Home

tertem Fritierfett - Justus-Liebig

1. 35 3 0 P 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 gt D 5 1 20 1 F oO Anzahl der MeBtage 3 Fritiervorgang Zeit zwischen zwei Sensormessungen variabel Zeitspanne zwischen zwei Fritiervorgangen 2 1 2h Anzahl der Fritiervorgange 7 mal 400 g Pommes Frites Zeit h Modifizierter Sensorkopf Abb 3 40 Signale des GGS 3000 und des PT 100 Bestimmung der Peakh hen Die Peakh hen der Sensorsignale bei den 2 min tigen Messungen werden mit einem Pro gramm zur Peakh henbestimmung ermittelt Dieses Programm bestimmt die Lage des Fu 172 punktes und des Maximums eines Peaks und berechnet die Differenz des Signals am Maxi mum und Fu punkt Die Lage dieser Punkte wird ber einen Steigungsentscheider ermittelt Zuvor werden die Signale ber 3 Me punkte gemittelt Das Programm zur Peakh henbe stimmung wird genauer in L m98 beschrieben Alterungsreihe von Cremana Friteuse Fritiergut Pommes Frites s ST MW 3 mesuro j a 7 i Modifizierter Sensorkopf mit Feuchte Peaks j Peak H he des Sensors arb units Fritieren Zeit h Abb 3 41 Verlauf der absoluten Peakh he des ST MW3 173 Alterungsreihe von Cremana Friteuse A Fritiergut
2. 171 Sensormessungen zur Fettalterung Uber Cremana Friteuse MeBspannung V 0 5 10 15 20 Zeit h Modifizierter Sensorkop j Abb 3 39 Signale der Sensoren A F 56 SP 11 und TGS 2610 Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse
3. STMW3 U 5 V x Q 700 0 1000 2000 3000 4000 600 iv S 500 UST3000 U 5 V n 3 400 f La 300 ir 3 0 1000 2000 3000 4000 D A TGS2610 U 5 V flew wa ZF 400 0 1000 2000 3000 4000 80 Feuch g 0 euchte ou An 20 U 0 S 0 1000 2000 3000 4000 Zeit sec Abb 3 99 Ansprechverhalten der Gassensoren auf Feuchtevariation am Gasmischer 235 Diskussion Schnelltests und weitere Untersuchungsmethoden zur Beurteilung der Qualitat von gebrauchtem Fritierfett Das gassensorbasierte Ger t Insitu und Exsitu Konzept Fuhlerkopfdesign Ein wesentlicher Punkt hinsichtlich Akzeptanz beim Kunden ist die Wahl des kunden freundlichen F hlerkopfdesigns Es werden prinzipiell zwei unterschiedliche Konzepte dis kutiert n mlich den Insitu F hler passiv und den Exsitu F hler aktiv Beim Insitu F hler erfolgt die Messung direkt ber dem Fett w hrend beim Exsitu F hler eine Fettpro be aus der Friteuse entnommen wird Das Exsitu Konzept hat einerseits den Vorteil da der F hler nicht in das Fett eintauchen mu was aus hygienischen Gesichtspunkten zu begr en ist Andererseits ist man von der Temperatur des Fritierfettes v llig unabh ngig d h es kann auch erkaltetes bzw erstarrtes Fett untersucht werden da das Fett im F hlerkopf selbst hoch geheizt wird Es bestand die Hoffnung da das am Insitu F
4. unerssnersnnessnneesnnnersenersnnensnnensnnnennnnensnnersnnensnsnennnernane 51 Feedforward Backpropagation Netze z B SNNS ccssccssscccssseeesseessneesssceceseeeesaeessseesseeseseeeesaeessaeessneeeens 51 Polynomn tze BAIM e ernn n e a dust toa Sous teks E S fe E Cov tnd Sevan Pins cveateudlasa bent deesivacateresates 54 Programm zur Parametersch tzung des Sensoreinlaufverhaltens Extrapolation des Signalwertes nach Einlauf seeseeseesoesoeeeeeseesorsoeseeeseesorsoreeeecerersoreeeeeeesoreoreeeeceeeoreoreereeeeeereoreeeree 55 Mathematische Beschreibung des Verfahrens uusessussssuessnnessnnersnnersnnersnnnnsnnnesnnnensnnensnnonsnansnsnesnnertane 55 Anleitung zur Verwendung des Programms PEV 2uu22usessnsesssnnesnnnessnnersnnersnnensnnnesnnnennonensnnonensonenneen 56 Das Riechen u ee 58 Menschliche Nassar aea oeiee Bodie 3 00 bn ch bs ov buh Sens Os ne pv Sona be EEE dun ete Soe IEEE pro bes leben 58 Klassifizierung von Ger chen u tus2sinsistsiensbisieunksielkssiuebenbmeiubenn pe saves fovsenesen sd 61 Signaltransduktion in Riechzellen eccscccsscesescessscecsseecesseeescessscecsseesessecesseecseecsseecssaesesaeesseessneessneeeesaes 63 Das Schnecken san 74 OTPARTOMIC 3 9 LSPRRSARFBREFRFEFRESERELTEIRFELLTEEELERURERNLELLERERREBTERRTEELKELEEERLEERLEFTEEILTENETERSTERLTEERERERTEESTERSERTHERFRERTEN 76 Messung und Bewertung von Geruchsemissionen uuuesuesssnessnnessnnersnnersnnnennnnernonersnnensnnersnnnennne
5. Sol u ER RE RS ER y Raps l eins Is x x x x x xlx x Sonnenblumen l x I x x x f Ouven l x IR Ill OT f Tabelle 3 1 Hauptpeaks der FID Spektren der einzelnen Fette bzw Ole Die Zahlen in der Tabellen berschrift geben die Retentionszeiten der einzelnen Peaks in Se kunden an Ein Kreuz bedeutet in dieser Tabelle da der entsprechende peak d h die entsprechende Substanz in dem untersuchten Fett bzw l vorkommt mx lt Pa gt lt Lett F k da al ia ia ia ia Bei jeder GC FID Messung wurde der FOS Wert mitprotokolliert Das Ergebnis f r die verschiedenen Fette und le zeigt Abb 3 18 Es sei noch einmal darauf hingewiesen da zu Kalibration des Foodoil Sensors das Null l des Herstellers verwendet wurde Die Kalibrati on erfolgte mindestens einmal pro Me tag 146 Anderung der DK bei der Alterung der Fette und Ole im Kolbe H Cremana Biskin 14 A Oliven 12 gt Erdnuss Mais JA 10 O Palmin O E fett Rau A E oel Rau F 8 O 6 4 2 0 0 200 400 600 800 Alter min Abb 3 18 nderung des FOS Wertes mit dem Alter f r verschiedene Fette und Ole Bei den HR GC SOMSA Messungen wurde das Fett im Erlenmeyerkolben gealtert Die Messungen ber realem Fett fanden dagegen in einer handels blichen Friteuse statt Die fol gende Abbildung Abb 3
6. m Peakh he bei t 519 s 0 65 0 60 0 55 0 50 Peak H he von t 519 s normierte Werte 3 FOS Wert 0 5 10 15 20 25 Zeit h Abb 3 34 Zunahme der normierten Peakh he bei tr 519 s mit dem Alter im Vergleich 167 zum Anstieg des FOS FID Signal und Signale ausgew hlter Gassensoren Die Abb 3 35 3 36 und 3 37 zeigen den Verlauf der GC FID und Sensorsignale Abb 3 35 168 Alterungsreihe von Cremana Fiteuse UST 500 u 1300 600 500 0 5 10 15 20 25 Zeit h Korrelation der absoluten Peakh he des GGS 5000 mit dem absoluten Peakh hensignal des FID bei tr 341 s Alterungsreihe von Cremana Fiteuse Fritiergut Pommes Frites 1500 A UST 3000 w ST MW 3 Yy 1400 1300 1200 1100 1000 Peak H he des Sensors bel Einheiten Peak H he des FID abs Werte 900 800 0 5 10 15 20 25 Zeit h Abb 3 36 Korrelation der absoluten Peakh he des ST MW3 mit dem absoluten Peakh hensignal des FID bei tr 519 s Zum Vergleich ist das Signal des GGS 3000 mit dargestellt Alterungsreihe von Cremana Friteuse UST 3000 e p172 Peak H he des Sensors bel Einheiten Zeit h Abb 3 37 Korrelation der absoluten Peakh he des GGS 3000 mit dem absoluten Peakh hensignal des FID bei tr 172 s 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 Peak H he des FID abs Werte Wie aus
7. 0 2 L00 100 i 300 400 500 Aistentionszeit s Abb 3 14 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3D Diagramm f r die Retentionszeit tr 1400 s bis 1700 s gealtert nach der Prozedur 1 Alterungsreihe von Ja Fett 1 0 Mormierle Were 0 3 0 6 FID Signal rb units 0 4 0 2 500 Fr Foo B00 00 1000 Ratentionszeit s Abb 3 15 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3D Diagramm f r die Retentionszeit tr 500 s bis 1000 s gealtert nach der Prozedur 1 144 Alterungsreihe von Ja Fett Normierte Werte 5 je ai o LL r 15 h 10 min 4h 40 min 5 mir a Ratentionszeit a Abb 3 16 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3D Diagramm f r die Retentionszeit tr 1000 s bis 1500 s gealtert nach der Prozedur 1 Alterungsreihe von Ja Fett Hormierte Werte rb uns Fib Signal 1500 1600 1700 1800 190 2000 Relentionszeil z Abb 3 17 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3D Diagramm f r die Retentionszeit tr 1500 s bis 2000 s gealtert nach der Prozedur 1 145 Die folgende Tabelle Tabelle 3 1 zeigt eine Ubersicht iiber die Hauptpeaks der untersuchten Fette und Ole Sorte 172 229 284 341 436 520 843 927 1960 1150 Bin at A DE EEE HE JA x Ems Ir TB Pa gt lt a 5 gt lt gt lt gt lt Ba le ee Palmin xX x I x I xx
8. Soja l Meylip Laut Hersteller zum Fritieren gut geeignet Tabelle 2 5 Untersuchte Fette und le Die folgende Tabelle gibt soweit bekannt Auskunft ber die Zusammensetzung der unter suchten Fette im Bezug auf die ges ttigten und unges ttigten Anteile nach Angaben des Her stellers auf den Etiketten siehe dazu auch Abb 1 3 in Grundlagen 129 Anteil gesattigter Anteil einfach unge Anteil mehrfach un Fetts uren s ttigter FS gesatt FS JA Fett Lendl JA Fett Lein l Oliven l s RB Tabelle 2 6 Gehalt der Untersuchten Fette und le an Fetts uren nach Etikett Alterung der Fette und le Um Aussagen ber die Ver nderung der Fette und le w hrend des Fritiervorganges zu ma chen wurden zuerst Messungen mit frischem Fett bzw l durchgef hrt Ausgehend von den Ergebnissen dieser Messungen wurde das Fett nach den weiter unten beschriebenen Prozedu ren gealtert und die Ver nderung der Inhaltsstoffe des headspace w hrend dieser Alterung beobachtet Die bliche Fritiertemperatur liegt im Bereich von 170 C bis 190 C Um die Bedingungen m glichst realistisch zu gestalten wurde f r alle Alterungsprozeduren diese Temperatur ver wendet Die einzelnen Prozeduren werden im Folgenden kurz erl utert a Prozedur 1 Eine Fettprobe von 25g fest bzw 30ml fl ssig wird in einen Erlenmeyerkolben 250ml ge f llt und auf einer geregelten Heizplatte auf einer Temperatur von 180 1
9. Um eine Verbesserung der Altersvorhersage des Fettes zu erreichen wurde mit Hilfe der Auswertealgorithmen SNNS Neuronale Netze und AIM Polynomnetze nach einer Sensor kombination gesucht wobei die Vorgabe darin bestand da maximal zwei Sensoren mitein ander kombiniert werden d rfen Diese Beschr nkung macht dann Sinn wenn man Kosten Leistungsaufnahme und sensordriftbedingte Rekalibrationsintervalle m glichst klein halten will Die Untersuchung von Sensorarrays mittels SNNS und AIM wird sehr ausf hrlich in L m98 beschrieben Um die Begriffsbildung zu erleichtern wird zun chst eine Normierung eingef hrt Die Nor mierung der Peakh hen erfolgt durch einfache Verh ltnisbildung der Peakh hen eines signal gebenden Sensors durch die Peakh he eines zur Normierung verwendeten Sensors Peakh he des signalgeb Sensors norm Peakh he des signalgeb Sensors Peakh he des zur Norm verw Sensors 179 UST5000 UST3000 ST MW3 AF 56 SP TGS822 22 norm auf TGS 2610 mit Feuchte Peaks Messung 6 Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse 0 8 norm Sensorsignal 0 6 0 4 SPELT TTT LE 0 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Zeit h Modifizierter Sensorkopf Abb 3 49 Verlauf der normierten Sensorsignale in Abh ngigkeit von der Fritierdauer Normiert wurde auf den Sensor TGS 2610 Man erkennt deutlich die Vorziige des ST MW3 als si
10. Die Sensorkammer die direkt an den Ventilblock anschlie t s u ist so aufgebaut da sie mehrere Sensoren aufnehmen kann Sie besteht aus einem Messingblock der pa genaue ff nungen f r die Sensoren enth lt F r die Me reihen in diesem Arbeitspaket wird eine Sensor kammer f r 3 Halbleitersensoren verwendet Die Massendurchflu regler werden ber einen Personal Computer PC mit einer angeschlos senen D A Wandlerkarte durch eine Gleichspannung gesteuert Der Rechner bernimmt ebenfalls die Ansteuerung eines programmierbaren Netzteiles zur Regelung der Heizspannung f r die Halbleitersensoren Die Aufnahme der Sensorsignale bernimmt eine schnelle Elektronik mit 12 Bit A D Wandlerkarte und angeschlossenem Laptop s u oder ein digitales Scannermultimeter Keithley 199 DMM das die Signale ber eine IEEE Schnittstelle an den PC bertr gt Die Steuerung der Rechner bernehmen zwei am IAP entwickelte Programme die den Ablauf der Messungen steuern protokollieren und auf dem jeweiligen Bildschirm grafisch darstellen In der Abbildung A sieht man den schematischen Aufbau der Gasmischanlage im Labor Man erkennt die Option die Me daten wahlweise ber das Keithley Scannermultimeter oder ber die 12 Bit A D Wandlerplatine aufzunehmen 96 Die oben beschriebene Gasmischanlage erlaubt es Me reihen mit verschiedenen Gaskonzen trationen und relativen Luftfeuchten durchzuf hren Au erdem ist es m glich bei den Halb leiters
11. Es wurden die im Kapitel Experimentelles beschriebenen Sensoren gemessen wobei die Heizspannungen der Sensoren und damit die Sensoroberfl chentemperaturen variiert wurden Es wurde mit unterschiedlichen Fetten und mit Fetten unterschiedlichen Alters gearbeitet Die Sensoren verhielten sich im Einzelnen wie folgt GGS 3000 Der Sensor GGS 3000 der normalerweise fiir die Detektion von Methan eingesetzt wird reagiert bei einer Heizspannung von 4V und 6V selektiv auf den peak mit der Retentionszeit 172 Sekunden Pentan der sowohl im frischen als auch im ranzigen Fett auftritt Bei einer Heizspannung von 4V ist das Signal bei frischem und altem Fett etwa gleich hoch bei einer Heizspannung von 6V ist das Signal zur absoluten Menge der Substanz korreliert GGS 5000 Der Sensor GGS 5000 reagiert kaum auf den Peak bei tr 172 s detektiert daf r aber sehr gut die mittelfl chtigen Substanzen mit Retentionszeiten im Bereich zwischen 500 und 1000 Sekunden In Kombination mit dem Sensor GGS 3000 kann aus dem Verh ltnis der beiden Sensoren eine Aussage ber das Verh ltnis der mittelfliichtigen Substanzen zur Substanz bei tr 172 s gewonnen werden Da die Menge der mittelfl chtigen Substanzen mit dem Fettalter korreliert ist f hrt diese Methode zur einer Vorhersage ber das Fettalter Die anderen Sensoren der Firma UST kamen nicht in die n here Auswahl da sie keine neuen Selektivit ten aufzeigen konnten AF 56 Der Sensor
12. zu lernen Da einerseits eine hohe Genauigkeit der Approximati on angestrebt wird andererseits aber auch die F higkeit zur Generalisierung gibt es keine einfache L sung Man sollte jedoch versuchen die Anzahl der Neuronen so gering wie m glich zu halten Hier wird der Simulator f r neuronale Netze SNNS verwendet ber anonymes FTP bei ftp inf informatik uni stuttgart de pub SNNS Eine gute Einf hrung in neuronale Netze bietet Zel 94 53 Polynomnetze z B AIM Die Erzeugung von Polynomnetzen zur modellfreien Approximation wurde mit dem Pro gramm AIM vorgenommen Dessen ausf hrliche Beschreibung findet sich im Handbuch AIM 93 hier soll kurz die Funktionsweise des Programms und der Aufbau der Netze skiz ziert werden AIM ist ein selbstlernendes Programm zur Konstruktion von feed forward Polynomnetzen anhand von Trainingsdaten Die Struktur der Netze ist nicht von vorneherein festgelegt son dern wird im Laufe des Lernverfahrens von AIM selber entwickelt Das Programm beginnt mit einfachen Netzmodellen und geht nur dann zu komplexeren ber wenn damit eine bes sere Approximation des Problems erwartet werden kann Das Konstruktionskriterium ist dabei der sogenannte predicted squared error PSE Er stellt eine Sch tzung eines zu erwartenden Testfehlers dar und darf nicht mit dem Fehler in der so genannten Trainingsmenge fitting squared error FSE verwechselt werden wichtiger Un terschied zu vielen Klassisc
13. Abb 1 24 oben Aminos uresequenz und Membranstruktur eines Proteins aus der Familie der Riechrezeptoren Die vertikalen Zylinder stellen transmembranale alpha helikale Dom nen dar I VII Die schwarzen B lle bezeichnen Aminos urepositionen bei denen ein besonders hoher Grad von Variabilit t zwischen den einzelnen Rezeptorproteinen festgestellt wurde Bereiche mit besonders hoher Variabilit t sind in den transmembranalen Dom nen IV und V zu erkennen Man vermutet da diese Bereiche f r die Selektivit t der Rezeptorproteine ver antwortlich sind Aus K J Ressler S L Sullivan and L B Buck A molecular dissection of spatial patterning in the olfactory system Current Opinion in Neurobiology 4 588 596 1994 Abb 1 24 unten Olfaktorische Signaltransduktion Bei Duftsoff Aktivierung eines Rezeptors in der Zilienmembran wird ber ein GTP bindendes Protein Golf das Enzym Adenylatzy klase AC aktiviert Dieses Enzym synthetisiert aus ATP den zellul ren Botenstoff der Riechtransduktion zyklisches Adenosinmonophosphat cAMP Duftstoffe e cAMP gesteuerter Caldum gesteuerter N Kationenkanal Chloridkanal Abb 1 25 Erzeugung des Rezeptorstroms Bei Anstieg der cAMP Konzentration Abb 1 25 in den Zilien werden cAMP gesteuerte Kationenkan le aktiviert Diese Kan le leiten vor allem Calcium und Natrium aus dem Mukus dem Schleim in dem die Zilien eingebettet sind in die Zilien Demzufolge steigt die Calci umkonzentrati
14. DK von frischem Fett Oliven l 3 Raps l amp 2 2 Kuc89 Beim Erhitzen nimmt mit dem Anstieg der polaren Anteile auch die DK des Fettes zu Man kann die DK eines Stoffes z B mit Hilfe einer Mei ner schen R ckkopplungsschaltung ermitteln Entsprechend der Definition der DK kann sie f r einen Stoff bestimmt werden in dem man die Kapazit t eines Kondensators mit und ohne Dielektrikum mi t Dazu kann man einen Schwingkreis benutzen der von einem Sender zu erzwungenen Schwingungen erregt wird und im Resonanzfall mit der Frequenz Wo V1 LC schwingt Ist die Induktivit t des Schwingkreises bekannt dann kann ber die Frequenzmes sung eine Kapazit t bestimmt werden Bei bekannter Geometrie kann dann weiter auf die DK geschlossen werden Pra91 Die spezifische W rmekapazit t Will man die Temperatur eines K rpers erh hen dann mu ihm Energie zugef hrt werden Man bezeichnet diejenige Energiemenge Q die zu einer Temperaturerh hung um 1 K f hrt als W rmekapazit t C des K rpers dQ dT Sie ist bei homogenen K rpern proportional zur Masse des zu erw rmenden K rpers Bezieht man sie auf ein Kilogramm Mol dann spricht man von der spezifischen molaren W rme kapazitat c dieser Substanz dQ cm dT Die spezifische W rmekapazit t ist nicht konstant sondern temperaturabh ngig Im allgemeinen mu unterschieden werden ob eine rein thermische Wechselwirkung vorliegt d h die gesamte zugef h
15. SID EMIN LS apeusis A p N SIH EMW LS pusgasjeusis A p N SIA EMW LS u Josu 2ZISH PeQI9T Nw Jdoyjosuag IAnYY Gozrioyyensqns yw Jdoy10suaS IAnYY Jdoysosuag JOAIsseg Jd04 10su3S IIAHYY Jdoyazosuas AdAIsseg 9JAdIZUOYAIIJUNT Usplog Jap suny a s1aqnusse OVC Jd gt zuoy Iofyng WoAtssed pun wanye uoa SUNT AIsJoqnUsseyH FI E APALL Jyans oJun JYOIN Jyans oJun JYOIN uonesuodwoyay YN lt Ne HYNA SUSE NUS MZIU WI rp Yoinp Zunssnjjurssg ours YOI sIpsy Jen sg UdPJOM Jo YIeqOaq S eugIs Iosuag Jop uasuNYS Tomqy usyosyizodsynsies Jura USJUUoy sq uayosquis esnyfey uayoquisyosl savy SEWWOI SUNL IYA 1OPO YO uooyyorpuydurssond uuey USP IOM U99939310A Fun osoumnjyeioduay outa Jaqn NWI 9dusL 2Ip ep Yorplapsoj o JOIN uuey UOPIOM uq 9393104 SunpFaLumyeI gt sdum Sum Joqn mersdwa 2P ep yOI IOPIOLI IYAN IMU sSNA Sop memdurjusyse IogO Ip Jop 001 Id WUR Jagn uonesusdwoy sYysT zIEsNZ O19 SDL Yep JOL EMW LS SOP S eUsIS sop SUNIOIULION P yoinp sossnyjuromyeloduia g sop JUNIN uonesusdwoy mersdum Qaynyosyoimp nzep Zunssapy urny YOou opinM sa Josuaso yone y STe 000 LSN Yep Toq uonesusdwoy oyoyziesnz OTOT SOL Yop Jue CMI LS Sop speusis sop Suni 9TULION SIp Younp sassnpfura WILJAN Josuasa yona y STE 000 SOD U p Jogn uonesusduioy syorzjesnz 0197 SOL u p jne EMIN LS Sep S eUSIS s
16. normierten Peakh normierten relativen hen Peakh hen nicht verwendet 1 1 14 5 10 9 13 9 1 5 13 3 10 2 14 4 2 0 7 6 7 0 10 7 2 5 8 8 9 1 14 6 3 0 9 7 5 3 8 4 3 5 3 6 6 6 10 7 4 0 3 2 3 8 9 6 4 5 6 1 6 6 13 7 5 0 3 4 7 9 16 4 5 5 3 6 5 2 16 8 6 0 3 8 8 3 13 1 6 5 6 0 2 6 11 2 7 0 3 9 6 8 18 7 7 6 5 5 6 1 9 4 8 0 8 5 10 9 19 0 8 5 9 7 12 2 18 1 9 0 12 0 18 8 27 5 9 5 6 8 12 0 16 2 10 17 2 20 8 29 2 7 7 9 0 15 3 Tabelle 3 6 Abweichungen vom Me wert f r 4 unabh ngige Messungen in Abh ngigkeit vom Fettalter 190 Verfahren zur Ermittlung des Fettalters bei sehr altem Fritierfett Betrachtet man in der folgenden Abbildung das Signal des ST MW3 so erkennt man da das Signal ab ca 13 h Fettalter wieder beginnt abzufallen Diese Messung wurde am automati schen Me platz Fa Testo durchgef hrt Die Verweildauer des Insitu Sensors ber dem Fett betrug 2 Minuten wobei jedoch die Peakh hen nach einer Minute Me dauer ausgewertet wurden Es wurde das Fett Cremana ca 44 h auf der thermostatisierten Heizplatte bei einer Temperatur von 168 C bis zu einem FOS Wert von ca 4 gealtert Langzeitmessung Cremana Heizplatte Me roboter rel Peak H he m 60s Me dauer 0 10 20 30 40 Abb 3 59 Verlauf der relativen Peakh he des ST MW3 bis zu hohem Fettalter 44 h FOS ca 4 Die Messung wurde am automatischen Me platz durchgef hrt MeBintervall ca 30 min Dieser
17. tr gt gt 2 Es wird das Einlaufverhalten des signalgebenden Sensors ST MW3 untersucht Wenn man nach einer Einlaufzeit von 5 Minuten eine Messung startet und nicht solange wartet bis das Grundsignal nicht mehr weiter driftet so geht man einen systematischen Fehler von 30 ein Dieser systematische Fehler ergibt sich aus der zu erwartenden relativen Abweichung vom Endwert der relativen Peakh he Zur Extrapolation des Signalendwertes nach dem Ein laufen wird ein Programm zu Parametersch tzung des Sensoreinlaufverhaltens verwendet Eine Extrapolation mit zwei variablen Parametern erweist sich dabei als sinnvoll wobei eine Reduktion des Fehlers auf unter 6 erreicht werden kann Zur Beurteilung der Reproduzierbarkeit der Messungen werden 4 unabh ngige Messungen unter gleichen Bedingungen durchgef hrt wobei der mittlere Fehler 8 und der maximale Fehler 17 betr gt Um bei Vorort Messungen von der Betriebstemperatur des Fritierfettes unabh ngig zu sein wird ein Temperaturf hler hier ein Pt 100 in den Insitu F hler integriert und der Zusam menhang zwischen der Fettemperatur und den Sensorsignalen untersucht der sich im Bereich 140 C bis 190 C als weitgehend linear erweist Zur Ermittlung des Verdorbenheitsgrades gebrauchter Fritierfette exsitu wird ein aktiver Sensorkopf mit einem Heizer vorgeschlagen Beim Hochheizen kleiner Fetttr pfchen ergibt sich der Verdorbenheitsgrad des Fritierfettes aus der Lag
18. typisch f r Feuchte GGS 5000 reagiert wie alle untersuchten Sensoren mit einer Leitwerterh hung auf das Fett aller dings reagiert er mit einer Leitwerterniedrigung auf die Substanz ebenfalls typisch f r Feuchte Anhand der Sensordaten ist es sehr wahrscheinlich da es sich bei der ausgasenden Substanz um Wasser handelt Die anderen Sensoren ST MW3 reagiert mit Leitwerterh hung auf Feuchte SP 11 reagiert mit Leitwerterh hung auf Feuchte TGS 2610 reagiert mit Leitwerterh hung auf Feuchte TGS 822 reagiert erst l ngere Zeit nach dem Fritieren auf die Feuchte mit einer Leitwerterniedri gung besser als Rauschen nach unten zu bezeichnen 175 AF 56 verh lt sich hnlich wie der TGS 822 Vergleiche hierzu auch Ben98 Um die Vermutung zu erh rten da es sich bei der ausgasenden Substanz um Feuchte han delt wurden weitere Messungen durchgef hrt wobei sowohl mit einer Lambdasonde Zirko niumdioxidzelle gemessen wurde siehe Grundlagen Fa Pleva Feuchte Schaddampf Sensor FS 91 die normalerweise f r Abluftfeuchtemessungen in Textiltrocknern eingesetzt wird als auch mit einem hochpr zisen Feuchtef hler auf Polymerbasis Fa Testo Kompakt Me um former zur Feuchte und Temperaturmessung hygrotest 6337 9741 Beim Polymersensor erfolgt die Feuchtemessung kapazitiv d h ein Kondensator ndert seine Kapazit t in Abh ngigkeit von der Umgebungsfeuchte Der Sensor liefert
19. werden mehrere Sensoren zu einem Array zusammenge stellt Durch eine nachfolgende Signalverarbeitung bestimmt man die Einzelgaskonzentratio nen Rap 98 Erzeugung analytischer Redundanz Im Idealfall w rde ein bestimmter Gassensor nur auf genau einen Typ von Gasmolekiil rea gieren Einige Biosensoren mit komplexen Rezeptormolek len kommen diesem Ideal recht nahe Koh93 Allerdings ist deren Lebensdauer im Vergleich zu der konventioneller Senso ren sehr gering und letztere weisen alle mehr oder weniger stark ausgepr gte Querempfind lichkeiten zu anderen Gasen auf Den einfachsten Fall eines Multisensorsystems stellt ein Zweisensorsystem dar das in einem Gemisch aus zwei verschiedenen Gasen operiert und bei dem eine lineare Abh ngigkeit der Sensorsignale S S2 bez glich der Konzentration der beiden Gase C1 C2 vorliegt S a11 Ci a12 C2 S2 a21 Ci a22 Co Sind die Querempfindlichkeitsvektoren a ai2 der beiden Gassensoren linear unabh ngig so k nnte man mit Hilfe dieses Systems beide Gase in exakter Konzentration nachweisen Ein solches System kann z B n herungsweise mit Hz und CO als nachzuweisenden Gasen und zwei elektrochemischen CO Sensoren unterschiedlicher H gt Querempfindlichkeit realisiert werden wobei in der Praxis allerdings noch eine Temperaturabh ngigkeit der a zu ber ck sichtigen ist Halbleitergassensoren besitzen nichtlineare Kennlinien so da sich die Kon zentrationbestimmung
20. 1 Minute 2 Gerechnet vom Einbringen des Fritiergutes ben tigt die Friteuse 15 Minuten um wieder ihre Normaltemperatur zu erreichen Fr hestens beim ersten Aufleuchten der Heiz Kontrollampe nach diesen 15 Minuten wird deshalb die erste Sensormessung nach einem Fri tiervorgang durchgef hrt Das Fritierfett Zum Fritieren wird die Friteuse jeweils mit 2 Kg Cremana bef llt das in Form von 250 g schweren Bl cken im Supermarkt erh ltlich ist Es wurde das Fett Cremana von der Firma Walter Rau untersucht weil man bei diesem Fett von einer sehr hohen Praxisrelevanz ausge 115 hen kann Die Firma Walter Rau ist ein europaweit operierendes Unternehmen das nach ei genen Angaben einen Jahresumsatz von ca 850 Mio DM hat Entscheidend fiir die Auswahl des Palmfetts Cremana war jedoch die Tatsache da es im Vergleich zu allen anderen un tersuchten Fetten und Olen die geringste Zunahme der polaren Anteile FOS DK aufweist Abb 3 18 was f r eine gro e thermische Stabilit t und damit f r gute Fritiertauglichkeit spricht Laut Herstellerzertifikat wei t das Fett folgende Spezifikation auf 1 Kennzahlen Schmelzpunkt 37 39 C Refraktion 40 C 1 4575 1 4585 Jodzahl 50 55 g 100g 2 Fetts urezusammensetzung Ges ttigte Fetts uren ca 53 Mehrfach unges ttigte Fetts uren ca 12 3 Gech rtete Fette Transfetts uren negativ 4 Tierische Fette negativ Das Fett wurde zus tzlich vom Institut f
21. 210 Untersuchung des zeitlichen Mindestabstands zwischen zwei Messungen lt gt Pau senzeitverhalten der Gassensoren Die Messungen wurden mit dem passiven Sensorkopf durchgef hrt Es wurden die Sensorsi gnale von ST MW3 TGS 2610 und GGS 3530 Low Power aufgezeichnet Gleichzeitig wurde die Temperatur mit Hilfe eines Pt 100 mit aufgezeichnet Die Auswertung beschr nkt sich auf den ST MW3 dessen absolute Peakh hen relative Peakh hen normierte Peakh hen und relative normierte Peakh hen ausgewertet wurden Me bedingungen Fett Cremana Fettmasse 2 25 kg Beh ltnis Friteuse Moulinex Fettemperatur 180 C Fritiergut keines Entl ftungsl cher alle verschlossen Abstand der Unterkante des Sensorkopfes zur Fettober fl che Me dauer Me intervall Gesamtalterungsdauer Konstantspannung zum Auslesen der sensitiven Schicht 0 mm 1 Minuten variabel ST MW3 Up 4 V TGS 2610 Up 4 V GGS 3530 Low Power Un 4 V Pt 100 M FK 1020 0 56 V Die Me dauer betrug eine Minute Es wurde jeweils in den Intervallen 30 min 15 min 10 min 5 min und 3 min jeweils vom Start einer Messung gerechnet gemessen D h die Pausen zwischen den Messungen betrugen 29 min 14 min 8 min 4 min 2 min und 1 min Dieser Zyklus wurde mehrmals bis zum Erreichen der maximalen Fettnutzungsdauer 10 h wie derholt Die Messung ist in den Abb 3 75 3 79 dargestellt Rohdaten Abb 3 75 211 Untersuch
22. AIM User s Manual PC Version 1 1 AbTech Corporation 508 Dale Avenue Charlottesville VA 22903 Arbeitskreis Lebensmittelchemischer Sachverst ndiger Beurteilung von Fr tierfett Bundesgesundheitsblatt 34 1991 69 Bundesverband der Lebensmittelchemiker innen im ffentlichen Dienst e V BLC Fritierfette H ufig ein brenzliges Problem www lebensmittel org Begemann O Fette Seifen Anstrichmittel 88 1988 100 Belitz H D Grosch W Lehrbuch der Lebensmittelchemie 4 Auflage Berlin Heidelberg New York Springer Verlag 1992 S Beling Untersuchungen zur Dynamik und Kalibrierung von Halbleiter Gassensoren Diplomarbeit Institut f Angewandte Physik d Uni Gie en 1996 N P Benner Aufbau eines Gassensorarrays zur Luftg tebestimmung bei Garvorg ngen Diplomarbeit Institut f Angewandte Physik d Uni Gie en 1998 J Bock Aufbau eines Multisensorsystms f r die Lebensmittelchemie Diplo marbeit 1997 IAP der Uni Gie en R Borngr ber F Gereit J Hartmann P Hauptmann Einsatz einer Elektronischen Zunge als chemisches Sensorsystem f r die Ortung chlorierter Kohlenwasserstoffe im Meerwasser Boskou D Stability of frying oils Varela G Bender A E Morton I D Frying of Food Principles Changes New Approaches Chapt 13 174 184 1988 M ndl Mitteilung von Mensakoch Brose Gro e Mensa der JLU Gie en Buttery R G Teranishi R Measurement of fat autoxidation and browning
23. Abb 3 7 Alterungsreihe von Sonnenblumen l dargestellt als 3 d Diagramm fiir die Retentionszeit tr 100 s bis 500 s gealtert nach der Prozedur 3 139 Alterungsreihe von Sonnenblumen l Absolutwerte FID Signal arb units Ratentionszeit Abb 3 8 Alterungsreihe von Sonnenblumen l dargestellt als 3 d Diagramm fiir die Retentionszeit tr 500 s bis 1000 s gealtert nach der Prozedur 3 Alterungsreihe von Sonnenblumen l Absolutwerte f amp Loa IL 7 h50 min 6h 25 min 1000 1100 1200 1300 1400 1500 Ratentionszeit s Abb 3 9 Alterungsreihe von Sonnenblumen l dargestellt als 3 d Diagramm f r die Retentionszeit tr 1000 s bis 1500 s gealtert nach der Prozedur 3 140 Einf hrung einer Normierung Betrachtet man die Absolutwerte der Peak H hen der FID Diagramme w hrend einer Alte rungsreihe so f llt auf da die Absoluth he aller Peaks schwankt Diese Schwankung ist an Anfang d h bei Messungen innerhalb der ersten drei Stunden nicht so stark wie gegen Ende der Alterungsreihe Dieses Ph nomen ist folgenderma en zu erkl ren a Die Absolutmenge der entnommenen Substanzen h ngt wie bereits erw hnt sehr stark vom Dampfdruck des Fettes ab Kleine Schwankungen in der Temperatur ver ndern diesen Dampfdruck und damit die Gesamtmenge an fl chtigen Substanzen Ferner hat die Art der Probennahme einen empfindlichen Einflu auf das Ergebnis b Beim Altern der Fette und le se
24. Abb 3 96 Relative Lage des Steigungsmaximums in Abh ngigkeit vom FOS Wert Abzug aktiv Zusammenfassung der Ergebnisse der Exsitu Messungen Es wurde ein Sensorkopf aufgebaut der es erlaubt tr pfchenf rmige Fettproben zu untersu chen Der Sensorkopf enth lt ein Heizelement zum Hochheizen der Fettprobe und die Senso ren ST MW3 und UST 3000 Beim Hochheizen der Fettprobe spricht ab einer bestimmten Temperatur der ST MW3 deut lich an Sowohl die Lage des Kurvenanstiegspunktes als auch die Lage des Maximums der Steigung Wendepunkt sind vom Fettalter bzw FOS Wert abh ngig Je lter das Fett desto fr her also bei niedrigerer Temperatur steigt das Sensorsignal an bzw desto fr her liegt der Wendepunkt Der ST MW3 im aktiven Sensorkopf ist somit zur Bestimmung der Qualit t von thermisch gealtertem Fett geeignet Die Heizspannung Uy kann zwischen 4 V und 5 V gew hlt werden Der UST 3000 reagiert nur sehr schwach auf das Fett und das Signal ist praktisch vom Fet talter unabh ngig Daf r reagiert er bei einer Heizspannung von Uy 5 V deutlich auf Feuchte und ist somit als Feuchtesensor zur Kompensation von Feuchte einsetzbar Die Abh ngigkeit des Kurvenanstiegspunktes vom Fettalter ist vergleichbar mit der Abnahme des Rauchpunktes mit zunehmendem Fettalter siehe DGF Empfehlungen zur Beurteilung gebrauchter Fritierfette 231 Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren an der Gasmischanlage Es wurden die Sensore
