Probentisch für eine Lebensmittelanalysevorrichtung

Die Erfindung betrifft einen Probentisch für eine Lebensmit- telanalysevorrichtung.

Lebensmittel, wie beispielsweise Getreide, Getreideschrot, Hülsenfrüchte, Mehl, ölsaaten, Fisch, sowie Fleisch und Fleischprodukte werden regelmäßig auf ihre Zusammensetzung hin analysiert. Dazu werden Spektrometer eingesetzt. Diese bestrahlen die zu untersuchende Probe des Lebensmittels mit einem Lichtstrahl sich ändernder Wellenlänge und messen die wellenlängenabhängige Reflexion beziehungsweise wellenlängenabhängige Absorption des Lichtstrahls durch die Probe des Le- bensmittels.

Anhand des Reflexions- beziehungsweise Absorptionsprofils ist eine Aussage über die Zusammensetzung der Probe möglich.

Da Proben von Lebensmitteln in der Regel in ihren Eigenschaften inhomogen sind, ist es notwendig, entsprechende Messungen an einer Vielzahl von Positionen einer Probe durchzuführen, um so einen Mittelwert zu erhalten. Dazu wird der Lichtstrahl über die Probe geführt und an mehreren Stellen eine Messung der Absorption beziehungsweise Reflexion durchgeführt.

Derartige Messungen werden regelmäßig im Rahmen der Wareneingangsprüfung und während des Produktionsprozesses durchgeführt. Aufgrund der strengen Hygiene-Vorschriften ist es da- bei notwendig, eine Verkeimung des Spektrometers sicher zu verhindern.

Als besonders problematisch haben sich dabei Antriebe für den Probenhalter herausgestellt, mit deren Hilfe der Probenhalter bewegt wird, um an verschiedenen Stellen der Probe Messungen

durchzuführen. Die Antriebe weisen regelmäßig Hinterschnei- dungen auf, in denen sich Reste des Lebensmittels sammeln und dort Keimnester bilden können.

Um diese Keimnester zu verhindern wird bei bekannten Spektro- metern der Lichtstrahl über die Probe geführt. Dadurch wird ein Antrieb des Probenhalters überflüssig und Keimnester werden vermieden. Zum Führen des Lichtstrahls werden beispielsweise bewegliche Spiegel verwendet.

Die Steuerung dieser Spiegel ist jedoch aufwendig und insbesondere bei rauen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise in der Warenannahme, fehleranfällig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Probentisch für eine Lebensmittelanalysevorrichtung vorzuschlagen, der die obigen Nachteile vermindert. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten Probentisch und eine Lebensmittelanalysevorrichtung anzugeben, die eine schnelle oder einfache spektroskopische Analyse einer Lebensmittelprobe ermöglichen und leicht zu reinigen sind.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Probentisch für eine Lebensmittelanalysevorrichtung bzw. eine Lebensmittel- analysevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Probentisch ist, dass auf eine Führung des Lichtstrahls verzichtet werden kann. Das reduziert die Zahl der anzusteuernden Teile, wodurch der Probentisch beziehungsweise ein Lebensmittelanalysevorrichtung, die einen erfindungsgemäßen Probentisch umfasst, weniger fehleranfällig und kostengünstiger herzustellen ist.

Vorteilhaft ist zudem, dass der Probenhalter leicht abzunehmen und zu reinigen ist. So ist es beispielsweise möglich, in regelmäßigen Abständen den Probenhalter zu wechseln und zu reinigen. Zum Abnehmen des Probenhalters müssen dabei keine mechanischen Verbindungen gelöst werden. Es ist zudem möglich, den Probenhalter so auszubilden, dass er keine Hinter- schneidungen aufweist. Dadurch werden Ansammlungen des Lebensmittels und damit Keimnester vermieden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine große Zahl von Probenhaltern vorgehalten werden kann, die schnell mit dem übrigen Probentisch verbindbar sind, ohne mechanische Verbindungen lösen zu müssen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das Gehäuse des Probetischs wasserdicht kapselbar aufgeführt werden kann, so dass der Probentisch regelmäßig durch Abspritzen reinigbar ist. Eine derartige Form der Reinigung ist schnell und kostengünstig möglich und verhindert sicher eine Verkeimung des Proben- tischs.

Unter einem Probenhalter wird dabei insbesondere eine Vorrichtung verstanden, in die eine Probe eines Lebensmittels eingefüllt werden kann. Unter einem Probenhalter wird insbe- sondere aber auch eine Vorrichtung verstanden, in die eine weitere Vorrichtung einsetzbar ist, die wiederum die Probe des Lebensmittels enthält. Bei letzterer Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Petrischale handeln.

