ES2587706T3 - Aparato de cocción que consta de un dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o degradación de un fluido y su utilización - Google Patents

Aparato de cocción que consta de un dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o degradación de un fluido y su utilización Download PDF

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ES2587706T3 ES08736391.7T ES08736391T ES2587706T3 ES 2587706 T3 ES2587706 T3 ES 2587706T3 ES 08736391 T ES08736391 T ES 08736391T ES 2587706 T3 ES2587706 T3 ES 2587706T3
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Abstract

Aparato de cocción que consta de una cubeta y de un dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o de la degradación de un fluido que consta de un sensor capacitivo encapsulado dentro de una caja perforada y fijado dentro de la cubeta del aparato de cocción que comprende un fondo, estando dicho sensor conectado a un circuito electrónico de tratamiento, comprendiendo dicho sensor un par de electrodos planos que tienen, cada uno de ellos, la forma de un peine que tiene una multitud de dientes sustancialmente paralelos entre sí y que se extienden desde una base, disponiéndose los electrodos uno con respecto al otro de modo que los dientes de un electrodo se imbrican entre los dientes del otro electrodo sustancialmente en un mismo plano caracterizado por que el sensor encapsulado está orientado dentro de la cubeta de manera que el eje longitudinal de la base de cada electrodo se extiende en paralelo al fondo de la cubeta y por que el plano de los electrodos del sensor forma un ángulo comprendido entre 0º y 60º con la dirección vertical.

Description

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DESCRIPCION
Aparato de coccion que consta de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o degradacion de un fluido y su utilizacion
La presente invencion se refiere a un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido, en particular de un aceite. La invencion se refiere en particular a un dispositivo de este tipo que consta de un sensor capacitivo que permite la medicion de la calidad y/o de la degradacion de un aceite de frefr, directamente dispuesto dentro del aparato de coccion, y en el que el sensor capacitivo esta orientado de tal manera que mejora de forma importante la calidad y la fiabilidad de la medicion capacitiva.
Es bien sabido que los aceites alimentarios se degradan durante la coccion, en particular cuando se llevan de manera repetida a temperaturas elevadas. Tradicionalmente, para frefr los alimentos estos aceites se llevan a unas temperaturas del orden de 180 °C. A estas temperaturas se producen una multitud de reacciones qmmicas, como polimerizaciones, termo-oxidaciones, etc., que alteran de manera importante la calidad del aceite. La cantidad de algunos productos de estas reacciones no debe sobrepasar un umbral impuesto por la legislacion, ya que mas alla de este umbral el aceite se considera como no apto para el consumo. Es, por lo tanto, importante poder detectar este umbral de manera fiable con el fin de sustituir el aceite en cuanto esto es necesario. Durante mucho tiempo, este momento se ha dejado a la apreciacion de los cocineros que tras una inspeccion visual y/u olfativa determinaban si el aceite era todavfa apto para el consumo. Por supuesto, dicho metodo es puramente subjetivo y, por consiguiente, no es fiable.
En la patente EP 1 588 158 se ha propuesto, para resolver estos inconvenientes, un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un aceite de frefr.
En este dispositivo el sensor capacitivo esta directamente dispuesto dentro de la cubeta del aparato de coccion, estando este sensor encapsulado dentro de una caja de proteccion perforada fijada en una zona sumergida de la cubeta.
Aunque el dispositivo descrito en esta solicitud de patente funciona de manera satisfactoria, el hecho es que la medicion de capacidad en el interior de una freidora es una operacion muy delicada.
Durante sus investigaciones, el solicitante ha descubierto que el posicionamiento o la orientacion del sensor en el interior de la cubeta son cruciales para la obtencion de una medicion capacitiva fiable. En efecto, tanto el agua como las impurezas del aceite y los gradientes de temperatura presentes dentro de la cubeta tienen un efecto importante sobre la medicion y la precision de esta ultima.
El agua, principalmente presente en el aceite nuevo y en los alimentos que hay que frefr, se coloca en el fondo de la cubeta cuando la temperatura del aceite es inferior a 100 °C. Cuando el aceite sube de temperatura, se crea una zona “caliente” en la parte superior del elemento calentador (aprox. 180 °C) y eventualmente una zona fna (aprox. 80 °C) en la zona inferior del elemento calentador si la freidora esta prevista para ello. El agua generada por la coccion puede permanecer fraccionada con el aceite cuando su temperatura es inferior a 100 °C.
