DE102004016955A1

DE102004016955A1 - Messvorrichtung zur Messung des Zustandes von Ölen oder Fetten (Temperatursensor)

Info

Publication number: DE102004016955A1
Application number: DE102004016955A
Authority: DE
Inventors: Mike Muhl; Jürgen HALL
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-27
Also published as: ES2322003A1; ES2322003B1; US20080238445A1; WO2005098406A1

Abstract

Die Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten weist ein Gehäuse (3) auf, ein daran befestigtes hohles Verbindungselement (10) und einen am gegenüberliegenden Ende des Verbindungselements (10) angebrachten Träger (14) zur Aufnahme eines Sensors (16), der geeignet ist, eine elektrische Eigenschaft des Messguts zu messen, sowie eines Sensors (18), der geeignet ist, die Temperatur des Messguts zu messen, wobei beide Sensoren über mindestens eine elektrische Leitung (12) mit einer Auswerteelektronik in Verbindung stehen, die im Bereich des Gehäuses (3) und/oder des dem Gehäuse (3) zugewandten Endes des Verbindungselements (10) angeordnet ist. Der Temperatursensor (18) ist hierbei in deutlicher Entfernung vom Verbindungselement (10) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Häufig werden bei der Zubereitung von Lebensmitteln heiße Öle oder Fette verwendet, die nicht nur einmalig verwendet werden, sondern in Friteusen über einen längeren Zeitraum zum aufeinanderfolgenden Garen von unterschiedlichen Lebensmitteln dienen. Hierbei wird das Öl oder Fett bei den heißen Betriebstemperaturen zwischen ca. 90° und 180° C aufgrund von Oxidation zerstört, und es entstehen unerwünschte chemische Produkte, wie z.B. freie Fettsäuren oder Polymere, die nicht nur eine geschmackliche Verschlechterung bewirken, sondern sich auch gesundheitsschädlich auswirken können.

Um Frittieröle oder Fette weder zu früh noch zu spät auszutauschen, werden Messvorrichtungen zum Messen des Zustandes der Öle oder Fette eingesetzt, mit denen diese auf ihre elektrischen Eigenschaften untersucht werden. Besonders geeignet ist die Messung der Dielektrizitätskonstanten, die ein verlässliches Maß für den Zerstörungsgrad des Fettes oder Öles darstellt.

Aus der EP 1 046 908 A2 ist beispielsweise eine Messvorrichtung zum Messen des Zustands eines Öles oder Fettes bekannt, die aus einem Gehäuse besteht, das die elektronischen Auswerteeinheiten sowie ein Datendisplay umfasst, des weiteren aus einem rohrartigen Verbindungselement und einem an dessen Spitze angeordneten Sensor, der direkt in das heiße Öl oder Fett eingetaucht werden kann und zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten geeignet ist. Die elektrische Verbindung zwischen dem Sensor und der Auswerteelektronik erfolgt über frei im Inneren des Verbindungselementes verlegte Kabel.

Eine Weiterentwicklung der oben genannten Messvorrichtung beschreibt die DE 101 63 760 A1 . Bei der hier dargestellten Messvorrichtung sind die elektrischen Leitungen zwischen Sensor und Auswerteelektronik durch auf einem Keramikträger aufgedruckte Metallleitungen gebildet. Das rohrförmige Verbindungselement ist hierbei so geformt, dass es den Großteil des Trägers umgibt und sich nach unten hin derart verengt, dass lediglich der Bereich des Trägers von außen zugänglich ist, auf dem der Sensor angeordnet ist. Zwischen Träger und Verbindungselement wird ein isolierender Dichtkleber eingebracht und ausgehärtet, so dass zwischen Verbindungselement und den elektrischen Leitungen keine elektrische Verbindung besteht. Außerdem wird dadurch eine gute Isolierung erzielt, die verhindert, dass Öl in das Innere des Verbindungselements eindringen kann. Zusätzlich ist in unmittelbarer Nähe des unteren Endes des Verbindungselements auf dem Keramikträger ein Temperatursensor vorgesehen, dessen Messergebnis ebenfalls durch die Auswerteelektronik verarbeitbar ist.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist jedoch die Trägheit des Temperatursensors hinsichtlich der Reaktion auf Temperaturveränderungen. Daher ist es notwendig, beim Eintauchen der Sensoren der Messvorrichtung in das Öl oder Fett entweder einige Minuten zu warten, bis der Temperatursensor die tatsächliche Temperatur des Öls anzeigt, oder aus dem Verlauf der Temperaturerhöhung durch Extrapolation den tatsächlichen Wert der Temperatur des Öls zu bestimmen. Dadurch entstehen entweder unerwünscht lange Wartezeiten oder eine durch die Extrapolation hervorgerufene Ungenauigkeit des Temperaturwerts.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten zu schaffen, die eine minimale Ansprechzeit nach dem Eintauchen in das zu messende Medium aufweist und die Möglichkeit nahezu kontinuierlicher Messungen schafft.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Dadurch, dass der Temperatursensor in deutlicher Entfernung vom Verbindungselement angeordnet ist, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, besitzt der Temperatursensor eine sehr kleine "thermische Masse", so dass eine schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen erfolgen kann und somit jederzeit eine exakte Temperaturmessung möglich ist.