Unter einem Bewegungsmittel wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die den Probenhalter auf einer Kreisbahn bewegen kann. Das Bewegungsmittel ist insbesondere ausgebildet zum Drehen des Probenhalters um eine Drehachse. Handelt es sich bei dem Probenhalter um einen Probenhalter zur Aufnahme

einer Petrischale, so verläuft die Drehachse vorzugsweise durch die Grundflächen der Petrischale, insbesondere durch deren Mittelpunkt.

Das Gehäuse ist insbesondere so ausgebildet, dass es eine bei Betrieb des Probentischs nach oben weisende Oberseite aufweist, die im wesentlichen plan ist. Der Probenhalter ist dann zum Gleiten auf dieser planen Oberfläche ausgebildet. Dazu koppelt der Probenhalter erfindungsgemäß magnetisch an das Bewegungsmittel an.

Unter einer magnetischen Ankopplung ist dabei zu verstehen, dass eine Bewegung des Bewegungsmittels auf Grund magnetischer Anziehungs- beziehungsweise Abstoßungskräfte zu einer Bewegung des Probenhalters führt. Besonders vorteilhaft ist, das Gehäuse hinterschneidungsfrei auszubilden, so dass sich keine Keimnester bilden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bewegungs- mittel mindestens einen Antriebsmagneten und der Probenhalter mindestens einen Mitnehmermagneten.

Diese sind vorzugsweise so gekoppelt, dass sich unterschiedliche Polarität (Nord- beziehungsweise Südpol) von Mitnehmer- magneten bzw. Antriebsmagneten auf beiden Seiten des Gehäuses gegenüberliegt. Liegt beispielsweise eine Nordpolseite des Antriebsmagneten am Gehäuse an, so liegt auf der gegenüberliegenden Seite eine Südpolseite des Mitnehmermagneten. Die magnetischen Feldlinien durchsetzen dann das Gehäuse, so dass dann, wenn der Antriebsmagnet vom Bewegungsmittel bewegt wird, der Mitnehmermagnet eine magnetische Kraft erfährt, wodurch dieser der Bewegungsantriebsmagneten folgt.

Bevorzugt ist das Bewegungsmittel ausgebildet, um den Probenhalten auf einer Kreisbahn zu bewegen und/oder um seine horizontale Achse zu drehen. Alternativ oder auch additiv ist ein x-y-Tisch vorgesehen, um den Probenhalter frei im Raum posi- tionieren zu können. Die x-y-Ebene verläuft dabei parallel zur dem Gehäuseteil, auf dem der Probenhalter bei Betrieb aufliegt. Das ist bevorzugt eine horizontale Oberseite des Gehäuses .

Bevorzugt weist der Probentisch ein Fenster auf zum Durchtritt von Licht, wobei das Fenster so angeordnet ist, dass ein senkrecht aus dem Fenster austretender Lichtstrahl auf die im Probenhalter aufgenommene Probe des Lebensmittels trifft. Je nach für die Messung vorgesehenem Wellenlängen- spektrum ist das Fenster für die entsprechenden Wellenlängen im Wesentlichen durchlässig.

Vorzugsweise ist der Probenhalter zur Aufnahme einer Petrischale ausgebildet. Insbesondere ist der Probenhalter ausge- bildet zur Aufnahme von Petrischalen mit einem Durchmesser von mehr als 30 mm, insbesondere von mehr als 50 mm, insbesondere von mehr als 70 mm, insbesondere von mehr als 90 mm. Insbesondere ist der Probenhalter ausgebildet zur Aufnahme von Petrischalen mit einem Durchmesser von weniger als 300 mm, insbesondere von weniger als 200 mm, insbesondere von weniger als 150 mm, insbesondere von weniger als 120 mm.

Bevorzugt ist das Gehäuse wasserdicht ausgebildet. Das heißt, dass es insbesondere mit einem Wasserstrahl mit Leitungsdruck von 4 MPa abspritzbar ist, ohne dass Wasser in das Gehäuse eindringt. Das Gehäuse wird zudem dann als wasserdicht betrachtet, wenn es so unter Wasser platziert werden kann, dass es gerade vollständig von Wasser bedeckt ist und dennoch kein Wasser in das Gehäuse eindringt.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus V2A- oder V4A-Stahl gefertigt. Alternativ ist das Gehäuse aus Aluminium oder lackiertem Kunststoff gefertigt. Dabei ist das Gehäuse vorzugsweise unmagnetisch. Bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung Gehäusematerialien, die desinfizierbar sind, insbesondere desinfizierbarer Stahl. Die Oberfläche des Stahls ist so ausgebildet, dass sie einfach zu desinfizieren ist.

