DE102004016958A1

DE102004016958A1 - Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen und Fetten

Info

Publication number: DE102004016958A1
Application number: DE102004016958A
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: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2024-04-07
Also published as: US7719289B2; DE102004016958B4; WO2005098407A1; ES2323826B1; US20070277594A1; ES2323826A1

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, wobei der Sensor (16) über mindestens eine auf einem nicht leitenden Träger (14, 15) angeordnete elektrische Leitung (12) mit einer Auswerteelektronik in Verbindung steht, die im Bereich des Gehäuses (3) und/oder des dem Gehäuse zugewandten Endes des Verbindungselements (10) angeordnet ist. Hierbei weist die Messvorrichtung eine Mehrzahl von Trägern (14, 15) auf, die in Reihe angeordnet sind.

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 be schreibt 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 Vorrichtung ist jedoch, dass eine Wärmeableitung vom Messgut zur Auswerteelektronik stattfindet und somit die Lebensdauer der Bauteile verringert bzw. die Genauigkeit der Messergebnisse verschlechtert wird.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zu schaffen, die eine Temperaturbelastung der Auswerteelektronik deutlich reduziert und somit die Lebensdauer der elektronischen Komponenten erhöht.

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

Dadurch, dass die Messvorrichtung eine Mehrzahl von Trägern aufweist, die in Reihe angeordnet sind, wird eine starke Wärmeableitung vom Messgut hin zum ersten elektronischen Schaltungsteil ausgeschlossen und somit eine geringere Belastung erzeugt, die einen geringeren Aufwand bei der Kompensation zur Folge hat.

Vorzugsweise sind die Träger an den Trennstellen über metallische Verbindungsglieder zur elektrischen Kopplung miteinander verbunden, wodurch die Entkopplung auf besonders einfache Weise gewährleistet wird.

Im Bereich des Sensors weisen die Leiterbahnen auf dem ersten Träger einen geringen Querschnitt auf, wodurch möglichst wenig Wärme in den Träger eingekoppelt wird.

Vorzugsweise werden die Leiterbahnen im weiteren Verlauf flächig ausgestaltet, wodurch eine relativ homogene Temperaturverteilung über die gesamte Trägerbreite erfolgen kann.

Besonders bevorzugt ist es, dass Träger mit mehreren Schichten verwendet werden, so dass eine noch effektivere Wärmeverteilung auf den einzelnen Trägern gewährleistet wird.

Auf nicht mit Leiterbahnen besetzten und nicht in direktem Kontakt mit dem Messgut stehenden Bereichen der Trägerschichten können Masseflächen aufgebracht werden, die aufgrund ihrer Wärmekapazität einen schnellen Temperaturanstieg des Trägers verhindern.

