DK149319B - Fremgangsmaade til maaling og vurdering af temperaturforloeb samt apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i 149319 o

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til måling og vurdering af temperaturforløb ved opvarmnings- og/eller afkølingsprocesser for varer, navnlig til undersøgelse af sterilisationsgraden af konserverede produkter.

5 Inden for levnedsmiddelkonserveringsteknikken er det eksempelvis sædvanligt at karakterisere en opvarmningssterilisationsvirkning på det produkt, som skal konserveres, ved den såkaldte sterilisationsværdi. For at sikre en tilsigtet formindskelse af antallet af mikroorganismer skal 10 der opnås en standardsterilisationsværdi F. Denne er afhængig af temperaturen, temperaturens indvirkningsvarighed og pH--værdien af produktet. For denne værdi gælder: 1,8 T-218 F = t . 10 z u' 15

Her betegner T temperaturen i °C af produktet i et kritisk punkt ("kernetemperaturen"), der antages at være konstant i tidsrummet t, mens z betegner en for produktets pH-værdi karakteristisk talværdi (1).

20 I praksis kan kernetemperaturen af produktet imid lertid, alene på grund af opvarmnings- eller afkølingsprocessen, ikke betragtes som værende konstant. I dette tilfælde kan den faktiske sterilisationsværdi L ved sterilisationsprocessen bestemmes som den samlede sum af de partielle 25 sterilisationsværdier af på hinanden følgende korte varmepåvirkninger med varigheden og med den tilhørende kernetemperatur T: ty 1,8 T-218 (2) L 10 z £ t 30 t1

Holdbarheden af de konserverede produkter sikres, når det ved en varmepåvirkning heraf er opnået, at L = F, dv^, at den faktiske sterilisationsværdi L svarende til 35 værdien af summen i ligning (2) også må overvåges for at kontrollere sterilisationsprocessen. Løsningen af denne

O

2 149319 opgave forudsætter kendskab til det tidsmæssige forløb af temperaturen T, Hvis der for dette tidsforløb kan forudsættes visse forenklede antagelser, er det også muligt at forenkle beregningen af sumværdien. Sådanne forenklede an-5 tageiser består f.eks. i, at T antages at være konstant, en lineær funktion eller en logaritmisk funktion af tiden. I det almene tilfælde, hvor T ikke er en simpel funktion af tidén, er det sædvanligt at anvende Bigelow's grafiske metode. Med henblik herpå må der først.tilvejebringes en eksperi-10 mentel kernetemperaturkurve. Dernæst udledes på grundlag heraf temperaturværdier T for på hinanden følgende ens tidsintervaller, og på basis heraf udregnes de tilhørende partielle sterilisationsværdier. Sterilisationsværdien L bestemmes ved addition af de partielle sterilisationsværdier 15 1,8T-218 Δ L = 10 z Δ t eller ved, at de partielle sterilisationsværdier^L afsættes som ordinatværdier ud for de tilhørende tidsabscisseværdier, 20 hvorved arealet under den således dannede kurve angiver sterilisationsværdien L.

De fremgangsmåder, ved hvilke der anvendes forenklede antagelser vedrørende temperaturforløbet, er, da disse antagelser altid kun gælder ved tilnærmelse, principielt 25 behæftet med fejl. For alle de nævnte fremgangsmåder gælder det, at de ved den praktiske anvendelse er tidskrævende og omstændelige, samt at der ved den omstændelige beregning let kan indsnige sig regnefejl.

Formålet med opfindelsen er at erstatte den hid-30 tidige, tidskrævende, omstændelige og usikre beregningsfremgangsmåde med en målefremgangsmåde, ved hvilken målingen og vægtningen af måleværdierne samt deres udnyttelse kan gennemføres umiddelbart, og ved hvilken der specielt direkte og nøjagtigt kan bestemmes, f.eks. en sterilisations-35 værdi.