25. An jeder freien Oberfl che bleiben aber Fl chenladungen So da sich bei der Anzahldichte n der Teilchen eine makroskopische Polarisation Dipol moment Volumen P np n0QE ergibt Stoffe bei denen nur Verschiebungspolarisation auftritt nennt man dielektrische Stof fe a e4 f T 4 Orientierungspolarisation Manche atomaren Teilchen besitzen infolge ihres Baus auch im feldfreien Raum schon ein Dipolmoment sog Paraelektrische Stoffe wie polare Molekiile also z B Wasser Alkohole S uren Fetts uren usw Da aber die W rmebewegung die Richtung einer gro en Anzahl solcher Dipolteilchen 1 A regellos verteilt besteht ohne ange legtes Feld keine dielektrische Polarisation Ein elektrisches Feld zwingt die Momente etwas in Vorzugsrichtung und zwar um so mehr je st rker das Feld und je tiefer die Temperatur ist denn die W rmebewegung st rt die Einstellung der Dipole Die DK zeigt das Curie Verhal ten ex 1 T 22 Die teilweise Einstellung in Feldrichtung braucht eine me bare Zeit um so l nger je viskoser das umgebende Medium ist In hochfrequenten Wechselfeldern kann es daher vorkommen da die Dipoleinstellung dem Feld nachhinkt dielektrische Relaxation Es bleibt festzuhalten da bei der experimentellen Bestimmung der DK sowohl Temperatur als auch Me frequenz einen Einflu auf das Me ergebnis haben Ger89 Die Dielektrizit tskonstante von Fetten und len liegt normalerweise im Bereich um 3 0 Sch92
26. Der Abgleich des Nullpunktes erfolgt mit dem Null l des Herstellers Fl schchen unten rechts Das Sensorelement besteht aus Elektroden und Substrat Bei den Elektroden handelt es sich um eine Vielzahl von Teilen von verbundenen konzentrischen Kreisen die eine einheitliche L cke zwischen zwei Elektroden bilden Diese wurden nach tzung des darunterliegenden Substrates aus Epoxydharz oder einem anderen nichtleitenden Material so eingepre t da 91 sich eine planare Oberfl che ergibt Die Messungen sind um so akkurater und einfacher aus f hrbar je l nger die L cke zwischen den Elektroden ist wobei die L nge i A im Bereich von 75 bis 305 mm liegt Der Durchmesser der konzentrischen Ringe liegt innerhalb von 38 mm Bei dem Elektodenmaterial mu es sich um chemisch inerte metallische Leiter wie z B Gold Platin Nickel Edelstahl oder hnliches handeln Die Dicke der Elektroden sollte idea lerweise kleiner als 0 25 mm sein hier 0 127 mm Die Breite des Spalts zwischen den Elek troden sollte kleiner als 0 38 mm sein hier 0 127 mm Die Breite der Elektroden sollte ferner zweimal so gro sein wie die Breite der L cke Die Elektrodenbreite im vorliegenden Fall betr gt 0 5 mm Die oben genannten Abmessungen sind erforderlich um einen angemessenen Verlauf des schwachen Feldes zu erreichen und um die Feldst rke auf den bergang fl s sig fest zu begrenzen wenn der Sensor mit Fett bef llt ist Man hat ferner einen Sensor er hal
27. Dr Hofmann von der DFA ist es nicht m glich in einem Schnellversuch die schwerfl chti gen nur in Spuren vorkommenden Stoffe zu identifizieren auf die der ST MW3 anspricht Dazu sind sehr aufwendige olfaktorische Analysen notwendig 155 Zusammenfassung aus Ermittlung von Leitsubstanzen fur die Fet talterung Es wurde die Qualit tsver nderung verschiedener Fette und le bei thermischer Belastung untersucht Me methoden Headspace GC 4 alterungsrelevante Substanzen tr 172 s als Referenzpeak zum Normieren t 341 s t 519 s und t 843 s haben einen unangenehmen Geruch sie sind intensit tsstark sie ver ndern sich mit dem Alter sie kommen in allen Fetten vor Foodoil Sensor gt Dielektrizit tskonstante polare Anteile im Fett HR GC SOMSA System Sensoren l UST 3000 UST 5000 ST MW 3 AF 56 SP 11 TGS 2610 TGS 822 ausgew hlt J hervorzuheben Der UST 3000 reagiert selektiv praktisch nur auf die leichtfl chtige Substanz bei t 172 s dominiert bei allen frischen Fetten Der UST 5000 reagiert bevorzugt auf mittelfl chtige Substanzen deren Anteil mit zunehmendem Fettalter gr er wird Der ST MW 3 reagiert nur auf schwerfl chtige Substanzen die nur bei altem Fett auftreten 4 Me konzept Fettalter Signal UST 5000 bzw ST MW 3 Signal UST 3000 i durch die Verh ltnisbildung wird die Geruchsabschw chung durch zunehmende Polymerisation des alternd
28. FS SS TG e e ee Sujn l Meiskeinsil Smmncablumen l Lristeb l Hiven l Raps l Ed pe Febis ieren SFA PE Lieok ure PU FA eint unges ttigte Fetiduree MUFAJ ee Limolensdare PUFA Abb 1 3 Fetts urenzusammensetzung verschiedener Speisefette und 6le aid 15 Das Fritieren Geschichtliches Das Fritieren als Methode der Nahrungszubereitung wurde schon 1600 v Chr von den alten Agyptern verwendet Hinweise auf das Fritieren stammen aus dem gleichen Zeitabschnitt in dem der Gebrauch von T pfen und Pfannen erw hnt wird Die tats chliche Entdeckung des Fritierens ist nicht dokumentiert aber die Sprache liefert Anhaltspunkte die auf einen m glichen Ursprung deuten Die lateinischen und griechischen W rter f r das Fritieren stammen von denen ab die f r das R sten verwendet wurden was darauf hindeutet da sich das Fritieren aus dem R sten entwickelt haben k nnte Die alten gypter r steten Nahrung in T pfen die aus Speckstein bestanden Von der R stung in einem Topf der eine lange Zeit W rme speichern kann bis zum Fritieren ist es nur ein kurzer Schritt insbesondere wenn der Topf unbeaufsichtigt bleiben konnte Fett und Bratensaft wurden aus dem Fleisch gewonnen die Fl ssigkeit wurde verkocht und als Resultat erhielt man Bratfleisch Es ist sehr gut vorstellbar da das Fritieren beim R sten eines sehr fetthalti gen St ck Fleisches in einem Speckstein Topf ber einem hei en Feuer ent
29. Kalibrationsmessung Cremana Friteuse _0 40 2 0 35 5 0 30 3 0 25 amp 0 20 o 0 15 0 UST 3000 5V 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 10 Zeit h Insitu Sensor Abb 3 52 Rohdaten einer Kalibrationsmessung nach den oben genannten Me bedingungen Vergleicht man den Verlauf der absoluten Peakh hen des ST MW3 Abb 3 53 mit dem Verlauf der relativen Peakh hen s u des selben Sensors Abb 3 54 so f llt auf das bei der Wahl der relativen Peakh hen die Me kurven deutlich besser miteinander korreliert sind so da die relativen Peakh hen gew hlt werden m ssen wenn man m glichst reproduzierbare Ergebnisse erhalten will absolute Peakh he zugeh riger Fu punkt vor dem Signalanstieg relative Peakh he 184 Abb 3 53 Kalibrationsmessung Cremana Friteuse Peak H he des Sensors arb units m 13 01 99 e 01 02 99 4 23 02 99 v 02 03 99 0 2 4 6 8 10 Zeit h Verlauf der absoluten Peakh hen des ST MW3 bei 2 Minuten Me dauer f r 4 unabh ngige Messungen an dem Fritierfett Cremana 185 Kalibrationsmessung Cremana Friteuse rel Peak H he des Sen
30. Nr 4 1986 v Zeddelmann H Lebensmitteltechnik 1988 100 A Zell Simulation neuronaler Netze Addison Wesley Deutschland GmbH Bonn 1994 J Zemel Theoretical Description of Gas Film interaction on SnO Thin Solid Films 163 189 202 1988 Literatur zum HACCP Konzept Amtsblatt der Europ ischen Gemeinschaft L 175 1993 Richtlinie 93 43 EWG des Rates vom 14 Juni 1993 ber Lebensmittelhygiene Baumann H 1993 HACCP Einf hrung in Pierson M und D Corlett jr Herg 1993 HACCP Grundlagen der prdoukt und proze spezifischen Risikoanalyse Behr s Verlag Dilly P 1995 Integration des HACCP Konzeptes in ein Qualit tsmanagementsystem nach DIN EN ISO 9001 Kurzfassung ILWI BLL Seminar 2 3 Marz 1995 Bad Honnef FLAIR Food Linked Agro Industrial Research 1995 HACCP user guide Schriftliche Mit teilung Bundesforschungsanstalt f r Ern hrung Institut Verfahrenstechnik Gallhoff G 1995 Das HACCP Konzept und seine Bedeutung f r die deutschen Mine ralbrunnen Der Mineralbrunnen Heft Nr 2 1995 N hle U 1994 Pr ventives Qualit tsmanagement in der Lebensmittelindustrie Teil 2 Risikoanalyse nach HACCP Deutsche Lebensmittel Rundschau Heft Nr 11 1994 Stahle S 1995 Das HACCP Konzept Entwicklung und lebensmittelrechtlichte Aspekte Begriffe und Grunds tze Kurzfassung ILWVBLL Seminar 2 3 M rz 1995 Bad Honnef St hle S 1996 Die Richtlinie 93 43 EWG ber Lebensmittelhygien
31. Sch 87 Zem 88 hinweisen Elektronische Eigenschaften oxidischer Halbleiter Gassensoren Das Kristallvolumen Als Sensormaterialien eignen sich oxidische Halbleiter wie z B SnOz ZnO InO WOs Fe gt 0 und Ga2O3 Koh 97 Exakt st chiometrische oxidische Halbleiter w ren intrinsische Halbleiter deren Leitf higkeit allein durch thermische Anregung von Elektronen aus dem Valenzband ins Leitungsband bestimmt w rden Die Eigenschaften der oben aufgef hrten nichtst chiometrischen oxidischen Halbleiter resul tieren aus einem Sauerstoffdefizit im Kristallgitter Bulk Diese Fehlstellen wirken als Elek tronendonatoren Bei hohen Temperaturen stellt sich ein thermodynamischer Gleichgewichts zustand zwischen dem Sauerstoffpartialdruck in der Umgebungsatmosph re und dem Defizit im Gitter ein Bei niedrigen Temperaturen kann die Einstellung des Gleichgewichtszustands jedoch so langsam sein da die Sauerstoffehlstellen im Bulk quasi eingefroren sind Bei SnO ist dies bis etwa 280 C bei Ga2O3 bis 700 C der Fall Fle 91 44 Die elektrische Leitfahigkeit im Volumen Bulk oxidischer Halbleiter berechnet sich nach O n eH mit der Ladungstr gerdichte ny der Ladungstr gerbeweglichkeit u und der Elementarladung e Die Ladungstr gerdichte betr gt z B f r SnO nach Zem 88 etwa 1 6 10 cm Die Kristalloberfl che Die Oberfl che eines Halbleiters stellt eine abrupte St rung der periodischen Gitterstruktur
32. Wahrgenommen werden die Stoffe die diese Sinneseindr cke verursachen k nnen sowohl nasal beim Einziehen von Luft durch die Nase als auch retrona sal ber den Rachenraum nachdem sie beim Kauen freigesetzt worden sind Objektivierung von Aromen An der Deutschen Forschungsanstalt f r Lebensmittelchemie DFA ist ein Analysengang zur Objektivierung von Aromen entwickelt worden der im ersten Schritt Verd nnungsanalysen Aromaextraktverd nnungsanalyse AEVA vorsieht mit denen die potenten Aromastoffe unter den brigen fl chtigen Verbindungen ausgew hlt werden k nnen Zun chst werden die leichtfl chtigen Aromastoffe betrachtet die nasal beim ersten Kontakt mit dem Lebensmittel wahrzunehmen sind Analysiert wird eine Probe aus dem Gasraum z B von gebrauchtem Fritierfett Sie wird mit einer Spritze gezogen dann in einen Gaschromatographen injiziert und dort in einer K hlfalle abgefangen und konzentriert Ein Temperatursprung von minus 110 C auf plus 250 C sorgt daf r da die Probe aus der K hlfalle punktf rmig verdampft vom Tr gergas Helium aufge nommen und dann durch eine 30 m lange Kapillare transportiert wird Die fl chtigen Verbin dungen werden dabei voneinander getrennt so da der Experimentator am Ende der Kapillare beim Abriechen des Gasstromes feststellen kann zu welchem Zeitpunkt Aromastoffe auftre ten Gleichzeitig werden die Stoffe durch den vorgeschalteten Detektor chemisch charakteri siert Das Verd nnun
33. aus denen kontinuierlich Riechzellen differenzieren Im Gewebe unterhalb des Riechepithels wer den die Axone der Riechzellen zu Faserb ndeln zusammengefasst Au erdem sieht man Blut gef e und Bindegewebe Gro e flaschenf rmige Dr sen Bowman sche Dr sen produzie ren eine Schleimschicht in die die Zilien eingebetten sind Aus Robert R H Anholt Prima ry events in olfactory reception Trends in Biochemical Science 12 58 62 1987 65 Struktur von Riechzellen Abb 1 21 Mikrographie einer Riechzelle Abb 1 21 zeigt eine Riechzelle isoliert aus dem Riechepithels eines Frosches Zu erkennen sind die senorischen Zilien c der Dendrit d der Zellk rper Soma s und der Rest des Axons a Riechzellen k nnen aus dem Zellverband isoliert werden indem man die Zellver bindungen aufl st die f r den Zusammenhalt des Epithels sorgen Diese Zellverbindungen tight junctions k nnen durch proteolytische Enzyme zerst rt werden Kalibrierung 10 Mi krometer Aus S J Kleene and R C Gesteland amp quot Dissociation of frog olfactory epithel um with N ethylmaleimide Brain Research 229 536 540 1981 66 Die elektrische Reaktion von Riechzellen Duftstoff _ inn Abb 1 22 Reaktion einer einzelnen Riechzelle auf Duftsimulation 30s Abb 1 22 zeigt eine isolierte Riechzelle mit einer Glassmikropipette mit der man einen Duft stimulus an die sensorischen Zilien bringen kann Bei Stimulation mit einem ge
34. die Dauer von 2 Minuten ber der Fettoberfl che Die Zeitspanne zwischen zwei Sensor messungen betrug jeweils eine halbe Stunde Messungen mit dem GC FID Die Headspace GC Messungen erfolgten aufgrund der Abk hlzeit des GC Ofens alle 1 h Mit Hilfe einer gasdichten Spritze wurde f r jede Messung 10 ml Headspace ber der Fetto 134 berflache entnommen Dabei wurde darauf geachtet da Headspace Entnahmeh he und Sensorh he ber dem Fett identisch waren Von den 10 ml Headspace wurden 5 ml zum Sp len wieder aus der Spritze abgelassen und die restlichen 5 ml in den Gaschromatographen injiziert In Kapitel yy sind die GC Parameter nachzulesen Messungen mit dem FOS Zu jeder GC FID Messung wurde auch der FOS Wert genommen also ebenfalls alle 1 h Dazu wurde mit dem beiliegenden L ffel jeweils eine kleine Probe des Fettes aus der Friteuse entnommen und auf die Me mulde des Foodoil Sensors gegeben Messungen unter Fritierbedingungen Wenn fritiert wurde dann betrug die Zeit zwischen zwei Fritiervorg ngen jeweils 1 h Je desmal wurden 400 g vorgebackene und tiefgefrorene Pommes Frites verwendet und f r die Dauer von 8 Minuten fritiert Beim Fritieren wurde darauf geachtet da die Zeitspanne zwi schen einem Fritiervorgang und einer Messung Sensoren GC FID FOS m glichst gro war Dies sollte gew hrleisten da beispielsweise der Einflu des beim Fritieren ins Fett ein gebrachten Wassers auf die Messungen m glichst k
35. hler gewonnene Me konzept zur Beurteilung der Qualit t von verdorbenem Fritierfett auf den Exsitu F hler bertragbar ist Ferner konnte man erwarten da das nach dem Fritieren im Fett enthaltene Wasser bei Anwendung einer geeigneten Heizrampe aus dem Fett ausgetrieben wird so da der Einflu auf die Sensorsignale abgetrennt werden k nnen soll Die Messungen zeigten jedoch da das Insitu Konzept hier nicht anwendbar ist Dies liegt daran da beim Hochheizen im Exsitu F hler aufgrund der verh ltnism ig gro en Ober fl che des Fetttr pfchens das Fett eine starke Oxidation erf hrt was zu v llig anderen Ergeb nissen f hrt und ein v llig anderes Verfahren zur Beurteilung des Fettalters notwendig macht siehe Ergebnisse Beim Insitu F hler ist es erforderlich da der F hlerkopf w hrend der Messung z B f r eine Minute ber dem Fett verweilt ehe eine Aussage ber den Verdorbenheitsgrad des Fet tes getroffen werden kann Es ist f r den Kunden kaum zumutbar da er w hrend dieser Zeit den F hlerkopf exakt ber die Fettoberfl che h lt so da dieser gerade eintaucht wie es die Ergebnisse der Untersuchungen verlangen Es wurden zur L sung des Problems daher zwei Konzepte vorgeschlagen wobei im ersten Fall der F hler bis auf den Friteusenboden abtaucht Untertauchender F hler und dort f r die Me dauer verweilt Im zweiten Fall handelt es sich um einen F hlerkopf der mit Auftriebsk rpern verse
36. pr paration IAP Eigen x ee SnOz IAP Eigen x Tabelle 2 3 Sensoren der Firma UST und Eigenpr parationen 105 TGS 2610 Propan Butan Figaro x Reed a ere ge eet osram mem je Ki BE HE TGS 822 cooking control SPT me fs ee ee meet 0 re a u Ba cooking control a a u Tabelle 2 4 Sensoren der Firmen Figaro FIS und Pewatron 106 Fuhlerkopfdesign Sensorkopf fiir 7 Gassensoren zur Insitu Messung Der Me aufbau enth lt einen Sensorkopf der 7 Sensoren aufnimmt die in obiger Tabelle unter Verwendet f r Messungen ber realem Fett beschrieben werden Basierend auf den Ergebnissen der HR GC SOMMSA Messungen wurden alle Sensoren bei einer Heizspannung Uy von 4 V betrieben Die Sensoren sind w hrend der gesamten Me dauer in Betrieb was einen stabilen Grundwi derstand w hrend den Messungen gew hrleistet Die 7 Sensoren sind in eine Aluminiumplatte 150 mm x 70 mm x 5 mm montiert die mit Hilfe eines Statives ber die Friteuse geschwenkt werden kann Abb 2 11 und 2 12 Schematische Darstellung der Grundplatte des Sensorkopfes zum Stativ ei 150 mm a S eig gt a u z S a lt x a Sensorkopf Entluftungsloch tf ff ff f Fritierfett Abb 2 11 Schematische Darstellung der Grundplatte des Sensorkopfes Erste Messungen mit dieser Konstruktion zeigten da Vorkehrungen getroffen werden mu ten um das Signal Rausch Verh ltnis zu ver
37. von Sonnenblumen l im Kolben Peak H he von t 519 s 519 s normierte Werte R Messung 1 I Messung 1 i Messung 2 1 A Messung2 i Messung 3 i m Messung3 i Peak H he von t Zeit h Abb 3 22 Peakh henverlauf ohne Gl ttung f r tr 519 s Zusammenfassend wurden die folgenden Erkenntnisse gewonnen Als f r die Alterung relevant wurden 4 Substanzen ausgew hlt die durch die Retentionszeiten t 172 s t 341 s t 519 s und t 843 s bestimmt sind Die Substanzen bei 341 s 519 s und 843 s wurden ausgew hlt weil sie die folgenden Eigenschaften in sich vereinen Sie ha ben einen unangenehmen Geruch sie sind vom Signal her intensit tsstark deren Signal ver ndern sich mit dem Alter sie kommen in allen Fetten vor Der Peak bei 172 s wird als Referenzpeak zum Normieren verwendet um Dampfdruck schwankungen bei den Messungen kompensieren zu k nnen 150 Olfaktometrische Untersuchungen Es ist zu beachten da der Geruchseindruck einer Einzelsubstanz von deren Intensit t abh n gig ist So kann z B die Substanz bei der Retentionszeit 519 s siehe Abriechchromatogram me bei geringerer Konzentration einmal als gr n riecht nach frischem Gras bei h heren Konzentrationen als bel riechend eingestuft werden Die Fette Palmin und Soja l sind in den folgenden Tabellen Tabelle 3 2 3 5 dargestellt a Untersuchungen von Soja l Alter 2h Smin Die gr ten Pe
38. 0 50 0 55 0 60 0 65 Heizerleistung W Zusammenhang zwischen Heizleistung und der Substrattemperatur fiir den ST MW3 137 Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur 460 TGS 2610 440 1527 420 R 22 C 58 16 Q 400 380 360 340 320 Pyrometer Temperatur C9 300 35 4 0 4 5 5 0 5 5 Heizspannung V Abb 3 5 Zusammenhang zwischen Heizspannung Uy und der Substrattemperatur fiir den TGS 2610 Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur 460 TGS 2610 440 ean 420 R 22 C 58 16 Q 400 380 360 340 320 Pyrometer Temperatur C9 300 160 180 200 220 240 260 280 Heizerleistung mW Abb 3 6 Zusammenhang zwischen Heizspannung Uy und der Substrattemperatur fiir den TGS 2610 138 Ermittlung von Leitsubstanzen fur die Fettalterung Untersuchung von verschiedenen Fetten und Olen mit dem Headspace GC FID dem Foodoil Sensor und olfaktorische Untersuchungen Messungen mit dem Headspace GC FID Die Ergebnisse der Alterungsreihen an Fetten und Olen zeigen beispielhaft die Abbildungen 3 7 3 9 f r Sonnenblumen l Alterungsreihe von Sonnenblumen l 11000 100000 2 Absolutwerte nm 5 80000 E ao son E 5000 A 40000 000 20000 10000 T h SO min ef h 35 mir 4 h 10 min 2h 45 min 1h25 min Al mr 100 200 300 400 500 Ratentionszeit 2
39. 06 12 Erfinder Skildum J Anmelder Skildum J Aktenzeichen USD3739265 19700909 Priorit tsaktenzeichen US19700070815 19700909 Klassifikationssymbol IPC GO1R27 26 US Patent Titel Oil permittivity sensor Ver ffentlichungsnr Sek US3746974 Ver ffentlichungsdatum 1973 07 17 Erfinder Stoakes D Brock K Anmelder Thexton MFG CO Aktenzeichen USD3746974 19710325 Priorit tsaktenzeichen US19710127879 19710325 Klassifikationssymbol IPC GO1R27 26 Volker Uwira Entwicklung eines Me systems f r Umweltgase mit verbesser ter Empfindlichkeit und Selektivit t Dissertation 1999 Uni Gie en Warner K Evans C D List G R Boundy B K Kwolek W F Pentane formation and rancidity in vegetable oils and in potato chips Journal of Food Sience Vol 39 1974 761 768 Weemiiller F Z Lebensm Unters Forsch 199 1994 51 Fritz Wegm ller Die Qualit t von Fritier len dielektrisch erfassen Kalibration und Anwendungsbereich von Food Oil Sensoren Mitt Gebiete Lebensm Hyg 89 301 307 1998 C Wei mantel C Haman Grundlagen der Festk rperphysik Springer Verlag Berlin 1980 Christian Welzel Diplomarbeit in Vorbereitung Zeddelmann H von Zur Untersuchung von gebrauchten Fritierfetten Dtsch Lebensm Rundsch 69 12 461 466 1973 Zeddelmann H von Weitere Erfahrungen mit den DGF Empfehlungen zur Beurteilung gebrauchter Brat und Siedefette Fette Seifen Anstrichmittel 88 Jahrgang
40. 19 zeigt daher einen Vergleich des Anstiegs der polaren Anteile im Fett FOS Wert von Friteuse und Erlenmeyerkolben Dargestellt sind sowohl die original Me punkte als auch die an die Me punkte angepa ten Regressionsgeraden Aufgrund des sehr hohen Korrelationskoeffizienten von gt 0 9 zwischen der Regressionsgeraden und den Me punkten Sch93 wird in zuk nftigen Darstellungen der Verlauf des FOS Wertes durch seine Regressionsgerade beschrieben In Abb 3 19 erkennt man eine deutlich schnellere Zunahme der DK des Fettes welches im Kolben gealtert wurde Da die Oxidation des Fettes im Erlenmayerkolben schneller abl uft als in der Friteuse kann damit erkl rt werden da aufgrund der kleineren Fettmasse im Er lenmeyerkolben die Fettoberfl che im Verh ltnis zum Volumen deutlich gr er ist als in der Friteuse so da der oxidative Angriff hier deutlich schneller ablaufen kann 147 Anderung der DK von Cremana wahrend der Alterung Fettemp 180 C Probenahme 1 cm ber der Fettoberflache Kolben Friteuse FOS Bereich in dem nach der DK Messung das Fett ausgetauscht werden m te FOS gt 4 3 0 10 20 30 40 50 Zeit h Abb 3 19 Zeitliche Entwicklung des FOS Wertes f r das Fett Cremana im Erlenmeyerkolben und in der Friteuse Dargestellt sind die Me punkte und die ermittelten Regressionsgeraden Anderung der Hauptpeaks bei der Fettalterung Bei jeder Fet
41. 84 Die Too Zeit betr gt 3 Minuten Abklingen Nach einer Minute ist der ST MW3 bis auf 10 seines Nullpunktsignals angekommen nach 2 Minuten sind es 4 7 Die T 99 Zeit betr gt hier eine Minute Ferner interessiert folgende Frage Welchen Fehler erh lt man wenn man die Me zeit von einer Minute nicht exakt einh lt Abb 3 81 gibt eine Antwort auf die Frage Dabei wurde die Peakh he bei 0 Sekunden Ab weichung also nach einer Minute Me dauer mit 100 angesetzt 216 Untersuchung des S ttigungsverhaltens der Sensoren 115 110 105 x 100 g 5 95 op en ST MW 3 D as GGS 3530 T 2 TGS 2610 ST MW 3 TGS 2610 75 20 15 10 5 0 5 10 15 20 zi Abb 3 81 Systematischer Fehler den man eingeht wenn man die Me dauer von einer Minute nicht exakt einh lt in Abh ngigkeit von der zeitli chen Abweichung 217 Untersuchung des Einlaufverhaltens des ST MW3 Extrapolation des Einlaufverhal tens gt Dauer bis zur Me bereitschaft des Insitu Sensors In den vorangegangenen Kapiteln wurden die Sensoren in eingelaufenem Zustand untersucht d h vor einer Messung waren die Sensoren wenigstens einen Tag bei der entsprechenden Heizspannung in Betrieb Wenn man die Sensoren z B in einem Handger t einsetzen will kommt es jedoch auf m glichst schnelle Einsatzbereitschaft an d h es mu bei nicht voll st ndig eingelaufenen Sensoren
42. 9 3 99 Abb 3 63 Relative Abweichung von der Kennlinie ohne Feuchte in Abh ngigkeit von der Zeit nach dem Fritieren fiir den ST MW3 Feuchtekompensation Das Diagramm auf der folgenden Seite zeigt anschaulich das Verfahren zur Korrektur des Feuchteeinflusses auf die Sensorsignale zur Bestimmung des Fettalters 196 dung anz aeud ssduedsny OLGE SOL E MARLES ug pug a upna Bun ugs ne eg a eg Te tz wi O a H D VOIESUSTLUOH Panes 3 Bash tee A Ue E UY Ui Ay ie vogesuad naoy aa lt peubys 0192 SSL MALS Lotse soo MH Mw s nyany Bryan Yana EN AS q mus mus mutig Used Wo yn eel cay a dunssapy Japon yw sme apeu sstuelung e MEN quuay jeu s ap essen Jan ups Oey OEY una AR a Abb 3 64 zeigt f r den ST MW3 den zur Feuchtekompensation erforderlichen Zusammen hang zwischen der relativen Abweichung des Feuchtesensors hier der GGS 3530 von seiner Kennlinie ohne Feuchte zur Abweichung des Signals des ST MW3 von dessen Kennlinie oh ne Feuchte dividiert durch die absolute Peakh he des ST MW3 Untersuchung des zeitabh ngigen Feuchteeinflusses 30 Y A X A A A 1 03892 t 8 45623 A1 64 3823 t1 3 27366 Insitu Sensor Abw von Kennlinie abs Peak H he 0 50 100 150 200 rel Abw des Feuchtesensors von Kennlinie ohne Feuchte Abb 3 64 Zusammenhan
43. AF 56 wird als Sensor zur Detektion von Propan Butan verwendet Er ist mit dem Sensor GGS 3000 zu vergleichen und detektiert ebenfalls den peak bei tr 172 s Zu s tzlich reagiert er jedoch auch noch auf mittelfl chtige Substanzen Die Sensitivit t auf den peak bei tr 172 s kann durch Erh hen der Heizspannung von 4V auf 6V heraufgesetzt werden Der Sensor AF 63 der Firma weist keine besonderen Selektivit ten auf und wird nicht weiter betrachtet SP 11 Der Sensor SP 11 reagiert auf alle Substanzen mit Retentionszeit unter 1000 Sekunden Bei einer Heizspannung von 4V reagiert er gut auf den peak 512 Durch Erh hen der Heizspan nung auf 6V kann man erreichen da die Signalh hen bei neuem und altem Fett sehr stark unterschiedlich ausfallen 161 Die anderen Sensoren der Firma FIS werden nicht weiter betrachtet Sie liefern keine Selekti vit ten ferner sind die Me signale sehr verrauscht TGS 2610 Der Sensor TGS 2610 ist bei Heizspannungen im Bereich von 2V bis 6V sensitiv auf fl chti ge Fettzersetzungsprodukte Bei einer Heizspannung von 4V ist die Selektivit t auf den peak bei tr 172 s am gr ten Bei einer Heizspannung von 6V ist das Signalmuster bei neuem und altem Fett sehr hnlich Bei dieser Heizspannung kann somit keine Aussage ber das Fettalter getroffen werden TGS 822 Der Sensor TGS 822 ist bei einer Heizspannung von 4V sehr gut f r die Detektion der Sub stanzen im Bereich zwischen 172 und
44. B 1995 Spatial patterning and information coding in the olfactory system Current Opinions in Genetics and Develoment 5 516 523 5 Das Jacobsonsche vomeronasale Organ Liman E R 1996 Pheromone transduction in the vomeronasal organ Current Opinion in Neurobiology 6 487 493 6 Geruchsverarbeitung bei Invertebraten Kaissling K E Priesner E 1970 Die Riechschwelle des Seidenspinners Naturwissenschaften 57 23 28 Kaissling K E 1986 Chemo electrical transduction in insect olfactory receptors Annual Reviews in Neuroscience 9 121 145 Stengl M Hatt H Breer H 1992 Peripheral processes in insect olfaction 261 Annual Reviews in Physiology 54 665 68 1 Mori I Ohshima Y 1997 Molecular neurogenetics of chemotaxis and thermotaxis in the nematode Caenorhabditis ele gans Bioessays 19 1055 1064 262 Anhang Glossar ALS Antioxidantien Autoxidation des DGF Fette 20 Fetts uren Glycerin HACCP H rten gen lodzahl Linolens ure Linols ure LMBG LMHV ls ure Arbeitskreis Lebensmittelchemischer Sachverst ndiger Substanzen die zur Verhinderung der Oxidation in Fett oder fetthaltigen Lebensmitteln eingesetzt werden um so die Halt barkeit zu verl ngern Ranzigwerden des Fettes d h allm hlicher oxidativen Abbau Fettmolek ls ggf unter katalytischer Wirkung von Licht und Metallspuren ohne jede enzymatische oder mikrobielle Einwir kung w hrend der Lagerung bei
45. E G Perkins M D Erickson Deep Frying AOCS Press 1996 Pewatron AG Datenbl tter des Gassensors AF 56 Wallisellen Schweiz 1998 S M Plenz Dissertation TU Ilmenau Pon86 Pra9 1 Rap98 Rei99 Rev00 Roj 93 Sca98 Sch92 Sch93 Sch94 Sch96 Sch87 Sch99 Sel87 Sny88 Ste84 Tas98 Pongracz G Determination of rancidity of edible fats by headspace gas chro matographic detection of Pentan Fette Seifen Anstrichmittel Nr 10 1986 383 386 Physikalisches Grundpraktikum Teil II WS 1991 92 bearbeitet von W Seibt Steffan Rapp Untersuchungen zu Parameterstreuungen an Halbleitergassenso ren Diplomarbeit 1998 Uni gie en Volker Reichard Impedanzspektroskopie an Wolframoxidsensoren Staatsex amensarbeit 1999 Uni Gie en Review of electronic noses R amp D efforts and commercial availability http nose uia ac be review 16 04 2000 R Rojas Theorie der neuronalen Netze Eine systematische Einf hrung Springer Verlag Berlin 1993 M ndl Mitteilung von der Fa Scantechno Trading Kundenbetreuung f r den FOS f r Deutschland vom 17 12 98 K Schwarz Dissertation Fritierfette Schnelltests zur Qualit tskontrolle Hannover 1992 K Schwarz und R Brockmann ZFL 44 1993 604 Entwurf und Aufbau eines Gassensorsystems mit neuronaler Auswertung der Messung reduzierender Gase Diplomarbeit 1994 IAP der Uni Gie en K Schwarz Vergleichen
46. F hlerkopfes lt gt Fettoberfl che F r jede Messung wurde jeweils 100 g des in der Friteuse gealterten Fettes verwendet Aus Abb 3 68 und Abb 3 69 erkennt man da der gerade eingetauchte F hler ein um einen Faktor 12 ST MW3 Signal gr eres Signal liefert als der nicht eingetauchte F hler 203 Abstandsmessung Cremana Becherglas Fettmenge 100 g 3 5 3 0 Fettemp 177 C 2 5 20 FOS 3 9 1 5 1 0 0 5 0 0 UST 3000 5V MeBspannung V TGS 2610 4V Abb 3 68 Abh ngigkeit der Sensorsignale vom Abstand des Insitu Sensors von der Fettoberfl che Abstandsreihe von Cremana Becherglas Fettalter 10 h FOS 3 92 4 T w T F T m ST MW 3 Peak H he des Sensors arb units T T T 0 2 4 Abstand cm Abb 3 69 Abh ngigkeit der Peakh he des ST MW3 vom Abstand des Insitu Sensors von der Fettoberflache 204 Untersuchung des Be und Entl ftungsverhaltens des Insitu Sensors Die Me bedingungen sind mit denen des vorherigen Kapitels identisch Die Anzahl der ffnungen im Sensorkopf wurden wie folgt variiert 0 1 2 3 4 4 3 2 1 0 3 Die Freigabe einer Offnung erfolgt durch Herausdrehen einer Madenschraube F r jede Messung wurde jeweils 100 g des in der Friteuse gealterten Fettes verwendet Variation der Be Entl ftung des F hlerkopfes Die Z
47. Fetts uren jedoch sind sie aufgrund ihres Cholesteringehalts zum wiederholten Fritieren nicht geeignet Pau97 Grunds tzlich sollten an ein Fritierfett folgende Anforderungen gestellt werden stabil gegen Ranzigkeit gleichbleibende Qualit t lange Lebensdauer keine negative Beeinflussung des Lebensmittels in Geruch und Geschmack stabil gegen ber der Bildung von Rauch auch nach l ngerem Gebrauch F higkeit zur Bildung einer appetitlichen goldbraunen Oberfl che auf dem Fritiergut F higkeit Lebensmittel mit angenehmem Geschmack und angenehmer Textur zu bilden Neben den konsistenten Fetten Stangenfette Blockware sind zunehmend semifluide bzw halbfl ssige Fette anzutreffen die sich durch spezielle Dosiereigenschaften wie Kippf higkeit bei Raumtemperatur auszeichnen Sch96 31 So wird z B in der neuen Mensa der Uni Gie en halbfl ssiges Fritierfett zum Fritieren von Pommes frites Schnitzel usw verwendet Das Fett l uft relativ gut aus den 10 Liter Eimern in denen es angeliefert wird Im Gegensatz dazu mu geh rtetes Fett erst etwas erhitzt wer den um es aus dem Eimer zu entnehmen Dies ist jedoch unter Umst nden mit einer nicht unerheblichen Brandgefahr verbunden Andererseits kann das halbfl ssige Fett aufgrund sei ner geringeren Viskosit t besser vom Fritiergut abflie en so das z B die Pommes frites trok kener sind d h weniger Fett enthalten was sowohl aus sthetischen als auch aus gesundh
48. Fl sse oder Wasser in der Wasserleitung sind i Allg turbulent die Blutzirkulation ist normalerweise laminar Bei laminaren Str mungen gleiten selbst sehr d n ne Fl ssigkeitschichten glatt bereinander hin bei turbulenten wirbeln sie ineinander 20 Zieht man nun eine Kugel vom Radius r mit der Geschwindigkeit v durch eine Fl ssigkeit so haftet die unmittelbar benachbarten Fl ssigkeitsschicht an der Kugel In einiger Entfernung herrscht die Stromungsgeschwindigkeit Null Diese Entfernung ist von der Gr enordnung r also ist das Geschwindigkeitsgef lle dv dz v r Auf der Oberfl che 4rr der Kugel greift also eine bremsende Kraft Fz n D mp Anmvr dz Mit dieser Kraft mu man ziehen um die Geschwindigkeit v zu erreichen Die genauere deutlich aufwendigere Rechnung liefert das Stokes Gesetz F 6nmvr Diese Kraft erfahrt die Kugel wenn sie von einer Fliissigkeit mit der Geschwindigkeit v um str mt wird Das Stokes Gesetz erlaubt die Bestimmung der Viskosit t H ppler Viskosimeter Durch ein mit der zu messenden Fl ssigkeit gef lltes Rohr konstanten Querschnitts l t man eine Kugel sinken und bestimmt aus Sinkweg und zeit die Sinkgeschwindigkeit als Ma der Vis kosit t siehe Experimentelles Aus dem Ansatz Reibungskraft Fr Gewichtskraft G Auftriebskraft Fa ergibt sich 2 1 N Pk pwgr 9 v mit v s t ergibt sich Not Sinkgeschwindigkeit Sinkweg Falldauer Radius