Vorzugsweise ist der Temperatursensor im vorderen Endbereich des Trägers angeordnet, damit eine Störung durch andere Komponenten ausgeschlossen ist.

Im Sinne einer kurzen Ansprechzeit weist der Temperatursensor vorzugsweise die kleinstmögliche Abmessung auf.

Vorzugsweise weist der als Interdigitalkondensator ausgebildete Sensor zum Messen der Dielektrizitätskonstante die selbe Ansprechgeschwindigkeit auf wie der Temperatursensor, so dass sich die Ansprechgeschwindigkeit des Gesamtsystems erhöht.

Besonders bevorzugt ist es, wenn beide Sensoren auf gegenüberliegenden Seiten am vorderen Ende des Trägers angeordnet sind, wodurch gewährleistet wird, dass beide Sensoren immer der selben Umgebungstemperatur ausgesetzt sind und somit keine Messungenauigkeiten auftreten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in Frontansicht;
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus 1; und
3 zeigt einen Längsschnitt durch den unteren Bereich einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten, die in ihrem oberen Bereich ein Gehäuse 3 aufweist. Das Gehäuse weist ein Display 5 für die Anzeige von Messwerten auf. Vorzugsweise ist das Display als LCD-Anzeige ausgebildet und ist zwischen graphischer Darstellung, z.B. farbliche Einstufung der Messwerte, und numerischer Darstellung umschaltbar. Zum Eingeben von Steuerungsbefehlen ist eine Tastatur 7 vorgesehen, über die Befehle an die zentrale Steuereinheit (nicht gezeigt) abgegeben werden können. Die Tastatur 7 ist vorzugsweise als Folientastatur ausgebildet. Das Gehäuse kann vorzugsweise auch eine Schnittstelle 9 aufweisen, die zur Kommunikation mit externen Rechnern verwendet werden kann. Die Messvorrichtung 1 ist vorzugsweise darauf angepasst, eine Selbstkalibration durchzuführen. Während des Einsatzes der Messvorrichtung 1 dient das Gehäuse 3 gleichzeitig als Griff für die Bedienungsperson.
Von dem Gehäuse 3 ragt ein hohles Verbindungselement 10 nach unten ab, das ausreichend lang ist und aus einem Material mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, so dass die empfindliche Auswerteelektronik (nicht gezeigt) der Messvorrichtung 1, die sich im Bereich des Gehäuses 3 und/oder im dem Gehäuse 3 zugewandten Bereich des Verbindungselementes 10 befindet, ausreichend vor der Hitze des zu messenden Öls bzw. Fettes geschützt ist. Durch diese Maßnahmen ist auch gewährleistet, dass die Bedienungsperson die Messungen sicher durchführen kann. Das Verbindungselement 10 ist vorzugsweise aus Edelstahl gebildet, der neben seiner geringen Wärmeleit fähigkeit auch durch seine uneingeschränkte Einsatzfähigkeit im Lebensmittelbereich geeignet ist. Das Verbindungselement 10 ist beispielsweise als rohrförmiges Bauteil ausgebildet und zur Aufnahme elektrischer Leitungen 12 geeignet, die im Inneren des Verbindungselements 10 verlaufen. Die elektrischen Leitungen 12 sind auf mindestens einem flachen Träger 14 angeordnet, der durch elektrische Isolationseigenschaften gekennzeichnet ist, beispielsweise einem Träger 14 aus Keramikmaterial.
Im unteren Bereich des Trägers 14 ist ein Sensor 16 zum Messen von elektrischen Eigenschaften des Öls bzw. Fettes sowie ein Temperatursensor 18 angeordnet, deren Messwerte über die elektrischen Leitungen 12 auf dem Träger 14 zur Auswerteelektronik geleitet werden. Um den unteren Bereich des Trägers 14 kann ein Schutzmittel 20 angebracht sein, das die Sensoren 16, 18 vor Außeneinflüssen, insbesondere vor Kontakt mit dem Boden oder den Wänden des Messgefäßes, schützt. Im vorliegenden Fall ist das Schutzmittel 20 als mit dem Verbindungselement 10 verbundene Umrandung des flachen Trägers 14 ausgestaltet.
Der Zwischenbereich zwischen Träger 14 und Verbindungselement 10 ist an einer Stelle über geeignete Dichtmittel 22 isolierend abgedichtet, wie aus 3 ersichtlich ist. Dort ist im unteren Endbereich des Verbindungselements 10 ein geeigneter Kleber 22, beispielsweise ein Silikonkleber, in den Zwischenbereich zwischen Träger 14 und Verbindungselement 10 eingespritzt, so dass sich diese nicht direkt berühren und somit voneinander isoliert sind. Gleichzeitig dient der Kleber 22 als Abdichtung des Verbindungselements 10, so dass kein Öl bzw. Fett in das Innere des Verbindungselements 10 eindringen kann. Die Gestaltung der Klebefläche muss sicher gegen Wassereinschlüsse sein, da ansonsten zum einen Explosionsgefahr besteht und zum anderen eine Verunreinigung des Messguts nicht ausgeschlossen werden kann. Der Träger 14 kann als einstückiges Element bis zur Auswerteelektronik reichen, es besteht aber auch die Möglichkeit einer Entkopplung, indem mehrere Trägerabschnitte über geeignete leitende Verbindungsmittel aneinandergereiht werden. Dies liefert insbesondere Vorteile hinsichtlich der Wärmebelastung der Auswerteelektronik.
In 2 sind die unteren Abschnitte des Verbindungselements 10 und des Trägers 14 vergrößert dargestellt, die zum Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit geeignet sind. Der Sensor 16 zur Messung der Dielektrizitätskonstanten besteht aus einem Kondensator, der die Dielektrizitätskonstante des Öls misst. Vorzugsweise ist er als Interdigitalkondensator ausgebildet, der aus feinen ineinandergreifenden Golddrähten besteht, die jeweils in eine der elektrischen Leitungen 12 übergehen, die zur Auswerteelektronik führen. Die Leitungen 12 bestehen aus einer feinen Auflage aus Gold bzw. Kupfer auf dem Träger 14, wobei die Auflage direkt auf das keramische Bauelement aufgedruckt ist. Ebenso ist eine Mehrschichtkonstruktion des Trägers 14 denkbar, wodurch die sensiblen Leitungen 12 besser vor Umwelteinflüssen geschützt werden können.
Der Temperatursensor 18 ist beispielsweise als elektrischer Widerstand ausgebildet, der z.B. aus Platin oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein kann. Der Temperatursensor 18 besitzt aufgrund der größtmöglichen Entfernung zum Verbindungselement 10 eine sehr kleine thermische Masse. Außerdem wird er mit kleinstmöglichen Abmessungen direkt auf den keramischen Träger 14 in Dick- oder Dünnschichttechnologie aufgebracht. Wenn beide Sensoren 16, 18 auf die gleiche Ansprechgeschwindigkeit eingestellt sind, wird die Ansprechgeschwindigkeit des Gesamtsystems deutlich gesteigert, so dass eine nahezu kontinuierliche Messung möglich ist und eine Extrapolation auf einen Endwert der Dielektrizitätskonstantenmessung nicht notwendig ist.
So kann z.B. beim "Optimal Frying" gezielt frisches Öl zum Gebrauch derart zugemischt werden, dass der Gehalt polarer Anteile zwischen z.B. 12 % und 18 % eingestellt werden kann, wobei aufgrund der schnellen Anpassung der Messvorrichtung 1 das Ergebnis direkt beim Mischen beobachtet werden kann.
Wie aus 3 ersichtlich ist, kann der Temperatursensor auch auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 14 im Bereich der Spitze des Trägers 14 angeordnet sein, wodurch die Größe der Messvorrichtung weiter verringert werden kann und dennoch beide Sensoren 16, 18 der selben Umgebungstemperatur ausgesetzt sind.
Neben der dargestellten Ausführungsformen sind noch viele weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung denkbar, bei denen ähnliche geometrische Anordnungen der Einzelbestandteile vorliegen.

