-Sensorvorrichtung auszurichten. Dazu kann der PEF-Behälter, insbesondere an seinem Boden, mindestens eine Markierung aufweisen, welche den Nutzer dabei unterstützt, die PEF-Sensorvorrich tung richtig auszurichten. Alternativ oder zusätzlich kann der PEF-Behälter zur Anord nung, insbesondere Ausrichtung, der PEF-Sensorvorrichtung ausgestaltet sein, z.B. durch eine Mulde oder Rippen. Alternativ oder zusätzlich kann der PEF-Behälter zur, insbeson dere lösbaren, kraft- und/oder formschlüssigen Befestigung der PEF-Sensorvorrichtung eingerichtet sein, z.B. mit einer Klemm- und/oder Rastvorrichtung zum Anklemmen und/oder Verrasten der PEF-Sensorvorrichtung ausgestattet sein. Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest die Messelektroden mindestens eines Paars von Messelektroden der PEF-Sensorvorrichtung an gegenüberliegenden Seiten des PEF- Behälters angeordnet sind, die jeweils senkrecht zu den PEF-Elektroden verlaufen. Aus Sicht des durch den PEF-Behälter fließenden Stroms liegen die jeweiligen Messelektro den im Idealfall auf Äquipotentialflächen. Dann wird zwischen den einzelnen Messelektro den praktisch keine Spannung gemessen, abgesehen möglicherweise von sehr kleinen Spannungen, welche durch Fluktuationen z. B. des Wassers in dem PEF-Behälter ausge löst sein mögen. Durch eine, insbesondere gleichmäßige, Verteilung von grundsätzlich beliebig vielen Elektroden über die Seiten bzw. Wände kann eine ungleichmäßige Vertei lung der Leitfähigkeit im PEF-Behälter fast beliebig genau lokalisiert werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die an einer gleichen Seite angeordneten Messelektroden von zumindest zwei Paaren von Messelektroden an unterschiedlicher Höhe an der Wand angeordnet sind bzw. nicht auf gleicher Höhe liegen. Mittels einer solchen Anordnung kann vorteilhafterweise die Füllhöhe der Flüssigkeit in dem PEF-Behälter sehr genau be stimmt werden. Die Füllhöhe wiederum gestattet die Berechnung der mittleren elektri schen Leitfähigkeit des Behälterinhalts und damit auch eine Abschätzung des mittleren Salzgehalts bzw. einer mittleren Salinität. Dies kann beispielsweise so umgesetzt sein, dass einer Steuereinrichtung des PEF-Geräts die Spannung an den PEF-Elektroden so wie der durch den PEF-Behälter fließende Strom bekannt sind. Mit diesen Daten kann der elektrische Widerstand des Behälterinhalts berechnet werden. Mit der gegebenen Grund fläche des Behälters und der Füllhöhe kann die mittlere elektrische Leitfähigkeit des Be hälterinhalts berechnet werden. Da die Leitfähigkeit im Wesentlichen durch den Salzgeh alt bestimmt wird, ist damit auch dieser Salzgehalt zumindest näherungsweise bekannt. Die Messelektroden können beliebig geformt sein. Dabei sind die Messelektroden vorteil hafterweise entlang der dominierenden Stromrichtung möglichst klein, denn sie stellen lokale Kurzschlüsse dar und führen so zu lokalen Verzerrungen des E-Felds und damit des Stroms.
Die vorstehenden Betrachtungen zu den die Messelektroden beruhen auf der Messung einer Differenzspannung durch die Messelektroden „senkrecht" zu der idealen Stromrich tung bzw. zu der Ausrichtung des elektrischen Felds. Dazu können die Messelektroden an der in Stromrichtung "linken" und "rechten" Seit bzw. Seitenwand angeordnet sein. Alter nativ oder zusätzlich können Messelektroden am Boden und, in die Flüssigkeit eintau- chend, an dem Deckel des PEF-Behälters angeordnet sein. Sind Messelektroden sowohl an den Seitenwänden als auch an Boden und Deckel vorhanden, stellen die Richtungen der beiden Differenzspannungen und die Richtung des idealen Stroms ein orthogonales System dar. Es dann, z.B. mit Hilfe mosaikförmiger Anordnungen von Messelektroden (welche die jeweiligen Seiten bzw. Flächen möglichst vollständig bedecken) möglich, eventuelle Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung der lokalen Energiedichte und/oder der elektrischen Leitfähigkeit in dem PEF-Behälter dreidimensional zu lokalisieren. Dies kann beispielsweise durch Lösung dreidimensionaler partieller Differentialgleichungen gesche hen. Eine solche Bestimmung eines dreidimensionalen Raumbilds der lokalen Energie dichte und/oder der elektrischen Leitfähigkeit ist insbesondere in der industriellen Anwen dung vorteilhaft, weil damit Störungen im Betrieb kontinuierlich laufender Anlagen sehr schnell erkannt werden können.