Cuando se cuece un alimento, se expulsa agua debido a la qmmica de la coccion. Una parte de esta agua pasa del estado lfquido al estado de vapor, lo que va a producir un mezclado natural lo que tambien va a hacer que suba el agua que se encontraba en la parte inferior de la cubeta. Un mezclado mecanico se realiza a menudo por el operario con el fin cocer mejor los alimentos.
Es entonces cuando las gotas de agua o del vapor de agua pueden bloquearse dentro del sensor o en su superficie, el valor medido se vuelve inservible.
Ademas, las impurezas, principalmente constituidas por empanados y por trozos de alimentos fritos, provocan el engrasamiento del sensor y principalmente en la superficie sensible del sensor y en toda la parte cerrada de la encapsulacion. Estas impurezas tienen, por lo tanto, tambien tendencia a degradar a calidad de las mediciones.
La medicion de capacidad esta tambien muy influenciada por los gradientes de temperatura presentes en la cubeta. Cuando una freidora esta encendida, la temperatura en la zona superior del elemento calentador alcanza aproximadamente 180 °C. Bajo el elemento calentador, la temperatura aumenta lentamente en ausencia de mezclado por la introduccion de productos que hay que frefr que empujan al aceite caliente desde arriba hacia abajo. Este mezclado del aceite provoca diferencias de temperatura en la superficie sensible del sensor. Este gradiente termico puede ser muy marcado y las variaciones de temperaturas pueden ser muy rapidas cuando se introducen en la cubeta los productos que hay que frefr.
Esta temperatura influencia en gran medida la constante dielectrica del aceite, por lo tanto su capacidad, que en este caso disminuye. La medicion de temperatura, y principalmente su punto de medicion, constituye, por lo tanto, tambien un elemento esencial para la precision del sistema.
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La invencion tiene, por lo tanto, como objetivo resolver este problema proporcionando un aparato de coccion definido en la reivindicacion 1 de la patente. La invencion tambien tiene por objeto la utilizacion de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido definida en la reivindicacion 7 de la patente.
De acuerdo con una caractenstica ventajosa el plano de los electrodos del sensor forma un angulo comprendido entre 0° y 30° con la direccion vertical.
De acuerdo con una caractenstica preferente el plano de los electrodos del sensor forma un angulo sustancialmente nulo con la direccion vertical.
De acuerdo con otra caractenstica del dispositivo el sensor se fija dentro de la cubeta de manera extrafble sobre un soporte de fijacion.
De acuerdo con otra caractenstica mas del dispositivo, el sensor se fija directamente bajo el elemento calentador del aparato de coccion.
La orientacion del sensor encapsulado minimiza los efectos del gradiente de temperatura: se admite la hipotesis de que el aceite esta compuesto por isotermas (misma profundidad dentro de la cubeta = misma temperatura).
El sensor encapsulado se coloca “en el canto” de la freidora (lado estrecho que apunta hacia arriba) con el fin de minimizar las superficies planas en las que los empanados y el agua podnan acumularse.
La estructura del sensor asf como su encapsulacion son abiertas al maximo lo que permite un flujo natural de aceite. Este flujo garantiza una “limpieza” permanente del sensor y elimina las acumulaciones.
De acuerdo con una forma de realizacion se asocia una sonda de temperatura al sensor y se situa sobre la superficie del sensor, la parte sensible hacia el exterior. Esta posicion permite medir la temperatura del aceite lo mas cerca posible de la superficie del sensor.
El sensor encapsulado es extrafble. Es, por lo tanto, posible sacarlo de la cubeta con el fin de limpiarlo en caso de que el mantenimiento preventivo de las freidoras (limpieza, boil-out, etc.) no sea suficiente.
Por medio de estas caractensticas, se puede garantizar un funcionamiento optimo del sensor y mejorar la precision de la medicion capacitiva, de manera simple y eficaz. Una ventaja importante es que supera los principales problemas inherentes a cualquier freidora mediante una posicion pensada y un diseno adecuado durante el desarrollo y la instalacion.