49. Katalysators h ngt haupts chlich von seiner Oxidationsstufe ab Bei der Adsorption von Kohlenwasserstoffen auf metallischem Pd findet ein Ladungstransfer von den d Orbitalen des Pd zum Adsorbat statt Die adsorbierten Molek le dissoziieren und H Atome spalten sich ab Diese gleiten hinab auf das Halbleiter Sensormaterial Spillover Effekt und bewirken dort eine Leitwert nderung Der gleiche Mechanismus wird auch bei der Erkennung von H mit Pt dotiertem SnO angenommen Bei der Adsorption auf PdO kommt es zur Oxidation der adsorbierten Spezies Dabei liefert das PdO den zur Oxidation ben tigten Sauerstoff und verhindert somit einen Spillover Effekt Im Fall von Au auf SnO beobachtet man ebenfalls eine katalytische Wirkung bei dem Nach weis von CO In diesem Fall wird allerdings eine elektronische Wechselwirkung zwischen dem Edelmetall und dem Halbleiteroxid angenommen Die feinverteilten Gold Cluster weisen durch den stattfindenden Ladungstransfer ein Elektronendefizit auf Dadurch ndern sich die katalytischen Eigenschaften und werden dem Nachbarelement Pt hnlich Rap 98 Eine weitere wichtige M glichkeit die Selektivit t zu beeinflussen ist die Variation der Be triebstemperatur des Sensors Rap 98 49 Multisensorsysteme Um einzelne Gase mit Sensoren zu messen hier z B leicht und schwerfliichtige Substan zen welche Querempfindlichkeiten zu anderen ebenfalls vorhandenen Gasen oder Gaspara metern aufweisen z B Feuchte
50. Temperaturen unterhalb 60 C Deutschen Gesellschaft f r Fettwissenschaften Glycerinester Ester des Glycerins von Fetts uren mit 12 bis Kohlenstoffatomen aliphatische Monocarbons uren dreiwertiger Alkohol 1 2 3 Propantriol Hazard Analysis Critical Control Point Anlagerung von H Atomen Hydrierung an Doppelbindun was den S ttigungsgrad erh ht Dadurch erreicht man da die Oxidationsempfindlichkeit abnimmt d h das Fett l nger haltbar und belastbarer wird Gleichzeitig wird der Schmelzpunkt h her und die Farbe wird heller Indikator zur Bewertung von Fritierfetten Ma f r die Menge unges ttigter Fetts uren Doppelbindungen Dreifach unges ttigte Fetts ure Zweifach unges ttigte Fetts ure Lebensmittel und Bedarfsgegenst ndegesetz Lebensmittelhygiene Verordnung siehe LMBG Einfach unges ttigte Fetts ure 263 Peroxidzahl an Sdurezahl freier Verseifungszahl an 264 Indikator zur Bewertung von Fritierfetten Ma f r die Menge Peroxiden Oxidationsprodukte Indikator zur Bewertung von Fritierfetten Ma fiir die Menge Fetts uren als Bestandteil der Zersetzungsprodukte Indikator zur Bewertung von Fritierfetten Ma f r die Menge Tensiden Bezugsquellen a b C Fette und le Fritiergut Sensoren S mtliche Fette und le au er Biskin von Lucull Erdnu l und Erdnu fett aus einer Charge wurden vom toom Markt in Gie en Schiffenberger
51. Verlauf ist Korreliert mit dem Verlauf der Aldehydzahl bzw Peroxidzahl siehe Grundlagen und Diskussion Wenn man also Fett sehr hohen Alters welches also bereits nach den Empfehlungen von ALS und DGF verdorben ist f r die Altersbestimmung mittels Gassensoren zul t so ist es nicht m glich aus dem Signal des ST MW3 allein eine eindeuti ge Aussage ber das Fettalter zu erhalten Um dem Abhilfe zu schaffen mu man die Daten eines weiteren Gassensors hinzuziehen Aus den Berechnungen die mit Hilfe des Polynom netzes AIM durchgef hrt wurden und aus den Ergebnissen der HR GC SOMSA Messun gen haben sich die Sensoren GGS 3000 und TGS 2610 als geeignet erwiesen Beide Sensoren reagieren nur auf die sehr leichtfl chtigen Fettzersetzungsprodukte der GGS 3000 reagiert sogar praktisch nur auf Pentan Aus den Ergebnissen der HR GC SOMSA Messungen aber geht gerade hervor da sich das Pentan v llig anders verh lt als die mittel und schwer fl chtigen Zersetzungsprodukte da es w hrend des Alterungsprozesses nicht zunimmt son dern fast konstant bleibt bzw sogar leicht abnehmen kann Es bietet sich daher an das Fet talter durch Normierung des Signals des ST MW3 auf das Signal des GGS 3000 bzw TGS 2610 zu ermitteln Physikalisch kann man sich das so vorstellen da durch die Verh ltnisbil dung der Signale der Einflu der durch die Viskosit tszunahme bedingten Abnahme des Dampfdrucks herabgesetzt wird Das folgende Diagramm zeigt
52. Vor Ort Einsatz des Ger tes wirkt sich aus da es ber keine eigene Stromversorgung verf gt sondern mit Netzanschlu betrieben werden mu Au erdem sind die Anschaffungskosten mit knapp unter 3000 DM sehr hoch A Sagredos beschreibt in seiner Patentanmeldung EP 0 640 834 Al ein Verfahren zur Be stimmung des Verdorbenheitsgrades von len oder Fetten ber die Messung des spezifi schen ohm schen Widerstandes Nachteil des Verfahrens ist da das Me ergebnis von der Art des Fritierfettes vom Fritiergut und von Eintr gen leitf higer Bestandteile durch das Fri tiergut wie beispielsweise Wasser und Kochsalz beeinflu t wird Der spezifische ohm sche Widerstand ist zudem stark temperaturabh ngig was eine in der Praxis nicht realisierbare Messung bei konstanter Temperatur erfordert Das US Patent 5818731 enth lt neben einer kapazitiven DK Messung die Bestimmung des Rauchpunktes ber eine Streulichtmessung mit einer Laserdiode und einer Photozelle Bei dem vorgestellten Ger t handelt es sich allerdings nicht um ein Handger t welches Schnell tests vor Ort erlaubt Zudem wurde bei Untersuchungen in verschiedenen Laboratorien au er ordentlich unbefriedigende Wiederholbarkeiten und Vergleichbarkeiten bei der Ermittlung des Rauchpunktes gefunden Zed86 Zed73 und Pau97 Es ist daher ein Handger t erforderlich was aufgrund seiner Einfachheit Schnelltests erlaubt und wie bereits an anderer Stelle erw hnt
53. Zeit h Abb 3 24 Dargestellt sind die normierten Peakh hen des FID Signals bei tr 341 s die Regressionsgerade des FOS und die Geruchsbeurteilung Abb 3 25 zeigt den zeitlichen Verlauf der Dielektrizit tskonstanten von Erdnu l und Erd nu fett Man erkennt da die Hartung praktisch keinen Einflu auf die DK und damit die polaren Anteile im Fett hat Falls berhaupt eine Tendenz ablesbar ist so verl uft die Kurve f r das geh rtete Erdnu fett sogar noch oberhalb der Kurve f r das Erdnu l w hrend eher die umgekehrte Tendenz zu erwartet war Bem Da der oxidative Angriff bevorzugt an einem an der Doppelbindung benachbarten Wasserstoffatom stattfindet w re zu erwarten da ein geh rtetes Fett aufgrund seiner geringen Anzahl von Doppelbindungen langsamer oxidiert als 158 das korrespondierende ungeh rtete l Dabei ist zu beachten das bei den hohen hier ange wandten Temperaturen andere Reaktionswege bevorzugt sein k nnen Alterungsreihe von Erdnu l und Erdnu fett Rau Vergleich der Dielektrizit tskonstanten 5 m FOS Erdnu l e FOS ErdnuBfett FOS Wert 0 2 4 6 8 Zeit h Abb 3 25 Verlauf des FOS Wertes mit der Fettalterungsdauer In Abb 3 26 findet man sogar best tigt da das Erdnu fett vom subjektiven Geruchseindruck her schneller altert Bei h herem Alter 8 Stunden allerdings setzt beim Erdnu l eine be schleunigte Alterung bez glich des Geruchseindruckes ein Alterungsre
54. aldehydes in food vapors by direct vapor injection gas liquid chromatography Agricultural and Food Cemistry vol 11 Nov Dec 1993 no 6 504 507 L B Croon A Comparative Study of Analytical Methods for Quality Eva luation of Frying Fat Fette Seifen Anstrichmittel 81 87 91 Allgemeine Olfaktometrie http www ecoma de OLFAKTOMETRIE html 1999 Zusammenfassung Geruch Geschmack http www physiologiel uni erlangen de rlesung Chemische_Sinne Zusam_Geruch htm Fig Fir93 Fis FOS Fle91 For98 Fra87 Ger79 Ger89 G p95 Gro96 Hat96 Hau86 Hei97 Kel94 Kin92 Koh89 Figaro Produkt und Preisinformation Vertrieb UNITRONIC GmbH Miin sterstr 338 Diisseldorf Firestorm D Worldwide regulation of frying fats and oils INFORM 4 1993 Nr 12 1366 1371 FIS Produkt und Preisinformation Vertrieb UNITRONIC GmbH Miin sterstr 338 Diisseldorf Bedienungsanleitung zum Foodoil Sensor M Fleischer Pr paration und Charakterisierung von Ga2O3 Diinnschichten Untersuchung der gassensitiven elektrischen Eigenschaften Dissertation 1991 Forschung in der TUM http www tu muenchen de tu mit tum3_9798 forschung04 html 1998 Frankel E N Nash A M Snyder J M A methodology study to evaluate quality of soybeans stored at different moisture levels JAOCS vol 64 no 7 July 1987 987 991 Gertz Ch 1979 Praktische Erfahrungen m
55. allerdings der Temperaturgradient zwischen der Substratvorderseite auf der sich die gassensitive Schicht befindet und der Substratr ckseite auf der sich der Platin Heizer befindet zu ber cksichtigen Es gibt allerdings Sensoren wie z B den ST MW3 von FIS bei denen eine Berechnung der Substrattemperatur aus dem Heizer Widerstand nicht m glich ist So besteht beim ST MW3 die Heizerwendel aus einer Chrom Legierung die hnlich wie Konstantan keinen Temperaturgang aufweist Dies liegt aus festk rperphysikali scher Sicht gesehen daran da bei einer Legierung die St rstellendichte sehr hoch ist so da die Streuung der Elektronen an den St rstellen gegen ber der Streuung an den Phononen do miniert Jedoch ist es die Phononenstreuung die den Temperaturbeitrag im Widerstand eines Metalls liefert Aus diesen Gr nden wurden f r die Sensoren GGS 3330 T GGS 3530 T Low Power TGS 2610 und ST MW3 der Zusammenhang zwischen der Heizspannung Zweipunktmessung am Sensor und der Sensorsubstrattemperatur mit Hilfe eines Strahlungspyrometers bestimmt Dazu wurden jeweils die Metallgitter von den Schutzkappen der Sensoren entfernt und der Me fleck des Pyrometers auf die Substratmitte gerichtet Das Pyrometer hat die folgenden Eigenschaften und Kennzahlen Bezeichnung Infrarot Strahlungspyrometer KTR 1075 1 S opt Temperatur Sensor zur beriihrungslosen Temperaturmessung Infrarot Me wertaufnehmer und Auswerteelek tronik in Kompa
56. ber 150 C was eine Sch digung des Fettes nach sich zieht Ursache daf r ist die Tatsache da die L slichkeit von O2 beim Abk hlen steigt so da beim n chsten Hochheizen aufgrund der erh hten O2 Konzentration ein st rkerer Abbau des Fettes stattfin det Pau97 Mit jedem Abk hl Aufheiz Zyklus wird dieses Ph nomen wiederholt Die folgende Tabelle zeigt fl chtige Komponenten von Fritierfett die mit Hilfe der fraktio nerten Destillation unter Verwendung einer nichtpolaren S ule gefunden wurden Die Zerset zung der Hydroperoxide ist verantwortlich f r die Bildung der homologen Reihen von ges t tigten und unges ttigten Kohlenwasserstoffen Aldehyden Ketonen Alkoholen und Carbon s uren Man beachte da die Oxidationsprodukte gesundheitssch dlich sein k nnen So gilt z B das fl chtige Zersetzungsprodukt von Glycerol das Acrolein als krebserregend Pau97 Butanal Hexan 1 Butanol Pentanol Heptane Hexanal 2 Hexenal 2 Heptanon Nonan Heptanal 2 Heptanal 2 Pentylfuran Oktanal t2 t4 Heptadienal 2t 4 Heptadienal 2 Octenal Nonanal 2 Nonenal Decanal 1 Decen 3 Octanon 2 Decenal 2 c 4 decadienal Undecanal 2 t4 Decadienal 2 Octen 1 ol 2 Undecanal Dodecanal Tabelle 1 6 Fl chtige Komponenten von Fritierfett Per96 Die folgende Tabelle gibt auszugsweise Auskunft ber den quantitativen Anteil von fl chti gen Kompo
57. ber die Verwendung bestimmter Fritierfette sehr gut die Fetts urezusammensetzung des Fritiergutes bestimmen und ver ndern Das Fritierfett kann durch diesen Austausch in seiner Fetts urezusammenset zung so ver ndert werden da seine Oxidationsanf lligkeit ansteigt Anforderungen an ein Fritierfett F r die Verwendung als Fritierfette kommen im Grunde alle Speisefette und le in Frage wobei die Art des verwendeten Fritierfettes sehr stark vom Lebensraum abh ngig ist So wird in L ndern des Mittelmeerraums Oliven l bevorzugt wohingegen in Nordeuropa vorwiegend tierische Fette verwendet werden s o Nach eigenen Erfahrungen ist dabei anzumerken da diese le nach einmaligem Gebrauch praktisch nicht mehr verwendbar sind und daher f r die Gemeinschaftsverpflegung nicht in Betracht kommen Allgemein l t sich sagen da sich zum Fritieren am besten reine Pflanzenfette wie z B Kokosfett und Erdnu fett eignen Bd199 Bei der Verwendung von Speise len zum Fritieren sollten diese so gew hlt werden da die Gehalte an hoch unges ttigten Fetts uren wie Linolens ure m glichst niedrig liegen da de ren Oxidationsanf lligkeit sehr gro ist So ist z B Lein l aufgrund seines hohen Gehalts an Linolens ure zum Fritieren v llig ungeeignet Abb 1 3 s o In Frankreich ist aus diesem Grund der Gehalt an Linolens ure in Fritierfetten auf zwei Prozent begrenzt worden Tieri sche Fette haben zwar einen hohen Anteil unges ttigter
58. da in einem Array aus mehreren Sensoren der Sensor die Zeit bis zur Betriebsbereitschaft bestimmt der die gr te Einlaufzeit hat Das im Folgenden beschriebene Verfahren dient dazu mittels Extrapolation die Zeit bis zur Betriebsbereitschaft des ST MW3 zu reduzieren die ohne Extrapolation unakzeptabel hoch w re siehe Ergebnisse Mathematische Beschreibung des Verfahrens Zur Parametersch tzung des Einlaufverhaltens des Sensors ST MW 3 FIS wurde folgende Modellfunktion verwendet Die Funktionsgleichung der Modellfunktion lautet xy At yo A e 1 Die Parameter yo A t werden an reale Me werte angepa t Dabei wird die Methode der klein sten Quadrate angewandt YF tiyo ADP min 2 i 1 Dabei ist F das gemessene Signal des Sensors ST MW 3 zum Zeitschrittx 55 Die partiellen Ableitungen von 2 nach den Parametern yo A t m ssen Null sein HEEF tyad 0 2 2 2 iid vee oy 9A ot al of 2 R 0 f f x y A t 3a i 1 dYa E of 2 0 3b Lf F 3b E of 2 i 5 0 3c i 1 Fir die partiellen Ableitungen gilt af L 1 4a dYa i dfi _ tA ae 4b of AX 6 at of oe Unter Benutzung der Gleichungen 4a c lassen sich die Parameter yo A t bestimmen welche das Gleichungssystem 3a c l sen Es wurde hierzu die Funktion NEWT aus der Bibliothek des Buches Numerical Recipes in C zur L sung nichtlinearer Gleichungssysteme verwendet Diese Funkt
59. den Feuchteeinflu zu korrigieren Das Signal des ST MW3 bzw das Verh ltnis der Sensorsignale ST MW3 TGS 2610 ST MW 3 normiert hat sich bis jetzt als am geeignetsten zur Nutzungsdauerbestimmung von ge brauchten Fritierfetten erwiesen Insbesondere war beim normierten Signal der geringste Feuchteeinflu zu verzeichnen Um den Feuchteeinflu herauszurechnen ist es n tig einen dritten Sensor in das Array zu nehmen Dabei sollte es sich um einen Sensor handeln der schwach auf das Fett und besonders stark auf Feuchte reagiert Diese Voraussetzungen sind z B beim GGS 3530 erf llt so da dieser zur Feuchtekompensation herangezogen wurde Dazu wurde die Feuchteempfindlichkeit verschiedener bereits vorausgew hlter Sensoren im Vergleich zu deren Empfindlichkeit auf Fettd mpfe untersucht Die folgende Tabelle Tabelle 3 7 zeigt die relative Feuchteempfindlichkeit der Sensoren Sie gibt an wieviel mal st rker der Feuchteeinflu im Vergleich zum Fetteinflu ist relative Feuchteempfindlichkeit Peakh he mit Feuchte Peakh he ohne Feuchte Peakh he ohne Feuchte ST MW3 26 TGS 2610 48 GGS 3000 580 GGS 3000 Low 405 Power SP MWO 72 SP MW1 504 Tabelle 3 7 Relative Feuchteempfindlichkeit vorausgew hlter Sensoren Gewonnen wurden die Daten nach einem Fritiervorgang mit Pommes Frites an einem 6 Stunden alten Fritierfett der Marke Cremana Zeitabh ngiger Feuchteeinflu lt Fe
60. der Kugel Dichte der Kugel Dichte des Mediums Fallbeschleunigung dynamische Viskositat Ww DR S eS 21 Dielektrizitatskonstante DK und totaler polarer Anteil Fiillt man das elektrische Feld mit einem nichtleitenden Stoff Dielektrikum hier das Fett so wird ein Teil der Verschiebungsdichte D durch Polarisation des Dielektrikums gebunden Die Feldst rke sinkt von Eo auf E bei gleicher Verschiebungsdichte D Das Verh ltnis dieser beiden Feldst rken nennt man Permittivit tszahl oder relative Dielektrizit tskonstante Kuc89 amp Eo E H lt man die elektrische Feldst rke E konstant so steigt beim Eindringen des Dielektrikums die Verschiebungsdichte von Do auf D Es gilt D amp amp E Molekular gesehen beruhen die dielektrischen Eigenschaften auf zwei Hauptmechanismen Verschiebungspolarisation und Orientierungspolarisation Verschiebungspolarisation Die Ladungen aus denen atomare Teilchen bestehen Kerne Elektronen Ionenriimpfe sind nicht starr verbunden sondern durch Kr fte die in erster N herung elastisch proportional zur Auslenkung sind an ihre Ruhelage gebunden f kx Ein u eres elektrisches Feld E bt auf eine solche Ladung Q eine Kraft QE aus und lenkt sie um x F k QE k aus Dadurch entsteht ein atomares Dipolmoment P 0E mit der Polarisierbarkeit a Wenn jedes Teilchen im homogenen Feld so polarisiert ist heben sich die Ladungen im Inne ren jedes Volumenelementes auf
61. der Marke Palmin verwendet Die GC Parameter wurden wie bei den HR GC SOMSA Messungen eingestellt GC S ule vom Typ SE 54 Start bei 35 C dann 2 min halten danach mit 5 C min auf 240 C dort 10min halten Es wurden 5ml vom Headspace mit der gasdichten Spritze ber dem 180 C hei en Fett abgesaugt und dann in die 100 C kalte Falle gegeben Die Desorptionszeit betrug 8min die Temperatur 200 C F r jedes Fett wurde jeweils ein GC Lauf mit elektronischer Ionisation und mit chemischer Ionisation durchgef hrt 101 Bestimmung des Rauchpunktes RP von Fritierfett Der RP wurde analog der DGF Einheitsmethoden C IV 9 bestimmt wobei sich der Ver suchsaufbau an den im Staatlichen Medizinal Lebensmittel und Veterin runtersuchungsamt Mittelhessen orientiert Die Untersuchungen fanden in einem Geh use Pappkarton statt welches innen mit ge schw rztem Papier zur Minderung von parasit rem Streulicht ausgekleidet ist Das zu unter suchende Fett wird in einem Becherglas auf eine Heizplatte gestellt Ein Quecksilberthermo meter dient zur Temperaturmessung Der Bereich ber dem Becherglas wird seitlich von einer 20 W Halogenlampe bestrahlt und zwar so da kein direktes Licht zum Betrachter f llt Mit diesem Versuchsaufbau kann sehr gut das Streulicht da von aufsteigendem Rauch ausgeht beobachtet werden und somit der Rauchpunkt des Fettes ermittelt werden Gleichzeitig wurde ein Rauchmelder von der Firma Hekatron ber da
62. des Kristallvolumens dar Wegen fehlender Bindungspartner gibt es in der obersten Lage ko valenter Halbleiter Atome mit teilweise unbesetzten Orbitalen sogenannte dangling bonds Sie k nnen als Akzeptoren f r andere Elektronen wirken oder aber auch als Donatoren ihr Elektron in das Kristallinnere injizieren Abb 1 12 ELECTRON ENERGY DENSITY OF SURFACE STATES DISTANCE THROUGH THE CRYSTAL NE x DONOR SURFACE STATE ACCEPTOR SURFACE STATE Abb 1 12 Ausbildung von B ndern mit Oberfl chenzust nden bei einem n leitenden Halb leiter Zur Vereinfachung sind die B nder der Oberf chenzust nde durch ein ein zelnes Energieniveau dargestellt Boc 97 Elektronische Konsequenzen sind lokale Energiezust nde an der Oberfl che Oberfl chenzu st nde welche auch in der verbotenen Zone des Halbleiters liegen k nnen Ihre Fermi Energie ist im thermodynamischen Zustand des Nichtgleichgewichtes verschieden von dem Fermi Niveau des Kristallinneren Abb 1 13 Es findet daher ein Ladungsaustausch zwi schen Oberfl chenzust nden und dem Bulk statt Dabei bilden sich lokalisierte Oberfl chen ladungen Diese Oberfl chenladungen erzeugen elektrische Felder welche eine Verschiebung der freien Ladungstr ger im Kristall bewirken 45 PSATIALLY OOCUPIED ACCEPTOR STATES Abb 1 13 Verarmungsrandschicht freier Ladungstr ger an der Oberfl che eines n leitenden Halbleiters Elektronen aus dem Leitungsband werden
63. die Konzentration von cAMP in der Zelle dramatisch erh ht cAMP Molek le wiederum sind nun in der Lage direkt einen Ionen kanal zu ffnen Auch dieser Ionenkanal ist inzwischen in seiner Struktur aufgekl rt und liegt in Form von DNA vor Er hat sechs transmembran re Bereiche und eine Bindestelle f r zykli sches AMP am Ende der Aminos urekette auf der zytosolischen Seite Seine Verwandschaft zu Transmitter aktivierten Ionenkan len GABA Acetylcholin Glycin ist sehr hoch Eine detaillierte elektrophysiologische Untersuchung dieses zeigt da sich nach Bindung von cAMP die Konformation des Kanalproteins ndert und dadurch eine ffnung Kanal ent steht durch positiv geladene unspezifische Kationen wie Natrium Kalium oder Kalzium str men k nnen Pharmakologisch gesehen zeigte die Bindungsstelle des Kanals eine hohe 59 Spezifit t f r cAMP interessanterweise war aber auch cGMP zyklisches Guanosinmono phosphat hnlich effektiv Ein sehr kurzer Anstieg der cAMP Konzentration von nur wenigen ms Dauer gen gt um den Ionenkanal f r etwa eine halbe Sekunde lang zu ffnen Biochemische Studien haben in die sem Zusammenhang gezeigt da nach einem Duftreiz Riechzellen nur f r eben diesen kurzen Augeblick einen cAMP Anstieg aufweisen Trotzdem bleibt der Ionenkanal sehr lange offen und gestattet in dieser Zeit positiv geladenen Ionen in die Zelle zu str men und das Ruhepo tential zu ver ndern Diese Abkopplung der chemischen
64. die Voraussetzungen hier gut gegeben da obgleich des intensiven Geruchs die Konzentrationen der St rgase hier die Fettd mpfe nach den FTIR Messungen deutlich unter 10 ppm liegen m ssen und somit hinter dem Wasserdampf zur cktreten der hier Werte im Bereich 120 g kg erreichte das sind 12 Gewichtsprozent absolute Feuchte wobei hier lediglich eine im Vergleich zu realistischen Fritierbedingungen kleine Menge Wasser von 10 ml in das Fett eingebracht wurde siehe Ergebnisse Abb 3 45 und 3 46 Tabelle 2 1 erm g licht die Umrechnung zwischen Wassergehalt g kg Taupunkt C Vol und Feuchte g m 88 MEET TEEN HERE aO O OO O O O a HERE O O Sy E E ET BO 7 E re a O OoOO a O 6 0 23 HE DENE T es DEREN Fs OoOO O O O O O O nn m 3 Ta N Hr a EE 13 3 a EE EEE _ 538 18 0 398 eT EE a O 7 mn 56 8 l 173 1138 BEE CT ee E HERE T EEE BEER EE 1387 20 8 1329 170 0 81 21 8 139 0 8 BEE E HERE a HERE 77 OS T HERE HERREN 7 2 Th EN 209 0 34 3 24 3 158 210 0 55 2 25 2 181 7 OOo 555 1 187 1 ZT ae HEHE HEN a O OOOO O O BEE VE HERE 1 1 TEE T TOO OO O O O O OOOO EE 25 8 i _ 187 0 69 3 30 3 1918 280 0 533 31 0 1983 290 0 _ 704 31 3 200 8 a a ee J209 11 9 34 0 i 213 4 330 0 _ 724 47 IT 175 E EEE gt DEE DEREN TEEN HER 5 VE EN La ln EEE a BERRRRRE SS a aoa Se O O O 753 38 1 a a E 430 0 Ls N a ETIE 76 6 41 4 450 0 EE 42 0 TT 2
65. die abnorm hohen Peaks die durch eine im Vergleich zu hohe Temperatur hervorgerufen wurden da ein Mes sung bei der blichen Temperatur nicht m glich war Temperaturzyklus der Friteuse 12 C Temperaturschwankung in 7 Minuten Die Peakh hen werden daher aus den Betrachtungen ohne Verlust herausgenommen da sie aus den vorhandenen Daten interpolierbar sind Die Peakmaxima vom Nullpunkt der y Achse aus gerechnet sind praktisch unabh ngig von der Pausenzeit Die Fu punkte steigen deutlich mit abnehmender Pausenzeit an Relative Peakh hen Abb 3 76 Man erkennt noch einmal die temperaturbedingt nicht zu verwendenden Ausrei er Der Ver lauf der relativen Peakh hen um Ausrei er bereinigt zeigt eine S gezahn Struktur die offenbar durch die Pausenzeiten bedingt wird Hier ist zu beachten da bei der Bildung der relativen Peakh hen y Wert des Maximums minus y Wert des Fu punktes dividiert durch y Wert des Fu punktes der Fu punkt jeweils zu Beginn einer Messung verwendet wurde Dies 212 wirkt sich offenbar ung nstig aus da die Lage der Fu punkte deutlich von der Pausenzeit abh ngt Abb 3 77 Es empfiehlt sich daher bei Wiederholungsmessungen mit permanent angeschaltetem Ger t den Fu punkt der zu Beginn der ersten Messung nach dem Einschalten des Ger tes ermittelt wurde f r alle folgenden Messungen zu verwenden um so m glichst niedrige Pausenintervalle erm glichen zu k nnen Untersuchung des zeitlic
66. die spezifische W rme mit dem Fettalter ebenfalls zunimmt Daher wurden Versuche analog der im Kapitel Grundlagen beschriebenen Kalorimeter Methode durchgef hrt wo die spezifische W rme des Fritierfettes der Marke Cremana in Abh ngigkeit vom polaren Anteil FOS Wert be stimmt wurde Die Versuche zeigten keine signifikante Abh ngigkeit der spezifischen W rme vom Fettalter Daraus folgt da zur Bestimmung der spezifischen W rme von Fritierfett in Abh ngigkeit vom Fettalter ein deutlich h herer Aufwand getrieben werden mu Daher wur den die Versuche im Hinblick auf die Realisierung eines Schnelltests eingestellt Die Idee zur schnellen Bestimmung der spezifischen W rme bestand darin mit Hilfe eines geeigneten Heizers die Temperaturzunahme einer Fettprobe bei konstanter zugef hrter W rmemenge zu bestimmen Dabei ist darauf zu achten da m glichst die gleiche Fettmasse aufgeheizt wird Eine L sung diese Problems k nnte darin bestehen ein R hrchen zu verwenden dessen L n ge ein Vielfaches seines Durchschnitts ist Die Heizwendel befindet sich dann in der Mitte des R hrchens also weitab von den R ndern Dadurch ist gew hrleistet da praktisch unabh ngig von der jeweiligen F llh he des R hrchens immer die gleiche Masse erw rmt wird Aus der Temperaturzunahme des Fettes folgt die spezifische W rme wobei zu beachten ist da nach Per96 die spezifische W rme stark von der Temperatur abh ngt d h eine Thermostatisi
67. e an die Me daten angepa t Die Startwerte der Parameter yo A und t wer den aus Kalibrationsmessungen mit Hilfe des Extrapolationsprogrammes wie oben im Zei 220 tintervall 50 s bis 25 min mit 3 var Parametern bestimmt und im Ger t gespeichert Zur An passung wird der Parameter t konstant gehalten Die Abb 3 86 3 88 zeigen ein Beispiel einer solchen Extrapolation f r 6 Einschaltvorg nge Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 2 2 Extrapolation Einlaufzeit 3 min 2 0 F Messung 1 mit Extrapolation von y aus y y A exp x t 2 var Parameter Yo A Startwerte y 1 A 1 t 113 1 a RN Nhs vee m Nn nis Signal ST MW 3 bel Einh Abb 3 86 Extrapolation des Signals des ST MW3 nach 3 min Einlaufzeit mit 2 variablen Parametern f r 6 Einlaufvorg nge Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 1 7 16 ohne MeBdatenglattung oder reduktion Einlaufzeit 3 min 15 Mittelwert des Signals von 10 30 min Signalendwert der Messung Lor 1 4 Signalwert nach 3 min Einlaufzeit lt lt S mit Extrapolation von y aus Ww 1 3 y y A exp x t x 2 var Parameter Yy A D Startwerte y 1 A 1 t 113 1 12 w 1 1 2 i Yn 1 0 0 9 0 8 A B C D E F Abb 3 87 Vergleich des extrapolierten Signals nach 3 min Einlaufzeit mit dem Signal eines eingelaufenen Sensors 221 Untersuchung der Dau
68. eine Abh ngigkeit der Lage des maximalen Anstiegs vom Fettalter Bei lterem Fett kommt das Maximum deutlich fr her d h es liegt bei einer niedrigeren Temperatur als bei frischem Fett Die Abb 3 94 3 96 zeigen die relative Lage des Steigungsmaximums in Abh ngigkeit vom FOS Wert jeweils f r verschiedene Abz ge ohne Abzug mit passivem Abzug mit aktivem Abzug 229 STMW3 U 4 V Abzug passiv 120 Eurotherm Heizzyklus Heizrate 0 25 C s D 100 1 Tropfen 2 wo L ao a E 99 2 O 60 D E 3 a gt Y 409 x 1 E Fu me 20 F l Z FOS Wert Heizelement direkt unter Sensoren Abb 3 94 Relative Lage des Steigungsmaximums in Abh ngigkeit vom FOS Wert Abzug passiv Eurotherm Heizzyklus Heizrate 0 25 C s 1 Tropfen 120 Q oO 80 60 40 20 rel Lage der max Steigung des Sensorsignals s FOS Wert Heizelement direkt unter Sensoren Abb 3 95 Relative Lage des Steigungsmaximums in Abh ngigkeit vom FOS Wert Abzug ohne 230 STMW3 U 4V Abzug aktiv Motor 90 V Eurotherm Heizzyklus Heizrate 0 25 C s 3 Tropfen rel Lage der max Steigung der Sensorsignals s FOS Wert Heizelement direkt unter Sensoren
69. erhalten wird das Signal des TGS 2610 zur Kompensation der steigenden Viskosit t des Fet tes eingesetzt Eine nach dem Fritieren aus dem Fett ausgasende Substanz wird mit Hilfe des Insitu F h lers eines Feuchtef hlers auf der Basis einer Lambda Sonde und des Foodoil Sensors als Feuchte identifiziert wobei die Feuchte in Form von Mizellen bis zu ca 40 min im Fett bei 180 C vorhanden sein kann Da der signalgebende Sensor eine Querempfindlichkeit auf Feuchte aufweist ist zur Korrektur des Feuchteeinflusses ein Feuchtesensor hier der GGS 3000 in dem Insitu F hler integriert Der Feuchtesensor zeichnet sich dadurch aus da er nur vergleichsweise schwach auf die Fettzersetzungsprodukte im Dampfraum daf r aber stark auf Feuchte reagiert Mit Hilfe einer Gasmischapparatur wird die Feuchteempfindlich keit verschiedener Sensoren untersucht Als Verweildauer des Insitu Sensors ber dem Fett hat sich eine Minute als sinnvoll erwie sen Neben Cremana wird das Fett mit dem Handelsnamen Biskin Fa Lucull untersucht Dabei hat sich best tigt da das Signal des Insitu Sensors mit dem subjektiven Geruchsein druck des Fettes korreliert ist und da die in den GC Messungen gefundene bertragbarkeit auf beliebige Fette seine G ltigkeit beh lt Ferner wird der zeitliche Mindestabstand zwischen zwei Messungen untersucht Der systema tische Fehler den man bei einer Pausenzeit kleiner als eine Minute in Kauf nehmen mu be
70. erkennt nur eine spezifische in ihrer chemischen Struktur nah verwandten Gruppe von Duftmolek len Neuere Daten zeigen da vermutlich jede Riechsinneszelle nur einen Typ von Rezeptorprotein herstellt also spezifisch nur auf einen bestimmten zum Re zeptor passenden Duft reagiert Es existieren also etwa tausend verschiedene Typen von Sin neszellen und jeder dieser Zelltypen in vieltausendfacher Zahl 10 30 000 Interessanterweise findet man Sinneszellen mit gleichen Rezeptoren nicht diffus im Riechepithel verteilt son dern in sehr definierten umgrenzten Zonen sog expression zones Dieses charakteristische Verteilungsmuster bleibt w hrend des gesamten Lebens erhalten und ist auch bei jedem Men schen in gleicher Weise ausgepr gt Die Wechselwirkung eines Duftmolek ls mit dem Re zeptorprotein bewirkt da dieses in der Lage ist ein in der Membran benachbartes G Protein zu aktivieren G Proteine sind Vermittler im Signal bertragungsweg zwischen Rezeptoren und spezifischen Enzymen Unter Verbrauch von Guanosintriphosphat GTP k nnen sie im Falle des Riechprozesse das Enzym Adenylatzyklase aktivieren In den USA konnte ein spezi fisches G Protein f r Riechsinneszellen das sog Golf nachgewiesen werden Auch vom En zym Adenylatzyklase gibt es einen Riechzell spezifischen Typ II Es kann aus ATP zykli sches Adenosinmonophosphat cAMP herstellen Biochemische Messungen haben gezeigt da sich nach einem Duftreiz sehr schnell 20 50 ms
71. ersten Messung zu warten da die Anzeige dann noch deutlich driften kann Daraus resultiert eine maximale Wartezeit von ca 16 Minuten Dies ist auch in etwa die Zeit die der ST MW3 nach dem Ein schalten ben tigt bis er ein konstantes Grundsignal aufweist Es hat sich jedoch gezeigt siehe Ergebnisse da sich bei Anwendung einer geeigneten Software Programm zur Extrapolati on des Sensoreinlaufverhaltens die Einlaufzeit deutlich reduzieren l t so da nach 5 Mi nuten Einlaufzeit schon mit einer Messung begonnen werden kann Fehler lt 6 wenn man eine Extrapolation mit zwei variablen Parametern durchf hrt Einzige Voraussetzung daf r ist da die Abklingkonstanten der Sensoren eines Typs ann hernd gleich sind Da beim Foodoil Sensor Partikel w hrend einer Messung st rend wirken k nnen wird das Filtrieren der zu untersuchenden Probe empfohlen Dies ist eine Einschr nkung die in der Praxis kaum realisierbar ist Zwar verf gen viele Friteusen im professionellen Einsatz ber entsprechende Filter jedoch ist ein Abfiltern w hrend des Betriebes nicht m glich Eine Mes sung ist somit erst nach dem eigentlichen Betrieb m glich wobei die Messung f r den Ga stronomen gerade dazu dienen soll heraus zu finden wann das Betriebsende erreicht ist 242 Laut Erg nzung zur BAL soll ferner das Null l des Herstellers vorher im Wasserbad aufge w rmt werden Auch diese Einschr nkung ist in der Praxis der Gemeinschaftsverpf