Claims

Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Öl oder Fett mit einem Gehäuse (3), einem daran befestigten hohlen Verbindungselement (10) und einem am gegenüberliegenden Ende des Verbindungselements (10) angebrachten Träger (14) zur Aufnahme eines Sensors (16) zur Messung einer elektrischen Eigenschaft des Messguts sowie eines Sensors (18) zur Messung der Temperatur des Messguts, wobei beide Sensoren (16, 18) über mindestens eine elektrische Leitung (12) mit einer Auswerteelektronik in Verbindung stehen, die im Bereich des Gehäuses (3) und/oder des dem Gehäuse (3) zugewandten Endes des Verbindungselements (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) vom Verbindungselement (10) mindestens gleich weit entfernt angeordnet ist als der Sensor (16) zur Messung einer elektrischen Eigenschaft des Messguts.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) im vorderen Endbereich des Trägers (14) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) kleinere Abmessungen aufweist als der Sensor (16) zur Messung einer elektrischen Eigenschaft des Messguts.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) die Dielektrizitätskonstante des Messguts misst.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) als Interdigitalkondensator ausgebildet ist.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sensoren (16, 18) die selbe Ansprechgeschwindigkeit aufweisen.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Sensoren (16, 18) auf gegenüberliegenden Seiten im vorderen Endbereich des Trägers (14) angeordnet sind.