3

O

149319

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at der foretages målinger af procestemperaturværdier i regelmæssige tidsafstandeΔt, hvorpå disse måleværdier på digital form føres til en kodeomsætter, hvori de 5 vægtes svarende til deres indvirkning på det behandlede produkt, hvorpå de summeres i et additionsorgan og den med/it multiplicerede sumværdi udtages. De ved denne målemetode ifølge opfindelsen opnåede fordele består navnlig i, at det ikke er nødvendigt at optegne nogen temperatur-10 kurve, at der af den målende person ikke kræves nogen møjsommelig beregning, så at f.eks. sterilisationsværdien ved en sterilisationsproces kan bestemmes meget hurtigt, samt at undersøgelsesresultatets sikkerhed i væsentlig grad forøges.

15 Når temperaturmåleorganet under temperaturmålingen f.eks.

befinder sig på et målested med høj temperatur, kan det være meget vanskeligt eller endog umuligt at transmittere denne temperatur fra målestedet til det ydre. I dette tilfælde kan det ifølge opfindelsen være hensigtsmæssigt, at de digi-20 talt bestemte måleværdier først oplagres i et måleværdilager og til et senere tidspunkt føres til kodeomsætteren. Dette betyder, at måleapparatet, efter at det har gennemløbet måleforløbet, kobles til kodeomsætteren, der f.eks. er anbragt i et særskilt måleapparat, hvorpå målemetoden ifølge 25 opfindelsen afsluttes.

Ifølge opfindelsen kan det også være hensigtsmæssigt, at de i kodeomsætteren vægtede måleværdier oplagres i et måleværdilager og til et senere tidspunkt afg'ives til additionsorganet. I dette tilfælde befinder kodeomsætteren 30 og måleværdilageret sig f.eks. i et varmeisolerende kar på målestedet, og efter afslutningen af temperaturmålingen bringes kodeomsætteren til omgivelser med sædvanlig arbejdstemperatur, og de i mellemlageret oplagrede temperaturmåibeværdier afgives til additionsorganet og udnyttes heri.

35 Endvidere er det ifølge opfindelsen fordelagtigt, at de i måleværdilageret oplagrede måleværdier yderligere føres til et ciffervisningsorgan og/eller til en digita]/- 4 o 149319 analog-omsætter med et tilsluttet analog-registreringsorgan.

Denne ekstra konstatering af de enkelte måleværdier kan navnlig være fordelagtig, når det er ønskeligt at få kendskab til det tidsmæssige forløb af temperaturen på måleste-5 det, f.eks. kernetemperaturen i et konservesprodukt.

Opfindelsen angår også et til udøvelse af den ovenfor omtalte fremgangsmåde indrettet apparat, som ifølge opfindelsen består af en temperaturføler til måling af temperaturen i det behandlede produkt og en hermed forbun-10 det analog/digital-omsætter, hvormed der er forbundet et binært måleværdilager, som med regelmæssige mellemrum tilføres måleværdier fra temperaturføleren, og en hermed forbundet kodeomsætter, som vægter måleværdierne svarende til deres indvirkning på det behandlede produkt, og hvis udgange er forbundet med indgangene på et additionsorgan, hvis udgang er forbundet med et visnings- og/eller registreringsapparat. Ved en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen kan kodeomsætteren være udformet som et regneorgan, specielt som en tæller. Dette regneorgan danner f.eks. ved en sterilisationsproces under antagelse af en bestemt z-værdi på grundlag af de tilførte T-værdier svarende til liqning (2) tierpotenserne 1,8T-218, multiplicerer disse 10 z med tiden ^t og adderer disse produkter over tidsintervallet t„-t.. Ved dannelsen af tierpotenserne af enkelte tempera-25 Δ x turværdier sker der en vægtning af disse temperaturværdier.

Inden for databehandlingsteknikken kendes der regneorganer og tællere, og virkemåden for disse organer behøver derfor ikke at forklares nærmere. Det skal blot nævnes, at der i det foreliggende tilfælde vælges en konstant tidsenhed At, 30 dvs. at regneorganet taktstyres med en taktfrekvens på 1 , så at faktoren At kan flyttes uden for summationstegnet, iworved regneorganet blot taktmæssigt må danne og addere tierpotenserne, mens multiplikationen med kan ske senere, når summen foreligger.