72. f r einzelne Gase nicht mehr durch das L sen eines linearen Glei chungssystems bewerkstelligen l t Der obigem Beispiel zugrundeliegende Gedanke kann allerdings auf diesen Fall bertragen werden Anstelle der linear unabh ngigen Querempfind lichkeitsvektoren aii ain die mit einem Konzentrationsvektor Cj Cn multipliziert werden treten nun linear unabh ngige Antwortfunktionen f aii Ci Cn lt Ain Ci Cn Ci Cn deren analytische Beschreibung allerdings nur f r sehr einfache Systeme geringe Anzahl anwesender Gase m glich sein wird Dennoch k nnen durch den Einsatz modellfreier Funktionsapproximatoren Polynom oder Neuronale Netzwerke brauchbare Ergebnisse erzielt werden R h 96 F r die meisten Aufgabenstellungen reicht es aus von der Umkehrung des obigen Modells auszugehen Man versucht also nicht eine funktionale Abbildung des Sensors zu erstellen sondern geht direkt von einem Modell aus in dem die Konzentrationen von den Sensorsigna len abh ngen C fi lb11 S1 Sn Din Si Sn Si lt Sn Cy fa bai Si Sa lt c Dan Si Sn Sa c Sn Die Bestimmung der Koeffizienten b geschieht hierbei ebenfalls durch oben erw hnte Me thoden Rap98 50 Signalauswertung mit Hilfe von Neuronalen und Polynomnetzen Ein wichtiger Punkt bei der Altersbestimmung von Fritierfett ist die Suche nach geeigneten Sensoren Dazu wurde mit Hilfe des HR GC S
73. haben Die Transduktion Umsetzung eines chemischen Duftsignals in eine elektrische Zellantwort beginnt damit da beim Einatmen Duftstoffmolek le in die Nase ge langen sich im Schleim des Riechepithels l sen und zu den Cilien der Sinneszellen transpor tiert werden Der dort ablaufende Reaktionsweg ist bei Mensch Schmetterling oder Flu krebs ber weite Strecken nahezu identisch In der Cilienmembran findet man sog Rezeptoren das sind Eiwei molek le die spezifisch f r einen bestimmten Typ von Duftstoff gebaut sind Duft und Rezeptor m ssen wie Schlo und Schl ssel zusammenpassen Kommt es zu solch einer Wechselwirkung werden die Rezeptoren aktiviert und produzieren ber zwischenge schaltete sog G Proteine und Enzyme eine gro e Zahl von Botenstoffen die second mes 58 senger Molek le Diese zweiten Botenstoffe sind dann in der Lage direkt oder indirekt Ka n le in der Cilienmembran zu ffnen Durch diese Kan le gelangen geladene Teilchen posi tiv oder negativ geladene Ionen in die Zelle und ndern dadurch das Ruhepotential der Sin neszelle Man nennt dies die Entstehung eines Rezeptor oder Sensorpotentials Erreicht die ses Potential eine bestimmte Gr e Schwelle l st es an der Sinneszelle die Erzeugung von Aktionspotentialen aus Dabei besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Gr e des Sensorpotentials und der Zahl der Aktionspotentiale Vereinfacht gesagt je gr er das Sen sorpotential desto meh
74. im Fett nach dem Fritiervorgang vorhandene Restfeuchte verursacht da Wasser eine fast 30 mal h here DK aufweist als Fritierfett siehe Grundlagen 177 Anderung der DK von Cremana in der Friteuse Fritiergut Pommes frites FOS Wert Zeit h Abb 3 47 Einflu der Feuchte nach dem Fritieren auf das Signal des Foodoil Sensors Bei n herer Betrachtung der Daten erkennt man da der Feuchteeinflu max 40 Minuten nach dem Fritieren verschwunden ist Insbesondere das Signal des besonders feuchteempfindlichen UST 3000 deutet darauf hin da das frische Fett eine gewisse Anfangsfeuchtigkeit enth lt siehe dazu auch die Dissertati on von K Schwarz Sch92 da das Sensorsignal zu Beginn der Messung anomal erh ht ist Nach dem Signal des UST 3000 verschwindet diese Feuchte jedoch innerhalb der ersten 1 11 2 Stunden aus dem Fett Bemerkenswert ist ferner da der Feuchteeinflu mit zunehmendem Fettalter zunimmt Die ses Verhalten kann sehr sch n anhand der Signale des UST 3000 und des TGS 2610 beob achtet werden Das Verhalten kann im Einklang mit der Tatsache erkl rt werden da mit zu nehmendem Alter die Konzentration der oberfl chenaktiven Substanzen Tenside zunimmt Diese Substanzen besitzen ein polares hydrophiles und ein unpolares hydrophobes Mole k lende Damit sind sie in der Lage feinste Wassertr pfchen zu umschlie en Emulsion Dabei ist das hydrophile Ende dem Wasser und das hydrophobe
75. ndiger ALS bernommen worden Bundesgesundheitsblatt 1991 Danach ist die organoleptische berpr fung das wichtigste Mittel zur Beurteilung der Verzehrsf hig keit von Fritierfetten nach 17 Abs 1 Nr Lebensmittel und Bedarfsgegenst ndegesetz LMBG Die bei dem fortlaufenden Abbau des Fritierfettes entstehenden fl chtigen Verbin dungen ergeben einen charakteristischen ranzigen und kratzigen Geruch und Geschmack Da bei bestimmen die Oxidationsprodukte Tabelle 1 6 nicht nur den Geruch sondern ebenfalls den Geschmack So bildet die Linols ure Dienal Alkenal und Lacten w hrend die Linolen s ure z B in Soja l das geschmacksbestimmende Trienal bildet Desweiteren sind verschie dene andere chemische Kennzahlen f r die Charakterisierung des Zustandes eines Fritierfettes heranzuziehen wobei aber aufgrund der Komplexit t der im Fritierfett ablaufenden Reaktio nen und der Vielfalt der dadurch bedingten chemischen und physikalischen Ver nderungen des Fettes die Ergebnisse mehrerer Methoden betrachtet werden m ssen Weitere Indikatoren zur Charakterisierung des Fettes oder ls sind in Tabelle 1 8 zusammengestellt Schwierigkeiten f r die Entwicklung von Beurteilungskriterien bestehen darin da sich das Ausma der Ranzigkeit bei erhitzten Fetten nicht derart eindeutig feststellen l t wie bei Fet ten die sich bei Zimmertemperatur unter Luft und Lichteinwirkung w hrend der Lagerung ver ndert haben Zwar sind die Geruchs und
76. schematisch dieses Verfahren 191 Eingangssignale aus aktueller Messung geg temperatur und feuchtekompensiert Sensor 1 Sensor 2 schwerfluchtige KW leichtfluchtige KW ST MW 3 z B TGS 2610 Kompensation mit k 1 k gt 1 berkomp Sensor 1 schwerfl chtige KW a u Sensor 2 leichtfl chtige KW a u Sensor 1 schwerfluchtige KW ST MW 3 Ausgangssignal zur Weiterverarbeitung 192 Man hat nun die M glichkeit mit verschiedenen Kompensationsfaktoren Wichtungsfakto ren zu arbeiten z B k 1 und k 5 Abb 3 60 Im einfachsten Fall k 1 wiirde die Kor rektur in einer einfachen Verh ltnisbildung der Signale von ST MW3 und GGS 3000 beste hen Dadurch w rde man zumindest erreichen da die Signale in die S ttigung laufen und nicht mehr mit zunehmenden Fettalter abnehmen Bei einer berkompensation k 5 w rde man erreichen da die kompensierte Kurve nicht in die S ttigung l uft sondern weiter an steigt allerdings handelt man sich gleichzeitig einen etwas wilden Kurvenverlauf im Be reich des frischeren Fettes ein Langzeitmessung Cremana Heizplatte Me roboter ST MW 3 unkompensiert e kompensiert k 1 60 s Me dauer a Uberkompensiert k 5 Y A B X A 0 59163 0 00518 B 0 00641 1 81621E 4 abs Peak H he V a C J EN 4 a x aN oie x A DANA e a e i e oma ors Seesgne
77. von Oberfl chenzust nden eingefangen und f hren zu einer negativ geladenen Oberfl che Dadurch entsteht eine Doppelladungsschicht die sich in einer Bandverbiegung u ert Boc 97 Durch diesen Elektronentransfer zwischen Volumen und Oberfl che entsteht eine Raumla dungszone die eine Bandverbiegung ausbildet Abb 1 13 deren Verlauf sich durch L sen der Poisson Gleichung hier in eindimensionaler Form dargestellt solk _ pls OX OEE mit x elektrisches Potential p x Ladungsdichte im Bulk Dielektrizit tskonstante des Halbleiters o Permittivit t 8 854 10 As Vm und der Randbedingung des Potentials f r x 0 bestimmen l t Schottky Modell Mad 89 Wei 80 Sie lieferte die H he der Schottky Barriere V eN Ly Zube S mit der Dichte der Ionen in der Raumladungszone N und der Tiefe der Verarmungsschicht in das Volumen des Halbleiters hinein Debye L nge Lp Mar 95 E E kT 7 m f e en k Boltzmann Konstante 1 381 107 J K mit 46 T absolute Temperatur Mad 89 gibt fiir die Dicke der Verarmungsschicht Lp einen Wert von 100 nm an Dieser Effekt der Bandverbiegung wird zus tzlich durch die Adsorption von Umgebungssau erstoff auf der Oberfl che verst rkt da sie zu einem weiteren Einfang von Elektronen aus dem Bulk f hrt Die Adsorption von Sauerstoff wird aber letztendlich durch diese Bandver biegung begrenzt denn wenn das Niveau der Oberfl chenakzeptoren auf dem chemi
78. vorher der Sensorblock angebracht war wird nun von einem Probanden direkt an der S ule abgerochen Aus den Ergebnissen ber den Geruchseindruck der Probanden l t sich eine Aussage ber die Relevanz der ein zelnen Inhaltsstoffe f r das Gesamtaroma des Fettes treffen Es ist zu beachten da der Geruchseindruck einer Einzelsubstanz von deren Intensit t abh n gig ist So kann z B die Substanz bei der Retentionszeit 520 s siehe Abriechchromatogram me bei geringerer Konzentration einmal als gr n riecht nach frischem Gras bei h heren Konzentrationen als bel riechend eingestuft werden 132 Untersuchung des Gesamtgeruchseindruckes von Fritierifett Neben der GC FID Analyse und der Messung der Dielektrizit tskonstanten FOS wurden die gemessenen Fettproben abgerochen Um eine bessere Statistik zu erhalten und um eine besse re Einsch tzung des Abriechens durch daf r nicht geschulte Personen zu erhalten wurde das Fett von 3 Probanden abgerochen Dies war insbesondere deshalb n tig weil bei Voruntersu chungen deutliche Unterschiede in der subjektiven Wahrnehmung von Ger chen bei unter schiedlichen Personen festgestellt wurden 133 Messungen ber realem Fett Die gesamte Me apparatur befand sich in einem Laborraum Auf einen Tisch direkt am Fen ster wurden die Friteuse und das Stativ mit dem Sensorkopf aufgestellt Sowohl das Fenster direkt an der Friteuse als auch ein ca 2 m davon entferntes Fenster wurden zur L ftu
79. zur Bestimmung des Grades der Verdorbenheit von gebrauchten Fri tierfetten mit Hilfe des Insitu Sensors Um vor Ort die Qualit t von Fritierfetten zu untersuchen wurde ein Demonstrator entwickelt der Messungen mit dem Insitu Sensor erlaubt Die Hardware des Demonstrators Abb 2 18 umfa t ein Netzteil drei pulsweitenmodulierte PWM Heizungsregelungen zum Betrieb von drei Halbleitergassensoren bei konstanter Temperatur des Sensorsubstrats und drei Elektroni ken zum Auslesen der sensitiven Schichten der Gassensoren mittels Konstantspannungs Me verfahren siehe Kapitel Das HR GC SOMSA Verfahren zur Auswahl und Charak terisierung von Gassensoren An den Demonstrator kann der Insitu F hler angeschlossen werden Dieser enth lt einen Pt 100 zur Temperaturmessung den Halbleitergassensor ST MW3 zur Bestimmung der Konzentration der schwerfl chtigen Zersetzungsprodukte des Fri tierfettes und einen Feuchtesensor z B den GGS 3000 oder den GGS 3530 Low Power oder den SP MW1 Cooking Control Sensor von FIS f r Feuchtemessung Zus tzlich kann noch der TGS 2610 eingesetzt werden der zur Bestimmung der leichtfl chtigen Zerset zungsprodukte des Fritierfettes dient Es ergeben sich somit zwei Ger tevarianten ein Stan dardger t low cost f r den Gastronomen bzw Betreiber eines Gemeinschaftsverpflegungs betriebs und ein Profiger t z B f r den Lebensmittelkontrolleur die im folgenden kurz be schrieben werde
80. 0 909 200 490 70 47 a 100 155 s00 Abb 1 23 Riechzellen reagieren auf mehrere Duftstoffe Abb 1 23 zeigt das Ergebnis eines Versuchs bei dem 60 verschiedene Riechzellen mit je weils 20 Duftstoffen stimuliert worden sind Man wollte die Frage untersuchen ob Riechzel len nur auf einen oder auf mehrere Duftstoffe reagieren der Durchmesser der einzelnen Punkte symbolisiert mit wieviel Aktionspotentialen eine Zelle auf den jeweiligen Duftstoff 68 reagiert hat die Legende unter dem Bild gibt die Anzahl von Aktionspotentialen pro Stimula tion an Man sieht dafi manche Zellen nur auf wenige Duftstoffe reagieren z B Zelle Nr 58 reagiert nur auf Cineol und Campher andere Zellen z B Nr 4 reagieren auf alle Duftstoffe Man wei heute da die Reaktion von Riechzellen nicht nur von der Art des Duftstoffs son dern auch von der Konzentration abh ngt Jede Riechzelle reagiert mit hoher Empfindlichkeit bei extrem niedrigen Konzentrationen nur auf eine kleine Gruppe von Duftstoffen Je h her aber die Duftstoffkonzentration ist desto gr er ist die Anzahl unterschiedlicher Duftstoffe die eine Reaktion ausl sen Aus G Sicard and A Holley amp quot Receptor cell responses to odorants similarities and differences among odorants Brain Research 292 283 296 1984 Elektrochemische Transduktion Extrazellular Intrazellular Duftstoffe GTP GDP ATP Abb 1 24 Rezeptorproteine f r Duftstoffe 69
81. 000 bekannten Duftstoffen nur ca 20 als attraktiv eingestuft wur den die restlichen 80 als neutral oder unangenehm Bei der Bewertung von D ften spielt auch die Konzentration des Riechstoffes eine Rolle Schwache Duftstoffkonzentrationen wer den meist als angenehmer empfunden als intensive penetrante Ger che Interessant sind in diesem Zusammenhang die Duftbezeichnungen aus der Fachsprache der Parfumeure die ent wickelt wurden um die verschiedenen Parfumkreationen zu charakterisieren Abb 1 16 61 Ingwer Mapan Myrte Klassifizierung nach Henning aus Stighnayr J Sch ne Duftpflanzen 5 9 1995 Abb 1 16 Begriffe aus der Fachsprache der Parfumeure zur Charakterisierung von Duftnoten Alkoholisch animalisch aromatisch therisch balsamisch bitter blumig blumig fruchtig b ckelnd oder b ckselnd brenzlig citrusartig coniferig erdig erogen f kalisch faulig fet tig frisch fruchtig gr n harzig herb heuartig holzig jasminig kampfrig krautig lauchig ledrig leicht minzig moschusartig muffig naphtalisch narkotisch lig penetrant ranzig rauchig sauer scharf schwer sinnlich speziell blumig Rose speziell fruchtig Apfel spe ziell w rzig Zimt s tabakartig verbrannt warm w rzig zart Die Bewertungsfunktion bei der Duftwahrnehmung ist in der Tat eine Besonderheit Geruch seindr cke werden in wesentlich st rkerem Ma e als etwa Sehen H ren oder Tasten von emotional
82. 2 os Insitu Sensor Veranschaulichung des Erfolgs der Temperaturkompensation anhand des urspr nglichen nicht kompensierten Verlaufs der relativen Peakh hen des ST MW3 im Vergleich zum kompensierten Fall Man erkennt da die Temperaturkompensation fettalterabh ngig ist was in der Praxis eine deutliche Einschr nkung darstellt 202 Untersuchung des Einflusses des Abstands des Insitu F hlers von der Fettoberfl che auf die Sensorsignale Die Untersuchungen wurden nicht an der Friteuse sondern an einem Becherglas auf einer Heizplatte durchgefiihrt Verwendet wurde Fett welches bereits 10 h in der Friteuse gealtert wurde um eine alterungsbedingte Signal nderung w hrend den Messungen m glichst mini mal zu halten man beachte dabei da die normierten Sensorsignale bei einem Fettalter von 10 h nur noch schwach ansteigen Es wurden die folgenden Me bedingungen eingehalten Fett Fettmasse Beh ltnis Fettemperatur FOS Wert Fritiergut Entl ftungsl cher Abstand der Unterkante des Sensorkopfes zur Fettober fl che Me dauer Sensoren Konstantspannung zum Auslesen der sensitiven Schicht Cremana 100 g Becherglas 177 C 3 9 keines alle verschlossen variabel 2 Minuten ST MW3 Up 4 V TGS 2610 Up 4 V GGS 3000 Uy 5V 0 6 V Die Abst nde wurden wie folgt variiert 0 cm 1cm 0 cm 0 5cm 0 cm 2 cm 1 cm 2 cm 4 cm Gemeint ist hier der Abstand Unterkante des
83. 2 22 100 mesh SUS 316 gauze double Sensing element Nickel plated brass ring ee IN I Ceramic base Flectrode p ns Nickel Abb 2 22 Metallgeh use des ST MW3 Fis 125 Dimensions Stainless Steel Sensing element Heater coil Lead wire 16 5 0 1 i i S a m Stainless stee Sensing element zu T i oore Heater oo F 4 E Er Ly j E Es Leag were on mad Rags Ring _ ta te 5 Ceramic base 4 d 4 Nicke pin Dios 00 ll Hi S481 F ai A 4 fal Pd f i Fi 4 to t AT 7 h x x p Wr 4 145 1 Ba Tn Abb 2 23 Abmessungen des ST MW3 Die ST MW Serie wurde urspr nglich entwickelt um Kochvorg nge in Mikrowellen Herden bzw elektrischen Back fen zu berwachen Sensoren dieser Serie k nnen bis zu einer maxi malen Umgebungstemperatur von 400 C eingesetzt werden Das Sensorelement des SP 11 besteht aus einem 0 3 mm d nnen AlO Tr gersubstrat 2 mm x 2 mm auf deren Oberseite Gold Elektroden aufgedruckt sind Das Metalloxid SnO2 wird als Dickschicht im Siebdruckverfahren auf die Elektroden aufgebracht Auf der R ck seite des Substrates ist ein Dickschicht Heizer aus RuO aufgedruckt Das Sensorelement des SP 11 ist in einem Nylon 66 Geh use fixiert Fis 126 Sensor AF 56 von Pewatron Bei dem Sensor AF 56 handelt es sich um einen kommerziellen Dickfilm Gassensor der Fir ma Pewatron AG Schweiz Das gasempfindliche Element besteht aus einem Uber
84. 4 C bekannt G bensdauer f r diese Anwen dung noch nicht bekannt Korrelation zu hoch Pero Lt Frifir hoch hoch hoch mittel mittel Referenzver xidzahl It Lit Gering fahren polare Anteile Temp Kompensier nicht bekannt ja nicht bekannt nicht bekannt abh ngigkeit bar Dauer bis zur lt 10 min sofort sofort bis 16 min sofort sofort Me bereit schaft Me dauer 1 min Y min Abk hlzeit des Abk hlzeit des 2 min 2 min Fette mehrere Fette mehrere Min 12 min Min min Me wert 5 4 5 Zahlenwerte 4 4 Abstufungen 0 9 99 Tabelle 4 1 Auswahl von Me methoden Schnelltests zur Fettalterung 246 Die Viskositat Wie die Untersuchungen zeigen nimmt die Viskosit t mit dem Fettalter deutlich zu und er scheint somit zur Beurteilung der Qualit t von gebrauchtem Fritierfett geeignet Man mu allerdings beachten da hier die rein thermische bzw oxidative Fettalterung untersucht wur de Es liegt nahe zu vermuten da Fritiergut einen nicht unerheblichen Einflu auf die Visko sit t des Fettes hat Ferner ist kein Verfahren bekannt was man als Schnelltest zur Bestim mung der Viskosit t von Fritierfett bezeichnen k nnte Es gibt Ans tze mit Hilfe von SAW s surface acustic waves Detektoren die Viskosit t von Fritierfett zu bestimmen FHG al lerdings ist auch hier wie beim Foodoil Sensor eine Insitu Messung nicht m glich da das SAW Substrat den Temperature
85. 50 9 El 263 0 470 0 775 43 0 255 0 43 6 269 0 761 1 271 HE ME OA Tabelle 2 1 Umrechnung zwischen Wassergehalt g kg Taupunkt C Vol und Feuchte g m3 89 Der Foodoil Sensor FOS zur Messung der Dielektrizitatskonstanten DK zur Be stimmung des totalen polaren Anteils im Fett Eine fiir die Beurteilung gebrauchter Fritierfette allgemein akzeptierte Methode ist die Be stimmung der polaren Anteile mittels pr parativer S ulenchromatographie nach der DGF Einheitsmethode Der Begriff polarer Anteil ist eine Sammelbezeichnung f r alle w hrend des Fritiervorganges entstandenen Reaktionsprodukte Die polare Fraktion enth lt sowohl Poly mere als auch Verbindungen mit einem Molekulargewicht das kleiner ist als das des ur spr nglichen Triglycerides In der Praxis der Lebensmittel berwachung erwies sich diese Be stimmung als aussagekr ftige Analysenmethode bei der Beurteilung des Fettverderbs w hrend des Fritiervorganges Aus den eigenen Messungen folgt da bei frischem Fett DK und Gas sensorik gut bereinstimmen Je nach Fettgebrauch und alter treten Unterschiede zwischen den polaren Anteilen und der sensorischen Beurteilung auf Ger79 Ein Schnelltest zur Bestimmung des polaren Anteils im Fett stellt die Messung der DK dar Prinzip des FOS Der Anteil der Dielektizit tskonstanten eines Fritierfettes oder les w h rend des Fritiervorganges resultiert aus der Zunahme an polaren Bes
86. 728 Sekunden Retentionszeit geeignet da die Signal h hen bei altem Fett um den Faktor 4 bis 8 h her liegen als bei neuem Fett Betriebt man den Sensor mit einer Heizspannung von 6V so ist dieser Effekt immer noch vorhanden f llt jedoch geringer aus ST MW3 Die Sensoren der Reihe cooking control werden f r die Detektion von K chenabluft in Dunstabzugshauben etc eingesetzt Der Sensor ST MW 3 liefert keine Signale bei der Messung von frischem Fett Untersucht man ihn dagegen beim Angebot von altem Fett so reagiert er auf Substanzen mit Retentions zeiten von mehr als 1000 Sekunden Diese Substanzen treten nur bei altem Fett auf weshalb der Sensor sehr gut zur Erkennung von altem Fett verwendet werden kann Eigenpr parationen Neben den kommerziellen Sensoren wurden auch Eigenpr parationen aus ZnO SnO2 WO und TiO untersucht Da sich keine neuen Selektivit ten im Vergleich zu kommerziell erh ltlichen Sensoren erge ben haben die kommerziellen Sensoren aber unter weniger Aufwand in gro en St ckzahlen erh ltlich sind wurden die Eigenpr parationen vorerst nicht weiterverfolgt Die folgenden Abbildungen Abb 3 28 3 29 und 3 30 zeigen die Reaktionen auf die aus der GC S ule eluierenden Substanzen f r die Sensoren GGS 3000 GGS 5000 und ST MW3 Mit dargestellt ist der Verlauf des FID Signals Man beachte das Verhalten des ST MW3 Wie schon oben erw hnt reagiert er auf Substanzen die sehr sp t eluieren
87. 90 C gehalten Die Temperatur wird per Thermometer kontrolliert Mit Hilfe einer gasdichten Spritze Kolben gr e 10ml Hersteller SGE wird eine headspace Probe von 10ml entnommen Hierbei wird die Nadelspitze ca Icm ber der Fettoberfl che gehalten und von dort langsam Luft in die Spritze gesaugt Die H lfte der Probe wird sofort nach der Probennahme wieder aus der Sprit ze heraugedr ckt so da eine Probenmenge von 5ml erhalten bleibt die zur Messung ver wendet wird Diese headspace Probe wird daraufhin in den GC injiziert b Prozedur 2 Bei den Messungen mit Prozedur 1 wurde festgestellt da die Absolutmenge die vom FID angezeigt wird stark vom Dampfdruck des Fettes abh ngig ist Um einen m glichst konstan ten Dampfdruck zu erhalten wurde die Prozedur 2 untersucht Hierbei wird die Fettprobe nicht im Erlenmeyerkolben sondern in einem Braunglas fl schen Supelco 80z mit Spe tumdeckel gealtert Dadurch da das Gef hermetisch geschlossen ist kann sich im Gegen satz zum offenen Gef ein Konstanter Dampfdruck einstellen Zus tzlich wird die Probe nicht auf der Heizplatte sondern in einem Ofen bei einer Ofentemperatur von 180 C gealtert Diese Temperatur bleibt konstanter als die Temperatur der Heizplatte und macht die Bedin gungen reproduzierbarer 130 Bei der Auswertung der Messungen die mit dieser Prozedur durchgef hrt wurden mu te festgestellt werden da die FID Diagramme des gealterten Fettes ander
88. Ansprechen der Sensoren zu erreichen wurde im Verlauf der Messungen das Heizelement bis auf ca 1 cm an die Sensoren herangebracht wird vorher 4 cm Betrieben wurde das Heizelement mit einem Gleichstrom Netzteil 114 Die Friteuse Fritiert wird in einer handelsiiblichen Friteuse der Firma Moulinex Modell A 08 Die Friteu se hat eine Fiillmenge von 2 2 2 5 1 Ol oder entsprechende Menge Fett die ausreichend ist fiir 1000 g frische Pommes Frites bzw 800 g tiefgefrorene Pommes Frites vorgebacken An einem regelbaren Thermostat l t sich die Temperatur zwischen 140 C und 190 C einstel len Um den Chargenbetrieb m glichst realistisch zu simulieren wird auf die Verwendung des beiliegenden verriegelbaren Dunstfilterdeckels verzichtet Temperaturgang der Friteuse Da Temperaturschwankungen einen nicht unerheblichen Einflu auf den Dampfdruck und damit auf die Sensorsignale haben wurde die Temperatur des Fritierfettes mit einem PT 100 Widerstand als Temperaturf hler permanent gemessen Dazu wurde der PT 100 direkt unter die Fettoberfl che gebracht Die Temperaturmessungen dienten in erster Linie der Untersu chung des Temperaturverhaltens in der Friteuse und damit zur Festlegung reproduzierbarer Sensor Me prozeduren Periodische Temperaturschwankungen in der Friteuse sind bedingt durch die Temperaturre gelung mit einem Bimetall Thermostat Die Zyklusdauer betr gt ca 7 Minuten wenn der Temperaturregler an der Friteuse auf de
89. Aromadetektion mittels Halbleitergassensoren am Beispiel von thermisch und oxidativ geal tertem Fritierfett Entwicklung eines halbleitergassensorbasierten F hlers Inauguraldissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften der Justus Liebig Universit t Gie en Fachbereich Physik vorgelegt von Frank Becker aus Winkels Institut f r Angewandte Physik der Justus Liebig Universit t Gie en Mai 2000 ZUSAMMENIASSUNG 3 22 2200 aaa ee anna oN naenaloeti oii emia aaa 7 Einlellung u uneinanisenn ea een akkmaahl 9 GEUNdlagen zaans asien nina lin 12 Kette und Glen Nee 12 Chemischer Aufbau von Fetten 2uussssessssnersnnersnnersnnersnnensnnnennnnernnnersnnersnnnsnnnesnonensnnensnnorsnsansnnestnertane 12 Zusammensetzung von Speisefetten und len cccscccceseccsscccsssccesseessneessseecsseeeeseessueessueecsseeesseeesneessneeees 14 D s Eritieren EEEE 16 Geschichtliches 22 2 2 00 zn el een een E eh eM hai gated a cet 16 Der W rmetransfer euun zan s ns nl sten ss tuhagvbsdenapoundeh EEE EA EE EA E 16 Thermische Eigenschaften von Fetten sccccscccssscessssessscesencecssseesseecsseessseecsscecesaeessaeecsaeessneesesaesesaeessaeers 17 Der Dampfdr ck a u Me ne ten th eae aetna anne nl here he eoaahs ae stone Sapaah hanes NEER EREA ES 19 Der RGUCKPUAKE RR 2a Er Sea a0 ne et la Rana Sota een Soa talc ee 19 Polymerisation und Viskosit t uceessesssneessnnessenersnnersnnersnnnnsnnne
90. C18 1 trans 9 C18 1 trans 11 C18 2 cis 9 trans 12 C18 2 trans 9 cis 12 C18 2 trans 9 trans 12 C18 3 cis 9 trans 12 trans 15 C18 3 trans 9 cis 12 trans 15 C18 3 cis 9 cis 12 trans 15 C18 3 cis 9 trans 12 cis 15 C18 3 trans 9 cis 12 cis 15 C18 3 trans 9 trans 12 trans 15 Das Fritiergut Pommes Frites 54 0 36 6 8 6 0 3 0 9 46 9 0 1 5 5 36 5 8 6 0 3 0 1 0 2 0 8 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 0 4 0 4 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 lt 0 1 Bei den Fritiermessungen wurden vorgebackene und tiefgefrorene Pommes Frites der folgen den Marken bzw Hersteller verwendet agrar frost Germany 10 mm Schnitt vorgebacken tiefgefroren 2 5 Kg Zutaten Kartof feln geh rtetes Pflanzenfett RS Markenvertrieb GmbH amp Co KG Vertriebsbereich Agrarfrost Aldrup D 27793 Wildeshausen agrar frost Normalschnitt Rest wie oben Mc Cain Foodservice Julienne Frites 6 6 mm 14 Pommes Allumettes Zutaten Kar toffel pflanzliches Ol Da die Kartoffelsorten nicht angegeben sind kann somit auch der Einflu des St rkeanteils nicht abgesch tzt werden Verschiedene Kartoffelsorten unterscheiden sich in ihrem St rke gehalt und nur die wenigsten Kartoffelsorten eignen sich zum Fritieren nach Angaben von Herrn Brose K chenchef der Neuen Mensa in Gie en Bro98 Die Kartoffelst rke verur sacht eine Satzbildung am Friteusenboden die die Fettalterung beschl
91. Die unges t tigten Fetts uren werden in Gegenwart von Sauerstoff nach einem radikalischen Kettenme chanismus unter Bildung von Monohydroperoxiden oxidiert Die Oxidationsgeschwindigkeit w chst mit der Zahl der Doppelbindungen also in der Reihenfolge l Linol Linolens ure Die Monohydroperoxide zerfallen weiter in verschiedene fl chtige Verbindungen s o die als intensive Aromastoffe bereits in geringen Konzentrationen sehr stark Geruch und Ge schmack des Lebensmittels negativ beeinflussen k nnen Bel92 But93 Fra87 Kin92 Kre93 Pon86 War74 Im Einzelnen bildet sich aus der ls ure und den Oleaten Octanal und aus der Linols ure bzw den Linoleaten ber ein Hydroperoxid Pentan Pentanal und Hexanal Aus der Linolen s ure und den Linolenaten bildet sich Hexanal 2 3 und Ethan 1 3 Abb 1 2 Kin92 Sel87 L6183 L l90 Bel92 Hau86 Sny88 Linolsiure CCM OH A H COOH B N OOH oO A B Pentan Hexanal Linolens ure a s ee OOO A OOH 2 i _ H COOH 3 il OOH B f COOH OOH Hexanal Ethan Abb 1 2 Reaktionsablauf bei der Oxidation von Linols ure und Linolens ure Da der Reaktionsweg A energetisch bevorzugt ist gilt A gt B Plenz Sauerstoffkonzentration Fette k nnen bei Raumtemperatur im Durchschnitt 3 8 mg Sauer stoff 100g aus der Luft aufnehmen Sch92 Diese Konzentration ist v llig ausreichend Fett verderben zu lassen Sauerstoffentzug bzw Schutzgas erh hen deutlich di
92. Einflu der Feuchte auf das Me ergebnis zur Altersbestimmung von Fritierfett Man beachte da die maximalen Fehler daher resultieren da dort direkt nach dem Fritieren gemessen wurde 199 Untersuchung des Einflusses der Fettemperatur w hrend der Messung auf die Sen sorsignale lt gt Temperaturkompensation Da diese Messung eine m glichst genau einstellbare und konstante Temperatur ben tigt wur den die Messungen nicht an der Friteuse Temperaturschwankungen ca 12 C sondern an einer Heizplatte durchgef hrt die mit einem Kontaktthermometer zur externen Ansteuerung des heizbaren Magnetr hrers ausgestattet eine Konstanthaltung der Temperatur auf 1 C erlaubt Die Messungen wurden bei zwei Fettaltersstufen FOS 2 1 und FOS 3 7 am Fett der Marke Cremana durchgef hrt Das Fett wurde zuvor auf den entsprechenden FOS Wert hin in der Friteuse gealtert und zur Messung portionsweise in das Becherglas auf der geregel ten Heizplatte gegeben Me bedingungen Fett Cremana Fettmasse je 100 g Beh ltnis Becherglas FOS 2 1 und 3 7 Fettemperatur 190 C gt 180 C gt 170 C gt 160 C gt 150 C 140 C gt 140 C gt 150 C gt 160 C gt 170 C 180 C gt 190 C gt 190 C gt 180 C gt 170 C 160 C 150 gt 140 C gt 140 C gt 150 C 160 C gt 170 C Fritiergut keines Entl ftungsl cher alle verschlossen Abstand der Unterkante des Sensorkopfes z
93. Ende dem Fett zugewandt Dadurch ist es m glich f r eine gewisse Zeit Wasser in Tr pfchenform im 180 C hei en Fett zu binden wichtig f r den Fritierforgang siehe dazu aid Bericht aid97 Da nun die Kon zentration der Tenside mit dem Alter zunimmt kann mehr Wasser in das Fett aufgenommen werden weshalb der Feuchteeinflu auf die Sensoren mit zunehmendem Alter zunimmt M chte man anhand der Sensorsignale nun eine Aussage ber das Alter bzw den Verdorben heitsgrad eines gebrauchten Fritierfettes machen so mu man folgende Eventualit ten be r cksichtigen die eine Korrektur der Signale n tig machen Die Fettemperatur weicht von der Solltemperatur z B 180 C ab Das Fritierfett enth lt noch Restfeuchte vom Fritierproze 178 Das Alter des Fritierfettes ist sehr hoch Abb 3 48 also deutlich jenseits des Punktes wo man es im Sinne der Empfehlungen des ALS bzw der DGF als verdorben bezeichnen w rde Alterungsreihe von Cremana Friteuse r Fritiergut Pommes Frites Peak H he des Sensors arb units 0 5 10 15 20 25 Zeit h Abb 3 48 Verlauf des Absolutsignals der Peakh he des Sensors ST MW3 bis hin zu hohem Fettalter Wie Abb 3 48 zeigt f llt das absolute Sensorsignal des ST MW3 bei sehr hohem Fettalter wieder ab so da wenn man Fette zul t die allerdings schon l ngst verdorben sind keine eindeutige Aussage ber das Alter des Fettes aus dem reinen Sensorsignal ableiten kann
94. Fett freie Sauerstoffradikale entziehen und somit den oxi dativen Fettverderb verlangsamen Temperatur Eine weitere wichtige Einflu gr e ist die Temperatur Jede Erh hung der Temperatur um 10 C bewirkt eine Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit aller in dem Fritierfett ablaufen den Reaktionen s o Bei Temperaturen oberhalb von 60 C nimmt die Selektivit t der Auto xidation s o von Fetten und len ab Es kommt dann nicht mehr nur zur Oxidation der Doppelbindungen unges ttigter Fetts uren sondern die gebildeten Hydroperoxide zerfallen sehr schnell in reaktive Hydroxy und Alkoxyradikale die in der Lage sind auch aus ges t tigten Fetts uren Wasserstoffatome zu abstrahieren Bleiben im Inneren des Fritierfettes Fol gereaktionen mit Sauerstoff aus so k nnen Fetts ure und Triglyceridradikale auch dimerisie ren und anschlie end cyclisieren In Gegenwart von Sauerstoff kommt es zur Polymerisation von Fetts ure und Triglyceridmolek len ber Ether und Peroxidbr cken Die Viskosit t des Fritierfettes nimmt mit fortschreitendem Abbau zu Eine Vielzahl der bei dem Abbau des Fritierfettes entstehenden Verbindungen sind erw nscht und tragen betr chtlich zu dem typischen und angenehmen Fritieraroma bei Andererseits entstehen aber im Verlaufe des Abbaus auch Verbindungen die dazu f hren da das Fritier fett unbenutzbar wird und das Fritiergut nicht mehr genie bar ist So beschleunigt Eiwei Lecithin die Schaumbildu