Se mostraran otras caractensticas y ventajas de la presente invencion en la siguiente descripcion de una forma preferente de realizacion de un dispositivo de medicion de acuerdo con la invencion, presentado a tttulo de ejemplo no limitativo, en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquematica en seccion de una cubeta de freidora de una primera forma de realizacion de un dispositivo de medicion con su sensor encapsulado orientado dentro de la cubeta de acuerdo con las ensenanzas de la invencion;
- la figura 2 es una vista esquematica del extremo del dispositivo representado en la figura 1;
- la figura 3 es una vista esquematica desde arriba del dispositivo representado en la figura 1;
- la figura 4 es una vista esquematica en seccion de una cubeta de freidora de una segunda forma de realizacion
de un dispositivo de medicion con su sensor encapsulado orientado dentro de la cubeta de acuerdo con las ensenanzas de la invencion;
- la figura 5 es una vista esquematica del extremo del dispositivo representado en la figura 4;
- la figura 6 es una vista esquematica desde arriba del dispositivo representado en la figura 4;
- la figura 7 es una vista esquematica del sensor encapsulado del dispositivo de acuerdo con la invencion;
- la figura 8 es una vista esquematica en perspectiva del sensor encapsulado del dispositivo de acuerdo con la invencion;
- la figura 9 es una vista esquematica en seccion del sensor encapsulado de acuerdo con la invencion; y
- la figura 10 es una vista esquematica en elevacion del sensor no encapsulado de acuerdo con la invencion.
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Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se observa una forma de realizacion de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido en particular de un aceite, designado por la referencia general 1.
Hay que senalar que la descripcion que viene a continuacion se hara en una aplicacion del dispositivo 1 a la medicion de la calidad y/o de la degradacion de un aceite alimentario o similar, utilizado para frefr alimentos en una aparato de coccion que comprende una cubeta 2 dentro de la cual se puede calentar el aceite tradicionalmente hasta aproximadamente 200 °C.
El dispositivo de medicion 1 comprende un sensor encapsulado 4 que consta de un par de electrodos 6, 8, separados entre sf y destinados a sumergirse dentro de un fluido F (figura 2), por ejemplo el aceite de una freidora, del que se desea medir la calidad y/o la degradacion y determinar si este es todavfa apto para su empleo. Los electrodos 6, 8 forman con el aceite F un elemento capacitivo de medicion EFM (del ingles, Electronic Flow Measurement, medicion electronica de flujo) cuya capacidad vana en funcion de la constante dielectrica del aceite. Cuando el aceite se degrada, la cantidad de compuestos polares presentes en este aumenta y conduce a un aumento de su constante dielectrica. De este modo, midiendo la evolucion de la capacidad del elemento capacitivo de medicion EFM, se puede determinar el grado de calidad y/o de degradacion del aceite. El sensor 4, y de manera mas precisa su elemento capacitivo EFM, es por lo tanto capaz de suministrar una senal electrica de salida representativa de la constante dielectrica del aceite en un amplio intervalo de temperaturas, en particular entre 20 °C y 200 °C. La senal electrica se trata en un circuito de tratamiento electronico 10 dispuesto en el exterior de la cubeta 2. El sensor 4 se conecta al circuito de tratamiento electronico mediante unos contactos electricos 4a. El sensor se fija, por ejemplo, de forma extrafole bajo el elemento calentador 12 por medio de un soporte de fijacion y de conexion 14 solidario con este ultimo. Tradicionalmente, el sensor 4 puede enchufarse en el soporte 14 mediante sus contactos electricos 4 que estan, por ejemplo, conformados en pinzas elasticas. El soporte de fijacion y de conexion 14 esta conectado al circuito electronico por medio de unos cables 16 protegidos, por ejemplo dentro de unos tubos.
Cada electrodo 6, 8 del par presenta la forma de un peine que tiene una multitud de dientes 6a, 8a sustancialmente paralelos entre sf y que se extienden desde una base 6b, 8b. Los electrodos 6 y 8 estan dispuestos entre sf de modo que los dientes 6a de un electrodo 6 se imbrican entre los dientes 8a del otro electrodo 8. De este modo, los dientes de los electrodos 6 y 8 se disponen sustancialmente en un mismo plano.