Allgemein sollten die Messelektroden der einzelnen Seiten (Seitenwände, Boden und/oder Deckel) nicht zu nahe beieinander liegen, etwa derart, dass Lücken bzw. Ab stände zwischen zwei benachbarten Messelektroden wesentlich schmaler sind als die Flächen selbst.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das PEF-Gargerät eine Steuereinrichtung zu seinem Be trieb aufweist, welche mit der PEF-Sensorvorrichtung datentechnisch gekoppelt ist und die dazu eingerichtet ist, den Betrieb in Abhängigkeit von Daten, die von der PEF- Sensorvorrichtung empfangen worden sind, zu steuern. Beispielsweise kann die PEF- Sensorvorrichtung oder die Steuereinrichtung erkennen, dass Behandlungsgut im Wasser ungleichmäßig verteilt ist, und die Steuereinrichtung kann dann geeignet darauf reagieren, z.B. indem sie die Dauer der PEF-Behandlung zeitlich streckt. Dadurch wird eine gleich mäßige Durchwärmung des Behandlungsguts über die Erhitzung der umgebenden Flüs sigkeit verstärkt.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens einen Nutzerhinweis an einen Nutzer auszugeben, z.B. der Art "Bitte PEF-Behälter um rühren", wenn eine ungleichmäßige Verteilung von Behandlungsgut festgestellt worden ist. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines PEF-Systems wie oben beschrieben, bei dem bei einem Betrieb des PEF-Systems, während dessen der PEF-Behälter mit Flüssigkeit gefüllt ist, zumindest die Flächenelektroden der PEF-Sensor- vorrichtung in die Flüssigkeit eintauchen und an die PEF-Elektroden eine gepulste Hoch spannung angelegt wird, an zumindest einem Paar von Flächenelektroden aufgrund der an die PEF- Elektroden angelegten gepulsten Hochspannung eine Spannungsdifferenz erzeugt wird, die Spannungsdifferenz durch den Spannungsstabilisator stabilisiert wird und die sta bilisierte Spannung zur Energieversorgung zumindest an die Datenverarbeitungsein richtung und die Datenübertragungseinrichtung ausgegeben wird, die Datenverarbeitungseinrichtung von der Messsensorik Messdaten empfängt und an die Datenübertragungseinrichtung weiterleitet und die Datenübertragungseinrichtung von der Datenverarbeitungseinrichtung zur Über tragung an eine weitere Einheit (z.B. eine Nutzerschnittstelle, Smartphone) vorgese hene Daten, einschließlich von Messdaten, an die weitere Einheit übertragen werden.
Das Verfahren kann analog zu der PEF-Sensoreinrichtung und dem PEF-System ausge bildet werden und weist die gleichen Vorteile auf.
Dass die Datenverarbeitungseinrichtung von der Sensorik Messdaten empfängt und an die Datenübertragungseinrichtung weiterleitet, umfasst insbesondere, dass die Messsen sorik mindestens einen Sensor ausweist, welcher Messgrößen, insbesondere aus der Flüssigkeit, aufnehmen kann. Die Messgrößen können als Messdaten an die Datenverar beitungseinrichtung weitergeleitet werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbei spiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt in Schrägansicht eine Skizze eines PEF-Systems, aufweisend ein
PEF-Gerät mit einem mit Flüssigkeit füllbaren PEF-Behälter und eine PEF- Sensorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig.2 zeigt in Draufsicht ein Blockschaltbild einer möglichen PEF-
Sensorvorrichtung aus Fig.1 ; und
Fig.3 zeigt in Schrägansicht eine Skizze eines PEF-Behälter gemäß einem zwei ten Ausführungsbeispiel.