95. Fetts uren Beide Tests korrelieren nicht sehr gut mit den anerkannten Laborme thoden Sch93 Der Foodoil Sensor FOS von Northern Instruments Corp mi t die nderung der Dielektri zit tskonstante DK von Fritierfett Die Korrelation mit anerkannten Methoden ist recht gut Sch93 wenn man das Ger t mit frischem Fritierfett der gleichen Charge abgleicht und der Wassergehalt des frischen Fettes vernachl ssigbar ist Nachteilig f r die Handhabung ist da die aus der Friteuse entnommene Fettprobe zun chst filtriert und wegen der starken Tempe raturabh ngigkeit der DK auf Betriebstemperatur des FOS von 49 C stabilisiert werden mu Dies kann vor allem nach dem Einschalten des Ger tes oder bei Messung von kalten Fett proben recht lange dauern It Bedienungsanleitung des Ger tes bis zu 16 Minuten Bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen und oder starker Luftstr mung ist nach eigenen Beob achtungen unter Umst nden gar keine Messung m glich Ferner kann in der Probe enthaltenes Wasser zu einer fehlerhaften Beurteilung der Fettqualit t f hren Wasser hat aufgrund seiner hohen DK H2O 81 im Vergleich zur DK von fri schem Fett Oliven l 3 Raps l e 2 2 Kuc89 einen nicht zu vernachl ssigenden Einflu auf die DK von Fritierfett Erh hte Wassergehalte finden sich insbesondere in fri schem Fritierfett und in Proben welche direkt nach einem Fritiervorgang entnommen wurden Besonders nachteilig f r den
96. Ger t ist schneller einsatzbereit da einerseits ei ne Temperierung des Fettes nicht notwendig ist und andererseits direkt nach dem Fritieren gemessen werden kann Der Me bereich ist auf praktisch jedes Fettalter ausdehnbar da die DK praktisch linear mit dem Alter ansteigt Damit w re auch die richtige Datierung von Uralt Fett m glich ber die DK die ja eine v llig andere physikalische Me gr e als die Gaskonzentration darstellt w re eine Funktionspr fung der Sensoren m glich Ein Sensorausfall k nnte so erkannt und angezeigt werden Da der Dampfdruck bei einer DK Messung keine Rolle spielt w re ein Schnelltest bei erkaltetem Fett m glich Dabei k nnte gleichzeitig sehr leistungsarm gemessen werden Nach den Ausf hrungen im Kapitel Experimentelles stimmen polarer Anteil und sensori sche Beurteilung bei frischem Fett gut berein bei altem Fett erkennt der Sensor deutlich den sensorischen Verderb w hrend der polare Anteil weiter monoton ansteigt Mit einer Kombination von Gassensorik und DK w ren die zwei wichtigsten Kriterien von ALS bzw DGF hinsichtlich Fettverderb berpr fbar Da bei frischem Fett die Sensorsignale des ST MW3 direkt mit der DK und korrelieren ist eine Kalibration des Sensors ber eine DK Messung bei frischem Fett m glich Risiken M glicherweise gibt es patentrechtliche Gr nde die gegen eine derartige Variante spre chen Es mu noch berpr ft werden inwiefern sich die oben genannten S
97. Geschmacksabweichungen thermooxidierter Fette durchaus feststellbar sie werden jedoch selten als ranzig bzw signifikant verdorben empfunden siehe eigene Ergebnisse so da chemisch analytische Kriterien f r die le bensmittelrechtliche Beurteilung unerl lich sind Allerdings reicht die chemisch analyti sche Beurteilung um Ranzigkeit bei unerhitzten Fetten nachzuweisen f r gebrauchte Fritier fette allein nicht aus da viele Oxidationsprodukte die f r die Ranzigkeit verantwortlich sind aufgrund ihrer Fl chtigkeit beim Fritierproze leicht entweichen 36 Analytische Parameter Physikalische Tests Ver nderung w h rend des Fritierens Verbindung Viskosit t Kapillarmethode Nimmt zu Polymere also Zersetzungsprodukte mit einem Mole Kugelfallmethode nach H ppler kulargewicht gt 1000 u Dynamische Viskosit t Rotationsviskosimeter Farbe Wird dunkler a B unges ttigte Carbonyle gebildet durch oxidation und Polymerisation wichtiges Kriterium im Alltag der Gemeinschaftsverpflegung Bro98 Schaum Bildet sich wenn Fett Polymere verdorben ist UV Absorption Verbindungen mit konjugierten Doppel und Dreifach bindungen IR Absorption Hydroxyl Carboxyl Ester Gruppen Dielektrische Konstante Nimmt zu Totaler polarer Anteil totaler Gehalt an Polymeren totaler Gehalt an Zersetzungsprodukten Rauchpunkt Nimmt ab Fl chtige Verbindungen totaler polarer Ant
98. Gruppen wie z B S uren die ein starkes Dipolmoment ausbilden aus dem Einflu bereich der Feldlinien abge sto en Elektrisch weniger aktive Molek le werden durch die Raumladungsschicht praktisch nicht beeinflu t und bleiben so im D nnfilm in der N he der Oberfl che Dabei sind es aber gerade die oxidierten Molek le die elektrisch weniger aktiv sind Molek le ohne funktionelle Gruppe und damit ohne Dipolmoment beeinflussen die Kapazit t praktisch nicht Durch den Foodoil Sensor wird also die Skin Effekt Kapazit t gemessen Die Kapazit t ist hier im Wesentlichen durch Orientierungspolarisation bestimmt die wieder um davon abh ngt wie gut die Dipole sich im erregenden oszillierenden Feld drehen k nnen Weist der Sensor die geeigneten physischen und elektrischen Eigenschaften auf so fallen schnell rotierende Molek le wie z B Additive aus der Kapazit tsmessung heraus Bei geeig neter Wahl von Amplitude und Frequenz des erregenden Feldes fallen ebenfalls die langsam schwingenden Molek le heraus so da sich die Kapazit tsmessung wie gew nscht auf die oxidierten Molek le beschr nkt Der Foodoil Sensor kann somit Kapazit ts nderungen und insbesondere nderungen der Skin Effekt Kapazit t von Fetten messen die durch Fettoxidation verursacht sind Abb 2 4 Foodoil Sensor Man erkennt im unteren Bereich der Abb den Napf in wel chen das zu messende Fett mit dem ebenfalls dargestellten L ffel eingef llt wird
99. Kommission des FAO WHO Codex Alimentarius auf dem Gebiet der Lebensmittelhygiene Empfehlungen aus und gibt spezifische Definitionen zum HACCP Konzept Das sogenannte HACCP Konzept ist heute international als ein le bensmittelspezifisches System der Pr vention anerkannt Die lebensmittelrechtlichen Aspekte die sich mit HACCP besch ftigen sind schon in einigen EG Richtlinien niedergelegt So wurde in der Richtlinie 93 43 des Rates vom 14 Juli 1993 ber Lebensmittelhygiene dieses System verbindlich f r alle Lebensmittel vorgeschrieben Andere EG Richtlinien wie die inzwischen umgesetzte Milchhygiene oder die Fleischhygie ne Richtlinien aber auch insbesondere die Fischhygiene Richtlinie weisen auf die Einf hrung des HACCP Systems als pr ventives qualit tssicherndes System hin Folgende Begriffe sollten in ihrer Definition sehr genau beachtet werden Hazzard bedeutet Risiko oder auch Gefahr Im Sinne eines HACCP Konzeptes welches die Lebensmittelsicherheit als Ziel verfolgt ist ein Risiko bzw Gefahr jeder biologisch chemisch oder physikalisch bedingte negative Einflu auf Rohstoffe Zwischenprodukte oder Endpro dukte der einen unannehmbaren gesundheitsgef hrdenden Umstand zur Folge hat 40 Control point CP bedeutet Lenkungspunkt Beherrschungspunkt oder auch Kontrollpunkt Ein Punkt Schritt oder Verfahren an dem biologische physikalische oder chemische Fakto ren gelenkt werden k nnen die keine Gesundheitsgef hrdung jedoch q
100. OMSA Verfahrens siehe Experimentelles eine Vorauswahl von Sensoren getroffen Die vorausgew hlten Sensoren wurden anschlie Bend unter Fritierbedingungen getestet siehe Kapitel Messungen ber realem Fett unter Fri tierbedingungen Die Signalauswertung mit Hilfe von Neuronalen und Polynomnetzen er leichtert einerseits die Auswahl einer geeigneten Sensorkombination andererseits erm gli chen sie ebenfalls die Auffindung eines geeigneten Auswertealgorithmus Es werden Netze vom Typ Feedforward hier SNNS und AIM betrachtet Kurze Einf hrung in k nstliche neuronale Netze Strukturell biologischen Nervensystemen nachgebildet ist ein k nstliches neuronales Netz ANN artificial neural network ein System zur Signalverarbeitung das aus mehreren gleich artigen Zellen besteht Feedforward Backpropagation Netze z B SNNS In der Natur besteht eine Nervenzelle Neuron aus drei Teilen dem Zellk rper den Dendri ten verantwortlich f r die Aufsummierung der Eingabe des Netzes in die Zelle und dem Axon welches die Ausgabe der Zelle nach au en leitet sich verzweigt und diese ber Synap sen an die Dendriten anderer Neuronen weitergibt Prinzipiell arbeiten diese Zellen parallel sie sind nicht von einer zentralen Steuereinheit abh ngig Im k nstlichen neuronalen Netz wird dies dadurch realisiert da entweder jede Nervenzelle durch einen eigenen Prozessor repr sentiert wird oder das Netz wird durch Software auf ei nem ein
101. Pommes Frites UST 5000 Modifizierter Sensorkopf mit Feuchte Peaks Peak H he des Sensors arb units Zeit h Abb 3 42 Verlauf der absoluten Peakh he des GGS 5000 Alterungsreihe von Cremana Friteuse Fritiergut Pommes Frites UST 3000 Modifizierter Sensorkopf mit Feuchte Peaks t Fritieren Messung 1 Peak H he des Sensors arb units Zeit h Abb 3 43 Verlauf der absoluten Peakh he des GGS 3000 174 Alterungsreihe von Cremana Friteuse Fritiergut Pommes Frites TGS 2610 i Modifizierter Sensorkopf mit Feuchte Peaks Messung 1 d Nari i Peak H he des Sensors arb units LA 2 Zeit h Abb 3 44 Verlauf der absoluten Peakh he des TGS 2610 Die Abb 3 41 3 44 zeigen die absoluten Peakh hen der Sensoren in Abh ngigkeit vom Fettalter Die Pfeile zeigen jeweils an wann fritiert wurde Allen Sensoren gemeinsam ist die anomale Reaktion auf eine Substanz die direkt nach dem Fritieren aus dem Fett entweicht Die Vermutung ist da es sich bei dieser Substanz um Wasser handelt welches entweder in Form von Myzellen im Fett gespeichert ist oder als Dampfschicht nach dem Fritieren ber dem Fett liegt Die Sensorreaktionen im einzelnen GGS 3000 reagiert mit starker Leitwerterh hung auf die Substanz
102. T3000 U 4 V 300 Eurotherm Heizzyklus Heizrate 0 25 C s 200 Anstieg von STMW3 bei 815 s 171 C UST3000 bei 902 s 191 C oa oO 1 Tropfen 3 oO Temperatur 8 C Sensorsignal arb units 50 0 0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620 1800 Zeit s Heizelement direkt unter Sensoren j Abb 3 92 Signalverl ufe von ST MW3 GGS 3000 und Pt 100 Die Schnittpunkte de r Wendetangenten mit dem Grundsignal geben die Kurvenanstiegspunkte wieder Da dieses Verfahren etwas umst ndlich ist wurde als alternative Methode die 1 Ableitung der Kurve und somit deren Steigungsverhalten untersucht Dies ist beispielhaft in Abb 3 93 f r frisches Fett FOS 1 6 mittelaltes Fett FOS 5 0 und altes Fett FOS 7 1 f r die Variante ohne Abzug dargestellt 228 STMW3 U 4 V ohne Abzug rel Lage der max Steigung FOS 1 6 0s FOS 0 5 5 0 002 FOS 7 1 77s 0 003 Eurotherm Heizzyklus Heizrate 0 25 C s 0 001 1 Tropfen j 0 000 Steigung 1 Ableitung des Sensorsignals arb units 0 001 0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620 1800 Zeit s Heizelement direkt unter Sensoren Abb 3 93 Abh ngigkeit der Lage des Maximums der 1 Ableitung Wendepunkt vom Fettalter f r den ST MW3 Betrachtet man das Maximum der Steigung Wendepunkt der Ursprungskurve so erkennt man deutlich
103. Tal bezogen Biskin Lucull Erdnu l und Fett wurden von der Fa Testo zur Verf gung gestellt S mtliches Fritiergut Pommes frites Fisch und Gefl gelst bchen wurden vom toom Markt in Gie en Schiffenberger Tal bezogen GGS 3000 und GGS 5000 UST Umweltsensortechnik GmbH Dieselstr 2 98716 Geschwenda ST MW3 Fis SP 11 Fis TGS 2610 Figaro TGS 822 Figaro Unitronic Miindelheimer Weg 9 40472 Diisseldorf 265 Danksagung Mein besonderer Dank gilt Prof Dr Dieter Kohl der mich bei der Durchf hrung dieser Ar beit durch zahlreiche Diskussionen und Hinweise unterst tzte Au erdem m chte ich ihm f r die Vermittlung von Denkweisen und Kenntnissen danken die mir bei der Bearbeitung der F amp E Projekte entscheidend geholfen haben und die f r meine Zukunft eine wertvolle Grund lage sind Der Firma Testo GmbH sei f r die finanzielle Unterst tzung und den Mitarbeitern insbeson dere Herrn Dr U Demisch und Herrn M Muhl sei herzlich f r die gute Zusammenarbeit bei der Entwicklung des Handger tes zur Detektion von gealtertem Fritierfett gedankt Herrn Dipl Phys Markus L mmer Herrn Carsten Sch fer und Frau Natalia Felde gilt mein besonderer Dank f r die tatkr ftige Unterst tzung bei den Experimenten Herrn C Welzel danke ich f r die Unterst tzung beim Bau der Elektronik Herrn Dipl Phys Sven Baumann danke ich f r die Pausen und die gute Arbeitsatmosph re Der Feinmechanischen Wer
104. Triglyceriden Per96 Soja l Jodzahl 128 3 Temperatur C Spezifische W rme arb units 80 4 0 493 130 9 0 526 172 3 0 558 209 6 0 590 240 2 0 617 271 3 0 666 Tabelle 1 2 nderung der spezifischen W rme von Sonnenblumen l mit der Temperatur Per96 Der Dampfdruck Der Dampfdruck ist mit dem Siedepunkt und der Verdampfungsw rme des Fettes korreliert Triglyceride haben einen ausgesprochen niedrigen Dampfdruck selbst bei Fritiertemperatur Tabelle 1 3 Eigene FTIR Messungen ergaben Konzentrationen die deutlich unterhalb 10 ppm d h unter der Detektionsgrenze des FTIR Spektrometers liegen mu ten Stoff Temperatur C 0 05 mmHg 0 001 mmHg Tributrin 91 45 Tricaproin 135 85 Tricaprylin 179 128 Tricaprin 213 159 Trilaurin 244 188 Trimyristin 275 216 Tripalmitin 298 239 Tristearin 313 253 Soja l 308 254 Oliven l 308 253 Tabelle 1 3 Dampfdruck von Triglyceriden Per96 Der Rauchpunkt RP Der Rauchpunkt ist ein indirektes Ma f r die thermische Stabilit t von Fetten die in Kontakt mit Luft erhitzt wurden Der RP ist die Temperatur bei der unter definierten Bedingungen Aufheizrate Lichteinfall Fettiegel Raumtemperatur anhaltende fadenf rmige Raucher scheinungen auftreten siehe Experimentelles DGF Einheitsmethoden C IV 9 Sch92 Fetts uren haben eine h here Fl chtigkeit als Glyceride so da der RP von Fette
105. Zellreaktion von der elektrischen Zellantwort hat zwei Vorteile zum einen kann w hrend der eine halbe Sekunde dauernden elektrischen Antwort die chemische Reaktionskaskade regeneriert werden zum anderen ist sie Bestandteil des enormen Verst rkungsfaktors f r kurze Duftpulse die eine lang dauernde starke elektrische Zellantwort ausl sen K nnen Der Kanal zeigte auch eine sehr spezifische Empfindlichkeit f r Kalzium sowohl von der extrazellul ren wie auch von der intrazellul ren Seite Erh ht man extrazellul r das Kalzium physiologisch w re dies im Nasenschleim so reduziert sich die Leitf higkeit des Kanals f r Ionen dramatisch Mit anderen Worten je h her die Kalziumkonzentration im Schleim ist desto weniger Strom kann durch den Kanal flie en Bei der physiologischen Kalziumkonzen tration im menschlichen Schleim hat dies zur Folge da sich viele tausend Ionenkan le ff nen m ssen um genug Strom in die Zelle zu bringen und eine Zellerregung auszul sen Er h hung des intrazellul ren Kalziums zusammen mit Calmodulin hat dagegen den Effekt da sich die Empfindlichkeit des Kanals f r cCAMP Molek le verschlechtert Funktional be deutet dies da die durch den Kanal von au en einstr menden Kalziumionen mit der Zeit die intrazellul re Konzentration erh hen und damit die Wirkung von cAMP verschlechtern d h der Kanal schaltet sich selbst ab die Riechantwort adaptiert Dies ist mit eine Erkl rung f r den uns allen be
106. ach dem 30 min tigen Pausenintervall als Fu punkt f r den darauf folgenden Me zyklus gew hlt wurde Untersuchung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei Messungen Temperatur 177 189 C 177 7 0 5 C fester FuBpunkt Relative Peak H he des Sensors V 0 0 2 5 5 0 7 5 10 0 zi Abb 3 78 Verlauf der relativen Peakh hen des ST MW3 mit festem Fu punkt Die Abb 3 78 zeigt die Ergebnisse mit dem verbesserten Auswertealgorithmus fester Fu punkt F r den ST MW3 gelten folgende Kenngr en To 5 S Tos 22 s To9 110s Nach einer Minute Pausenzeit betr gt das Signal ca 98 des Endwertes 214 Zusammenfassung zur Untersuchung der Pausenzeit zwischen zwei Messungen Als wesentliches Resultat ist herauszustellen da bei der Bestimmung der relativen Peakh hen der Fu punkt direkt nach dem Einlaufen der Sensoren verwendet werden mu und nicht der Fu punkt direkt vor einer Messung Der Grund daf r ist da der Fu punkt des ST MW3 von der Pausenzeit abh ngt die Peakh he dagegen praktisch nicht Ferner ist festzu stellen da bei den normierten Sensorsignalen die Pausenzeiten deutlich ung nstiger ausfal len als bei den relativen Signalen des ST MW3 alleine da der TGS 2610 ein deutlich ung n stigeres Pausenzeitverhalten aufweist als der ST MW3 Abb 3 79 zeigt den prozentualen Anteil des Endwertes des Signals in Abh ngigkeit von der Pausenzeit Untersuchung des zeitli
107. aeesseessseeeesaes 234 Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren an der Gasmischanlage 235 DISKUSSION nn nr RIESEN 236 Schnelltests und weitere Untersuchungsmethoden zur Beurteilung der Qualit t von gebrauchten Britierielt as ns ussanrsheis nennen rennen 236 Das gassens rbasierte Ger t nennen nennt NEN peapea Eaa eaa oaeteesdeteubuepsdunetedetevensbaoneey 236 Insitu und Exsitu Konzept F hlerkopfdesign 0 ee eesceesceceseeceeeeesseesescecsseeessaeecsaeecseessseeessaes 236 Optimierung der Leistungsaufnahme des Insitu Sensors im Hinblick auf die sp tere Verwendung als H ndser t 2 2 2 22 S E AEE cava leuten E O 241 Der FOOdOU Sensor Rgn eh a eoi goted seas aeea e obesity nosas aeoaea ae eeh este Eee EEEREN niEes 242 Chancen und Risiken eines kombinierten Systems aus Gassensoren und DK Messung 244 bersicht Auswahl von Me methoden zur Fettalterung u nnennneenennesesennnnenenennnnenenenennann 246 Die Viskosit ts stasies latest nenne aa eaa eeaeee Aaa eae oaa KE OEE aea sabe eela saab tater a es 247 Diesspezifisehe W rme leere eaaa aea eee ee KAO RES 248 Der Rauchp nkt RP a ocbeadeestelateasasaadensdidetesvvlecdeavdidededeasnscenstedetesvesredenste letersulestegdacetereniesseate 249 PUSDINCK EEE nin oe HOO AOD ROS 250 Der Weg zu einem marktreifen Ger t auf Basis des Insitu Sensors scsscsssssssessessseees 250 LITCFALOTVENZOICIING iioucescossacoshosonsstu
108. ahlen an den Peaks geben die Zahl der ffnungen am F hlerkopf an Se en S99 1nnww IIOTIMOTIOTIOTIO oO a MeBspannung V OSOO9O009 DDWWPRR nOn NO A TGS 2610 4V Soe eee ouououou Abb 3 70 Abh ngigkeit der Sensorsignale von der Anzahl der offenen Bel ftungsl cher Man erkennt deutlich eine Abnahme des Signalhubes mit steigender Bel ftung Abb 3 70 Dieses Verhalten ist zwar deutlich anders als beim aktiven Sensorkopf siehe Kapitel Aktiver Sensorkopf zur Exsitu Messung kleiner Fetttr pchen entspricht jedoch der Erwartung da mit zunehmender Be Endl ftung eine Verd nnung des Dampfes im Sensorkopfgeh use auftritt was sich im geringeren Me signal niederschl gt Um das Verhalten beim aktiven Sensorkopf zu verstehen mu man ber cksichtigen da beim Hochheizen des Fetttr pfchens eine starke Oxidation des Fettes erfolgt Diese Oxidation l uft um so st rker ab je h her die Konzentration an Sauerstoff im aktiven Sensorkopf ist Dies ist jedoch nur bei ausreichender Bel ftung des Sensorkopfes m glich Somit w re dem eingetauchten hermetisch abgeriegelten Sensorkopf der Vorzug zu geben Ein weiterer V
109. ahmen dieser Arbeit untersucht wurde Der L tbadheizer bietet den Vorteil da er eine Fettmenge von ca 5 cm aufnehmen kann Dadurch entf llt die beim Substratheizer beobachtete starke Oxidation des Fettes beim Hochheizen Da aufgrund der hohen Leistungsaufnahme ca 100 W jedoch damit kein Handger t realisierbar ist wird die ses Konzept nicht weiter betrachtet 238 6 7 b WN OI lt WN I CIZ Z OnepgoW yp pIJ yoneigey wapof yoru YIILIOPIOLIO SYEIOH Sop SUNSTUIOY Sum JST YONvIqodD w p f yseu sayw1oy sop suns Sq UPIM USUNWIOUJUS OSNA TUIOY OUTS JST SJ UOPIOM USWWOUJUI yo Jop sne aqoidyjo j sur gnur sg osnayL g Jop sne oqoidya j sum gnwsq JopJOJJo SuUNSTUIOY July pun Juryeusgolg IUN oYyTeggeypueH aqoidye j Iop uazIayysoH IZH Usp ogo1dyJ94 Jop usz ayysoH Jne susyagdo nyag sours oqesjny usyfeya3 ISNA Pur 204 Yo Ul ge uoa suyewug 2901424 Rum auyeyug IJI sep oqn usynum OUNO INJ PIIM IoJyung Inpozo1dgo b WA 001 gt WA 001 gt U9JSOJ gt TIINEA MOOI 9 Mr MZ Xe SJuyeupnesdunsipuressn MOOT O MZ SIOZIOY Sop ouryeujnessunjsia quesos M6I MEI MLI MTI M6I MEI UaJOSUeg Jop sUTyeUyNessuNsIoT uonesusduoyoyyone j MZ AS v n LSN 000 SOD SUNIOMUION MZ A uonesusdwoysJysna4 uonesuod S p n omStg 0197 SOL mZ A Y N LSN 000 SOD WoysyYyona z A S Y 4N LSN 000 SOD pusgssjeusis pusq Sunmmon mz A S y n 031 0197 SOL A S v 0
110. aks sowie die Peaks mit dem st rksten Geruchseindruck sind markiert 172 schwach 933 seach tb I ar stehend sd a stechen sd ee Te er a a me riecht en o o o a ana ee a oo o e y a T E a E O EEE HC Zu BERN Cid 1055 verkokelter Kafer SSS Co w o EEE 1400 1600 sa o x EEE 1800 1900 wan sx EEE Tabelle 3 2 Olfaktorische Untersuchung an Soja l Alter 2h Smin 151 b Untersuchungen von Palmin Alter 1h 50min Die gr ten Peaks sowie die Peaks mit dem st rksten Geruchseindruck sind markiert Geruchseindruck gro er peak e zz ech x or C as esaer x oppelpeak oa ich os iechr be x Doppelpea_ os niechr be x Doppelpeak _ riecht minimal che i m richtschr be x OC EEE o en i dP GE schwach E a u er C che I res een vera verkokele Raupe 1127 leichter Geruch Tabelle 3 3 Olfaktorische Untersuchung an Palmin Alter Ih 50min 152 c Untersuchungen von Palmin Alter 25h 30min Die gr ten Peaks sowie die Peaks mit dem st rksten Geruchseindruck sind markiert Geruchseindruck starker gro er peak Geruch schwach ee i schwach alkoholig belriechend belriechend EEE BEE FF xBoppelpea 312 leicht stechend Pox x Doppelpeak Br x Be BT 477 stark stechend x a HE o HERE HE o3 wnangmehm O SSS m6 chivas BEE schwach 668 stark steshend S 848 verkohlte Raupe m schwach alkohofi
111. amit ist die Reproduzierbarkeit der Messun gen anschaulich gezeigt Vergleicht man die Kurven mit Up 4 V und Uy 5 V miteinander so erkennt man da die Kurven hnlich stark ansteigen Allerdings setzt der Anstieg bei Uy 5 V fr her ein was auch zu erwarten war da bei h herer Sensorsubstrattemperatur die auf der Sensoroberfl che ablaufenden Reaktionen schneller verlaufen Daf r sind aber die Signalh be bei Uy 4 V st rker als bei Uy 5 V was darauf schlie en l t da sich bei niedrigerer Sensortemperatur mehr Substanz auf der Sensoroberfl che akkumuliert UST 3000 Man kann keine definierte Aussage ber das Fettalter ableiten Betrachtung der relativen Signal nderungen Frisches Fett Beim ST MW3 steigen die Signale bei Uy 4 V sp ter an als bei Uy 5 V Der Signalhub ist bei 5 V allerdings st rker Der UST 3000 reagiert bei Uy 4 V deutlich auf das Fett w hrend er bei Uy 5 V praktisch nicht darauf reagiert Altes Fett Beim ST MW3 unterscheiden sich die Kurven bei Up 4 V und Uy 5 V kaum voneinander Der UST 3000 verh lt sich praktisch wie bei neuem Fett Folgerungen Als optimale Heizspannung f r den ST MW3 sind sowohl 4 V als auch 5 V geeignet Der Vorteil von Up 4 V liegt im gr eren Unterschied der Signale zwischen altem und neuem Fett Der Vorteil von Uy 5 V liegt in der besseren Reproduzierbarkeit und dem schnelleren Signalanstieg was die Me zeit verk rzt Gleichzeitig steigt nat rlic
112. apolation mit 3 var Parametern Abb 3 85 219 Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 ohne Extrapolation W 10 Pkt Gl ttung ohne Datenreduktion mit Extrapolation von y aus y y A exp x t 2 var Parameter y A mit Startwerten y 1 A 1 t 113 1 ohne Gl ttung ohne Datenreduktion A ohne Gl ttung Reduktion auf 10 Me Pkt W 10 Pkt Gl ttung ohne Datenreduktion 10 Pkt Gl ttung Reduktion auf 10 Me Pkt rel Abweichung von Signalendwert y Abb 3 84 Relative Abweichung vom Signalendwert in Abh ngigkeit von der Einlaufzeit Unter Ber cksichtigung von Datengl ttung und Datenreduktion Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 mit Extrapolation von y aus y y A exp x t 3 var Parameter y A t mit Startwerten y 1 A 1 t 100 EZJ ohne Gl ttung ohne Datenreduktion BEE ohne Gl ttung Reduktion auf 10 Me Pkt UL 10 Pkt Gl ttung ohne Datenreduktion EI 10 Pkt Gl ttung Reduktion auf 10 Me Pkt Anzahl fehlgeschlagener Extrapolationen 1 5 2 3 4 5 10 30 Einlaufzeit min Abb 3 85 Fehlerhaufigkeit bei der Extrapolation mit drei variablen Parametern bei Datengl ttung und Datenreduktion Zur Extrapolation des Signalendwertes des ST MW 3 werden die Me daten des Zeitintervalls 50s bis 3min nach dem Einschalten des Ger tes aufgezeichnet und die Funktion y y A
113. ausgedr ckt sind Fette Glyceride der geradzahligen Fetts uren Glycerin Fetts uren Fette Wasser Glycerin Fetts uren Fette Wasser Verseifung Glycerin 1 2 3 Propantriol ist ein dreiwertiger Alkohol Eigenschaften farb und geruch los viskos und hygroskopisch Oberhalb 180 C zerf llt es unter Wasserabspaltung in Di und Polyglycerinether Nat rliche Fette bestehen aus Mischungen verschiedener dieser Glyceride wobei Glycerin entweder nur mit einer oder gleichzeitig mit verschiedenen Fetts uren verestert sein kann Im Allgemeinen sind nat rliche Fette Triglyceride d h alle OH Gruppen sind durch Fetts uren ersetzt Die folgende Abbildung Abb 11 zeigt ein typisches Glycerid H Wisserstofl i Kohlenstoff Sauerstaf H 0 H H H H H H H H H H H H H H H HH o a i tft bt ds EL ALL AL LIE LA tot Seer reer ery ree H H H H H HH H H HH HH A A A AW D H H H H HHH H HH HH H a df LH it ti Id a ACTII AAI AALT H H H H A A H H HH H H H oO H H H HH H AH H H H H H HAH H H ts I I I I I I I Dear i eeren ee sas H H H H H H H A HH H H HH HH Glycerin 4 Fellsdure Resle kesi Abb 1 1 Beispiel f r ein Fettmolek l Triglycerid Die am h ufigsten vorkommende Fetts ure ist die ls ure eine unges ttigte Fetts ure mit einer Doppelbindung Sie ist in wechselnder Menge in allen nat rlichen Fetten enthalten Pflanzliche Fette enthalten vor allem G
114. bessern Dazu wurden an der Aluminiumplatte Bleche angebracht so da der gesamte Sensorkopf einen quaderf rmigen Bereich umschlie t Das darin eingeschlossene Me volumen betr gt 150 mm x 70 mm x 43 mm 452 ml Hier durch sind die Sensoren einem m glichst definierten Me volumen in dem sich der Fett Headspace befindet ausgesetzt Um einen Stau der Fettd mpfe unter der Kammer zu verhin dern und ein rasches Abklingen der Sensoren nach der Messung zu erreichen wurden 13 L cher 5 mm in den Sensorkopfdeckel gebohrt Abb 2 11 und 2 12 107 Abb 2 12 Foto des Sensorkopfes mit seitlichen Blechen zur Bildung eines abgeschlossenen Zusatzlich zu den 7 Sensoren werden zur Temperaturmessung die Daten eines weiteren Sen sors aufgenommen Dabei handelt es sich um einen Widerstand vom Typ Pt 100 der fiir die Messungen direkt unter die Fettoberfl che gebracht wird Er dient dazu Temperaturschwan kungen des Fettes in der Friteuse aufzunehmen die einmal durch die Regelcharakteristik der Friteuse verursacht werden und zum anderen durch das Einbringen von tiefgefrorenem Fri tiergut 108 Sensorkopf fiir 2 bis 4 Gassensoren zur Insitu Messung Aus den Messungen mit dem Sensorkopf aus dem vorherigen Kapitel haben sich die Sensoren ST MW3 signalgebender Sensor reagiert auf schwerfl chtige Fettoxidationsprodukte die mit dem Fettalter zunehmen TGS 2610 reagiert u a auf Pentan welches bei frischem Fett dominiert und mit dem Fet
115. ch ca 5 6 Mi nuten mit einer Messung zu warten da sich erst dann eine praktisch konstante Temperatur im MeBtiegel eingestellt hat Weiterhin ist es empfehlenswert partikelfreie Proben zu verwen den andernfalls sind die Proben vorher zu filtern Dabei ist zu beachten da eine Probe auch unsichtbare Partikel insbesondere Wasser enthalten kann Dies kann bei sehr frischen Pro ben Kondensatbildung w hrend der Lagerung der Fall sein oder bei Proben die direkt bzw kurze Zeit nach dem Fritieren entnommen wurden Das Wasser kann durchaus noch 40 Mi nuten siehe Ergebnisse nach dem Fritieren in dem 180 C hei en Fritierfett in Form von Mizellen siehe Grundlagen vorhanden sein Zur Durchf hrung einer Messung wurde mit dem beiliegenden L ffel jeweils eine kleine Pro be des Fettes aus der Friteuse entnommen und auf die Me mulde des zuvor mit Null l kali brierten Foodoil Sensors gegeben Die Anzeige des FOS Wertes erfolgt nach ca 40 Se kunden bis 2 Minuten je nach der Temperatur des eingef llten Fettes Schlie t man Folge messungen an so erkennt man eine leichte Drift des FOS Wertes was darauf hindeutet da in der Me zeit das Fett noch nicht vollst ndig auf 49 C Me temperatur temperiert werden kann 95 Gasmischanlage zur Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren Um die Sensoren im Labor unter definierten und reproduzierbaren Bedingungen zu untersu chen verwendet man eine am Institut entwi
116. che nderungen von Mais l w hrend des Fritierens und beim kontinuierlichen Erhitzen Per96 Vorg nge zwischen Fritiergut und Fritierfett Fritieren ist in erster Linie ein Dehydratisierungsproze wobei Wasser und wasserl sliche Inhaltsstoffe von dem Fritiergut in das Fritierfett bergehen bzw als Wasserdampf das Fett wieder verlassen Daneben wird vom Fritiergut Fett aufgenommen Abb 1 8 27 Nischtiee Verbindungen Gi sserdampi A saersi a _ Fi m i iles Lehensininck Eo PRONE Halsorpbon in des Leibsensmirtel Abb 1 8 Vorg nge zwischen Fritiergut und Fritierfett w hrend des Fritierens Bevor auf die Vorg nge zwischen Fritierfett und Fritiergut im einzelnen eingegangen wird sollen im Folgenden kurz die zum Verst ndnis erforderlichen physikalischen Grundlagen auf gezeigt werden die zum Verst ndnis der Dynamik des Fritierens beitragen Der Fritiervorgang Wird das Fritiergut in das Fritierfett eingebracht kommt es zu einer Migration des Wassers aus dem Inneren des Fritierguts in die u eren Schichten um dort die Verluste der Dehydrati on auszugleichen Diesen Vorgang kann man sich als ein Pumpen von Wasser aus dem In neren des Lebensmittels nach au en vorstellen Da das freiwerdende Wasser nur schlecht von der hydrophilen Oberfl che des Lebensmittels in das hydrophobe Fritierfett migriert bildet sich eine d nne Dampfschicht zwischen Fett und Leben
117. chen Abstandes zwischen zwei Messungen variabler Fu punkt abs Peak H he rel Peak H he abs norm Peak H he rel norm Peak H he Prozentualer Anteil des Endwertes fester Fu punkt abs Peak H he rel Peak H he abs norm Peak H he rel norm Peak H he 0 5 10 15 20 25 30 35 Pausenzeit min Abb 3 79 Prozentualer Anteil des Endwertes des Signals des ST MW3 in Abh ngigkeit von der Pausenzeit fiir unterschiedliche Auswerteverfahren 215 Untersuchung des S ttigungsverhaltens der Sensoren Zur Untersuchung des S ttigungsverhaltens der Sensoren wurde der Insitu Sensor f r eine Stunde ber das hei e Fett 180 C Marke Cremana FOS Wert vor der Messung 5 34 FOS Wert nach der Messung 5 49 gebracht Untersuchung des S ttigungsverhaltens der Sensoren STMW3 GGS3530 TGS2610 PT100 MeBspannung V Zeit min Abb 3 80 Verlauf der Sensorsignale bei einer Verweildauer des Insitu Sensors von einer Stunde ber dem 180 C hei en Fritierfett Wie die Abb 3 80 zeigt kommen sowohl der ST MW3 als auch der GGS 3530 T w hrend der Me dauer in die S ttigung Der TGS 2610 l uft selbst nach einer Stunde Me dauer noch mit einem deutlichen Anstieg Kurvendiskussion Anstieg Nach einer Minute betr gt das Signal des ST MW3 64 des S ttigungswertes nach zwei Minuten sind es