Weitere Einzelheiten, 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 Ansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus 1;
3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Übergangsbereich zwischen zwei Trägern der erfindungsgemäßen Messvorrichtung; und
4 zeigt eine Ansicht von unten von zwei Trägerschichten.
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 Wärmeleitfähigkeit 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 in Reihe angeordneten flachen Trägern 14, 15 angeordnet, die durch elektrische Isolationseigenschaften gekennzeichnet sind, beispielsweise Trägern 14, 15 aus Keramikmaterial.
Im unteren Bereich des ersten Trägers 14 ist ein Sensor 16 zum Messen von elektrischen Eigenschaften des Öls bzw. Fettes sowie vorzugsweise ein Temperatursensor 18 angeordnet, deren Messwerte über die elektrischen Leitungen 12 auf den Trägern 14, 15 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 ersten Trägers 14 ausgestaltet.
Der Zwischenbereich zwischen erstem Träger 14 und Verbindungselement 10 ist an einer Stelle über geeignete Dichtmittel 22 (nicht gezeigt) isolierend abgedichtet. Im unteren Endbereich des Verbindungselements 10 ist ein geeigneter Kleber, beispielsweise ein Silikonkleber, in den Zwischenbereich zwischen erstem Träger 14 und Verbindungselement 10 eingespritzt, so dass sich diese nicht direkt berühren und somit voneinander isoliert sind. Gleichzeitig dient der Kleber 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.
In 2 sind die unteren Abschnitte des Verbindungselements 10 und des ersten 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 jeweiligen Träger 14, 15, wobei die Auflage direkt auf das keramische Bauelement aufgedruckt ist.
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 kann 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.
3 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform der mehrteiligen Trägeranordnung innerhalb des Verbindungselements 10. Die auf dem ersten Träger 14 angeordneten, mit den Sensoren 16, 18 verbundenen Leitungen 12 a werden im Übergangsbereich über geeignete metallische Verbindungsglieder 24 mit den auf Träger 15 angeordneten, zur Auswerteelektronik führenden Leitungen 12b verbunden, während die Träger 14 und 15 in keinem direkten Kontakt stehen. Das Verbindungsglied 24 ist im vorliegenden Fall als Verbindungsclip ausgebildet, der auf dem ersten Träger 14 fixiert, z.B. angelötet, ist und den zweiten Träger 15 mittels eines U-förmigen Endabschnitts 25 fixierend umgreift. Dadurch wird eine mechanisch stabile elektrische Verbindung zwischen den Trägern 14 und 15 hergestellt. Dabei ist pro Leitung 12 jeweils ein eigener Verbindungsclip vorgesehen. Es sind aber auch andere an sich bekannte Verbindungsmechanismen einsetzbar, ein reines Anlöten der Verbindungsbrücken 24 auf beiden Trägern 14, 15, Verbindungsclips mit einem U-förmigen Endabschnitt 25 auf jeder Seite, Verbindungsstecker und -buchsen, Verbindungen über Flachbandkabel usw. Es können auch mehr als zwei Träger in Reihe angeordnet sein. Durch die thermische Entkopplung der einzelnen Träger kann ein Wärmeübertrag lediglich noch über die elektrischen Leitungen 12 erfolgen, was die Gefahr einer Überhitzung der Auswerteelektronik deutlich reduziert. Eine weitere Reduzierung der in den Träger 14 eingekoppelten Wärme wird erreicht, wenn die Leitungen 12a auf dem Träger 14 kleine Querschnitte aufweisen, da das bevorzugte Material Kupfer eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Im weiteren Verlauf ist es vorteilhaft, wenn die Leitungen 12b auf dem Träger 15 als flächige Leiterbahnen ausgebildet sind, so dass eine möglichst homogene Temperaturverteilung über die Trägerbreite erfolgt.
Eine weitere Möglichkeit zur homogenen Wärmeverteilung wird durch den Einsatz von Trägern geliefert, die mehrere Schichten aufweisen. In 4 sind die einzelnen Trägerschichten eines zweischichtigen Trägersystems in Ansicht von unten dargestellt, wobei mit 14a die untere Schicht des ersten Trägers 14 bezeichnet ist, mit 14b die obere Schicht des ersten Trägers 14, mit 15a die untere Schicht des zweiten Trägers 15 und mit 15b die obere Schicht des zweiten Trägers 15. Im zusammengesetzten Zustand sind die Unterseiten der Trägerschichten 14b bzw. 15b auf die Oberseiten der Trägerschichten 14a bzw. 15a in bekannter Weise aufgebracht.
Die Leitungen 12a auf dem ersten Träger 14 verlaufen zunächst an der Unterseite der Trägerschicht 14a und werden dann durch die Trägerschichten 14a und 14b hindurch zur Oberseite der Trägerschicht 14b geführt. Von dort wird in der zuvor beschriebenen Weise eine Verbindung (nicht gezeigt) zu den elektrischen Leitungen 12b auf der Oberseite der Trägerschicht 15b hergestellt, die anschließend zur Unterseite der Trägerschicht 15b geführt werden. Um die Gleichverteilung der Wärme zu verstärken, sind in Bereichen, die keine Leitungen 12 aufweisen und keinen direkten Kontakt zum Messgut haben, Masseflächen 26 angeordnet, im vorliegenden Beispielfall an der Unterseite der Trägerschichten 14b und 15a. Aufgrund der Wärmekapazität der Masseflächen wird zudem ein schneller Temperaturanstieg des Trägers 14, 15 verhindert.
Neben der dargestellten Ausführungsformen sind noch viele weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung denkbar, bei denen ähnliche geometrische Anordnungen der Einzelbestandteile vorliegen. Es ist vor allem möglich, Träger 14, 15 mit mehr als zwei Schichten zu verwenden und sowohl den Verlauf der Leitungen 12 als auch die Anordnung der Masseflächen 26 nahezu beliebig zu variieren.

Claims

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) zur Messung einer elektrischen Eigenschaft des Messguts, wobei der Sensor (16) über mindestens eine auf einem nicht leitenden Träger (14, 15) angeordnete elektrische Leitung (12) mit einer Auswerteelektronik 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 eine Mehrzahl von in Reihe angeordneten, elektrisch miteinander verbundenen und thermisch entkoppelten Trägern (14, 15) mit jeweils darauf angeordneten elektrischen Leitungen aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verbindungsstellen der Träger (14, 15) elektrisch leitende, vorzugsweise metallische Verbindungsglieder (24) angeordnet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Sensors (16) auf dem ersten Träger (14) die elektrischen Leiterbahnen (12) einen geringen Querschnitt aufweisen.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiterbahnen (12) in Richtung zur Auswerteelektronik hin einen großen Querschnitt aufweisen.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger (14, 15) mehrere Schichten aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schicht des Trägers (14, 15) in Bereichen, die keine Leitungen (12) aufweisen und keinen direkten Kontakt zum Messgut haben, eine Massefläche (26) aufweist.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger voneinander beabstandet angeordnet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Trägern (14, 15) ein thermisch isolierendes Material vorgesehen ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als thermisch isolierendes Material Luft vorgesehen ist.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Träger aus unterschiedlichen Materialien bestehen (Keramik, Kunststoff, Metall, Verbundwerkstoffe), so dass die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Träger optimal an die Bauteile (Sensor, elektronische Bauelemente, Verbindungsstücke) angepasst werden können.