Fig.1 zeigt in Schrägansicht eine Skizze eines PEF-Systems 1, 3, aufweisend ein PEF- Gerät in Form eines PEF-Gargeräts 1 mit einem mit Flüssigkeit (o. Abb.) füllbaren PEF- Behälter in Form eines PEF-Gargutbehälters 2 und eine PEF-Sensorvorrichtung 3. Der PEF-Gargutbehälter 2 weist hier eine oberseitig offene quaderförmige Grundform auf, an deren sich parallel gegenüberliegenden Stirnseiten (hier in der y, z-Ebene dargestellt) jeweils eine flächige PEF-Elektrode 4 angeordnet ist. An die PEF-Elektroden 4 ist mittels eines Puls-Generators (o. Abb.) ein pulsartiges Hochfrequenz-Wechselfeld anlegbar. Die PEF-Elektroden 4 wirken daher wie Kondensatorplatten, so dass sich zwischen Ihnen ein paralleles E-Feld E ausbildet. Ist der PEF-Gargutbehälter 2 mit Flüssigkeit wie z.B. salz haltigem Wasser gefüllt, fließt ein entsprechender elektrischer Strom zwischen den PEF- Elektroden 4, der zu einer Durchwärmung der Flüssigkeit und von in der Flüssigkeit be findlichem Gargut (o. Abb.).
Die zu den PEF-Elektroden 4 senkrechten Seitenwände 5 (hier in der x, y-Ebene darge stellt) sowie der Boden 6 (hier in der x, z-Ebene dargestellt) des PEF-Gargutbehälters 2 bestehen aus elektrisch isolierenden Material, z.B. Kunststoff oder Glas, so dass die PEF- Elektroden 4 voneinander elektrisch isoliert sind. Die offene Oberseite, die auch als Ein füllöffnung für die Flüssigkeit und als Beschickungsöffnung für Gargut dient, ist mittels eines Deckels (o. Abb.) abdeckbar. Alternativ oder zusätzlich zu der Anordnung an den Stirnwänden können PEF-Elektroden auch an dem Boden 6 und dem Deckel angeordnet sein.
Das PEF-Gargerät 1 weist eine Steuerung zum Steuern seines Betriebs auf. Das PEF- Gargerät 1 kann auch eine Nutzerschnittstelle (o. Abb.) zum Anzeigen von Information und zum Eingeben von Befehlen usw. durch einen Nutzer aufweisen. Alternativ oder zu sätzlich kann das PEF-Gargerät 1 über ein mobilen Nutzerendgerät wie ein Smartphone oder einen Tablet-PC bedient, insbesondere fernbedient, werden. Die PEF-Sensorvorrichtung 3 dient dazu, physikalische und/oder chemische Parameter der Flüssigkeit wie deren Temperatur, Salinität, usw. und/oder Zustände oder Eigenschaf ten des in der Flüssigkeit aufgebauten E-Felds und/oder elektrischen Stroms und/oder Zustände oder Eigenschaften des in der Flüssigkeit befindlichen Garguts (z.B. Lebensmit tel) einfach und mit hoher Betriebssicherheit zu bestimmen. Sie ist dazu nicht schwimm fähig, sondern hier auf dem Boden 6 des PEF-Gargutbehälters 2 abgelegt.
Fig.2 zeigt in Draufsicht ein Blockschaltbild einer möglichen Variante der PEF- Sensorvorrichtung 3. An gegenüberliegenden Seitenwänden eines wasserdichten und elektrisch schirmenden Gehäuses 7 sind Flächenelektroden 8 parallel zueinander ange ordnet und werden dabei durch die die PEF-Sensorvorrichtung 3 umgebende Flüssigkeit benetzt. Das Gehäuse 7 ist hier quaderförmig gewählt, kann aber grundsätzlich einen beliebige andere Grundforma aufweisen, z.B. eine flache Zylinderform, bei der eine Flachseite als Auflageseite dient.
Die PEF-Sensorvorrichtung 3 ist hier beispielhaft eigenständig handhabbar und damit entnehmbar und vorteilhafterweise so in dem PEF-Behälter 2 angeordnet, dass die bei den Flächenelektroden 8 parallel den PEF-Elektroden 4 ausgerichtet sind (hier dann bei de in der y, z-Ebene). Dies ergibt den Vorteil, dass die beiden Flächenelektroden 8 auf unterschiedlichen Äquipotentialflächen des in x-Richtung ausgerichteten E-Felds E liegen und dadurch zwischen ihnen eine besonders hohe Differenzspannung erzeugt wird. Eine solche Ausrichtung der PEF-Sensorvorrichtung 3 kann z.B. durch am Boden 6 des PEF- Behälters 2 vorhandene Markierungen und/oder mechanische Ausrichtungshilfen unter stützt werden.
