DE102004016957A1 - Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten - Google Patents
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Abstract
Die Messvorrichtung zum Messen des Zustands eines flüssigen Messguts, insbesondere Öl oder Fett, besitzt ein Gehäuse (3), 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, wobei der Sensor (16) über mindestens eine elektrische Leitung (12) mit einer Messelektronik in Verbindung steht, die im Bereich des Gehäuses (3) und/oder des dem Gehäuse (3) zugewandten Endes des Verbindungselements (10) angeordnet ist. Die Messvorrichtung weist Mittel (25, 30) auf, die geeignet sind, den verfälschenden Einfluss des Wassergehalts im Messgut auf das Messergebnis zu minimieren.
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 kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, dessen Messergebnis ebenfalls durch die Auswerteelektronik verarbeitbar ist. - Nachteilig an dieser Messvorrichtung ist es, dass die Messwerte trotz Verwendung zuverlässiger Sensoren und geeigneter Auswerteelektronik oftmals über dem tatsächlichen Wert liegen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zu schaffen, die genauere und zuverlässigere Messergebnisse liefert.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Frittieren große Mengen an Wasserdampf aus dem Frittiergut ausgetrieben werden, von dem ein gewisser Teil im Frittieröl verbleibt. Da die Dielektrizitätskonstante von Wasser etwa 20 mal größer ist als die von Frittieröl, verursachen selbst kleine Mengen an Wasser zu hohe Messwerte. Je nach Alter und Temperatur des Öls kann es zwischen 5 Minuten (frisches Öl und hohe Temperatur) und 30 Minuten (altes Öl und niedrige Temperatur) dauern, bis der Wassereinfluss auf ein tolerierbares Maß gesunken ist und der Messwert mit dem tatsächlichen Wert des Öls übereinstimmt.
- Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Messvorrichtung Mittel aufweist, die geeignet sind, den verfälschenden Einfluss des Wassergehalts im Messgut auf das Messergebnis zu minimieren, wodurch das Messergebnis wesentlich genauer ist.
- Vorzugsweise umfassen die Mittel einen Feuchtesensor, der im einzutauchenden Bereich der Messvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch wird auf sichere Weise festgestellt, wenn selbst kleine Mengen an Wasser im Öl vorhanden sind.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel eine elektronische Schaltung zur Bestimmung der komplexen Impedanz sowie des Phasenwinkels der Dielektrizitätskonstanten, wodurch eine Information erhalten wird, die im wesentlichen mit dem Wassergehalt des Öls korreliert. Somit ist man in der Lage, Störeffekte durch Wasser von den Messeffekten durch Altern des Öls zu unterscheiden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Mittel eine Vorrichtung zur Filterung des Messguts auf, die den Träger des Sensors zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten umgibt. Durch eine derartige Vorrichtung wird gewährleistet, dass lediglich Öl zum Sensor gelangt, welchem die Restfeuchte an Wassergehalt durch die trocknende Filtervorrichtung entzogen wurde.
- Vorteilhafterweise weist die Messvorrichtung weiterhin einen Temperatursensor auf, der zusätzliche Angaben liefert, welche die Bestimmung des Zustands des Messguts präzisieren.
- Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung in Frontansicht; -
2 zeigt eine vergrößerte Frontansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus1 ; -
3 zeigt eine vergrößerte Rückansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus1 ; -
4 zeigt eine vergrößerte Rückansicht einer Variante des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus1 ; und -
5 zeigt eine vergrößerte Frontansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs einer Variante der Messvorrichtung; -
1 zeigt eine erfindungsgemäße Messvorrichtung1 zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten, die in ihrem oberen Bereich ein Gehäuse3 aufweist. Das Gehäuse weist ein Display5 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 Tastatur7 vorgesehen, über die Befehle an die zentrale Steuereinheit (nicht gezeigt) abgegeben werden können. Die Tastatur7 ist vorzugsweise als Folientastatur ausgebildet. Das Gehäuse kann vorzugsweise auch eine Schnittstelle9 aufweisen, die zur Kommunikation mit externen Rechnern verwendet werden kann. Die Messvorrichtung1 ist vorzugsweise darauf angepasst, eine Selbstkalibration durchzuführen. Während des Einsatzes der Messvorrichtung1 dient das Gehäuse3 gleichzeitig als Griff für die Bedienungsperson. - Von dem Gehäuse
3 ragt ein hohles Verbindungselement10 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 Messvorrichtung1 , die sich im Bereich des Gehäuses3 und/oder im dem Gehäuse3 zugewandten Bereich des Verbindungselementes10 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 Verbindungselement10 ist vorzugsweise aus Edelstahl gebildet, der neben seiner geringen Wärmeleitfähigkeit auch durch seine uneingeschränkte Einsatzfähigkeit im Lebensmittelbereich geeignet ist. Das Verbindungselement10 ist beispielsweise als rohrförmiges Bauteil ausgebildet und zur Aufnahme elektrischer Leitungen12 geeignet, die im Inneren des Verbindungselements10 verlaufen. Die elektrischen Leitungen12 sind auf mindestens einem flachen Träger14 angeordnet, der durch elektrische Isolationseigenschaften gekennzeichnet ist, beispielsweise einem Träger14 aus Keramikmaterial. - Im unteren Bereich des ersten Trägers
14 ist ein Sensor16 zum Messen von elektrischen Eigenschaften des Öls bzw. Fettes sowie vorzugsweise ein Temperatursensor18 angeordnet, deren Messwerte über die elektrischen Leitungen12 auf dem Träger14 zur Auswerteelektronik geleitet werden. Um den unteren Bereich des Trägers14 kann ein Schutzmittel20 angebracht sein, das die Sensoren16 ,18 vor Außeneinflüssen, insbesondere vor Kontakt mit dem Boden oder den Wänden des Messgefäßes, schützt. Im vorliegenden Fall ist das Schutzmittel20 als mit dem Verbindungselement10 verbundene Umrandung des flachen Trägers14 ausgestaltet. - Der Zwischenbereich zwischen Träger
14 und Verbindungselement10 ist an einer Stelle über geeignete Dichtmittel (nicht gezeigt) isolierend abgedichtet. Im unteren Endbereich des Verbindungselements10 ist ein geeigneter Kleber, beispielsweise ein Silikonkleber, in den Zwischenbereich zwischen Träger14 und Verbindungselement10 eingespritzt, so dass sich diese nicht direkt berühren und somit voneinander isoliert sind. Gleichzeitig dient der Kleber als Abdichtung des Verbindungselements10 , so dass kein Öl bzw. Fett in das Innere des Verbindungselements10 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 Träger14 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 Verbindungselements10 und des Trägers14 vergrößert dargestellt, die zum Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit geeignet sind. Der Sensor16 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 Leitungen12 übergehen, die zur Auswerteelektronik führen. Die Leitungen12 bestehen aus einer feinen Auflage aus Gold bzw. Kupfer auf dem Träger14 , wobei die Auflage direkt auf das keramische Bauelement aufgedruckt ist. Ebenso ist eine Mehrschichtkonstruktion des Trägers14 denkbar, wodurch die sensiblen Leitungen12 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 Temperatursensor18 kann auch auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers14 im Bereich der Spitze des Trägers14 angeordnet sein, wodurch die Größe der Messvorrichtung weiter verringert werden kann und dennoch beide Sensoren16 ,18 der selben Umgebungstemperatur ausgesetzt sind. - Wie aus