35

Af kredsløbsmæssige hensyn, f.eks. dersom de elektroniske komponenter er billigere eller muliggør en mere simpel sammenbygning, kan det ifølge opfindelsen være hensigtsmæssigt at udforme kodeomsætteren som digitalt fast værdilager. Inden for databehandlingsteknikken kendes også o 5 149319 sådanne fastværdilagre. Ved en sterilisationsproces foretages der på forhånd f.eks. i det temperaturområde, som har interesse, for passende temperaturtrin en beregning af tier-1 8T-218 potenserne ,n- - , og disse indføres som værdiforråd 5 digitalt i fastværdilageret. I denne forbindelse anvendes altid en bestemt 2-værdi. I forud fastsatte tidsafstande dvs. med en fast taktfrekvens udkaldes ved hjælp af digitale kernetemperatur-måleværdier T de tilhørende tier- 1 8Φ—218 potenser ^q· ' g-, og disse summeres i en tæller. Denne 10 dannelse af de oplagrede, tilhørende tierpotenser kan betegnes som en vægtning af kernetemperaturmåleværdien.

En særlig entydig angivelse af et måleresultat kan opnås ved hjælp af cifre. Det er derfor ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt, at måleværdiafgivningsapparatet udgøres af 15 et ciffervisningsorgan. Por levnedsmiddelteknikerne kan det være lige så ønskeligt foruden den efter afslutningen af sterilisationsprocessen opnåede sterilisationsværdi også at kende det tidsmæssige forløb for denne, idet det på denne måde eksempelvis, hvis sterilisationsværdien er større end 20 den nødvendige sterilisationsværdi, let kan ses, hvorledes sterilisationsprocessen hensigstmæssigt må styres for herefter ikke i væsentlig grad at overskride den nødvendige værdi.

Det tidsmæssige forløb kan ifølge opfindelsen angives ved, at der med tælleren er forbundet en digital/analog-omsætter 25 med et tilsluttet analog-registreringsorgan, f.eks. en kurveskriver.

Anvendelsen af galvaniske ledninger gør en målemetode klodset og medfører desuden en række yderligere ulemper, idet galvaniske ledninger, navnlig når de ikke kan anbringes 30 fast, udgør et fremmedlegeme i tekniske arrangementer og eventuelt kan virke forstyrrende på bevægelsesforløbene, hvorhos de i sig selv er udsat for risiko for beskadigelse.

Det kan derfor med henblik på at undgå de galvaniske ledninger ifølge opfindelsen være fordelagtigt, at måle-35 apparatets indgangsdel, der består af analog/digital-omsætteren,

O

6 149319 det hermed forbundne måleværdilager samt de til driften nødvendige hjælpekredse og den tilhørende strømforsyning, er indbygget adskilt fra den øvrige del af måleapparatet i et særskilt, f.eks. varmeisoleret og/eller fugttæt kar.

5 Herved opdeles måleapparatet ifølge opfindelsen i to konstruktionsdele, og måleprocessen opdeles i to tidsintervaller. I det egentlige måleinterval er temperaturmåleren forbundet med den første konstruktionsdel, og de herfra afgivne temperaturmåleværdier oplagres i binært kodet form 10 i måleværdilageret. Som temperaturmåler kan der hertil anvendes temperaturmålemodstande eller termoelementer. Senere på et vilkårligt tidspunkt efter afslutningen af måleintervallet t forbindes den første konstruktionsdel elektrisk med den anden konstruktionsdel, og . indholdet af måleværdi-15 lageret i den første konstruktionsdel udlæses. De oplagrede digital-måleværdier vægtes først i kodeomsætteren, hvorpå de summeres og indikeres f.eks. på digital eller analog måde og eventuelt registreres.