Hay que senalar a este respecto que los electrodos 6 y 8 se forman por ejemplo a partir de una misma placa plana cortada de la forma adecuada, siendo la placa lo suficientemente ngida para que los electrodos conserven su forma cuando se manipulan. En el ejemplo descrito, los electrodos se realizan a partir de una placa de un acero alimentario (acero inoxidable austemtico de tipo 18-10 de bajo carbono) que tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 3 mm. Tambien se pueden utilizar otros tipos de aceros alimentarios, por ejemplo el Z7CN18-09, el Z3CND18-12-02, el Z6CNDT17-12 y el Z7CNU16-04. La placa se recorta por medio de un haz laser, lo que permite realizar entre los dientes de los electrodos unos entrehierros comprendidos entre 10 nm y 1 mm. Por supuesto, cuanto mas reducido es el entrehierro, mas grande es la sensibilidad del elemento capacitivo. De acuerdo con una variante de realizacion, tambien se puede considerar realizar unos electrodos formados por un sustrato recubierto con un material conductor, por ejemplo un sustrato recubierto con una capa de oro, de platino o similar.
Los electrodos 6 y 8 se disponen dentro de una caja de encapsulacion perforada. Esta caja esta formada por unas placas 18, 29 planas perforadas metalicas entre las cuales se extienden los electrodos 6, 8 con la interposicion en los extremos de dos pares de distanciadores 22a, 22b y 24a, 24b de un material aislante entre los cuales quedan pillados los electrodos 6, 8 formando la sonda impedimetrica. Los electrodos 6, 8 se fijan en las placas 18, 20 a traves de los distanciadores 22a, 22b en un extremo y se grnan libres en los distanciadores 24a, 24b en su extremo opuesto.
Las perforaciones de las placas 18, 20 de la encapsulacion se disponen enfrentadas a la zona de medicion de los electrodos 6 y 8, es decir enfrentadas a los entrehierros definidos por los espacios entre los dientes 6a del electrodo 6 y los dientes 8a del electrodo 8. Por medio de esta configuracion, el fluido que hay que medir, en este caso el aceite, bana las dos caras de los electrodos 6 y 8 a ambos lados del plano de estos electrodos de modo que este puede circular cerca de los dientes 6a y 8a de los electrodos 6 y 8.
Esta estructura de encapsulacion de los electrodos permite optimizar la circulacion del aceite, alrededor de las dos caras de los electrodos planos y, en particular, crear dos canales C1, C2 definidos respectivamente entre una primera superficie de los electrodos 6, 8 y la placa perforada 18 y una segunda superficie de los electrodos 6, 8 opuesta a la primera y la placa perforada 20.
La fijacion de los electrodos 6 y 8 en los distanciadores se realiza mediante unos medios elasticos, esto es mediante dos laminas de muelle 26, 28 que garantizan tambien la funcion de contacto electrico entre los electrodos y unos elementos de contacto 4a del sensor 2.
Para esta fijacion elastica se realiza un desacoplamiento mecanico del sensor de su caja de encapsulacion. Estas laminas, recortadas de una hoja de acero inoxidable de 100 micrones de espesor mediante electro-erosion,
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garantizan el posicionamiento de la sonda dentro de la caja de encapsulacion. La sonda se gma en la direccion perpendicular al plano de las placas 18 y 20 mediante unos pernos de fijacion que se alojan dentro de unos orificios de los distanciadores 24a, 24b. Se deja una pequena holgura con el fin de que la sonda este “libre” en su emplazamiento, apoyandose simplemente sobre las piezas aislantes.
Los distanciadores se realizan, de preferencia, de un material resistente a temperatures comprendidas entre 20 °C y 200 °C y que presentan un bajo coeficiente de dilatacion termica, como un material ceramico. Sin embargo, estos se pueden realizar de cualquier otro material aislante compatible con la aplicacion del dispositivo de medicion considerado. A tftulo de ejemplo para una aplicacion alimentaria que debe ser estable en la gama de temperatura mencionada con anterioridad, los separadores podnan tambien realizarse de un polfmero fluorado como el Teflon.
El sensor encapsulado esta orientado dentro de la cubeta de manera que el eje longitudinal de la base de cada electrodo se extiende en paralelo al fondo de la cubeta. El plano de los electrodos del sensor forma un angulo sustancialmente nulo con la direccion vertical.
