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Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen des Zustands
von Ölen
oder Fetten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen
und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
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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.
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Vorzugsweise
ist der Temperatursensor im vorderen Endbereich des Trägers angeordnet,
damit eine Störung
durch andere Komponenten ausgeschlossen ist.
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Im
Sinne einer kurzen Ansprechzeit weist der Temperatursensor vorzugsweise
die kleinstmögliche Abmessung
auf.
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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.
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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.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
in Frontansicht;
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus 1;
und
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3 zeigt
einen Längsschnitt
durch den unteren Bereich einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Neben
der dargestellten Ausführungsformen sind
noch viele weitere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung denkbar, bei denen ähnliche geometrische Anordnungen
der Einzelbestandteile vorliegen.