DE102004016957B4

DE102004016957B4 - Messvorrichtung zum Messen des Zustands von Ölen oder Fetten

Info

Publication number: DE102004016957B4
Application number: DE102004016957A
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: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2024-04-07
Also published as: DE102004016957A1; WO2005098419A1; ES2332392B1; ES2332392A1; US20080186033A1; US7652490B2

Abstract

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 zwei Feuchtesensoren (25a, 25b) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts im Messgut auf das Messergebnis aufweist, wobei beide Feuchtesensoren in dem Verbindungselement (10) so angeordnet sind, dass bei der Messguts nur einer der Feuchtesensoren (25a) in das Messgut eintaucht.

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.

In der US 5,818,731 wird ein hydrophiler Filter für die Verwendung in einer Vorrichtung zur Überwachung der Qualität von Öl vorgeschlagen. Der hydrophile Filter verhindert, dass Wassermoleküle zum Sensor im Inneren der Vorrichtung gelangen.

In der DE 199 47 669 A1 wird für die Qualitätsmessung von Öl ein Feuchtesensor vorgeschlagen, mit dessen Hilfe der Feuchtegehalt im Öl gemessen und aus dem Messwert ein Korrekturfaktor bestimmt wird, der dann bei der eigentlichen Messung der Ölqualität berücksichtigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zu schaffen, die genauere und zuverläs sigere 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 aus 1;
3 zeigt eine vergrößerte Rückansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus 1;
4 zeigt eine vergrößerte Rückansicht einer Variante des unteren, einzutauchenden Bereichs der Messvorrichtung aus 1; und
5 zeigt eine vergrößerte Frontansicht des unteren, einzutauchenden Bereichs einer Variante der 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 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 mindestens einem flachen Träger 14 angeordnet, der durch elektrische Isolationseigenschaften gekennzeichnet ist, beispielsweise einem Träger 14 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 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 (nicht gezeigt) isolierend abgedichtet. Im unteren Endbereich des Verbindungselements 10 ist ein geeigneter Kleber, 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 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 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.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist auf der Rückseite des Trägers 14 ein Feuchtesensor 25 angeordnet, der die Restfeuchte im Öl misst. Der Feuchtesensor 25 ist ebenfalls über Leitungen 12 mit der Auswerteelektronik verbunden, welche die vom Feuchtesensor 25 gelieferten Signale zu einer Korrektur der Messwerte des Sensors 16 verwendet. Vorzugsweise wird als Feuchtesensor 25 ein Polymersensor verwendet. Der gesamte untere Bereich der Messvorrichtung 1 kann bei dieser Anordnung von einem Hüllrohr (nicht gezeigt) umgeben sein. Ebenso ist denkbar, den Feuchtesensor 25 auf dem einzutauchenden Bereich außen am Verbindungselement 10 anzuordnen.
In der in 4 dargestellten Ausführungsform sind zwei Feuchtesensoren 25a, 25b am Verbindungselement 10 angebracht, wobei der untere Feuchtesensor 25a zum Eintauchen in das Messgut bestimmt ist, während der obere Feuchtesensor 25b nicht eingetaucht werden soll. Er misst hier die aus dem Öl aufsteigende Feuchte, und die Differenz zwischen den Messwerten der beiden Sensoren 25a und 25b ist ein Maß für die Feuchte im Messgut.
Alternativ kann, wie in 5 dargestellt, um den einzutauchenden unteren Bereich der Messvorrichtung 1 eine Filtervorrichtung 30 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

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 zwei Feuchtesensoren (25a, 25b) zum Minimieren des verfälschenden Einflusses des Wassergehalts im Messgut auf das Messergebnis aufweist, wobei beide Feuchtesensoren in dem Verbindungselement (10) so angeordnet sind, dass bei der Messguts nur einer der Feuchtesensoren (25a) in das Messgut eintaucht.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Feuchtesensor (25a, 25b) ein Sensor auf Polymerbasis ist.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtesensoren (25a, 25b) eine elektronische Schaltung zur Bestimmung der komplexen Impedanz sowie des Phasenwinkels der Dielektrizitätskonstanten umfassen.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtesensoren (25a, 25b) 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 Feuchtesensoren (25a, 25b) eine Drift im Messergebnis auswerten.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtesensoren (25a, 25b) Mittel zur Kompensation des Messfehlers im Messsignal aufweisen.
Messvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtesensoren (25a, 25b) 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 Wassergehalt des Öles erfasst werden.