Skønt bestemmelsen af sterilisationsværdien er det 20 egentlige formål med målingen, f.eks. ved en sterilisationsproces, kan også kendskabet til det tidsmæssige forløb af kernetemperaturen ved en sterilisationsmåling være meget ønskeligt. Dette tidsmæssige forløb kan f.eks. bestemmes ved, at de under temperaturmålingen i et mellemlager oplag-25 rede digitale kernetemperatur-måleværdier på et senere tidspunkt udtages fra mellemlageret. Med henblik herpå er det ifølge opfindelsen fordelagtigt, at mellemlageret er forbundet med et ciffervisningsorgan og/eller en digital/-· analog-omsætter med et tilsluttet registreringsorgan. Ciffer-30 visningsorganet viser, umiddelbart den målte temperatur-værdi, mens der ved hjælp af digital/analog-omsætteren med det tilsluttede registreringsorgan direkte kan opnås en registreringskurve.

Ved en sterilisationsproces er temperaturværdien z 35 afhængig af produktets pH-værdi. Således andrager z-værdien

O

7 149319 for frugt eksempelvis 7,5, mens den for sædvanlige grøntsager eksempelvis andrager 3. z-Værdiens variation ved forskellige produkter kan følgelig være betydelig. Det er derfor nødvendigt ved konserveringen af forskellige produk-5 ter at anvende forskellige z-værdier ved vægtningen. Ifølge opfindelsen er det derfor yderligere fordelagtigt, at kode-omsætteren har forskellige ved omkobling eller ved anvendelse af indstikkelige kort indstillelige måleværdiområder. Herved kan der f.eks. ved en sterilisationsproces foretages en 10 ændring af z-værdien efter ønske. Hvis der som kodeomsætter anvendes et regneorgan, specielt et skridtvis tællende regne-organ, må den i eksponenten ved dannelsen af tierpotensen optrædende z-værdi således kunne ændres. Hvis der som kodeomsætter anvendes et digitalt fastværdilager, må der først i 15 det af interesse værende temperaturområde ved en sterilisations- 1 8T-218 proces foretages en beregning af tierpotenserne ^- ved passende temperaturtrin for forskellige z-værdier. Udvælgelsen af z-værdien kan dernæst ifølge opfindelsen ske ved, at det tilhørende værdiforråd oplagres på hvert sit ind-20 stikningskort, og at dette dernæst anvendes i kredsløbet eller udnyttes ved omstilling af de forskellige værdiforråd ved hjælp af omskiftere.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 25 fig. 1 viser en del af en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, delvis i form af et blokdiagram, og fig. 2 et blokdiagram for en anden del af denne udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen.

30 I et tidsrum t^ måles temperaturen i et konserves produkt ved hjælp af en temperaturmåler 1, der f.eks. udgøres af en platinmålemodstand, og den målte temperaturværdi omformes i en kompensationskreds til en digital elektrisk størrelse, se fig. 1. Herunder styrer en binær tæller 2 en 35 variabel strømkilde I ud fra en referenceværdi IvQ for en sammenligningsmodstand Rv ved tilkobling af binært vægtede 149319 8 o · strømkilder og tæller samtidig styreskridtene. Ved nuludligning (UD=0) udkobler en forstærker 3, der tjener som nulindikator, den binære tæller 2. Tællerværdien svarer nu til strømændringen Δΐν, dvs. til temperaturforskellen mellem 5 temperaturen af raålemodstanden i temperaturmåleren 1 og en ved begyndelsen efter frit valg indstillet referencetemperatur, f.eks. 70°C. Efter hvert udligningsforløb videreføres tællerværdien til et måleværdilager 4. Måleværdilageret 4, der f.eks. er udformet som et skifteregister, 10 har f.eks. 64 lagerpladser med hver 6 bits. Herved kan der eksempelvis i et temperaturmåleområde mellem 70°C og 133°C oplagres måleværdier i trin på 1°C. Den maksimale måletid er bestemt ved antallet af lagerpladser og ved takten, dvs. tidsafstanden mellem to målinger. Ved en takttid på 1 min.

15 andrager måletiden ca. 1 time. Ved anvendelse af et andet lager kan antallet af lagerpladser uden særlige vanskeligheder øges til f.eks. 1000. Strømforsyningen af apparatet sker f.eks. ved hjælp af et 9V batteri. Ved en udlæsningstakt på 1 sek. udlæses en måleproces med en varighed på 1 time 20 i løbet af 1 min.