3 ersichtlich ist, ist auf der Rückseite des Trägers14 ein Feuchtesensor25 angeordnet, der die Restfeuchte im Öl misst. Der Feuchtesensor25 ist ebenfalls über Leitungen12 mit der Auswerteelektronik verbunden, welche die vom Feuchtesensor25 gelieferten Signale zu einer Korrektur der Messwerte des Sensors16 verwendet. Vorzugsweise wird als Feuchtesensor25 ein Polymersensor verwendet. Der gesamte untere Bereich der Messvorrichtung1 kann bei dieser Anordnung von einem Hüllrohr (nicht gezeigt) umgeben sein. Ebenso ist denkbar, den Feuchtesensor25 auf dem einzutauchenden Bereich außen am Verbindungselement10 anzuordnen. - In der in
4 dargestellten Ausführungsform sind zwei Feuchtesensoren25a ,25b am Verbindungselement10 angebracht, wobei der untere Feuchtesensor25a zum Eintauchen in das Messgut bestimmt ist, während der obere Feuchtesensor25b nicht eingetaucht werden soll. Er misst hier die aus dem Öl aufsteigende Feuchte, und die Differenz zwischen den Messwerten der beiden Sensoren25a und25b ist ein Maß für die Feuchte im Messgut. - Alternativ kann, wie in
5 dargestellt, um den einzutauchenden unteren Bereich der Messvorrichtung1 eine Filtervorrichtung30 angeordnet sein, die Wasseranteile aus dem Messgut herausfiltert. Hierfür eignet sich ein öldurchlässiger Wasserrückhaltefilter, der vorzugsweise als austauschbarer Aufsatz ausgebildet ist. - Ebenso ist es möglich, mittels einer an sich bekannten elekt ronischen Schaltung die komplexe Impedanz sowie den Phasenwinkel der Dielektrizitätskonstanten zu bestimmen. Hieraus lassen sich Informationen entnehmen, die im wesentlichen mit dem Wassergehalt des Öls korrelieren. Dadurch ist man in der Lage, Störeffekte durch Wasser von den Effekten durch Altern des Öls zu unterscheiden.
- Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann darüber hinaus Mittel zur Kompensation des Messfehlers im Messsignal und/oder eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, die bei einem erhöhten Wassergehalt ein entsprechendes optisches und/oder akustisches Signal bereitstellt.
Claims (12)
- Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten 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 ) zum Messen einer elektrischen Eigenschaft des Messguts, wobei der Sensor (16 ) über mindestens eine elektrische Leitung (12 ) mit einer Messelektronik in Verbindung steht, die im Bereich des Gehäuses (3 ) und/oder des dem Gehäuse (3 ) zugewandten Endes des Verbindungselements (10 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung Mittel (25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts im Messgut auf das Messergebnis aufweist. - Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts mindestens einen Feuchtesensor (25 ) umfassen. - Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts zwei Feuchtesensoren aufweisen, von denen einer in das Öl oder Fett eintaucht und der andere in der Nähe des Öls oder Fettes angeordnet ist. - Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Feuchtesensor (
25 ) ein Sensor auf Polymerbasis ist. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts eine elektronische Schaltung zur Bestimmung der komplexen Impedanz sowie des Phasenwinkels der Dielektrizitätskonstanten umfassen. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts eine Vorrichtung (30 ) zur Filterung des Messguts aufweisen, die den Träger (14 ) des Sensors (16 ) umgibt. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung einen Temperatursensor (
18 ) aufweist. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl oder Fett ein Frittieröl bzw. Frittierfett ist.
- Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts eine Drift im Messergebnis auswerten. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts Mittel zur Kompensation des Messfehlers im Messsignal aufweisen. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
25 ,30 ) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, die bei einem erhöhten Wassergehalt ein entsprechendes optisches oder akustisches Signal bereitstellen. - Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (
16 ) mittels einer elektronischen Schaltung ausgewertet wird, wobei durch die Trennung dessen komplexer Impedanz in reale und imaginäre Anteile sowohl eine elektrische Öleigenschaft als auch der Was sergehalt des Öles erfasst werden.
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