Vorteilhafterweise ist der Probentisch von außen ein- und ausschaltbar, wozu beispielsweise ein Schalter innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, der von außen ohne mechanische Veränderung der Oberfläche des Gehäuses steuerbar ist. Ein solcher Schalter kann ein durch einen von außen gehaltenen Mag- neten beeinflusster Reed-Kontakt sein. Es ist jedoch auch möglich, andere Schalter zu verwenden, beispielsweise solche, die auf eine Berührung des Gehäuses an einer bestimmten Stelle reagieren.

Der Probentisch ist vorzugsweise drahtlos fernsteuerbar und auslesbar. Dies bietet den Vorteil, dass eine Datenübertragung von und zu dem Probentische möglich ist, ohne dass dessen Eignung zur Desinfektion beeinträchtigt wird. Der Probentisch umfasst vorzugsweise einen Anzeigeschirm (Display), be- sonders bevorzugt einen Touch-Screen, wobei der Anzeigeschirm zum Durchtritt elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, und umfasst einen innerhalb des Gehäuses angeordneten übertrager zum übertragen elektromagnetischer Signale, wobei der übertrager relativ zu dem Anzeigeschirm, insbesondere dem Touch-Screen so angeordnet ist, dass eine übertragung von elektromagnetischen Signalen von und zu dem übertrager durch den Anzeigeschirm möglich ist. Alternativ sind auch andere Möglichkeiten anwendbar, um eine drahtlose übertragung von Signalen zu ermöglichen, beispielsweise eine Infrarot-

Schnittstelle. Auch kann der Anzeigeschirm durch eine andere geeignete elektromagnetische öffnung des Gehäuses, beispielsweise durch ein Glasfenster, ersetzt werden. Der Anzeigeschirm bietet jedoch den Vorteil, dass seine Oberfläche de- sinfizierbar ausgeführt sein kann, so dass eine einfache Bedienung des Probentisches ohne Einschränkung der Desinfizier- barkeit des Gehäuses möglich ist. Als übertrager können z. B. Bluetooth-, WLAN- oder andere geeignete Schnittstellen verwendet werden.

Bevorzugt erfolgt die Ableitung von im Betrieb im Gehäuse entstehender Wärme durch das Gehäuse. Dazu können im Gehäuse Wärmeableitmittel angeordnet und mit dem Gehäuse verbunden werden, beispielsweise Aluminiumbrücken oder Wärmeleitpaste, so dass das Gehäuse als Kühlkörper funktioniert. Die Wärmeableitmittel werden zwischen Wärme erzeugenden Einbauten, beispielsweise einem Transformator, und dem Gehäuse angeordnet. Das Wärmeableitmittel kann auch ein Befestigungsrahmen sein, der einen Motor oder ähnliches trägt und am Gehäuse befestigt ist. Dies macht Kühlungsschlitze überflüssig.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lebensmittelanalysevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Probentisch, in dessen Probenhalter eine Probe eines Lebensmittels aufgenommen ist,

Figur 2 eine Lebensmittelanalysevorrichtung gemäß Figur 1, jedoch ohne Probe eines Lebensmittels,

Figur 3 die Lebensmittelanalysevorrichtung nach Figur 1, die zusätzlich eine Abdeckung aufweist,

Figur 4 eine Innenansicht einer erfindungsgemäßen Lebensmittelanalysevorrichtung, und

Figur 5 eine schematische Ansicht eines erfindungemäßen Probenhalters einer Lebensmittelanalysevorrichtung.

Figur 1 zeigt einen Probentisch 10, der ein Gehäuse 12 und einen Probenhalter 14 aufweist. Das Gehäuse 12 hat eine Ober- seite 16, die im Wesentlichen horizontal verläuft, und eine Frontseite 18, die unter einem Winkel von ungefähr 45° gegen die Horizontale geneigt ist. Das Gehäuse 12 besteht aus V2A- Stahl. In einer alternativen Ausführungsform steht das Gehäuse aus V4A-Stahl. Die Oberfläche des Gehäuses 12 ist derart behandelt, dass sie desinfizierbar ist, so dass das Gehäuse

12 für die Lebensmittelanalyse geeignet ist. In der Frontseite 18 ist ein Display 20 eingelassen zur Anzeige von Messergebissen und zur Anzeige von Bedienungsmenüs. Das Display 20 ist vorzugsweise für elektromagnetische Strahlung durch- lässig. Ein Touch-Screen bietet den Vorteil, dass eine Bedienung der Menüs mit dem Touch-Screen möglich ist. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise allseits geschlossen und frei von Lüftungsschlitzen.