Die beiden Flächenelektroden 8 sind mit Eingängen eines Gleichrichters 9 wie z.B. einem Brückengleichrichter verbunden. Dadurch wird bei vorhandenem E-Feld E an den Aus gängen des Gleichrichters 9 eine gleichgerichtete, gepulste Ausgangsspannung ausge geben. Zwischen die Ausgänge des Gleichrichters 9 ist ein Energiespeicher wie ein Kon densator 10 zwischengeschaltet, der die gepulste Ausgangsspannung glättet und auch gewisse Pausen in der Aufbringung der PEF-Spannung überbrücken kann. An die Aus gänge des Gleichrichters 9 und parallel zu dem Kondensator 10 sind Eingänge einer Spannungsstabilisierungseinrichtung 11 angeschlossen, die z.B. als Step-Up/Step-Down- Wandler bzw. Schaltnetzteil ausgebildet sein kann. Dadurch wird eine Restwelligkeit der eingehenden beseitig oder zumindest stark verringert, und es wird ein vorgegebenes Spannungsniveau (z.B. von 5 V) oder Spannungsband eingehalten. Alternativ oder zu sätzlich zu dem parallel geschalteten Kondensator 10 kann eine Glättung auch durch eine in Reihe zwischen einem Ausgang des Gleichrichters 9 und einem Eingang der Span nungsstabilisierungseinrichtung 11 zwischengeschaltete Induktivität erfolgen. Der Kon densator 10 kann aber auch als Komponente der Spannungsstabilisierungseinrichtung verstanden werden.
Die von der Spannungsstabilisierungseinrichtung 11 ausgegebene Spannung dient als Versorgungsspannung für weitere Komponenten der PEF-Sensorvorrichtung 3 wie eine zu einer Messsensorik 12 gehörige Auswerteschaltung 13, eine Datenverarbeitungsein richtung 14, eine Datenübertragungseinrichtung 15 und eine Nutzerschnittstelle 16 (wie durch die gepunkteten Pfeile angedeutet). Die Datenverarbeitungseinrichtung 14 ist mit der Auswerteschaltung 13 der Messsensorik 12 datentechnisch gekoppelt (z.B. über min destens eine Datenleitung) und dazu eingerichtet, von der Auswerteschaltung 13 übertra gene Messdaten zu verarbeiten. z.B. zu der damit datentechnisch (z.B. über mindestens eine Datenleitung) gekoppelte Datenübertragungseinrichtung 15 zu übertragen.
Die Auswerteschaltung 13 kann z.B. dazu eingerichtet sein, von mindestens einem Sen sor erzeugte Messsignale zu digitalisieren. Dazu ist hier rein beispielhaft ein Temperatur sensor 17 gezeigt, der dazu eingerichtet ist, die Temperatur des umgebenden Mediums abzufühlen, z.B. ein Ptxxxx-Element wie ein Pt100- oder PT1000-Thermofühler. Alternativ oder zusätzlich können noch weitere dedizierte Sensoren wie ein Salinitätssensor (o. Abb.) usw. an die Messsensorik 12 angeschlossen sein.
Ein weiterer an die Auswerteschaltung 13 angeschlossener Sensor besteht aus einem Paar von sich entlang der z-Achse gegenüberliegenden, senkrecht zu den Flächenelekt roden 8 stehenden Messelektroden 18, die bei ideal parallelem E-Feld E und Ausrichtung entlang des E-Felds E auf gleicher Potentialhöhe eine Differenzspannung von null zwi schen sich aufweisen. Ist jedoch das E-Feld E gestört oder verzerrt, bildet sich eine Diffe renzspannung aus, die folglich ein Maß für eine mögliche Störung oder Verzerrung (z.B. durch ungleichmäßig in dem PEF-Behälter 2 verteiltes Gargut) darstellt. Auch der Spannungspegel der von der Spannungsstabilisierungseinrichtung 11 ausgege benen Ausgangs- bzw. Versorgungsspannung kann als Messignal von der Auswer teschaltung 13 verarbeitet werden. Dies ergibt den Vorteil, dass mögliche Verzerrungen des E-Felds z.B. durch ungleichmäßig in dem PEF-Behälter 2 verteiltes Gargut feststell bar sind.