De binært kodede kernetemperatur-måleværdier, der blev målt med indbyrdes tidsafstande på 1 min., udkaldes af en taktgiver 5 med en takt på 1 Hz fra måleværdilageret 4 og føres til et fastværdilager 6, se fig. 2. Dette inde-25 holder en tabel, der knytter hver kernetemperatur sammen med den tilhørende Al-værdi, som i binært kodet form optræder ved sætteindgangene på en binært sættelig, i nedadgående retning tællende tæller 7.

Beregningen af L-værdien for den samlede målecyklus 30 på maksimalt 64 måleværdier ved addition af ^L-værdierne sker på følgende måde: Ved nedtrykning af en startknap 8 nulstilles en additionstæller 9 og en kontroltæller 10, mens en multivibrator 11 sættes. Herved åbnes en port 12 for taktimpulserne på 1 Hz, som løber gennem et forsinkelses-35 organ 13 med henblik på at kompensere for fastværdilageret 6's løbetid og at sikre, at den kodede Δΐι-værdi optræder på

O

9 149319 sætteindgangene på den i nedadgående retning tællende tæller 7, inden sætteimpulsen optræder. Ved hjælp af sætteimpulsen indstilles den i nedadgående retning tællende tæller 7 på Δ L-værdien. Efter yderligere en forsinkelse 14 påvirker 5 sætteimpulsen multivibratoren 15 og åbner herved en port 16 for tælletakten på 20 kHz. Den i nedadgående retning

tællende tæller 7 tæller nu fra Δ L-værdien ned til 0. Ved I

tælleværdien 0 tilbagestilles multivibratoren 15 ved hjælp af den negative flanke af signalet fra en port 17 med flere 10 indgange, og porten 16 lukkes. &L-Værdien er herved omformet til et impulstog, der summeres af den adderende tæller 9.

På denne måde bearbejdes alle 64 måleværdier. Ved den 64 måleværdi tilbagestiller kontroltælleren 10 multivibratoren 11 og spærrer porten 12 for taktsignalerne på 1 Hz. Herved 15 er summationen afsluttet. Alle £ L-værdier er summeret i den adderende tæller 9. Summen kan udlæses over et afkoder-og indikeringsorgan 18.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til måling og vurdering af temperaturforløb ved opvarmnings- og/eller afkølingsprocesser af produkter, navnlig til bestemmelse af sterilisationsvær-5 dien af konservesprodukter, kendetegnet ved, at der foretages målinger af karakteristiske procestempera-turværdier i regelmæssige tidsafstande 2\t, hvorpå disse måleværdier på digital form føres til en kodeomsætter (6), hvori de vægtes svarende til deres indvirkning på det be-10 handlede produkt, hvorpå de summeres i et additionsorgan (7,9)# og den med At multiplicerede sumværdi udtages.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de digitalt bestemte måleværdier først oplagres i et måleværdilager (4) og på et senere tidspunkt føres til 15 kodeomsætteren (6).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de i kodeomsætteren vægtede måleværdier oplagres i et måleværdilager (4) og på et senere tidspunkt afgives til additionsorganet (7,9).

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kende te g n e t ved, at de i måleværdilageret (4) oplagrede måleværdier yderligere føres til et ciffervisningsorgan og/eller til en digital/analog-omsætter med et tilsluttet analog-registreringsorgan.

5. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-4, kendetegnet ved en temperaturføler til måling af temperaturen i det behandlede produkt og en hermed forbundet analog/digital-omsætter, hvormed der er forbundet et binært måleværdilager, som med regelmæssige 30 mellemrum tilføres måleværdien fra temperaturføleren, og en hermed forbundet kodeomsætter (6), som vægter måleværdierne svarende til deres indvirkning på det behandlede produkt, og hvis udgange er forbundet med indgangene på et additionsorgan (7,9), hvis udgang er forbundet med et visnings- og/eller registreringsapparat (18). 35