118. cht modifizierten Sensorkopf d h nur Alumini umplatte mit Sensoren Gemessen wurde jeweils ca 8 Stunden an insgesamt drei Tagen so da sich eine Gesamt me dauer von knapp 25 Stunden ergibt Der Me ablauf wurde im experimentellen Kapitel beschrieben Die Sensorheizspannungen sind angegeben Die H he des Sensorkopfes ber dem Fett betrug 11 cm Oberkante der Friteuse Die Probe f r die GC FID Messung wurde in gleicher H he ber dem Fett entnommen FID Signal und FOS Wert Die Abb 3 33 und 3 35 zeigen den Verlauf des FOS Wertes und des normierten FID Signals f r einen Peak in Abh ngigkeit vom Alter des Fettes Gew hlt wurden die im Kapitel Er mittlung von Leitsubstanzen f r die Fettalterung gefundenen Peaks die f r das Fettalter cha rakteristisch sind Man erkennt den bereits bekannten Anstieg der normierten Peakh hen mit dem Alter die f r nicht allzu hohes Fettalter recht gut mit dem FOS Wert korreliert ist Bei h herem Fettalter beobachtet man ein allm hliches Abknicken in die S ttigung 166 Headspace GC Messungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse 0 60 m Peakh he bei t 341 s 0 55 0 50 0 45 0 40 Peak H he von t 341 s normierte Werte FOS Wert 0 5 10 15 20 25 Zeit h Abb 3 33 Zunahme der normierten Peakh he bei tr 341 s mit dem Alter im Vergleich zum Anstieg des FOS Headspace GC Messungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse 0 70
119. ckelte Gasmischapparatur Abb 2 6 Lin96 Dabei handelt es sich um eine PC gesteuerte Anlage die es erm glicht den Sensoren ver schiedene Gaskonzentrationen und Luftfeuchtigkeiten anzubieten Die Gasmischanlage besteht aus insgesamt 4 programmierbaren Massendurchflu reglern MFC massflowcontroller welche die Fl sse von Pr fgas und synthetischer Luft 80 N2 und 20 Oz regeln Zwei dieser Massendurchflu regler je 0 10 I h steuern den Strom der synthetischen Luft wobei ein Teilstrom durch eine Waschflasche mit destilliertem Wasser geleitet wird Damit ist es m glich durch Variation des Verh ltnisses der beiden Teilstr me verschiedene Feuchtigkeitswerte zwischen 5 und ann hernd 95 einzustellen Die anderen beiden Durchflu regler je O 1 2 Ih steuern zwei voneinander unabh ngige Str me von Pr fgasen Die Str me der Pr fgase K nnen in einem Ventilblock mit zwei Dreiwegeventilen dem Strom der synthetischen Luft zugemischt oder in einen Abzug geleitet werden Diese Ventile sind in einen speziell konstruierten Edelstahlblock integriert so da sich sehr kurze Gaswege und demzufolge schnelle Gaswechselzeiten lt 1 s ergeben Au erdem werden die Pr fgase erst kurz vor der Sensorkammer dem Luftstrom beigemischt Einen weiteren Beitrag f r kurze Gaswechselzeiten liefert das Verbinden der Sensorkammer ber einen kurzen Schlauch mit dem Ventilblock Das Luftvolumen der Sensorkammer mu ebenfalls klein gehalten sein
120. d h schwerfl chtig sind Erstaunlich ist zun chst da er deutlich auf Substanzen reagiert die vom FID nicht mehr detektiert werden Dies deutet darauf hin da diese Substanzen in sehr kleinen Konzen trationen ber dem Fett vorliegen und best tigt damit die Tatsache da es gerade diese gering konzentrierten Stoffe sind die zum Geruchseindruck eines Lebensmittels beitragen k nnen 162 5 Sensor GGS 3000 GGS 3000 5 Chiptemperatur 300 C g 0 10 Fett Mais l Alter 5h 40min g 0 05 0 00 16 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 FID 08 5 2 04 0 0 Ne ch A es 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Retentionszeit sec Abb 3 28 HR GC SOMSA Lauf f r den GGS 3000 D Sensor GGS 5000 GGS 5000 2 Chiptemperatur 300 C E Fett Biskin Alter 3h 10min Z E 119 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 FID 0 8 E Cc if S 04 k Q 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Retentionszeit sec Abb 3 29 HR GC SOMSA Lauf f r den GGS 5000 163 D Sensor ST MW 3 ST MW3 4V z Heizspannung 4V DEA D Fett Palmin a Alter 17h T FOS 11 1 E 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 lt Cc in o 2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Zeit sec Abb 3 30 HR GC SOMSA Lauf f r den ST MW3 Aus den HR GC SOMSA sind die folgenden Sensoren als brauchbar hervorgegangen u
121. das halbfl ssige Fett aufgrund sei ner geringeren Viskosit t besser vom Fritiergut abflie en so das z B die Pommes frites trok kener sind d h weniger Fett enthalten was sowohl aus sthetischen als auch aus gesundheit lichen Gr nden vorteilhaft ist Allerdings sollte auf den h heren Preis halbgeh rteten Fettes hingewiesen werden In der Neuen Mensa der Universit t Gie en wird an insgesamt drei Durchlauffriteusen fritiert Dabei werden zwei nur f r Pommes frites die andere f r das restliche anfallende Fritiergut insbesondere Schnitzel verwendet In der Durchlauffriteuse selbst herrscht ein Temperaturgradient entlang der Fritierstrecke Dieser reicht von 220 C Anfangstemperatur f r Pommes frites am Einlauf der Pommes frites bis 180 C Endtemperatur im Bereich wo die Pommes frites die Friteuse verlassen Erfahrungsgem sind die Austauschintervalle des Fritierfettes abh ngig von der Menge der fritierten Pommes frites die wiederum vom aktuellen Speiseplan abh ngt Sind Pommes frites nur als Beilage im Speiseplan eine Portion sind 200 g dann wird das Fett einmal pro Woche ausgetauscht andernfalls wenn sie explizit in einem Men enthalten sind zwei mal pro Wo che Dann sind etwa zwei bis dreitausend Portionen 200 g durch das Fett gelaufen Fett menge in der Friteuse 10 Eimer 10 kg Nach Angaben von Herrn Brose ist das Austauschintervall nicht nur abh ngig von der Menge der fritierten Pommes frites sondern a
122. dbook of Biosensors and Electronic Noses Medicine Food and the Envi ronment CRC Press 533 561 1997 Kress Rogers E Making sure your food is good to eat Chem Tech May 1993 30 36 Kuchling H Taschenbuch der Physik 1989 Markus L mmer Bestimmung des Informationsgehalts von Signalmustern bei Gassensorsystemen zur Zustandserkennung von Lebensmitteln Diplomarbeit 1998 IAP der Uni Gie en E Lins Experimenteller Aufbau und Untersuchung eines Gassensorsystems zur Zustandserkennung Diplomarbeit 1996 Uni Gie en L liger J Jent A Analytical method for quality control of dried potato fla kes American Potatoe Journal vol 60 1983 511 525 M J Madou S R Morrison Chemical Sensing with Solid State Devices Aca demic Press Inc 1989 Mankel A Zur Analytik und Beurteilung von Fritierfetten I Fette Seifen Anstrichmittel 72 6 483 491 1970 G Martinelli M C Carotta Thick film gas sensors Sensors and Actuators B 23 157 161 1995 Mit allen Sinnen lernen Geruch und Geschmack beachten www physik uni bremen de physics education schwedes text febsinne htm Notifier Support und Service http www notifier de Paul S Mittal G S Regulating the use of degraded Oil Fat in Deep Fat Oil Food Frying Critical Reviews in Food Science and Nutrition 37 7 635 662 1997 E G Perkins Effect of Lipid Oxidation on Oil and Food Quality in Deep Fry ing American Chemical Society 1992
123. de Untersuchung von kommerziellen Fritiermedien Fett Lipid 98 1996 Nr 1 S 21 26 K D Schierbaum Elektrische und spektroskopische Untersuchungen an D nnschicht SnO gt Gassensoren Dissertation Inst f Physikalische u Theor Chemie d Uni T bingen 1987 Carsten Sch fer K nstliche Nase eine Anwendung im Haushalt Kontrolle der Fettalterung unter Anwendungsbedingungen mit Halbleitergassensoren Selke E Frankel E N Dynamic headspace capillary gas chromatographic analysis of soybean oil volatiles JAOCS vol 64 May 1987 no 5 Snyder J M Frankel E N Selke E Warner K Comparison of gas chromatographic methods for volatile lipid oxidation compounds in soybean oil JAOCS vol 65 Oct 1988 no 10 1617 1620 Stevenson S G L Jeffery M Vaisey Genser B Feyfe F W Hougen und N A M Eskin Can Inst Food Sci Technol J 17 1984 187 M ndl Mitteilung von Dr Taschan Staatliches Medizinal Lebensmittel und 257 TM96 US265 US974 Uwi99 War74 Weg94 Weg98 Wei80 Wel00 Zed73 Zed86 Zed88 Zel 94 Zem88 258 Veterin runtersuchungsamt Mittelhessen vom 28 8 1998 TM das BR Technikmagazin Die k nstliche Nase 11 96 US Patent Titel Test instrument and method for isolatin and measuring the capacitance due to a particular functional group in a liquid Ver ffentli chungsnr Sek US3739265 Ver ffentlichungsdatum 1973
124. deckt wurde Die Entdeckung des Bratens in Fett ist sicherlich eng gefolgt vom Fritieren d h vom Braten in tiefem Fett Die R mer nutzten ausgiebig das Kochen in l Kochen in l bezieht sich zweifelsohne auf das Fritieren Ungeachtet des Entdeckungsprozesses war der Reiz des Fritie rens gro und es wurde zu einer grundlegenden und universellen Methode der Essenszube reitung Der prinzipielle Vorgang des Fritierens wie er von den R mern berliefert wurde blieb prin zipiell unver ndert bis in die Neuzeit erhalten Das Fritieren erfolgte in einem Kessel mit l der auf einem Herd oder ber offenem Feuer erhitzt wurde Kleine Portionen von Nahrung wurden in hei es l getaucht und als fritiert nach den Erfahrungen des Koches aus dem l entnommen Ein Zwischenfall im der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts der sich in New York ereignete brachte jedoch eine einschneidende nderung Im Jahre 1853 als Commodore Cornelius Vanderbilt Ferien in einem Urlaubsort in Saratoga Springs machte bestellte er fritierte Kartoffeln als seine Abendmahlzeit Als sein Mahl ser viert wurde beklagte er sich dar ber da die Kartoffelscheiben zu dick seien Mit dieser Be schwerde lie er die Kartoffeln zum K chenchef zur ckgehen Der w tende K chenchef schnitt daraufhin einige hauchd nne Kartoffelst cke und kochte sie bis sie vollst ndig knusp rig waren Der K chenchef war George Crum ein eingeborener Amerikaner und er erwartet
125. den So k nnen Ger che unsere Stimmung beeinflussen k nnen ebenso gut Lustgef hle wie Unlustgef hle Sympathie oder Ablehnung bis hin in den sexuellen Bereich erzeugen Das lymbische System im ltesten Teil unseres Gehirns ist verantwortlich daf r da die Riechsinneszellen eng mit den Hirnteilen direkt verbunden sind in denen Emotionen und Triebe entstehen die das Zentrum unseres UnbewuBten darstellen Wie wird ein Geruch wahrgenommen Welche grundlegenden molekularen Mechanismen werden in Gang gesetzt um ein chemi sches Duftsignal in die elektrische Antwort einer Riechsinneszelle umzuwandeln Neue elek trophysiologische und molekularbiologische Methoden erm glichen es heute selbst auf mo lekularer Ebene die einzelnen Schritte der Signal bertragung zu verfolgen Alles was duftet gibt st ndig winzige Mengen von spezifischen Molek len in die umgebende Luft ab eine Rose nat rlich andere Molek le als z B ein toter stinkender Fisch Diese gelangen ber die Luftstr mung zu den Riechsinneszellen Was dort nun passiert soll am Beispiel von drei ver schiedenen Lebewesen dem Menschen dem Schmetterling und dem Flu krebs dargestellt werden Menschliche Nase In der Riechschleimhaut des Menschen findet man etwa 30 Millionen Riechzellen die am apikalen Ende zahlreiche in den Nasenschleim ragende d nne Sinneshaare Cilien besitzen und am anderen Ende der Zelle ber einen langen Nervenfortsatz Axon direkten Zugang zum Gehirn
126. den Fritierfette Cremana und Dreigold visuell und mit Hilfe eines Rauchmelders untersucht F r Cremana wurde der PR f r drei un terschiedliche Fettalter untersucht Der RP von Cremana nimmt mit der Alterungsdauer des Fettes ab Dies folgt sowohl aus der visuellen Bestimmung als auch aus der Messung mit dem Rauchmelder Der Rauchmelder spricht mit einem gewissen Offset sp ter an im Vergleich zum visuellen Befund Dieser Offset kann durch Ver nderung der Empfindlichkeit des Rauchmelders variiert werden Beim Fritierfett Dreigold zeigt sich da das Resultat des Rauchmelders n her an den Angaben des Herstellers liegt als der visuelle Befund bei Cremana macht der Hersteller keine Angaben Der Rauchmelder ist somit prinzipiell zur Bestimmung des RP geeignet 234 Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren an der Gasmischanlage Es wurden die Sensoren ST MW3 TGS 2610 und UST 3000 hinsichtlich ihrer Feuchteemp findlichkeit im Bereich 10 rF bis 90 rF untersucht Me bedingungen Gesamtgasflu 10 Yh Sp ldauer zwischen den Gasangeboten 10 min 50 rF Gasangebot 2 min Warten 5 min Gasangebot 2 min von 10 bis 90 rF In 10 er Schritten Abb 3 99 zeigt beispielhaft eine Messung zur Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der genannten Gassensoren bei einer Sensorheizspannung von Up 5 V f r alle Sensoren Gasmischermessungen Untersuchung der Sensorreaktionen bei Feuchtevariation
127. den HR GC SOMSA Messungen Abb 3 29 zu erwarten zeigt der GGS 5000 eine sehr gute Korrelation zum FID Signal bei der Retentionszeit tr 341 s welche hier 169 beispielhaft gew hlt wurde Analoge Korrelationen existieren zu den FID Signalen bei den Retentionszeiten tr 519 s und 843 s Der ST MW3 zeigt eine gute Korrelation zum FID Signal bei tr 519 s Hexanal Dies mag zun chst nach den HR GC SOMSA Messungen verwundern da der Sensor im Be reich unterhalb tr 1000 s praktisch auf keine Substanz sensitiv ist Dies legt den Schlu na he da die schwerfl chtigen Substanzen auf die der ST MW3 reagiert mit den entsprechend leichtfl chtigeren Substanzen mit Ausnahme von Pentan korreliert sind Der GGS 3000 zeigt die schw chste Sensitivit t auf die D mpfe des angebotenen Fritierfettes Entsprechend den Ergebnissen der HR GC SOMSA Messungen ist das Signal des Sensors mit dem FID Signal bei tr 172 s Pentan korreliert Wie aus den GC FID Messungen zu erwarten bleibt das Signal des GGS 3000 praktisch konstant bzw nimmt leicht ab analog dem Signal des FID bei tr 172 s 170 Messung mit dem modifizierten Sensorkopf unter Fritierbedingungen mit Pommes Frites als Fritiergut Die Messungen wurden mit dem Sensorkopf aus Abb 2 11 durchgefiihrt Sensorplatte mit Alu Blechen Es wurden Sensormessungen zur Fettalterung des Fritierfettes Cremana ber einer handels blichen Friteuse mit vo
128. der l eingebracht wird kommt es zur Hydrolyse der Esterbindungen der Triglyceride wobei freie Fetts uren Di und Monoglyceride sowie Glycerin gebildet werden Monoglyceride und freie Fetts uren wirken als Emulgatoren Tenside Aus dem Fritiergut freiwerdendes Wasser wird dadurch in Mizel len eingeschlossen und kann somit l nger im Fett verbleiben Die Hydrolyse wird beschleu nigt wenn stark feuchtehaltiges Fritiergut eingebracht wird Sauerstoff W hrend des Fritiervorgangs ist die Oberfl che des Fritierfettes st ndig dem Luftsauerstoff ausgesetzt Infolgedessen kommt es zur Oxidation an den Doppelbindungen der unges ttig ten Fetts uren in deren Verlauf die oxidierten Fetts uren sehr schnell zu einer gro en Zahl von polaren fl chtigen und nichtfl chtigen Verbindungen zerfallen Metallionen die ber das Fritiergut oder aber von der Oberfl che der Friteuse in das l gelangen katalysieren die Oxidation der Triglyceride und Fetts uren Es kommt zu einer Beschleunigung der Oxidati on Ist die Konzentration an fl chtigen Abbauprodukten hoch genug angestiegen so wird das Kondensat als Rauch ber dem Fett sichtbar Seher und Brgulla 1980 Die w hrend der Hy drolyse gebildeten freien Fetts uren sind gegen ber der Oxidation durch den Luftsauerstoff noch empfindlicher als die Triglyceride so da durch den vermehrten Eintrag von Wasser in das System die Oxidation beschleunigt wird Antioxidantien sind Stoffe die dem
129. der geschweiften Klammer ist dann 4 76 1 0 21 Die Gleichung l t sich durch Anwendung des Dalton schen Gesetzes ableiten Nach dem Dalton schen Gesetz ist der Gesamtdruck gleich der Summe der Partialdrucke D h in Luft resultiert der Gesamtdruck aus der Summe der Partialdrucke von Stickstoff N2 Sauerstoff O2 Wasserdampf H20 und den restlichen Spurengasen COh Die Lambda Sonde kann den Wasserdampfanteil nicht direkt messen Sie ist lediglich in der Lage das Verh ltnis zwischen dem Sauerstoffpartialdruck im Me volumen im Verh ltnis zum Sauerstoffpartialdruck in der Umgebungsatmosph re zu messen Der Zusammenhang ist durch die Nernst sche Gleichung gegeben und lautet wie folgt Umgebungs Luft Me volumen 1 2 U RT Fn p ECD R allg Gaskonstante T abs Temperatur F Faraday Konstante Umgebungs Luft E 2 a Sauerstoffpartialdruck in der Umgebung Me volumen x Sauerstoffpartialdruck im Me volumen Da aber bei Anwesenheit von Wasserdampf ein entsprechender Anteil des Sauerstoffgehaltes verdr ngt wird kann ber diesen Umweg die Wasserdampfkonzentration ermittelt werden Voraussetzung daf r ist allerdings da keine zus tzliche Substanz vorhanden ist die entspre chend dem Dalton schen Gesetz das Ergebnis verf lschen w rde In diesem Fall w rde die Summe aus Wasserdampf und St rgas bestimmt Betrachtet man die wasserdampfbeladene Atmosph re von Fritierfett bei Fritierbedingungen 180 C so sind
130. der Kapazit ts nderung eines Me kondensators mit und ohne Fett und somit aus der n derung der Dielektrizit tskonstanten DK des Fettes Zus tzlich werden an der DFA in Gar ching GC MS Messungen an dem Fett mit dem Handelsnamen Palmin durchgef hrt wobei einige Substanzen qualitativ bestimmt werden k nnen Es sind 4 alterungsrelevante Substanzen gefunden worden GC FID GC Olfaktometrie GC MS Bei der Retentionszeit t 172 s eluiert Pentan welches bei frischem Fett dominiert und des sen Konzentration im Headspace ber dem Fett mit zunehmendem Fettalter praktisch konstant bleibt bzw leicht abnehmen kann Die bei den Retentionszeiten t 341 s tr 519 s Hexa nal und t 843 s aus der S ule eluierenden Substanzen kommen in allen untersuchten Fetten vor sind intensit tsstark haben einen unangenehmen Geruch und ndern sich mit dem Fet talter Bei den HR GC SOMSA Messungen werden Eigenpr parationen und vorausgew hlte kommerzielle Halbleitergassensoren Figaro FIS Pevatron UST untersucht Neben der Fettsorte und dem Fettalter werden die Sensorsubstrattemperaturen ber die angelegte Heiz spannung variiert wobei die Oberfl chentemperaturen mit Hilfe eines Infrarot Strah lungspyrometers kontrolliert werden k nnen Hervorzuheben sind dabei die folgenden Senso ren Der GGS 3000 UST und der TGS 2610 FIS reagieren praktisch nur auf leichtfliichtige Substanzen im Wesentlichen Pentan die bei frischem Fet
131. der fast immer sehr gro en Zahl nicht m g lich Die Bestimmung von Leitkomponenten kann nur bei gleicher Zusammensetzung eine Korrelation zur Geruchsintensit t und Geruchsstoffkonzentration liefern Eine qualitative Beurteilung angenehm unangenehmist mit technischen Sensoren nicht m glich Die menschliche Nase ist daher bei der Geruchsmessung als Sensor unverzichtbar notwendig Die standardisierten olfaktometrischen Me verfahren sind in den VDI Richtlinien 3881 und 3882 sowie dem europ ischen CEN Normenentwurf festgelegt Geruchsmessung Geruchsstoffe Konzentration Intensit t und hedonische Geruchswirkung Die vollst ndige Beschreibung einer Emissionsquelle ist sehr aufwendig da sich die Bel sti gungspotentiale eines Geruchs in drei Me gr en beschreiben lassen Geruchsstoffkonzentration Wie oft mu verd nnt werden damit die Geruchsschwelle erreicht wird Geruchsintensitdt Wie stark riecht es bei steigenden Konzentrationen von nicht wahr nehmbar bis extrem stark Hedonische Wirkung Wie wirkt der Geruch bei steigenden Konzentrationen von u erst angenehm bis u erst unangenehm Geruchsstoffkonzentration Den Probanden wird im unterschwelligen Bereich mit steigenden Konzentrationen die Mischluft zur Beurteilung dargeboten Beim ersten erkennbaren Geruchseindruck wird eine Antworttaste Ja es riecht gedr ckt die Geruchsschwellenkonzentration ist erreicht Als Ergebnis von z B vier Probanden m
132. dungstr ger m ssen eine Potentialbarriere von q V berqueren die von den Verar mungsrandschichten an der Oberf che eines jeden Kristalliten gebildet wird um von einem Korn in das n chste Korn zu gelangen In einer halbquantenmechanischen Betrachtung ergibt sich f r die Leitf higkeit Mad 89 qv G G exp o EXp ir wobei Go alle anderen zur Leitf higkeit beitragenden Anteile enth lt Eine genauere Beschreibung der Einfl sse der Polykristallinit t auf die Leitf higkeit findet sich mit Schwerpunkt auf SnO2 Sensoren in Sch 87 48 Adsorptions und Desorptionsprozesse auf der Sensoroberfl che Physisorption und Chemisorption Bei der Adsorption von Gasen auf einer Sensoroberfl che unterscheidet man zwischen Physi sorption und Chemisorption Die Physisorption von Molekiilen stellt eine Adsorption mit einer schwachen Bindung auf der Oberfl che dar Dabei tritt ein absorbiertes Molek l mit mehreren Teilchen der Festk rper oberfl che in Wechselwirkung Die Bindung wird haupts chlich durch Dipol Dipol Wechselwirkungen vermittelt die zu einer Bindungsenergie von ca 20 kJ mol Mad 89 f h ren Die Physisorption u ert sich in einem hohen Bedeckungsgrad der Oberfl che bei gerin gen Temperaturen und niedrigem Grad bei hohen Temperaturen Zu einer wesentlich festeren Bindung der adsorbierten Spezies auf der Oberfl che f hrt die Chemisorption Sie geht meist mit einer Dissoziation des zuvor physisorbie
133. durch das Verh ltnis zwischen Oberfl chen und Volumenleit f higkeit Randschichtmodell der Chemisorption oder Korngrenzeneffekte bestimmt Mit dem Grad des Zusammensinterns ndert sich auch das bergangsverhalten an den Korngren zen von einem Schottky Dioden Verhalten hin zu einem fast ohmschen Verhalten Abb 1 14 zeigt dies schematisch 47 An 0 NY Ae oN N wur r EA SE ey HU RE Nery di i n tree nt rn J Wi RE H AlE Erh Ee Eo Pt EalEc Erh _ AlEg Epl B See LL eE Eh F Er ME Eph 0 aE Erh 20 Lo lt U2 Lp gt V2 Lo 1 2 Ly gt 2 a b c d Abb 1 14 Schematische Darstellung polykristalliner Schichten mit unterschiedlich versinterten K rnern Eingezeichnet sind die beiden Grenzf lle von nicht gesinterten Schichten links und gesinterten Schichten rechts wobei jeweils die Ladungstr gerkonzentration n und die Energie E der Elektronen aufgetra gen ist F r die nicht gesinterten Kristallite wird die Leitf higkeit haupts ch lich durch Schottky Barrieren bestimmt Bei gesinterten Schichten kann die Korngrenzenleitf higkeit durch ein ohmsches Verhalten beschrieben werden Dieser Leitungsmechanismus ist durch K rner charakterisiert deren Durch messer gro ist verglichen mit der Debye L nge Lp der Elektronen Boc 97 Dabei beeinflu t das Verh ltnis zwischen Kristallitgr e und Debye L nge der Elektronen wesentlich die Leitf higkeit des Sensors Schi 96 Die La
134. e rung wie beim Foodoil Sensor w re ratsam w rde allerdings den Aufwand wieder deutlich erh hen 248 Der Rauchpunkt RP Was spricht daf r die Rauchpunktmessung mit in ein Ger t zu nehmen welches zur Beurtei lung der Qualit t von gebrauchtem Fritierfett dient Es ist hinsichtlich der Akzeptanz eines Ger tes zur Beurteilung der Qualit t von gebrauchtem Fritierfett vor allem in Fachkreisen sinnvoll da wenigstens eines der anerkannten Kriterien LMHV HACCP zur Beurteilung von gebrauchtem Fritierfett berpr ft wird Dazu geh rt der RP wobei die Empfehlung der DGF sowohl einen Mindest RP von 170 C sowie eine maximale RP Differenz von 50 C vorschreibt Der RP k nnte mit dem aktiven Sensorkopf bestimmt werden da hier eine Temperaturrampe gefahren wird Neben einem Streulichtmelder besteht ebenso die M glichkeit Halbleiter gassensoren zu verwenden wie die Tests des Exsitu Sensors gezeigt haben 249 Ausblick Der Weg zu einem marktreifen Gerat auf Basis des Insitu Sensors Im Folgenden sei kurz beschrieben welche Messungen noch durchgefiihrt werden miissen um zu einem Marktreifen Ger t zu kommen Bisher wurden nur zwei Fette mit dem Insitu Sensor untersucht Cremana von der Fa Rau und Biskin von der Fa Lucull Um zu einer allgemeing ltigeren Aussage zu gelan gen m ssen mehr Fette untersucht werden Dabei sollten neben fl ssigen insbesondere halbfl ssige Fette untersucht werden die s
135. e 2 25 kg 2 Cremana 1 Geruch frisch N 2 Geruch m ig 3 Geruch verdorben FOS Zeit h Abb 3 74 Verlauf der FOS Werte DK von Biskin und Cremana mit Geruchsbeurteilung Nach der Geruchsbeurteilung beginnt der Toleranzbereich also der Bereich innerhalb dem das Fett ausgetauscht werden sollte bei Cremana nach etwas ber 5 h und endet nach etwas ber 10 h d h dann kann das Fett als verdorben betrachtet werden Bei Biskin beginnt der Toleranzbereich zwischen 6 und 7 h und endet zwischen 9 und 10 h Dies bedeutet da nach der organoleptischen sensorischen Bewertung das Biskin zun chst l nger frisch bleibt ca 6 5 h im Vergleich zu Cremana ca 5 h danach allerdings gegen ber dem Cremana be schleunigt altert und fr her als verdorben gilt Nach den Sensormessungen mit dem Insitu Sensor Abb 3 75 beginnt das Biskin nach einer Stunde mit einem normierten Sensorsignal ST MW3 TGS 2610 von 0 17 w hrend das 209 Cremana einen Wert von 0 22 zu Beginn aufweist Dies ist korreliert mit dem totalen Gehalt an polarem Material FOS Wert zu Beginn der Messung der fiir Biskin ebenfalls niedriger ist als f r Cremana Damit eignet sich der Insitu Sensor zur Bestimmung der Fettqualit t bzw zur Bestimmung der zu erwartenden Lebensdauer von frischem Fritierfett in gleicher Weise wie der Foodoil Sensor Die normierten Sensordaten zeig
136. e oree ere eteten ot Meh sey cet N Abb 3 60 Signal des ST MW3 welches mit Hilfe des Signals des GGS 3000 bzgl der Viskosit tszunahme des Fettes kompensiert wurde Dargestellt ist das Ur sprungssignal mit Regressionsgeraden die zur Kompensation verwendet wur de analog beim GGS 3000 hier nicht dargestellt und die kompensierten Si gnale jeweils f rk 1lundk 5 193 Untersuchung des zeitabh ngigen Feuchteeinflusses gt Kompensation des Feuch teeinflusses bei der Bestimmung der Fettnutzungsdauer Im Kapitel Messung mit dem modifizierten Sensorkopf unter Fritierbedingungen mit Pom mes Frites als Fritiergut wurde von einer Substanz berichtet die nach dem Fritieren von z B Pommes Frites im Fritierfett vorhanden ist und allm hlich ausgast Diese Substanz wurde als Wasser bzw Feuchte identifiziert Nun ist bekannt da praktisch ausnahmslos jeder Halblei ter Gassensor auf Feuchte reagiert M chte man eine Aussage ber die Qualit t von ge brauchtem Fritierfett ber die Signale der Halbleitergassensoren machen so ist der Einflu der Restfeuchte im Fett als St rgr e zu ber cksichtigen Dies kann zum Einen darin beste hen da man mit einer Messung zur Qualit tsbestimmung solange wartet bis praktisch keine Restfeuchte mehr im Fett vorhanden ist die die Sensorsignale signifikant beeinflu t M chte man dagegen m glichst bald nach dem Fritieren messen so ben tigt man ein Verfahren die Sensorsignale um
137. e zweifelsohne noch etwas von Mr Vanderbilt zu h ren Dies trat auch ein Vanderbilt war be geistert von der goldenen Farbe der Knusprigkeit und dem reichhaltigen Geschmack Dieses Ereignis war die Geburtsstunde der Kartoffelchips Der erste wirkliche technologische Fortschritt geschah 1929 als die kontinuierlich arbeitende Friteuse durch die J D Ferry Company eingef hrt wurde Diese Entwicklung markierte den Beginn des Fritierens in industriellem Ma stab Per96 Der W rmetransfer Das Fritieren schlie t einen W rmetransfer ein Die Temperaturdifferenz bestimmt die Rate des W rmetransfers Die relevanten thermischen Eigenschaften von Fett und Fritiergut sind spezifische W rme W rmeleitf higkeit und Schmelzw rme Es gibt drei grundlegende Mechanismen des W rmetransports W rmeleitung Konvektion und W rmestrahlung W rmeleitung Es gilt das erste Fourier Gesetz der W rmeleitung 16 q W rmestrom A Fl che durch die der W rmetransport erfolgt ar Temperaturgradient dx k W rmeleitf higkeitskonstante W rmestr mung Konvektion Der W rmetransport ist an einen Materialtransport gekoppelt und der Temperaturdifferenz proportional Ursache der freien Konvektion sind Dichteunter schiede Der W rme bertrag durch Konvektion ist gr er als der durch W rmeleitung Es gilt das Newton sche Abk hlungsgesetz Der W rmetransfer ist direkt proportional zur Transfer Fl che und zur Temperaturdifferenz zwischen hei e
138. e Lagerbest ndig keit Temperatur Es gilt die RGT ReaktionsGeschwindigkeitTemperatur Regel d h eine Tem peraturerh hung um 10 C bewirkt ein Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit Grundla ge dieser aus der allgemeinen Chemie bekannten Vant hoff Regel ist die Boltzmann Ver teilung die eine exponentielle Temperaturabh ngigkeit enth lt Beim H rten von Fetten erfolgt eine Anlagerung von H Atomen Hydrierung an die Dop pelbindungen was den S ttigungsgrad erh ht Dadurch erreicht man da die Oxidationsemp findlichkeit abnimmt d h das Fett l nger haltbar und belastbarer wird Gleichzeitig wird der Schmelzpunkt h her s o und die Farbe wird heller Zusammensetzung von Speisefetten und len F r die Verwendung als Fritierfette kommen im Grunde alle Speisefette und le in Frage wobei die Art des verwendeten Fettes stark vom Lebensraum abh ngig ist In L ndern des Mittelmeerraumes wird Oliven l bevorzugt nordische L nder verwenden tierische Fette in Mitteleuropa werden pflanzliche Fette wie Kokosfett oder Erdnu l benutzt Bei der Ver wendung zum fritieren sollte darauf geachtet werden da der Gehalt an hoch unges ttigten Fetts uren wie Linolens ure m glichst niedrig liegt da deren Oxidationsanf lligkeit sehr gro ist und somit das Fett schneller altert Die folgende Abbildung Abb 1 3 gibt einen berblick ber die Zusammensetzung verschiedener Speisefette und le Santil ee SLs a 3
139. e Verordnung gilt f r alle Lebensmittel und Branchen die gewerbs m ig Lebensmittel herstellen in Verkehr bringen und trifft alle Betriebe des Handwerks der Industrie des Handels und der Gastronomie sowie Gemeinschaftsverpflegung Die Betriebe werden durch die Verordnung verpflichtet ein Kontrollsystem zur Sicherung der Lebensmit telhygiene aufzubauen Das Konzept kann flexibel den jeweiligen Gegebenheiten des Betrie bes angepa t werden Dieses Hygiene Konzept angelehnt an das international praktizierte HACCP Konzept soll die Lebensmittelsicherheit gew hrleisten Auf Basis betriebsbezoge ner Risikoanalysen und gezielter Ma nahmen zur Beherrschung der sogenannten kritischen Punkte im Produktionsablauf soll die LMHV umgesetzt werden Die Entwicklung des sogenannten Hazard Analysis Critical Control Point Konzeptes HACCP Konzept kommt aus den USA Das Konzept wurde im Jahr 1959 als ein amerika nischer Lebensmittelhersteller von der Raumfahrtbeh rde NASA beauftragt wurde ein welt raumgeeignetes Lebensmittel herzustellen welches hundertprozentige Sicherheit beinhaltete entwickelt Dieses pr ventive Konzept wurde dann mit der NASA weiter entwickelt und im Jahre 1971 in den USA als HACCP Konzept ver ffentlicht und dokumentiert Erst im Jahre 1985 wurde die Anwendung durch die US National Academy of Science NAS empfohlen Seitdem wurde das System weltweit erprobt und weiter entwickelt Seit Mitte der 70er Jahre arbeitet auch eine
140. e an den Metall Halbleiter berg ngen der Platin Me elektroden erkl rbar Zur Leitf higkeitsmessung von Sensoren wird deshalb mit Konstantspannungsverfahren ge messen Zur Messung der Leitf higkeit mit Konstanter Spannung kann die Schaltung in Abb 2 9 ver wendet werden Hierbei dient der Referenzwiderstand R zur Einstellung der Verst rkung der abgebildeten Verst rkerschaltung in der ber dem Sensorelement immer die gleiche Span nung abf llt Dabei wird durch den Spannungsabfall ber dem Referenzwiderstand der Strom durch den Sensor ermittelt und bei bekannter Me spannung der Widerstand des Sensors er rechnet Der Sensorwiderstand R errechnet sich bei bekannter Referenzspannung U e und bekanntem Referenzwiderstand R r mit der gemessenen Spannung U ess aus 100 Abb 2 9 Schaltung zur Leitf higkeitsmessung mit konstanter Spannung Zur Datenaufnahme dient ein 12bit A D Wandler mit dessen Hilfe die Me daten in einem PC gespeichert wurden Eine ausf hrliche Beschreibung der verwendeten Datenaufnahmeausr stung befindet sich in Sch98 Boc97 Lin96 Sch94 Eine Ausf hrliche Beschreibung des Gaschromatographen und des HR GC SOMMSA Ver fahrens findet sich in Boc97 Hein97 GC MS Messungen an den Fetten Palmin und Cremana Zur Analyse der Leitsubstanzen wurden GC MS Messungen in der Arbeitsgruppe von Prof Schieberle von der DFA in Garching durchgef hrt Es wurde ein Fett der Marke Cremana und ein Fett