Der Probenhalter 14 umfast einen Kunststoffring 22, dessen

Innendurchmesser so ausgebildet ist, dass eine Petrischale 24 mit 100 mm Durchmesser aufnehmbar ist. Der Probenhalter 14 ist ausgebildet, um auf der Oberseite 16 des Gehäuses 12 reibungsarm zu gleiten.

In den Kunststoffring 22 des Probenhalters 14 sind drei Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c (in Figur 1 nicht eingezeichnet ) eingelassen (Figur 5). Die Magneten 26a, 26b, 26c schließen bündig mit der der Oberseite 16 des Gehäuses 12 zugewand-

ten Unterseite des Kunststoffrings 22 ab. Die Nordpole der Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c weisen im Betrieb des Proben- tischs 10 alle nach oben.

Figur 2 zeigt den Probentisch 10 mit dem Probenhalter 14 der jedoch keine Petrischale in sich aufgenommen hat. In der O- berseite 16 des Gehäuses 12 ist ein Fenster 28 eingelassen. Dieses Fenster ist eine öffnung in der Oberseite 16 des Gehäuses 12, die mit einer durchsichtigen Scheibe abgedeckt ist. Das Fenster ist ausgebildet, um Licht im Spektralbereich von 380 bis 2500 nm, bevorzugt im Spektralbereich von 730 nm bis 1100 nm weitgehend absorptionsfrei passieren zu lassen.

Figur 4 zeigt den Probentisch 10, wobei vom Gehäuse 12 die Oberseite 16 und die Frontseite 18 entfernt worden sind. Unmittelbar unterhalb der (hier nicht vorhandenen) Oberseite 16 des Gehäuses 12 befindet sich ein Antriebsring 30, der den gleichen Durchmesser aufweist wie der Kunststoffring 22 (vergleiche Figur 1) .

In den Antriebsring 30 sind drei Antriebsmagneten 32a, 32b, 32c eingelassen, die bündig mit der Oberseite des Antriebsrings 30 abschließen. Die Nordpole der Antriebsmagneten 32a, 32b, 32c weisen alle nach oben und wirken im Betrieb mit den nach unten weisenden Südpolen der Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c zusammen. Der Antriebsring 30 ist unmittelbar unterhalb der Oberseite 16 des Gehäuses 12 angeordnet.

Der Antriebsring 30 wird über einen Riemen 34 in Form eines Zahnriemens angetrieben, der wiederum von einem Elektromotor 36 angetrieben ist. Die Bewegung des Riemens 34 wird über einen Winkelmesser 38 aufgenommen, der mit einer hier nicht eingezeichneten zentralen Steuerung verbunden ist und die die Drehung des Antriebsrings steuert.

Der Antriebsring 30 und der Elektromotor 36 sind auf einem Schlitten 40 angeordnet, der über zwei Führungsschienen 42a, 42b translatorisch verschiebbar ist.

Im Betrieb des Probentischs 10 dreht der Elektromotor 36 über den Riemen 34 den Antriebsriemen 30, so dass die Antriebsmagneten 32a, 32b, 32c direkt unterhalb der Oberseite 16 des Gehäuses 12 rotieren. Dadurch erfahren die Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c, die auf der gegenüber liegenden Seite der O- berseite 16 des Gehäuses 12 angeordnet sind, eine magnetische Kraft, so dass der Probenhalter 14 der Bewegung des Antriebsrings 30 folgt.

In der vorliegenden Ausführungsform sind sowohl die Antriebsmagneten 32a, 32b, 32c als auch die Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c äquidistant über den Umfang des Antriebsrings 30 beziehungsweise des Kunststoffrings 22 verteilt. Alternativ können auch 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr als 10 An- triebs- bzw. Mitnehmermagneten vorgesehen sein.