Sin embargo, se sobreentiende que el plano de los electrodos del sensor puede tambien formar un angulo comprendido entre 0° y 60° con la direccion vertical. El angulo lfmite se determina de manera que permita una circulacion de un flujo de aceite alrededor de la sonda impedimetrica, esto es a traves de los canales C1 y C2 sin que las impurezas, principalmente constituidas por empanados y por trozos de alimentos fritos se adhieran a la superficie de la sonda.
De acuerdo con la forma de realizacion ilustrada en las figuras 1 a 3, el sensor se fija dentro de la cubeta de manera extrafble sobre un soporte de fijacion, se fija directamente bajo el elemento calentador del aparato de coccion de la figura 1.
De acuerdo con la forma de realizacion ilustrada en las figuras 4 a 6, el sensor se fija sobre la parte de fijacion del elemento calentador que se extiende en paralelo a las paredes verticales de la cubeta.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Aparato de coccion que consta de una cubeta y de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido que consta de un sensor capacitivo encapsulado dentro de una caja perforada y fijado dentro de la cubeta del aparato de coccion que comprende un fondo, estando dicho sensor conectado a un circuito electronico de tratamiento, comprendiendo dicho sensor un par de electrodos planos que tienen, cada uno de ellos, la forma de un peine que tiene una multitud de dientes sustancialmente paralelos entre sf y que se extienden desde una base, disponiendose los electrodos uno con respecto al otro de modo que los dientes de un electrodo se imbrican entre los dientes del otro electrodo sustancialmente en un mismo plano caracterizado por que el sensor encapsulado esta orientado dentro de la cubeta de manera que el eje longitudinal de la base de cada electrodo se extiende en paralelo al fondo de la cubeta y por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo comprendido entre 0° y 60° con la direccion vertical.
  2. 2. Aparato de coccion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo comprendido entre 0° y 30° con la direccion vertical.
  3. 3. Aparato de coccion de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo sustancialmente nulo con la direccion vertical.
  4. 4. Aparato de coccion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor se fija dentro de la cubeta de manera extrafble sobre un soporte de fijacion.
  5. 5. Aparato de coccion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor se fija directamente bajo el elemento calentador del aparato de coccion.
  6. 6. Aparato de coccion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el sensor se fija sobre la parte de fijacion del elemento calentador que se extiende en paralelo a las paredes verticales de la cubeta.
  7. 7. Utilizacion de un dispositivo de medicion capacitiva de la calidad y/o de la degradacion de un fluido que consta de un sensor capacitivo encapsulado dentro de una caja perforada y fijada dentro de la cubeta de un aparato de coccion que comprende un fondo, estando dicho sensor conectado a un circuito electronico de tratamiento, dicho sensor comprende unos pares de electrodos que tienen cada uno la forma de un peine que tiene una multitud de dientes sustancialmente paralelos entre sf y que se extienden desde una base, disponiendose los electrodos uno con respecto al otro de modo que los dientes de un electrodo se imbrican entre los dientes del otro electrodo sustancialmente en un mismo plano caracterizado por que el sensor encapsulado esta orientado dentro de la cubeta de forma que el eje longitudinal de la base de cada electrodo se extiende en paralelo al fondo de la cubeta y por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo comprendido entre 0° y 60° con la direccion vertical.
  8. 8. Utilizacion del dispositivo de medicion de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo comprendido entre 0° y 30° con la direccion vertical.
  9. 9. Utilizacion del dispositivo de medicion de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado por que el plano de los electrodos del sensor forma un angulo sustancialmente nulo con la direccion vertical.
  10. 10. Utilizacion del dispositivo de medicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9 caracterizado por que el sensor se fija dentro de la cubeta de manera extrafble sobre un soporte de fijacion.
  11. 11. Utilizacion del dispositivo de medicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 10 caracterizado por que el sensor se fija directamente bajo el elemento calentador del aparato de coccion.
ES08736391.7T 2007-04-20 2008-04-18 Aparato de cocción que consta de un dispositivo de medición capacitiva de la calidad y/o degradación de un fluido y su utilización Active ES2587706T3 (es)

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