In einer möglichen Weiterbildung ist auch eine Nutzerschnittstelle 16 in die PEF- Sensoreinrichtung integriert und dabei in und/oder an dem Gehäuse 7 angeordnet. Die Nutzerschnittstelle 16 kann mindestens eine Anzeigeeinrichtung wie eine Segmentanzei ge, LED-Anzeige, LCD-Anzeige usw. umfassen, beispielsweise zur Anzeige von Messda ten wie der Temperatur des umgebenden Mediums und/oder Indikatorleuchten wie Lämp chen oder LEDs, welche einen störfreien oder gestörten Zustand anzeigen, beispielswei se durch einen Farbwechsel. Die Nutzerschnittstelle 16 ist dazu datentechnisch ebenfalls mit der Datenverarbeitungseinrichtung 14 gekoppelt und kann von ihr Daten empfangen, z.B. Messdaten und/oder Statusdaten.
Die Datenübertragungseinrichtung 15 kann von der Datenverarbeitungseinrichtung 14 empfangene Daten, die insbesondere Messdaten der Sensoren 11, 17, 18 umfassen kön nen, nichtelektrisch an eine - somit galvanisch getrennte - andere Instanz wie das PEF- Gerät 1, eine eigenständige Nutzerschnittstelle und/oder an ein mobiles Nutzerendgerät (o. Abb.) übertragen und auch Daten empfangen. Sie kann insbesondere zur bidirektiona len Datenübertragung eingerichtet sein. Die Datenübertragungseinrichtung 15 kann dazu als ein Funkmodul, insbesondere Bluetooth-Modul ausgebildet sein oder ein solches Mo dul umfassen. Alternativ kann die Datenübertragungseinrichtung 15 einen Opto- Transceiver umfassen, der z.B. eine LED zur Datenaussendung und einen Fotodiode zum Datenempfang aufweist. Die optischen Signale können z.B. frei durch die Flüssigkeit übertragen werden, oder die Datenübertragungseinrichtung 15 kann mit der anderen In stanz über ein Glasfaserkabel verbunden sein. Insbesondere falls keine in das Gehäuse 7 integrierte Nutzerschnittstelle 16 aufweist, kann die andere Instanz eine Nutzerschnittstel le darstellen. Dies ergibt den Vorteil, dass die Nutzerschnittstelle außerhalb der Flüssig keit anordenbar ist und damit besonders einfacher ablesbar und zudem von einem Nutzer auch zur Eingabe bedienbar ist. Zusätzlich oder alternativ können so Daten, insbesondere umfassend Messdaten, an eine Steuereinrichtung des PEF-Gargeräts 1 übertragen wer- den, die wiederum dazu eingerichtet ist, den Betrieb des PEF-Gargeräts 1 in Abhängigkeit von den so empfangenen Daten zu steuern.
Im Bereich der PEF-Sensorvorrichtung 3, insbesondere im Bereich der Elektroden 8, 18, können Abstandshalter (o. Abb.) vorhanden sein, z.B. an dem Boden 6 und/oder an dem Gehäuse 7, wodurch vorteilhafterweise verhindert werden kann, dass Gargut die Elektro den 8, 18 kontaktiert und dadurch z.B. einen Kurzschluss erzeugt.
Obwohl als eigenständig handhabbar beschrieben, kann in einem anderen Ausführungs beispiel die PEF-Sensorvorrichtung oder zumindest eine oder mehrere ihrer Komponen ten fest in dem PEF-Behälter verbaut sein.
In noch einem anderen Ausführungsbeispiel kann das PEF-Gerät ein industrielles Gerät sein, dass bei dem die Flüssigkeit im Durchlauf durch den PEF-Behälter geführt wird. Speziell in diesem Fall kann die PEF-Sensorvorrichtung eine rollbare Außenkontur auf weist, über welche die Flächenelektroden von mehreren Paaren von Flächenelektroden verteilt angeordnet sind und welche mit der fließenden Flüssigkeit mitrollen bzw. mitgeris sen werden kann.