Die Antriebs- und Mitnehmermagneten sind dabei so stark gewählt, dass eine sichere Bewegung des Kunststoffrings 22 gewährleistet ist, wenn der Abstand zwischen den Antriebsmagne- ten 32a, 32b, 32c und den Mitnehmermagneten 26a, 26b, 26c

4 mm beträgt. Es handelt sich bei den Mitnehmer- beziehungsweise Antriebsmagneten um Permanentmagneten aus seltenen Erden. Als geeignet haben sich Magneten aus Kobalt-Samariumoder Neodym-Eisen-Bor-Verbindungen bzw. -Legierungen heraus- gestellt. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, sowohl Antriebsmagneten, als auch Mitnehmermagneten vorzusehen. Sofern die Antriebsmagneten bzw. die Mitnehmermagneten stark genug ausgebildet sind, kann auf Mitnehmermagneten bzw. Antriebs-

magneten verzichtet werden. Statt dessen sind dann Blöcke aus ferromagnetischem Material vorgesehen.

Figur 4 zeigt neben dem Probentisch 10 eine Lichtquelle 44 zum Erzeugen von Licht verschiedener Wellenlängen. Die Lichtquelle 44 umfasst beispielsweise eine Weißlichtquelle und einen Monochromator, wie es von herkömmlichen Spektralfotometern bekannt ist. Das Licht verlässt die Lichtquelle 44 durch eine Austrittsöffnung 46. Diese Austrittsöffnung 46 ist so angeordnet, dass ein aus der Austrittsöffnung 46 austretender Lichtstrahl durch das Fenster 28 in der Oberseite 16 des Gehäuses 12 tritt.

Die Austrittsöffnung 46 ist dabei so relativ zum Antriebsring 30 angeordnet, dass auch bei Drehung des Antriebsrings 30 die Austrittöffnung 46 niemals durch den Antrittsring 30 verdeckt ist. Entsprechend ist der Probenhalter 14 so ausgebildet, dass ein aus dem Fenster 28 austretender Lichtstrahl nicht vom Kunststoffring 22 verdeckt wird. Auch bei Drehung von An- triebsring 30 und Kunststoffring 22 kann somit stets Licht durch die Austriebsöffnung 46 und das Fenster 28 austreten und auf die Petrischale 24 treffen.

Durch den Schlitten 40 ist der Antriebsring 30 so verschieb- bar, dass Licht durch die Austrittsöffnung 46 austreten kann, ohne auf eine im Probenhalter 14 aufgenommene Probe zu treffen. Auf diese Weise können Referenz- und Kalibriermessungen durchgeführt werden.

Trifft Licht wie beschrieben auf ein Lebensmittel in der Petrischale 24, so reflektiert dieses das Licht mit einer von der Wellenlänge abhängigen Rate. Ein Teil des so reflektierten Lichts gelangt durch das Fenster 28 zurück in das Gehäuse

12 und durch die Austrittsöffnung 46 in eine hier nicht eingezeichnete Analysevorrichtung 48.

Die Analyseeinrichtung 48 erfasst die von der Probe des Le- bensmittels reflektierte Strahlung und leitet diese an eine ebenfalls nicht eingezeichnete Steuerung weiter. Die Steuerung umfasst eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Messdaten .

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Lebensmittelanalysevorrichtung 50, die einen Probentisch 10 und eine Lichtquelle 44 wie oben beschrieben aufweist. Zusätzlich umfasst die Lebensmittelanalysevorrichtung 50 eine Abdeckung 52 in die ein Detektor 54 eingelassen ist. Dieser Detektor 54 detektiert Licht, das durch die Probe des Lebensmittels hindurch getreten ist, in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts .

Die vom Detektor 54 aufgenommene Messsignale werden über hier nicht eingezeichnete elektronische Kontakte oder durch eine Funkschnittstelle an die hier ebenfalls nicht eingezeichnete zentrale Steuerung der Lebensmittelanalysevorrichtung 50 weitergeleitet. Alternativ zum Detektor 54 umfasst die Abdeckung 52 einen Doppelspiegel 56 oder ein Prisma zum Umlenken des Lichtstrahls in das Gehäuse 12 zurück. In diesem Fall ist im Gehäuse 12 ein Detektor zum Detektieren des durch die Probe des Lebensmittels getretene Lichtmenge vorgesehen.

Es ist möglich, die Lebensmittelanalysevorrichtung 50 so aus- zubilden, dass sowohl das von der Probe des Lebensmittels reflektierte Licht, als auch das transmittierte Licht gemessen werden können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird ausgeführt, indem eine Probe eines Lebensmittels in den Strahlengang einer Lebensmittelanalysevorrichtung gebracht wird, eine Absorptions- und/oder Transmissionsmessung durchgeführt wird und anschließend die Probe um einen vorher festgelegten Betrag bewegt wird. Diese Bewegung wird vorzugsweise mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.