141. e der Gassensoren h ngen praktisch linear mit der Fettemperatur zusammen Anmerkung Die Funktionst chtigkeit des Insitu Sensors wurde an den Fetten Cremana und Biskin Lu kull untersucht Nach den Ergebnissen der GC Messungen sollte die bertragbarkeit auf andere Fette und Ole jederzeit m glich sein Eine detaillierte Beschreibung der Hard und Software des Demonstrators befindet sich in Wel00 122 Praparatives Es werden hier die 7 in die engere Wahl siehe Tabelle 2 3 und 2 4 gefallenen Sensoren be schrieben Fiir die restlichen kommerziellen Sensoren sei auf die Datenblatter der Hersteller verwiesen F r die Eigenpr parationen sei auf die Diplomarbeiten von Boc97 und Hah97 verwiesen Bei den untersuchten Sensoren handelt es sich um sechs kommerzielle halbleitende Dick schicht Metalldioxidsensoren SnO2 und um einen Dickfilm bergangsmetalloxidsensor die mit Hilfe einer Substratheizung temperiert werden Die verwendeten Sensortypen unterschei den sich in ihrem Aufbau und in der Pr paration der sensitiven Schicht was unterschiedliche Empfindlichkeiten und Querempfindlichkeiten auf die zu detektierenden Gase zur Folge hat Die Hersteller geben allgemein keine Auskunft ber die genaue Zusammensetzung des ga sempfindlichen Elementes Sensoren GGS 3000 und GGS 5330 5000 von UST Bei den Geraberger Gassensoren GGS 3000 und GGS 5330 handelt es sich um kommer zielle SnO gt Dickschichtsensoren der F
142. e des Wendepunktes des Signals des Sensors ST MW3 Das Fett erf hrt dabei beim Hochheizen eine starke Oxidation Zur Durchf hrung von Vorort Messungen wird ein Demonstrator aufgebaut der als sensiti ves Element den Insitu F hler enth lt Als Standardvariante wird ein Insitu F hler vorge schlagen der als signalgebenden Sensor den ST MW3 enth lt und zur Korrektur des Einflus ses der Fettemperatur einen Pt 100 Als Profivariante z B f r den Lebensmittelkontrolleur enth lt der Insitu F hler noch zus tzlich den TGS 2610 zur Korrektur des Einflusses der Viskosit t und den GGS 3000 zur Korrektur des Einflusses der im Fett evtl vorhanden Rest feuchte 8 Einleitung W hrend des Einsatzes von Fetten und Olen entstehen durch Einwirkung von Sauerstoff Feuchte und Temperatur Zersetzungsprodukte die mit zunehmender Benutzungsdauer die Qualit t des Fettes les verschlechtern Im Rahmen des HACCP Konzeptes Lebensmittelhygieneverordnung beispielsweise ist es daher erforderlich da der Gastronom eine regelm ige Kontrolle seines Fritierfettes durch f hrt In der Bundesrepublik Deutschland gibt es Empfehlungen zur Beurteilung von Fritierfetten die im Rahmen von zwei Symposien der Deutschen Gesellschaft f r Fettwissenschaften e V DGF Meeting Summary DGF Symposium on Frying and Cooking Fats 1973 DGF Sym posium on Frying and Cooking Fats 1979 erarbeitet wurden Diese sind in einer Stellung nahme des Arbei
143. e vom 14 Juni 1993 und das HACCP Konzept Fl ssiges Obst Heft Nr 2 1996 Pierson M und D Corlett jr Herg 1993 HACCP Grundlagen der produkt und proze spezifischen Risikoanalyse Behr s Verlag Literatur zum Thema Signalverarbeitung in Riechzellen 1 B cher Agosta W C 1994 Dialog der D fte Chemische Kommunikation Spektrum Verlag Heidelberg Stoddart D M 1991 The scented ape The biology and culture of human odor Cambridge University Press Cambridge Kaissling K E 1987 R H Wright lectures on insect olfaction Dr Karl Ernst Kaissling MPI f r Verhaltensphysiologie Seewiesen 2 Neuere bersichtsartikel 259 Axel R 1995 Die Entschliisselung des Riechens Spektrum der Wissenschaften Dezember 1995 72 78 Breer H Boekhoff I 1992 Second messenger signalling in olfaction Current Opinion in Neurobiology 2 439 443 Breer H Raming K Krieger J 1994 Information coding in the vertebrate olfactory system Annual Reviews in Neuroscience 19 517 544 Buck L B 1996 Signal recognition and transduction in olfactory neurons Biochimica et Biophysica Acta 1224 277 287 Mori K Yoshihara Y 1995 Molecular recognition and olfactory processing in the mammalian olfactory system Progress in Neurobiology 45 585 619 Zippel H P 1993 Historical aspects of research on the vertebrate olfactory system Naturwissenschaften 80 65 76 3 Riechrezeptoren Buck L B 1992 The o
144. eakh hen der Sensorsignale f r den Insitu SENSOR MS MA Ua ten Rain ea Se r a shale beh Gus iebedr eg outed 206 Vergleich der Messungen an den Fritierfetten Biskin und Cremana mittels Insitu Sensor GC FID Foodoil Sensor und Olfaktometrie Gesamtgeruchseindruck 22240442224002 seen 209 Untersuchung des zeitlichen Mindestabstands zwischen zwei Messungen lt gt Pausenzeitverhalten der GASSCNSOLEN eenn eoe anaoa eE ETE EE EE E EAEE ENRE EAS EEE HER RE RULTEEEERRERERERERREEREHRE 211 Untersuchung des S ttigungsverhaltens der Sensoren ssseesssesreesreesrrsrrrsrrerereresrreseresrrssrresreeereesee 216 Untersuchung des Einlaufverhaltens des ST MW3 Extrapolation des Einlaufverhaltens lt gt Dauer bis zur Me bereitschaft des Insitu Sensors 2 0 0 eeeeessceesseecsscecsscecesceeesaeecsseecsseeessaeeesaeecsaeesseessneeessaeessaeers 218 Zusammenfassung der Me unsicherheiten sesseeesseccssneecscecseecsseeesseeceseecesseeeseecseeesseeseneeeesaes 223 Aktiver Sensorkopf zur Exsitu Messung kleiner Fetttr pfchen 2u2224042200s2sesnnnesnenen nen 224 Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren an der Gasmischanlage e 232 Bestimmung der Viskosit t des Fritierfettes ceeceeseccesseecsneecsseeceseecesaeeceecesaeecsaeesseessneeeesaeessaeers 233 Bestimmung des Rauchpunktes RP von Fritierfett 0 0 00 cee eeeeeesseesseecsneeseseeceseeeesaeecs
145. echend einem FOS Wert von 3 0 Diese Zeit entspricht der sog Rel Fritierstabilit t RFS die ein Ma f r die Nut zungsdauer eines Fettes darstellt 3 Nach ca 3 Minuten ist der F hler wieder mefbereit was durch die gr ne Bereitschafts LED angezeigt wird Achtung Mit dem Fett in Ber hrung kommende Teile k nnen sehr hei sein Anmerkungen 1 Das Ger t kann mit Alkali Mangan Zellen betrieben werden Die Verwendung von wie deraufladbaren Batterien ist empfehlenswert Akkus Netz Ladeger t als Zubeh r 2 Das Ger t sollte sich automatisch abschalten um die Batterien zu schonen wenn es z B l nger als zwei Minuten nicht eingesetzt wird 3 Es wird empfohlen die Sensoren zu reinigen Freiheizen der Sensoroberfl che von Ad sorbaten wenn das Ger t eine l ngere Zeit nicht verwendet wurde um die Genauigkeit der Me werte zu gew hrleisten Anhand von Langzeituntersuchungen ist das Reini 252 gungsintervall noch festzulegen Die Reinigungsprozedur selbst Dauer Heizspannung ist ebenfalls noch festzulegen Um die Batterien zu schonen ist die Verwendung eines Netzger tes empfehlenswert 253 Literaturverzeichnis aid97 AIM 93 ALS91 BLC99 Beg86 Bel92 Bel96 Ben98 Boc97 Bor00 Bos88 Bro98 But93 Cro81 Eco99 Er 254 aid Verbraucherdienst Bonn Fachzeitschrift f r Ern hrungs und Verbraucherthemen 42 Jahrgang M rz 1997
146. eeesseeseecsneecsscecescecesaeecsaeesseessseeeesatessaeers 104 Gassens ren EEEE E E 105 F hlerkopfde sihn ernn nola E TE E bikini nn 107 Die FVUCUSE ora E EE EE E T T TE T T E ETAT ea 115 DGS ETUC ett enne a E a E TE BAS A BE RE 115 Das Fritier RUE coset T ese RTE NE T AT AIR aaa ERED UTES A AT 117 Automatischer Me platz Me roboter f r Langzeitmessungen mit dem Insitu Sensor 119 Demonstrator zur Bestimmung des Grades der Verdorbenheit von gebrauchten Fritierfetten mit Hilfe des Insitu Sensols nsss E E E A E iin NN Da E Tad ae TA a Ala Te 120 Standardger t f r den Gastronomen ccesecceeseeceseeeeseesesceeesseecsacessnceceseecesaecesaeesseecseeesenaeeesseeeseessneeeees 121 Profiger t f r den Lebensmittelkontrolleur uue22u2suusssenersanersnnersnnnesnnnennnnensnnensnensnnnennnnensnnensnnorsnneen 122 PEAPALALIVES ssesvecsneseveseessvwsysisseaeceuetevetessouevanevssevecovesuseveiouseb seasons een en 123 Sensoren GGS 3000 und GGS 5330 5000 von UST ueesseesssessenessnnersnnersnnnesnnnennnnersnnenennensnnnsrnernann 123 Sensoren ST MW 3 und SP 11 von FIS 222u0s22sssesssnnsenssnnnnenssnnnennsennnennennnnenennnnneneennnnee nennen nenn 124 Sensor AF 56 Von PEW OM cor sizes ns ERBE RER odd aes a e aE aea E uote esta EE EEEE EE SS 127 Sensoren TGS 2610 und TGS 822 von Figaro ieres aessa nessie a asai pE Eaa earair Ei 127 MeBablauf EA E a 128 Ermittlung von Leitsubstanzen f r die Fettalterung cccccseccsccc
147. egrierte Temperaturmessung Temperaturstabil bis 220 C frische Luft zwischen zwei Messungen Anforderungen aus Kundensicht minimale Oberfl che in Kontakt mit dem Fett minimale Verschmutzung des F hlers Hygieneanspruch des Kunden Verbrennungsgefahr lebensmittelechte Materialien Schutz der Sensoren vor untertauchen Fritte Sinterfilter hermetisch abgeschlossenes Me volumen Eintauchende Teile austauschbar leicht reinigbar oleophobe Oberfl che Zur Realisierung des Schwimmer Konzeptes w re noch ein geeignetes Material zu bestim men welches den Bau einer tragf higen Konstruktion erlaubt Als aussichtsreich hat sich der Kunststoff PEEK erwiesen der den Bedingungen problemlos standh lt und f r die Sensoren keinerlei relevante Ausgasungen aufweist Um die Vorteile des Exsitu Konzeptes zu nutzen w re zu berlegen ob das bisherige Insitu Konzept auf ein externes Konzept bertragbar ist Dabei wird das Fettalter nicht direkt ber der Friteuse gemessen werden sondern in einem separaten T pfchen Es ist darauf zu achten da sich das Fett w hrend dem Umf llvorgang und insbesondere w hrend der anschlie enden Messung von z B einer Minute Dauer nicht zu stark abk hlt Die folgende Tabelle Tabelle 3 14 zeigt eine Gegen berstellung von Insitu F hler und Exsitu F hler In der letzten Spalte findet sich ein weiteres Exsitu Konzept auf der Basis eines L tbadheizers was im R
148. ehen und den F hler ohne Verz gerung bis zur Markierung auf der Schutzkappe in das 150 C 190 C hei e Fett tauchen Der Mefvor gang wird automatisch gestartet wenn der Temperatursensor meldet da eine bestimmte Temperaturflanke z B 7 C s berschritten wird Nach einer Minute wird der Me vor gang automatisch beendet und die Anzeige erfolgt direkt Eine Messung w hrend des Fri tierens ist nicht m glich Sind Sie im Besitz eines Ger tes mit integrierter Feuchtekom pensation Profiger t k nnen Sie direkt nach dem letzten Fritiervorgang Ihre Messung beginnen mit einem Ger t ohne Feuchtekompensation sollten Sie mindestens 10 15 Mi nuten verstreichen lassen M gliche Anzeigen und Signalt ne Es ert nt ein Alarmsignal falls die Fettemperatur unter der zur Messung erforderlichen Mindesttemperatur liegt z B 150 C Die Messung ist dann bei entsprechend h herer Temperatur zu wiederholen Wenn die Fettnutzungsdauer innerhalb von 10 Stunden liegt erfolgt eine stundengenaue Anzeige der Nutzungsdauer bzw Restnutzungsdauer wobei die Restnutzungsdauer von der Fettsorte abh ngt z B auf einem LCD Display Wird die Fettnutzungsdauer zu gt 10 Stunden ermittelt so leuchtet eine rote LED auf und es ert nt ein Signalton was anzeigt da das Fett umgehend auszutauschen ist Bem Bei dem Fett Cremana entspricht eine Fettnutzungsdauer von ca 10 Stunden ei nem totalen polaren Anteil von 15 16 im Fett entspr
149. ehmen Geruch des al ten und ranzigen Fettes verursachen Dazu wurde eine olfaktorische Untersuchung der einzel nen Inhaltsstoffe an ausgew hlten Beispielen Soja l Palmin durchgef hrt Bei diesen Un tersuchungen wurde der Headspace ber einem Fett mit Hilfe des GC in seine Einzelsbe standteile aufgespalten und ein Teil des Gasflusses zum Sniffing Port gef hrt wo die Sub stanzen dann von einem Probanden abgerochen wurden Ferner wurde der Gesamtgeruchseindruck bestimmt indem direkt ber dem Kolben abgero chen wurde Im zweiten Teil der Voruntersuchungen wurden verschiedene kommerzielle Halbleiter Gassensoren der Hersteller UST Figaro FIS Pewatron sowie Eigenpr parationen auf ihre Detektionsf higkeit bez glich der gefundenen Leitsubstanzen untersucht Dazu wurde am Sniffing Port ein Sensorblock montiert und dieser von einem He Strom 1 ml min durch flossen der als Tr gergas die zu untersuchenden Substanzen transportierte HR GC SOM SA System Als variierender Parameter der Detektionseigenschaften diente bei diesen Un tersuchungen der Einflu der Sensor Oberfl chentemperatur Untersuchung von verschiedenen Fetten und len mit dem Headspace GC FID dem Foodoil Sensor und olfaktorische Untersuchungen oe bersicht ber die gemessenen Fette und le Um eine Aussage ber die Ver nderung von Fritierfetten w hrend der Alterung machen zu k nnen wurden folgende Fette mit Hilfe des Gaschromat
150. eigneten Duftstoff reagiert die Zelle indem sie Aktionspotentiale feuert Im unteren Bild sieht man eine Reaktion auf einen starken Duftstimulus jeder vertikale Strich steht f r ein Aktionspo tential Obwohl die Zelle auch ohne Stimulus ab und zu feuert ist die Frequenz der Akti onspotentiale w hrend des Stimulus stark erh ht 67 Duftstoffselektivitat von Riechzellen K 4 ig An So i Page i Bay Fey on N aoe hy a ie N 1 bo j b an a H a t a TE Si z Pe E ELE t lifts 5 8 i i d as sf et ss ee ae iaa e esee ar e e E o b a eee 4 0 B 52 e b C Pui 5R Mo a ei s k 5 sr eee tyes E et e Heute 5 T hg g E 46 so u e o on Bu mu m m O 6 he 2 ee a7 amp 6 35 paz e w a 2 8 2888882 EE E 4 9 a g e 5 tt 33 x u E E E E a B amp ti if ia un s 44 gp es ee zu pag 24 E ck F E 7 net gt are eee eee ee es HE E i es Seanee 35 f E 15 a F 12 e e E E 6 6 paras Facet g 17 5 ee ep Tt EE EE 18 a i _ ag 8 17 ag 5 g 2 G a 53 E EE E gt HE FE E eo a Ge Om z ae ee Beene 3 gt i cy 2S 2 e g i a Ji i ie a 6 10 19 5
151. eil Dichte Ar ometer Hydrostati Nimmt zu alle Zersetzungsprodukte sche W gung Pyknometer Bie geschwinger Oberfl chenspannung Nimmt ab Tenside spezifische W rme Nimmt zu Totaler polarer Anteil Konduktometrische Messung Nimmt zu Fl chtige S uren vornehmlich Ameisens ure Leitf higkeit Brechzahl Nimmt zu Totaler polarer Anteil Organoleptische Bewertung Fl chtige Verbindungen Geruch Wird unangenehm Hexanal Oktanal Alkohole S uren Ketone Aldehy de gr ere Mengen von polyenoic acids Geschmack Wird unangenehm dienals alkenals lactones hydrocarbons various cy clic compounds methionine Chemische Tests S urezahl Nimmt zu freie Fetts uren als Bestandteil der Zersetzungspro dukte Iodzahl Nimmt ab Doppelbindungen unges ttigte Fetts uren nimmt mit der Zersetzung ab bei konjugierten Doppelbindungen nicht anwendbar Peroxidzahl Siehe Abb 1 6 Peroxide Oxidationsprodukte labortechnisch aufwen dig Petrol ther unl sliche oxidierte Nimmt zu Petrol ther unl sliche oxidierte Fetts uren Fetts uren Verseifungszahl Nimmt zu Tenside repr sentieren nur geringen Teil der Zerset zungsprodukte pH Wert Nimmt zu freie Fetts uren Farbreaktionen oxidierte Fetts uren Tabelle 1 8 Indikatoren zur Bewertung von Fritierfetten Pau97 aid97 Zed74 Per92 Die derzeit g ltige Empfehlung der Arbeitsgemeinschaft lebensmittelchemischer Sac
152. ein Ausgangssignal zwischen 0 10 V was einer relativen Feuchte von 0 100 r F entspricht Der Polymer sensor erwies sich bei den Messungen allerdings als ungeeignet da das Feuchte Signal ober halb des Fritierfettes unterhalb von 2 r F lag was als Untergrenze des F hlers angesehen werden kann Ferner ist zu beachten da die maximale Betriebstemperatur des F hlers bei 70 C liegt was bei einer Fettoberfl chentemperatur von 180 C kritisch sein kann Feuchtemessung nach und w hrend des Fritierens eines Tampons injizerte Wassermenge 10ml m Pleva Lambda Sonde 0 44 0 42 0 40 gt 0 38 I e 0 36 oO Pleva g kg Oo 0 342 0 32 Zeit der Tamponentnahme 0 30 0 28 0 60 120 180 240 300 360 Zeit sec Abb 3 45 Feuchteverlauf nach Fritieren eines Tampons mit 10 ml Wasserinhalt Dargestellt sind das verrechnete Signal des Pleva laut Analogausgang bzw Display und das Rohsignal der Lambda Sonde 176 Vergleich der Feuchtemessungen mit Pleva nach dem Fritieren von 200g Pommes mit den Plevawerten nach dem Fritieren von Tampons injizierte Wassermenge 10ml tm Pleva Pommes 4 Pleva Tampon 14 14 13 13 12 12 D x 2 1 n a 11 gt 2 all 10 10 0 60 120 180 240 300 360 420 Zeit sec Abb 3 46 Feuchteverlauf nach Fritieren von 200 g Pommes frites Im Vergleich zum Verlauf beim Frit
153. einen zu kleinen Wert da infolge der Verluste die Abk hlung auch w h rend des Mischungsprozesses fortschreitet Zur Ermittlung der korrekten Mischungstempera tur mu man von einem schnellen Temperaturausgleich Temperatursprung ausgehen wobei die Tatsache ausgenutzt wird da die zugef hrte W rmemenge unabh ngig vom zeitlichen Verlauf des W rmeaustausches ist Man kann daher den Temperaturanstieg durch eine Sprungkurve ersetzen wenn darauf geachtet wird da sich die Fl che II sie ist proportional zu Q nicht ndert d h die beiden kleinen Dreiecke in den Abbildungen m ssen fl chengleich sein Der so ermittelte Temperaturunterschied w rde gemessen wenn sich die Mischungstemperatur sofort einstellen w rde Kuc89 Ger89 Pra91 Relative Fritierstabilit t Als die relative Fritierstabilit t wird die Zeitspanne in Stunden bezeichnet die ein Fett ben tigt um einen Foodoil Sensor Wert FOS siehe Experimentelles von 3 0 zu erreichen Sch96 Ein FOS Wert von 3 0 entspricht einem Gehalt von 15 bis 16 polarer Anteil im Fett Weg94 Sch93 Peroxidzahl Die Peroxidzahl ist ein Ma f r die Konzentration an gebildeten Hydroperoxiden im Fett Sch92 Die H he der Peroxidzahl ist ein wichtiges Ma f r die Beurteilung des Verdorben heitsgrades eines Fettes Abb 1 6 da bei der Alterung von Fetten durch Oxidation aus den zuerst entstehenden geschmacklosen Hydroperoxiden durch Sekund rreaktionen Zerfallspro duk
154. eit lichen Gr nden vorteilhaft ist Allerdings sollte auf den h heren Preis halbgeh rteten Fettes hingewiesen werden Bro98 32 Chemische Ver nderungen W hrend der Erhitzung laufen im Fritierfett eine Reihe von chemischen Ver nderungen ab Abb 1 10 die im Laufe der Zeit u erlich sichtbar werden fl chtige Verbindungen Kohlenwasserstoffe Aldehyde Ketone Sauerstoff Alkohole freie Fetts uren Wasserdampf Aminos uren Fett Wasser Oxid ation Bildung von Fettaustausch Diglyceriden Monoglyceriden F A D freien Fetts uren Oxidation von freien Fetts uren Glycerin und Triglyceriden Bildung von Hydroperoxiden Alkohole Reichs N Dimere Trimere Aldehyde Epoxide Alkohole Kohlenwasserstoffe S uren Kohlenwasserstoffe Erhitzu ng Dimere i ohne Einflu von Sauerstoff zyklische Verbindungen Warmeenergie 4 Abb 1 10 Einflu von Sauerstoff Wasser und Temperatur auf Fritierfette modifiziert und erg nzt nach Fritsch 1981 Das l wird dunkel die Viskosit t steigt an der Rauchpunkt sinkt und es kommt zu einem st rkeren Sch umen des Fettes Der Geruch und der Geschmack werden ranzig und kratzig s o 33 Drei verschiedene Einflu gr en sind f r diese Ver nderungen verantwortlich Diese Ein flu gr en d rfen nicht getrennt voneinander gesehen werden sondern beeinflussen sich ge genseitig Wasser Aufgrund der Feuchtigkeit die ber das Fritiergut in das Fett o
155. ektrodenl cke oder der lprobe liegen Im vorliegenden Fall betr gt die Amplitude ca 4 8 V Technische Daten des Foodoil Sensors nach Herstellerangaben Bezeichnung NI 21 B Foodoil Sensor Spannung und Effekt 220 V 12 V 400 mA Trafo und Gleichrichter CE Kennzeichnung Me teil 12 V max 10 W Aufw rmzeit nach Einschaltung Etwa 6 Minuten Me genauigkeit 0 2 Einheiten Temperatur im Me lokal 18 30 C Luftzug vermeiden Temperatur im Me k rper 49 2 C Aufw rmzeit f r Fettproben Etwa 40 Sekunden Kalibrierkontrolle Einmal pro Tag Ma e des Instrumentes L nge ca 290 mm Breite ca 230 mm H he ca 115 mm Gewicht ca 2 2 kg Hersteller Northern Technologies International Corporation 6680 North Highway 49 92 Lino Lakes MN 55014 Vertrieb tiber Scantecno Trading Weingartenstr 9 Postfach 371 CH 8803 Riischlikon ZH Schweiz Tel Z rich 01 7241215 Telefax Ziirich 01 7242170 Palas Konsult AB K vlingev gen 25 S 22240 Lund Schweden Tel 46 46 142970 In den Erg nzungen zur Betriebsanleitung Erw rmzeit Nach der Einschaltung des Instruments dauert es ca 8 10 Minuten bis die gr ne Lampe der Testtaste aufleuchtet Danach ist es empfehlenswert noch ca 5 6 Min mit dem ersten Ein tropfen der lprobe in den Me tiegel abzuwarten damit der Me tiegel ausreichend durchw rmt ist Erdnu fett Die zum Test vorgesehenen Proben m ssen immer filtriert werden Dies gilt auch f r die 0 Probe die auc
156. elltests k nnen auch hier in Frage kommen sofern dadurch eine Rationalisierung der Qualit tskontrolle erfolgen kann Schnelltests K nnen f r die Lebensmittelkontrolle als Screeningtests von Interesse sein Sie k nnen ein zus tzliches Beurteilungskriterium f r Lebensmittelkontrolleure bereits zur Pr fung im Betrieb darstellen Sch93 39 Das HACCP Konzept Am 08 08 1997 wurde die Verordnung ber Lebensmittelhygiene und zur nderung der Le bensmitteltransportbeh lter Verordnung im Bundesgesetzblatt ver ffentlicht BGBl Jahr gang 1997 Teil I Nr 56 In Umsetzung einer europ ischen Hygienerichtlinie beinhaltet die neue Verordnung Vorgaben f r die in allen Lebensmittelunternehmen einzuhaltenden grundlegenden Hygienema nah men Erg nzend dazu werden die Betriebe verpflichtet durch ein besonderes Konzept angelehnt an das international eingef hrte HACCP Konzept die Lebensmittelsicherheit zu gew hr leisten Dies geschieht auf Basis betriebsbezogener Risikoanalysen und gezielter Vorkehrun gen die dazu dienen kritische Punkte im Produktionsablauf zu beherrschen Die LMHV bedingt die vollst ndige Abl sung der detaillierten Landerhygiene Vorschriften Durch das Gebot zur Pr vention wird der gesundheitliche Verbraucherschutz im Ergebnis gest rkt Die Verordnung wird erg nzt werden durch eine Vielzahl von Empfehlungen und Standards die der freiwilligen einzelbetrieblichen Orientierung dienen Die Lebensmittelhygien
157. em und in altem Fett gleicherma en ablaufen n hert sich die Kurve allm hlich der Nullinie UST 3000 Das Signal steigt ca 25 s fr her an als beim ST MW3 also bei ca 70 C Damit verh lt er sich so wie erwartet da er auf leichtfl chtige Substanzen empfindlich ist Pentan die bei niedrigeren Temperaturen aus dem Fett entweichen bzw schneller zu den Sensoren diffundie ren Das Einsetzen des Signalanstiegs erfolgt bei altem und neuem Fett im Gegensatz zum ST MW3 instantan und somit unabh ngig vom Fettalter Betrachtungen zur Kurvenform Es wurde versucht die Kurvenform die sich bei der Bildung der Differenz der Signale des ST MW3 von altem und frischem Fett ergibt anzufitten Die Funktion wl N wl 1 x xc x xc 2 2 y x yO A l e w2 1 ipe w3 225 paBt den Kurvenverlauf sehr gut an Die Funktion heiBt Asymmetric Double Sigmoidal Asym2Sig Funktion und setzt sich aus zwei Fermifunktionen zusammen Die Wahl der Funktionen ist dadurch motiviert da der urspr ngliche Signalverlauf des relativen Leitwertes fermiformig ist Vergleich des Sensorverhaltens von ST MW3 und UST 3000 bei altem und frischem Fett f r zwei unterschiedliche Heizspannungen Uy 4 V und Uy 5 V o Abb Differenz der relativen Signal nderungen von altem und neuem Fett ST MW3 Die beiden Kurven von Uy 4 V verlaufen bez glich des Anfangsanstieges sehr gut korre liert Die beiden Kurven von Uy 5 V ebenso D
158. en Ols kompensiert 156 Einflu der Fetthartung auf die Fettalterung am Beispiel von Erdnu l und Erdnu fett Um die thermische Stabilit t bzw Fritiertauglichkeit von len zu erh hen erfolgt beim Her steller eine H rtung der le durch Hydrierung zu geh rteten Fetten Da die Hersteller i A keine n heren Angaben zur Zusammensetzung ihrer Fritierfette machen besteht der Wunsch wenigstens pauschal etwas ber den Einflu der Fetth rtung auf die thermische Stabilit t der Fritierfette zu lernen Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Tatsache wichtig da neben geh rteten und ungeh rteten Fetten zunehmend teilgeh rtete Fette eingesetzt werden Ein Gespr ch mit K chenchef Brose von der Neuen Mensa der Universit t Gie en zu diesem Thema ergab Heutzutage wird bevorzugt halbgeh rtetes Fett verwendet In der Mensa wird z Zt folgendes Fritierfett verwendet Hanker Halbfl ssiges Siedefett 100 Pflanzenfett ungeh rtet zum Fritieren und Braten Heinrich Hanker Lebensmittelwerke GmbH amp CoKG Dies wird zum Fritieren von Pommes frites Schnitzel usw verwendet Halbfl ssiges Fritier fett wird aus folgenden Gr nden verwendet Das Fett l uft relativ gut aus den 10 Liter Ei mern in denen es angeliefert wird Im Gegensatz dazu mu geh rtetes Fett erst etwas erhitzt werden um es aus dem Eimer zu entnehmen Dies ist jedoch unter Umst nden mit einer nicht unerheblichen Brandgefahr verbunden Andererseits kann
159. en allerdings oberhalb 7 h einen beschleunigten Verderb von Biskin gegen ber Cremana Dies steht in Einklang mit der Geruchsbeurteilung wonach Bis kin fr her als verdorben einzustufen ist Alterungsreihe von Fritierfett Friteuse Fritiergut keines STMW3 norm auf TGS 2610 j E Cremana e Biskin NARK e e es norm Sensorsignal 0 2 4 6 8 10 Abb 3 75 Verlauf der normierten Sensorsignale f r die Fritierfette Biskin und Cremana Fazit Die normierten Sensordaten sind wie erwartet mit dem Geruchseindruck des gebrauchten Fri tierfettes korreliert Einem Sensorme wert kann direkt ein entsprechender Geruchswert zugeordnet werden Der Insitu Sensor erm glicht somit die Objektivierung des subjektiven Geruchseindruck durch Angabe des normierten Sensorsignals Dies bedeutet da unter schiedliche Fette mit dem gleichen geruchlichen Verdorbenheitsgrad die gleiche Anzeige auf dem Ger t hervorrufen Diese Eigenschaft kann der Foodoil Sensor nicht aufweisen der immer einen durch die Anfangspolarit t bedingten Off set aufweist und somit dem senso rischen Zustand des Fettes keine Rechnung tr gt Die normierten Sensordaten sind zus tzlich geeignet eine Aussage ber die Fritiertauglichkeit eines frischen Fettes zu machen da hier eine direkte Korrelation zwischen dem normierten Sensorsignal und dem totalen Gehalt an polaren Substanzen besteht wie beim Foodoil Sensor
160. en und bewertenden Reaktionen begleitet So ist es beispielsweise schwer m glich sich der aversiven Wirkung eines unangenehmen Geruchs Stinkbombe oder bei entspre chender Motivationslage Hunger der Attraktivit t eines Essensgeruchs mental zu entzie hen Schachtel 1959 charakterisiert den Geruchssinn denn auch zu Recht als subjektzen triert oder autozentrisch die visuelle und auditive Wahrnehmung hingegen als objektzen triert oder allozentrisch Deutlicher als in anderen Sinnesbereichen zeigt sich bei der Che morezeption durch die Riechschleimhaut da Wahrnehmung nicht mit Reizregistrierung gleichzusetzen ist sondern da Perzeption und Motivation Sensorik und Motorik im orga nismischen Kontext auf das engste miteinander verkn pft sind 12 so da D fte sehr stark an Gegenst nde R ume oder Situationen gekoppelt sind Mit99 62 Signaltransduktion in Riechzellen Insekten riechen einzelne Molekiile Abb 1 17 Antennen des Seidenspinners Mondspinner der Gattung Actias 1994 Die Antennen Abb 1 17 des m nnlichen Tieres gelbe federartige Strukturen sprechen auf einzelene Pheromonmolek le an Pheromone z B Bombykol werden von weiblichen Tieren produziert und locken das M nnchen ber gro e Entfernungen hinweg an Aus William C Agosta Dialog der D fte Spektrum Verlag Heidelberg Alm yar Piya te a APY La a Ae F al N 4 4 Abb 1 18 Rezeptorpotentiale und Aktionspotentia
161. ensoren verschiedene Heizspannungen anzulegen und damit verschiedene Temperatur zyklen zu messen EN i Fen boy JM i Test Massendurch gas 2 flu regler h synth Luft Waschflasche Legende Haupt Luftstrom Testgasstrom und 2 elektr Steuerleitungen Abb 2 6 u C D A Wandler Karte MFC amp gt E b MFC t E MFC p Rechner Laptop zur Datenaufnahme und Verarbeitung Schematische Darstellung der Gasmischanlage Ventilblock mit zwei 3 Wege Ventilen IEEE Interface Karte Keithley 199 DMM Gas ausla Programmierbares Netzteil f r Heizungsregelung 12 Bit A D Wandlerplatine 97 Das HR GC SOMMSA Verfahren zur Auswahl und Charakterisierung von Gas sensoren Die Kapillargaschromatographie der Headspace Proben wurde an einem Gaschromatographen CP 9001 der Firma Chrompack in Verbindung mit einem Purge and Trap System TCT PTI4001 durchgef hrt Fett Injektor purge and trap Friteuse vA Sensor Kryo fokussierung Abb 2 7 Skizze des Versuchsaufbaus zur Ermittlung der Leitsubstanzen mit Hilfe des GR GC SOMSA Systems Mit einer gasdichten Spritze wird ber der Fettoberfl che eine Headspace Probe entnommen ber einen Injektor der mit einem Septum abgedichtet ist gelangt die Probe dann in einen Glasliner Dieser is
162. er Fettalterungsdauer f r unterschiedliche Me dauern 15 Sekunden bis 2 Mi nuten Man erkennt da beim bergang von 2 Minuten Me dauer auf 1 Minute Me dauer praktisch keine nderung im Signalverlauf auftritt Die Kurven sind lediglich um einen be stimmten Betrag in y Richtung gegeneinander verschoben Eine Me dauer von 45 Sekunden scheint ebenfalls noch m glich 206 0 50 STMW3 norm auf TGS 2610 0 45 Fett Cremana Friteuse 180 C 0 40 0 35 norm Sensorsignal oO m oa 0 20 MeBdauer 0 15 F et 15 5 8 308 0 10 y et DAE 4 90s 0 05 0 2 4 6 8 10 Zeit h Passiver F hler Abb 3 72 Verlauf des normierten Sensorsignals ST MW3 TGS 2610 in Abh ngigkeit von der Fettalterungsdauer f r unterschiedliche Me dauern Abb 3 73 zeigt das normierte Sensorsignal in Abh ngigkeit von der Me dauer f r einen Peak bei einer Stunde und 6 Stunden Fettalterungsdauer Betrachtet man die Differenz der Kurven bei 6 h Fettalter und 1 h Fettalter so erkennt man ein deutliches Abknicken der Kurve unter halb 45 s Me dauer w hrend im Bereich 45 s bis 120 s die Werte konstant sind d h keine Abh ngigkeit der Altersvorhersage aus dem normierten Sensorsignal von der Me dauer be obachtet wird 207 Optimierung der MeBdauer norm Sensorsignal abs Anderung abs Anderung der norm Peakh he 6h 1h 120 100 80 60 40 20 0 Me dauer s Passive
163. er bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 ohne Me datengl ttung oder reduktion Einlaufzeit 3 min B ohne Extrapolation mit Extrapolation von y aus y Y A exp x t 2 var Parameter Yo A Startwerte y 1 A 1 t 113 1 rel Abweichung von Signalendwert y Abb 3 88 Vergleich der relativen Abweichung vom Signalendwert f r 3 min Einlaufzeit mit und ohne Extrapolation Anschaulich bedeutet die Extrapolation mit 2 variablen Parametern da gew hrleistet sein mu da die Zeitkonstante der Einlauftransiente exemplarunabh ngig ist Will man den Insitu Sensor mit Sensoren unterschiedlicher Chargen betreiben wird es vor aussichtlich notwendig sein eine schnelle Rekalibration der Startwerte der Parameter yo und A durchzuf hren Desweiteren wird es n tig sein zu untersuchen ob eine Nachf hrung der Startwerte d h eine Verrechnung und Speicherung aktuell bestimmter Parameter yo und A mit den bereits gespeicherten ben tigt wird um einen dauerhaft stabilen Lauf des Verfahrens zu erm glichen 222 Zusammenfassung der MeBunsicherheiten In der folgende Tabelle Tabelle 3 11 sind noch einmal die Me unsicherheiten und statisti schen Fehler zusammengestellt die bei der Altersvorhersage von gebrauchtem Fritierfett mit Hilfe des Halbleiter Gassensors ST MW3 zu ber cksichtigen sind Reproduzierbarkeit 4 Messungen unter glei chen Bedingungen Mittlerer Fehler 8 Max