Fig.3 zeigt in Schrägansicht eine Skizze eines PEF-Behälters 19. Im Gegensatz zu dem PEF-Behälter 2 ist die PEF-Sensorvorrichtung nun in das PEF-Gerät integriert und kann dabei sogar auf die Flächenelektroden 8 verzichten, falls die elektrisch betriebenen Kom ponenten durch das PEF-Gerät direkt mit elektrischer Energie versorgt werden. Jedoch sind auch beliebige Mischformen möglich.
Bei dem PEF-Behälter 19 sind in die Seitenwände 5 sich spiegelsymmetrisch gegenüber liegende Messelektroden 20 jeweiliger Paare von Messelektroden eingebracht, hier bei spielhaft in einer senkrechten Reihenanordnung. Diese Reihenanordnung ergibt den Vor teil, dass damit der Füllstand der Flüssigkeit in dem PEF-Behälter 19 z.B. durch Anlegen einer Messspannung messbar oder zumindest abschätzbar ist, da der elektrische Wider stand zwischen oberhalb der Flüssigkeit angeordneten Messelektroden 20 sehr hoch ist im Vergleich zum elektrischen Widerstand von in der Flüssigkeit eintauchenden Mes selektroden 20. Zudem lässt sich durch eine solche Anordnung eine Feldverteilung, ins besondere Verzerrung, des E-Felds E entlang der y-Achse an der x-Position der Rei- henanordnung bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Boden 6 eine sich in z- Richtung erstreckende Reihe von Messelektroden 21 angeordnet sein, denen insbeson dere spiegelsymmetrisch in einem Deckel (o. Abb.) angeordnete, in die Flüssigkeit tau chende Messelektroden 21 gegenüberliegen. Analog zu den Messelektroden 20 lässt sich durch eine solche Anordnung der Messelektroden 21 eine Feldverteilung, insbesondere Verzerrung, des E-Felds E entlang der z-Achse an der x-Position der Reihenanordnung bestimmen. Es ist eine Weiterbildung, dass sowohl die Messelektroden 20 als auch die Messelektroden 21 vorhanden sind. Dadurch lässt sich an der zugehörigen x-Position eine zweidimensionale Feldverteilung bestimmen. Dieses Prinzip kann bei Bedarf erwei tert werden, z.B. durch Vorsehen zusätzlicher Reihen von Messelektroden entlang der x- Erstreckung. In einer Weiterbildung können z.B. die Seitenwände 5 und/oder der Boden 6 und Deckel in einer matrixartigen Anordnung mit Messelektroden 20, 21 versehen sein, was den Vorteil ergibt, dass die Feldverteilung in dem PEF-Behälter 19 dreidimensional bestimmbar ist, z.B. durch Anwendung eines Systems dreidimensionaler Differentialglei chungen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbei spiel beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Tole ranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 PEF-Gargerät
2 PEF-Gargutbehälter
3 PEF-Sensorvorrichtung
4 PEF-Elektrode
5 Seitenwand
6 Boden
7 Gehäuse
8 Flächenelektrode
9 Gleichrichter
10 Kondensator
11 Spannungsstabilisierungseinrichtung
12 Messsensorik
13 Auswerteschaltung
14 Datenverarbeitungseinrichtung
15 Datenübertragungseinrichtung
16 Nutzerschnittstelle
17 Temperatursensor
18 Messelektrode
19 PEF-Behälter
20 Messelektrode
21 Messelektrode
E E-Feld x x-Achse y y- Achse z z-Achse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Nicht schwimmfähige PEF-Sensorvorrichtung (3), aufweisend
- mindestens ein Paar von sich beabstandet parallel gegenüberliegende Flä chenelektroden (8), die mit Eingangsanschlüssen eines Gleichrichters (9) ver bunden sind,
- eine eingangsseitig an die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters (9) ange schlossene Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11),
- eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) ange schlossene Datenverarbeitungseinrichtung (14), an die mindestens eine Mess sensorik (12, 13) angeschlossen ist und die dazu eingerichtet ist, von der min destens einen Messsensorik (12, 13) übertragene Messdaten zu verarbeiten, und
- eine ausgangsseitig an die Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) ange schlossene und mit der Datenverarbeitungseinrichtung (14) datentechnisch ge koppelte Datenübertragungseinrichtung (15), die zumindest dazu eingerichtet ist, von der Datenverarbeitungseinrichtung (14) empfangene Daten nichtelektrisch zu übertragen.
2. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine mit der Daten verarbeitungseinrichtung (14) datentechnisch gekoppelte, galvanisch getrennte Nut zerschnittstelle, die zumindest dazu eingerichtet ist, von der Datenübertragungsein richtung (14) empfangene Daten anzuzeigen.
3. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgänge der Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) an die Messsensorik (12, 13) angeschlossen sind und die Messsensorik (12, 13) dazu eingerichtet ist, Spannungspegel der Ausgangsspannung der Spannungsstabilisierungseinrichtung (10, 11) zu messen.
4. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messsensorik (12, 13) mindestens ein Paar von flächigen Messelektroden (18) auf weist, die beabstandet voneinander und senkrecht zu den Flächenelektroden (8) angeordnet sind und die Messsensorik (12, 13) dazu eingerichtet ist, eine Span nungsdifferenz zwischen den Messelektroden (18) zu messen.
5. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messsensorik (12, 13) mindestens einen Sensor aus der Gruppe
- Temperatursensor (17),
- Salinitätssensor aufweist.
6. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenübertragungseinrichtung (15) zur Übertragung von Funksignalen, insbesonde re Bluetooth-Signalen, und/oder zur Übertragung von optischen Signalen eingerich tet ist.
7. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Bereich der Elektroden (8, 18) Abstandshalter angebracht sind.
8. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (3) eigenständig handhabbar ist.
9. PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (3) eine rollbare Außenkontur aufweist, über welche die Flä chenelektroden (8) von mehreren Paaren von Flächenelektroden verteilt angeordnet sind
10. PEF-System, (1, 3) aufweisend ein PEF-Gerät (1) mit einem mit Flüssigkeit füllbaren PEF-Behälter (2; 19), der an gegenüberliegenden Seiten angebrachte PEF- Elektroden (4) aufweist, und aufweisend mindestens eine PEF-Sensorvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. PEF-System (1, 3) nach Anspruch 10, wobei das PEF-Gerät (1) ein PEF-Gargerät ist, der PEF-Behälter (2) ein PEF-Gargutbehälter ist und die mindestens eine PEF- Sensorvorrichtung (3) so in dem PEF-Behälter (2) angeordnet ist, dass die Flä- chenelektroden (8) zumindest eines Paars von Flächenelektroden (8) zumindest annähernd parallel zu den PEF-Elektroden (4) ausgerichtet sind.
12. PEF-System nach einem der Ansprüche 10 oder 11 mit die mindestens einer PEF- Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Messelektroden (20, 21) mindestens eines Paars von Messelektroden an gegenüberliegenden Seiten des PEF-Behälters (19) angeordnet sind, die jeweils senkrecht zu den PEF-Elektroden (4) verlaufen.
13. PEF-System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das PEF-Gargerät (1) eine Steuereinrichtung zu seinem Betrieb aufweist, welche mit der PEF-Sensor- vorrichtung (3) datentechnisch gekoppelt ist und die dazu eingerichtet ist, den Be trieb in Abhängigkeit von von der PEF-Sensorvorrichtung (3) empfangenen Daten zu steuern.
14. Verfahren zum Betreiben eines PEF-Systems (1, 3) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem bei einem Betrieb des PEF-Systems (1, 3), während dessen der PEF-Behälter (2) mit Flüssigkeit gefüllt ist, zumindest die Elektroden (8, 18) der PEF-Sensorvorrichtung (3) in die Flüssigkeit eintauchen und an die PEF-Elektroden (4) eine gepulste Hochspannung angelegt wird,
- an zumindest einem Paar von Flächenelektroden (8) aufgrund der an die PEF- Elektroden (4) angelegten gepulsten Hochspannung eine Spannungsdifferenz erzeugt wird,
- die Spannungsdifferenz durch den Spannungsstabilisator (10, 11) stabilisiert wird und die stabilisierte Spannung zur Energieversorgung zumindest an die Daten verarbeitungseinrichtung (14) und die Datenübertragungseinrichtung (15) ausge geben wird,
- die Datenverarbeitungseinrichtung (14) von der Messsensorik (12, 13) Messda ten empfängt und an die Datenübertragungseinrichtung (15) weiterleitet und
- die Datenübertragungseinrichtung (15) von der Datenverarbeitungseinrichtung (14) zur Übertragung an eine weitere Einheit vorgesehene Daten, einschließlich der Messdaten, an die weitere Einheit übertragen werden.
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