164. eschrieben Z B Abwasseranlagen Chemieanlagen Tabakfabriken Lackieranlagen Lebensmittelverarbeitung Parfumherstellung Tierhaltungsanlagen Raffinerien Bestimmen der quantitativen und der qualitativen Wirkung emissionsmindernder Techniken Aus der Messung der Geruchsstoffkonzentrationen vor und nach der Abluft reinigung ergibt sich der technische Wirkungsgrad als Minderung des Guchsstoffstromes Durch die Anderung der Abluftzusammensetzung ndert sich auch die Geruchsqualit t Zur Bestimmung des wir kungsbezogenen Geruchsintensit tsminderungsma es geh rt daher auch die Bestimmung der Geruchsintensit ten vor und nach der Reinigung Die Bestimmung der hedonischen Wirkung kann zus tzlich eine Information ber die L stigkeit des Geruches liefern Die Wirkung von technischen Anlagen zur Geruchsminderung kann damit umfassend beschrieben werden Z B von Abluftfiltern Chemischen W schern Biow schern Biofiltern Anlagen zur G llebehandlung Kl rtechnischen Anlagen Weitere Informationen finden sich unter Eco99 77 Aromastoffe Das Aroma von Lebensmitteln tr gt in erheblichem Ma e zum Genu wert bei und ist damit ein wesentlicher Faktor f r ihre Akzeptanz Dennoch wurde dem Aroma bei der Z chtung von Pflanzen und Tieren die der Nahrung dienen sollen nicht immer gen gend Beachtung geschenkt Entsprechend h ufig f hren die Verbraucher Klage ber M ngel im Aroma Ein Grund
165. essecesseeesseesesceesssecesseecseeseceseseeeeseessaeers 128 Untersuchung von verschiedenen Fetten und Olen mit dem Headspace GC FID dem Foodoil Sensor und olfaktorische Untersuchungen insni aseene Bl ansaspphahshonhasensunbtbbpiskens 128 Messungen ber realem Fett c ccccccsccccesesceeeeeseeeeeseeeceenneeccseeeecesnaeeeceeaeeeeeeaeeeeesnaeeeseeaeeeeseeaeeeeeeneeeeeea 134 Ergebnis Seni asorr ass een ne 136 Messungen mit dem IR Strahlungspyrometer surrsassosusennessnnssnnssnnessnnnsnnsonnesnnnssnnnennnnn 136 Ermittlung von Leitsubstanzen f r die Fettalterung zsurssusssosessnssnnessonssnnssnnesnnnssnnnennene 139 Untersuchung von verschiedenen Fetten und len mit dem Headspace GC FID dem Foodoil Sensor und olfaktorische Untersuchungen cccccscccsscccsssccesseessssessncecsscecssceceseesseecsucecsneecesaeeesaeecsaeessneesenaeeesaes 139 Messungen mit dem Headspace GC FID ees eeeceeseeceecesseeeesseecsseecsseeessaecesaeecsaeecsseeseseeeesaeessneers 139 Olfaktometrische Untersuchungen cesscsescecsseceeseeesseecseecsseecesseecsaeecsaeecsseeessaeecsaeecseessneeeesaes 151 GC MS Messungen an den Fetten Palmin und Cremana ceeceescceeeceeessceceeecaeecsacecsseeeesaeessneers 153 Einflu der Fetth rtung auf die Fettalterung am Beispiel von Erdnu l und Erdnu fett 157 Charakterisierung von Halbleitergassensoren mit dem HRGC SOMSA System 08 161 Me
166. ettnutzungsdauer mit m glichst kleinem mittleren und maximalen absoluten Fehlern erm glicht Dies wurde mit dem Sensor ST MW 3 der Firma FIS als Detektor f r fettalterabh ngige schwerfl chtige Su b stanzen siehe HR GC SOMSA und dem Sensor TGS 2610 als Detektor f r leichtfl chtige Substanzen zur Normierung des Signal des Sensors ST MW 3 erreicht Die Normierung wur de durch Verh ltnisbildung durchgef hrt um von Dampfdruckschwankungen und von Feuchteeinfl ssen auf die beide Sensoren hnlich reagierten unabh ngig zu sein Somit ist eine Absch tzung der Fettnutzungsdauer bis 14h unter Verwendung eines Poly noms 3 Grades mit einem mittleren absoluten Fehler von ca 1 Stunde und einem maximalen absoluten Fehler von ca 4 5 h m glich Abb 3 51 Wenn man zur Reduzierung des Feuchte einflusses des wasserhaltigen Fritierguts einen zeitlichen Mindestabstand von ca 40 Minuten nach dem letzten Fritieren einh lt kann der maximale absolute Fehler sowohl unter Verwen dung einer quadratischen Funktion als auch eines Polynoms 3 Grades auf 2 5 h reduziert werden 181 Da der Sensor GGS 3000 besonders feuchteempfindlich ist bietet es sich an ein 3 Sensorsystem zu untersuchen um den Feuchteeinflu zu kompensieren und damit ein Er gebnis hnlicher Genauigkeit mit und ohne Feuchteeinflu zu erhalten sieh Kapitel Unter suchung des zeitabh ngigen Feuchteeinflusses gt Kompensation des Feuchteeinflusses bei der Bestimmung der Fet
167. eunigt je nachdem wie hoch der St rkegehalt der verwendeten Pommes Frites ist 117 Als wichtigste Information aus den Herstellerangaben ist jedoch die Tatsache anzusehen da die Pommes Frites in pflanzlichem l vorgebacken wurden Dies ist typisch f r tiefgefrorene Pommes Frites die man im Supermarkt erh lt Es ist also zu beachten da neben der Kartoffelst rke sowohl das Wasser das mit den tiefge frorenen Pommes Frites in die Friteuse eingebracht wird als auch das Pflanzenfett in dem die Pommes Frites vorgebacken wurden einen Einflu auf die Fettalterung haben k nnen Weiteres Fritiergut Panierte Fisch und H hnchenst bchen aus dem K hlregal 118 Automatischer Me platz MeGroboter f r Langzeitmessungen mit dem Insitu Sen sor Um die Messungen ber realem Fett in der Friteuse zu rationalisieren und um Dauermessun gen durchf hren zu k nnen die deutlich ber 10 Stunden hinaus gehen wurde ein Me robo ter von der Firma Testo verwendet Abb 2 17 Abb 2 17 Me roboter mit Ansteuerelektonik Insitu F hler und Friteuse Die Ansteuerelektronik die 5 Timer enth lt bietet die folgenden M glichkeiten Uber einen timer und ein entsprechendes Relais kann die Heizdauer der Sensoren gesteu ert werden Es ist die Dauer einer Messung einstellbar z B eine Minute Es kann die Dauer zwischen zwei Messungen variiert werden z B 30 Minuten Pause zwischen zwei Messungen 119 Demonstrator
168. f r die Beurteilung von Fritierfetten als besonders be deutsam hervorgehoben So sollte der RP eines frischen Fettes besonders hoch sein da er w hrend des Fritierens kontinuierlich abf llt Als Grenzwert f r den RP wurde vom ALS und der DGF 170 C festgelegt Die RP Differenz zwischen frischem und gebrauchtem Fritierfett sollte kleiner 50 C sein Bundesgesundheitsblatt 1991 Die Bestimmung sowohl der polaren Anteile als auch des Rauchpunktes ist sehr aufwendig und nur im Labor durchzuf hren so da nur Proben untersucht werden k nnen die ander weitig zum Beispiel durch Anwendung eines Schnelltests oder durch Geruch und Aussehen bereits auff llig geworden sind Um den Anforderungen des Lebensmittelgesetzes hinsichtlich der sensorischen Pr fung von Fritierfett nachzukommen d h die organoleptische Bewertung zu objektivieren ist ein Ger t erforderlich welches die geruchliche Ver nderung des Fritierfettes erfa t und auch gut mit den anerkannten Labormethoden korreliert und vor Ort in Form eines Schnelltests einsetzbar ist Es gibt bereits einige kommerziell erh ltliche Schnelltests zur Bestimmung der Fettqualit t Beim Law Range Shortening Monitor LRSM von 3M handelt es sich um einen Teststreifen der in das zu pr fende Fett eingetaucht wird und den Anteil freier Fetts uren in 4 Abstufun gen anzeigt Sein Nachteil ist die geringe Korrelation mit anerkannten Labormethoden Sch93 und die geringe Lagerstabilit t weswegen er be
169. f r die geringe Beachtung des Aromas zum Beispiel bei Obst Gem se oder Fleisch ist darin zu sehen da die chemischen Verbindungen die es hervorrufen bis in die j ngste Zeit weitgehend unbekannt waren Es fehlten somit auch Me gr en um Aromastoffe zu objektivieren und zu kontrollieren Auch bei der industriellen Verarbeitung von Lebens mitteln war dadurch die Entwicklung von Verfahren behindert die einer Verbesserung des Aromas dienen k nnen Die Aufkl rung von Aromen ist schwierig weil Aromastoffe meist zu den Spurenkomponenten geh ren und mit einer Vielzahl fl chtiger Verbindungen verge sellschaftet sind die keinen Beitrag zum Aroma leisten Mit wachsender Empfindlichkeit der analytischen Methoden wurden zwar immer mehr fl chtige Verbindungen entdeckt z B ber 600 in gekochtem und gebratenem Fleisch die Frage nach den Verursachern der Aromen blieb jedoch offen Beim Verzehr eines Lebensmittels entsteht durch das Zusammenwirken von Geschmacks Geruchs und Tastempfindungen ein Gesamtsinneseindruck der umgangssprachlich als Ge schmack bezeichnet wird Die am Zustandekommen des Geschmackseindruckes beteiligten Verbindungen lassen sich in Geschmacksstoffe und Geruchs oder Aromastoffe unterteilen Im Unterschied zum Geschmack mit nur vier Qualit ten s sauer bitter salzig gibt es eine gro e Vielfalt von Geruchsqualit ten z B s lich blumig fruchtig gr n grasig karamelar tig r stig fettig wachsartig
170. ften Produkten nach festgestelltem Kontrollverlust Hierf r ein gutes Bei spiel ist der Ausfall eines K hlraumes oder Tiefk hlraumes Es m ssen auf dem Vorwege Festlegungen getroffen werden was mit Produkten die im Auftauproze befindlich sind nach Ausfall eines Tiefk hlraumes oder bei Temperaturanstieg in einem K hlraum zu geschehen hat Die Nachweisf hrung was man mit diesen Produkten gemacht hat welche M glichkei ten des Wiedereinfrierens oder Abkochens etc man getroffen hat mu vorliegen Die sechste Phase ist die Festlegung eines Verfahrens zur berpr fung ob die berwachung effizient erfolgt Um sicherzustellen da die Pr f und Lenkungsma nahmen an den Kriti schen Punkten wirklich effizient und geeignet sind soll ein Verfahren zur Best tigung einge f hrt werden Dieses Verfahren soll zus tzliche Pr fungen umfassen und auch einer gewissen Regelm igkeit unterzogen werden Man benennt diesen Schritt auch als HACCP Audit 42 Die siebte Phase ist die Lenkung der Dokumente das hei t der Pr fpl ne der Pr fanweisun gen der Arbeitsanweisungen Sie m ssen st ndig in einer g ltigen Form bei dem jeweils Ver antwortlichen K chenchef vorliegen Es ist festzustellen in welcher Weise die zu f hrenden Aufzeichnungen Pr fprotokolle Analysenberichte Abweichungsberichte dokumentiert ver dichtet ausgewertet und eventuell auch der berwachung zur Verf gung gestellt werden Nach Abschlu der Realisie
171. g ie sd os stiftien BER BEE GE schwach S E HE BEE Con eg EBEN C o mmg o s 1220 1250 __sehriibel x 1260 schwach 1550 1600_ schwach 4 Tabelle 3 4 Olfaktorische Untersuchung an Palmin Alter 25h 30min GC MS Messungen an den Fetten Palmin und Cremana Die folgende Tabelle Tabelle 3 5 zeigt zusammenfassend die Ergebnisse der Abriechunter suchungen der GC FID Messungen und der Messungen am Massenspektrometer Die Ta belle enth lt die identifizierten Substanzen die aufgrund ihrer Peakh he als relevant betrach tet wurden Untersucht wurde das Fett Palmin welches 25 h 30 min im Trockenofen bei einer Temperatur von 180 C thermisch gealtert wurde Der FOS Wert betrug 12 7 153 142 schwach Acedaldehyd m svah akoh iY Penn x ao f wae OOOO S 38 weee SS Cid a o o o n schwach E in 2 are seche sehr bel Cr da ee Ss Sean a ee schwach EO a a C ST sos magnim I a pf m Ooo m o a schwach Ceo p wa aksene x O Sd SSS os e E ra verkohlt Nicht identifiz da we Es sercherge schwach alkoholig pikaig pikaig g s lich Ho Son da ae zitronig Nicht en da ums schwach TER a a Se 1091 1150 unangenehm ir da Dh 05 hr i 20 a T 1550 1600 schwach O oo o SSS Tabelle 3 5 Ergebnis der GC FID GC MS und der olfaktorischen Untersuchung am Beispiel von Palmin welches 25 h 30 min FOS 12 7 gea
172. g be n tigt als der GGS 3000 siehe auch Messungen mit dem IR Strahlungspyrometer im Ka pitel Ergebnisse 111 Aktiver Sensorkopf zur Exsitu Messung kleiner Fetttr pchen Der Sensorkopf besteht aus einem zylinderf rmigen Messinggeh use 5 cm H he 5 cm und einem verschraubbaren Bodenstiick aus Kunststoff Abb 2 15 LK 226 4x 22 1 120 1924 a 12 0058 1 0000 14 0058 Abb 2 15 Prinzipskizze des Exsitu Sensors In den Deckel sind die beiden Gassensoren ST MW3 und UST 3000 eingelassen Der ST MW3 wurde nach den Ergebnissen der Messungen mit dem Insitu Sensor siehe Ergebnisse und der HR GC SOMSA Messungen zur Detektion der schwerfl chtigen Fettzersetzung produkte eingesetzt die mit dem Fettalter zunehmen Der GGS 3000 dient der Messung von Pentan und aufgrund seiner hohen Feuchtequerempfindlichkeit siehe Ergebnisse der Feuch temessung Auf dem Bodenstiick sind zwei Anschlu8klemmen mit jeweils zwei Anschliissen montiert die zur Befestigung und zur Herstellung des elektrischen Kontaktes des Heizelementes die nen 112 Abb 2 16 Links Messinggeh use des Exsitu Sensors mit Abzugsr hrchen und den Sensoren ST MW3 und GGS 3000 Rechts Bodenstiick mit Heizelement Als Heizelement wurde ein 0 5 x 10 x 10 mm gro es Al O3 Keramiksubstrat Abb 2 16 von der Firma UST verwendet Auf der R ckseite der Kera
173. g zwischen der relativen Abweichung des Feuchtesensors hier der GGS 3530 von der Kennlinie ohne Feuchte zur Abweichung von der Kennlinie dividiert durch die absolute Peakh he des ST MW3 Der Erfolg der Feuchtekompensation ist in Abb 3 65 f r den ST MW3 dargestellt wo die urspr nglichen nicht kompensierten Me punkte und die nach obigem Verfahren kompensier ten Punkte dargestellt sind Insbesondere ist festzustellen da die Feuchtekompensation nicht oder nur in geringem Ma e vom Fettalter abh ngt Abb 3 65 Untersuchung des zeitabhangigen Feuchteeinflusses 0 8 0 4 Absolute Peak H he des Sensors arb units oO D I 1 1 I eo E MeBdauer 60s e ohne Kompensation o mit Kompensation Zeit h Insitu Sensor Verlauf der absoluten Peakh hen des ST MW3 vor und nach der Feuchtekompensation Die folgende Tabelle zeigt die zu erwartenden Fehler bei Anwesenheit von Feuchte jeweils mit und ohne Kompensation Dabei wurde ebenfalls der FOS Wert des Foodoil Sensors mit ausgewertet siehe Kapitel Messung mit dem modifizierten Sensorkopf unter Fritierbe dingungen mit Pommes Frites als Fritiergut Ohne Kompensation Mit Kompensation max Fehler mittlerer abs max Fehler mittlerer abs Fehler Fehler Abs Peakh he 40 20 2 5 1 5 ST MW3 Abs norm Pe 10 4 0 1 4 0 9 akh he ST MW3 FOS 26 11 Tabelle 3 8
174. gangsme talloxid Dickfilm Gassensoren unterscheiden sich in ihrer Herstellungsweise grundlegend von der herk mmlicher Gassensoren bezeichnet als Sintertypen Ein gasempfindliches Element wird so auf eine Keramikfl che gebrannt da es von einem Paar Elektroden eingeschlossen wird Die Au enseite des gasempfindlichen Bauteils ist von einem Schutzfilm aus por ser Keramik umgeben zur verbesserten Haftung und zum Schutz gegen fl chtige Gase und Luftpartikel Alle diese Bauteile werden mit Hilfe des Dickfilm Druckverfahrens hergestellt und sind mit einander verschwei t Das gasempfindliche Element ist ber den Keramiksockel mit einem Platin Heizer verbunden der dieses auf die vorgesehene Temperatur erhitzt Dieses Sensorelement ist in ein Nylon 66 Geh use integriert welches ein Fenster mit einem doppelten 100 Mesh Edelstahlnetz als Flammschutz besitzt Pew 98 Sensoren TGS 2610 und TGS 822 von Figaro Bei den Sensoren TGS 2610 und TGS 822 handelt es sich um kommerzielle SnO gt Dickschichtsensoren der Firma Figaro Engineering Inc Japan Das Sensorelement des TGS 2610 besteht aus einem 1 5 mm x 1 5 mm Substrat Pl ttchen auf deren Oberseite eine SnO2 Dickschicht im Siebdruck verfahren aufgedruckt ist Unter dem Sensormaterial ist die Elektrode aufgebracht Die Sensorheizbahn ist auf der R ckseite des Substrates aufgedruckt Der Aufbau des Sensorelementes des TGS 822 entspricht dem des Sensors ST MW 3 von FIS Der Hersteller mach
175. gemessen werden Im Folgenden soll untersucht werden wel chen Fehler man eingehen mu wenn man im nicht station ren Fall des Grundleitwertes mi t Man mu allerdings ber cksichtigen da eine Messung erst erfolgen kann wenn der Sensor seine Betriebstemperatur erreicht hat Aus Voruntersuchungen ist bekannt da der ST MW3 die gr te Zeitkonstante aufweist so da die Dauer bis zur Me bereitschaft durch den ST MW3 bestimmt wird so da nur dieser Sensor im Folgenden betrachtet wird i Messung 6 Einschaltvorg nge im Abstand von ca 25 min per Zeitschaltuhr durchgefiihrt 2 Startparameter f r Programm zur Parametersch tzung Abb 3 82 mittleres Einschaltverhalten bestimmt starke Signalschwankungen innerhalb der ersten 50 s nach Einschalten Parametersch tzung des mittleren Einlaufverhaltens von 50s bis 25 min nach Ein schalten mit Fit Funktion y y A e liefert Startparameter yo A t f r Pro gramm zur Parametersch tzung Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 4 0 Mittelwert Standardabweichung Interpolation 3 5 3 0 25 Interpolation ab 40 s nach Einschalten Modell y y A exp x t Chi 2 0 00021 2 0 yO 0 97458 0 00045 A 1 24721 0 0054 to 113 09875 0 5417 Signal ST MW 3 bel Einh 0 5 10 15 20 25 Abb 3 82 Einlaufverhalten des ST MW3 ermittelt aus 6 Einschaltvorg ngen 3 Vergleich der Dauer bis zur Me bereitschaft f r ei
176. gnalgebenden Sensor St rkster Signalanstieg mit der Fri tierdauer geringster Einflu von Feuchte Die Abb 3 49 zeigt stellvertretend die Signalverl ufe bei Normierung auf das Signal des Sen sors TGS 2610 Man erkennt schon hier da sich der ST MW3 hervorhebt da sich bei ihm das Signal mit zunehmendem Fettalter am st rksten ndert w hrend gleichzeitig die Querempfindlichkeit auf Feuchte am geringsten ist Die Abb 3 50 zeigt noch deutlicher die herausragende Rolle des ST MW3 Damit haben sich die HR GC SOMSA Messungen best tigt in denen der ST MW3 gerade auf die schwerfl chtigen Fettzersetzungsprodukte anspricht deren Konzentration mit dem Fettalter ebenfalls zunimmt siehe Diskussion 180 UST5000 Sensormessungen zur Fettalterung ee ber Cremana Friteuse ena Spi11 TGS2610 6 5 7 TTT TG8822 6 0 norm auf ST MW 3 mit Feuchte Peaks Messung 6 5 5 5 0 4 5 4 0 3 5 3 0 norm Sensorsignal nh of ple E N Le we SET m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Zeit h Modifizierter Sensorkopf Abb 3 50 Verlauf der normierten Sensorsignale in Abh ngigkeit von der Fritierdauer Normiert wurde auf den Sensor ST MW3 Im Gegensatz zur Abb 3 49 zeigen s mtliche Sensoren einen hnlichen Kurvenverlauf d h einen mehr oder weni ger starken Signalabfall Zusammenfassend l t sich feststellen Es wurde eine 2 Sensorkombination gesucht die die Absch tzung der F
177. gsexperiment bei dem die Hauptkomponenten des Aromas erfa t werden sollen besteht nun darin da immer geringere Probevolumen schrittweise dosiert und dann analysiert werden Dieses Verfahren wird so lange wiederholt bis der Experimentator keinen Geruchsstoff mehr entdecken kann 78 Ein anschlie endes Verd nnungsexperiment das mit einem L sungsmittelextrakt durchge f hrt wird zielt dann auf die schwerer fl chtigen Aromastoffe zu denen auch diejenigen ge h ren die bevorzugt retronasal also im Rachenraum wahrgenommen werden Die Identifi zierungsexperimente die bei Spurenkomponenten recht aufwendig sein k nnen Konzentrie ren sich dann auf die ausgew hlten Geruchsstoffe Dies sind z B bei Fleischaromen etwa 20 Verbindungen Die Auswahl der Aromastoffe mit Hilfe von Verd nnungsanalysen ist in bezug auf die tat s chlichen Verh ltnisse im Lebensmittel mit Vereinfachungen belastet Zur Korrektur werden die Aromastoffe quantifiziert und dann ihre Aromawerte Verh ltnis der Konzentration zur Geruchsschwelle berechnet Herangezogen werden daf r die Geruchsschwellen in Wasser oder einem l je nachdem welches L sungsmittel im Lebensmittel dominiert Aromamodelle die auf der Basis der gefundenen Daten zusammengestellt worden sind haben best tigt da die Verbindungen mit hohen Aromawerten tats chlich ein gegebenes Aroma wesentlich pr gen Gro96 79 Elektronische Nasen Drei der f nf menschlichen Sinneswahrnehmunge
178. gut mit den anerkannten Labor Methoden kor reliert Das vorgestellte Ger t benutzt ein Me verfahren zur in situ Beurteilung von Fritierfett das sicher und wirtschaftlich ist und routinem ig in Restaurants und von Lebensmittelkontrolleu ren eingesetzt werden kann Es wurden Substanzen im Gasraum ber dem Fett isoliert die den Geruch eines Fritierfettes ma geblich beeinflussen und ber deren Konzentration bzw Verh ltnis der Konzentrationen eine Aussage ber den Verdorbenheitsgrad des Fettes m glich ist Es wurde gefunden da die Me ergebnisse insbesondere die sensorischen Befunde und auch die Ergebnisse bei der Be stimmung der polaren Anteile sehr gut widerspiegelt Dabei erwies sich die Zusammenarbeit mit Prof Schieberle vom Institut f r Lebensmittelchemie IFL M nchen Garching und Dr Thomas Hofmann von der Deutschen Forschungsanstalt f r Lebensmittelchemie DFA M n chen Garching als besonders fruchtbar bei der Interpretation der Me daten Das in dieser Arbeit angewandte HR GC SOMSA Verfahren zur Ermittlung der Leitsubstanzen wurde ebenfalls in Zusammenarbeit mit den beiden Instituten entwickelt Das Ger t enth lt mindestens 1 Gassensor zur Messung des Gehaltes von schwerfl chtigen f r den Geruch gebrauchten Fetts charakteristischen Zersetzungsprodukten im Dampfraum ber der Fettoberfl che Zur Kompensation des Einflusses der Fettemperatur auf den Dampf druck der gasf rmigen Komponenten wird zus tz
179. h die Leistungsaufnahme gegen ber Up 4 V Der UST 3000 reagiert bei Un 4 V auf die Fettalterung allerdings in nicht reproduzierbarer Weise Bei Uy 5 V ist das Signal praktisch vom Fettalter unabh ngig Allerdings reagiert der Sensor gut auf Feuchte und sollte bei dieser Heizspannung auch als Feuchtesensor betrie ben werden siehe unten 226 Vergleich der Sensorsignale bei zweimaligem Hochheizen derselben Fettprobe Das Fett wurde im Erlenmeyerkolben im Trockenofen bei 180 C gealtert Der FOS Wert wurde alle zwei Stunden aufgenommen Nach drei Minuten Vorlaufzeit wurde die Heizspan nung des Heizelementes abrupt auf 6 V erh ht was einer S ttigungstemperatur von ca 220 C entspricht Nach jeder Messung wurde der Sensorkopf beliiftet und abgewartet bis die Sensoren wieder einen stabilen Grundleitwert haben Dann wurde dieselbe Fettprobe ein zweites Mal hochgeheizt Das Ergebnis ist in der Abb 3 91 dargestellt Die mit a bezeichneten Messungen sind die jeweils ersten Messungen bei den mit b bezeichneten Messungen handelt es sich um das zweite Hochheizen derselben Probe are ee GEF GER er GER sauunhiiv ONADWOO AROWDONAD Me spannung V FOS 1 5 FOS 1 5 FOS 1 7 FOS 1 7 FOS 2 0 FOS 2 0 FOS 2 0 FOS 2 0 FOS 2 2 FOS 2 2 A Signal LONWANONOO A Signal 0 540 1080 1620 2160 2700 Zeit s Abb 3 91 Vergleich der Sensorsignale bei zweimal
180. h unsichtbare Partikel oder Feuchtigkeit enthalten kann welche den Me wert beeinflussen Die 0 Probe des Fettes zuerst vorsichtig aufw rmen z B durch Erw r mung in einer Glasdose im Warmwasserbad Filtrierung von Es ist empfehlenswert bei allen Probe Entnahmen die Muster vor dem gebrauchtem l Test im FOS Instrument zu filtern und Fett Um die Qualit tsver nderung des Fritierfettes w hrend des Fritierens zu beurteilen ist der Abgleich des Ger tes mit dem frischen Fritierfett der gleichen Charge erforderlich Um die Fritiertauglichkeit des frischen Fettes zu Untersuchen ist der Abgleich mit einem als Zubeh r erh ltlichen Null l vorzunehmen Nach Sch93 wird jedoch eine h here bereinstimmung zwischen dem Gehalt an polaren Anteilen und dem Foodoilsensor Wert erreicht wenn das Ger t vor Messung des gebrauchten Fritierfettes mit der Eichl sung 0 des Herstellers kalibriert wird anstatt die Differenz zwi schen gebrauchtem und frischem Fett zu messen Diese modifizierte Methode hat zus tzlich den Vorteil da bei Pr fung unterschiedlicher Fette nicht mehr jeweils zuvor die Messung des entsprechenden frischen Fettes erfolgen mu Es mu lediglich eine regelm ige Null punkteinstellung erfolgen Nach Weg98 entspricht dielektrisch das Null l vom Hersteller einem Gemisch aus 13 52 0 01 Heptadecan Art 51580 Fluka CH Buchs und 86 48 0 05 Myristinisopropylester M 8136 Digma CH Buchs Neben dem Kalibrier lty
181. hen Nase nicht auf welche Substanzen die Sensoren tats chlich ansprechen Dies macht eine Re kalibration des Ger tes sehr schwierig Ferner wirken sich Sensordriften in einem gro en Array von Sensoren sehr stark aus so da schon nach relativ kurzer Zeit das Sensorsystem verstimmt sein kann was es unbrauchbar macht In der vorliegenden Arbeit wird dagegen versucht mit m glichst wenigen selektiven Senso ren auszukommen die auf die in den HR GC SOMSA Messungen gefundenen Leitsub stanzen ansprechen Elektronische Zunge erkennt auch komplexe Geschmacksrichtungen Neben k nstlichen Nasen welche Brandgeruch oder chemische D mpfe erkennen k nnen ist es Wissenschaftlern der University of Texas Austin jetzt gelungen eine elektronische Versi on der Zunge zu entwickeln M gliche Anwendungszwecke von der Qualit tskontrolle von Mineralwasser bis hin zur Analyse komplexer Substanzmischungen wie Blut oder Urin Das Modell funktioniert nach dem Prinzip der menschlichen Zunge die auf der Basis von nur 4 Grundgeschmacksrichtungen s sauer salzig und bitter eine Unmenge verschiedenster Einzelgeschmacksrichtungen unterscheiden kann Entsprechend den menschlichen Ge schmacksknospen die in verschiedenen Regionen der Zunge angeordnet sind haben die For scher chemische Sensoren r umlich angeordnet und damit verschiedene Stoffl sungen schmecken k nnen berichten sie im Fachblatt Journal of the American Chemical Society Sie brac
182. hen Z Abstand der Begrenzungsfl chen voneinander n dynamische Viskosit t Z higkeit Koeffizient der inneren Reibung z Geschwindigkeitsgradient Z Beachte Die dynamische Viskosit t nimmt bei Fl ssigkeiten mit steigender Temperatur sehr stark ab A e worin A und b empirische Konstanten sind Man erkl rt dies nach der Theorie der Platzwechselvorg nge Abb 1 4 Die Scherung eines Fl ssigkeitsvolumens ist nur m glich wenn Molek lschichten bereinander hinweg gleiten Fl ssigkeitsmolek le sind zwar nicht an Ruhelagen fixiert wie die im Festk rper aber die Verzahnung benachbarter Schichten bedingt Potentialw lle die nach Boltzmann um so leichter zu berspringen sind je h her die Temperatur ist b bedeutet im Wesentlichen die H he eines solchen Potentialwalls die Aktivierungsenergie des Platzwechsels Ein analoges Bild tr gt in der Plastizit tslehre zum Verst ndnis der Plastizit t z B eines duktilen Metalls bei a un nn Abb 1 4 Wenn eine Schicht von Kugeln ber die darunterliegende gleitet hat sie ein Potential der angegebenen Form zu berwinden Die H he der Potentialbuckel W bestimmt die Viskosit t der Fl ssigkeit die Energie 2e der vollst ndigen Trennung ist die doppelte Oberfl chenenergie Laminare Str mung um eine Kugel Stokes Eine Str mung deren Verhalten durch die innere Reibung bestimmt wird hei t laminare oder schlichte Str mung Gegensatz turbulente Str mung Str me wie
183. hen Abstandes zwischen zwei Messungen Temperatur 177 189 C 177 7 0 5 C A a e e variabler Fu purkt 0 0 2 5 5 0 75 10 0 Abb 3 76 Verlauf der relativen Peakh hen des ST MW3 mit variablem Fu punkt Relative Peak H he des Sensors V Untersuchung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei Messungen Data Data4_SpannF Model y yO A exp x t Chi 2 5 4549E 6 yO 0 02578 0 00058 A 0 06877 0 00405 t 1 92556 0 14062 Startsignal ST MW 3 V 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Pausenzeit min Abb 3 77 Abh ngigkeit der Lage des Fu punktes von der Pausenzeit zwischen zwei Messungen 213 Wie obige Untersuchungen zeigen hat die Wahl des Fu punktes einen wesentlichen Einflu auf die realisierbare Pausenzeit zwischen zwei Messungen Dabei erweist es sich als ung n stig den Fu punkt direkt vor einer Messung zu w hlen wenn kurz davor eine Messung er folgte bei den Kalibrationsmessungen aus dem Kapitel Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Sensorsignal des ST MW3 und dem Fettalter lt gt Kalibrationsmessungen stellt dies kein Problem dar da hier die Pausenzeiten zwischen zwei Messungen mit 30 Minuten absichtlich sehr gro gew hlt wurden Es empfiehlt sich daher einen Fu punkt zu w hlen bei dem sichergestellt ist da die vorhergehende Messung ausreichend lange zur ck liegt Hier wurde dies dadurch realisiert da jeweils der Punkt n
184. hen Verfahren Der Zusammenhang zwischen PSE und FSE wird ber die Gleichung PSE FSE KP hergestellt wobei KP ein aus der Komplexit t der realen Zusammenh nge folgernder Zusatz term ist Dieser Term kann nur gesch tzt werden dazu benutzt AIM den Ansatz 2K KP cpm Sp Dabei sind cpm der sogenannte complexitiy penalty multiplier K die Zahl freier Koeffizi enten des Netzes N die Zahl der Trainingsbeispiele und s eine Annahme zur Fehler Varianz Der Parameter cpm ist hierbei die vom Anwender einstellbare Gr e Sein optimaler Wert ist problemabh ngig und mu in Experimenten ermittelt werden Die fertigen Polynomnetze bestehen aus verschiedenen funktionellen Knoten Die sogenann ten Normalizer N am Netzeingang transformieren die Eingangsdaten auf ein Intervall mit Mittelwert 0 und Varianz 1 Unitizer U am Netzausgang kehren die Normalisierung auf das Intervall der Ausgangsdaten um White Elemente bilden eine gewichtete Summe ihrer Eing nge Single Double und Triple Elemente sind Polynome 3 Ordnung mit 1 2 bzw 3 Eing ngen dort werden auch Kreuzterme zwischen diesen zugelassen ber diese k nnen bei Anwendung in der Gassensorik auch Wechselwirkungen zwischen den verschie denen Gasen beschrieben werden Es hat sich experimentell gezeigt da f r die gew nschte Anwendung nur Polyomnetze mit einem Eingang zugelassen werden d rfen um auch hier ein auswendig lernen der Trai ningsdaten zu ve
185. hen ist und somit auf der Fettoberfl che schwimmt Schwimmer Konzept Durch ein zus tzliches Dreibein welches auf dem Ar beitstisch steht k nnte falls erforderlich der Schwimmer stabilisiert werden Gleiches k nnte auch ein eintauchender Teleskopstab erf llen Dem Konzept des untertauchenden F hlers k nnen aus technischer Sicht folgende Einw nde entgegen gebracht werden Die verwendeten Materialien m ssen einer Mindesttemperatur von 220 C kann punktu ell in Durchlauffriteusen vorkommen standhalten Da es nicht ausgeschlossen werden kann da in direkter N he zu einer Heizschlange gemessen wird mu u U mit noch h heren Temperaturen gerechnet werden Dies gilt auch f r die integrierten Gassensoren und ist z B f r den TGS 2610 von Figaro der zur Normierung des ST MW3 verwendet wird nicht gegeben da er laut Hersteller nur f r eine maximale Umgebungstemperatur von 85 C ausgelegt ist 236 Ein Einflu der Eintauchtiefe kann aus zwei Gr nden nicht ausgeschlossen werden Zum einen h ngt der hydrostatische Druck von der Eintauchtiefe ab so da ein Einflu auf die Sensorsignale m glich ist Andererseits gibt es Zonen in der Friteuse z B Kaltzone un terhalb der Heizschlangen die nicht ausreichenden Fettaustausch mit ihrer Umgebung haben und somit die Altersvorhersage verf lschen k nnten Im Falle des untertauchenden F hlers ist mit einem st rkeren Temperatureinflu auf die Sensoren zu rechnen Die ka
186. hten vier bekannte chemische Sensoren an winzigen Poly thylenglykol und Polysty rene Perlen an die sie in sogenannten Mikro Dellen auf einem Silikon Wafer anordneten Weil die Sensoren auf entsprechende chemische Reize mit einer definierten Farb nderung 82 reagieren wurde das Wafer zwischen einer Lichtquelle und einem Farbsensor montiert mit jeweils einem Farbkanal fiir rotes griines und blaues Licht pro Sensor Die erste Vorrichtung zum Schmecken von Calcium und Cerium lonen von S ure und einfachen Zuckern erfiillte die Erwartungen auf die unterschiedlichen Bedingungen reagierte jede der vier kiinstlichen Geschmacksknospen mit individuellen Kombination der drei Grund farben die Kombination der Vier wiederum ergab komplexere Anordnungen so da sich mit dem Ger t tats chlich verschiedene chemische Komponenten gleichzeitig analysieren lie en Quelle D rte Sa e NewScientist Meldung vom 17 7 1998 83 Experimentelles Apparatives Infrarot Strahlungspyrometer zur Bestimmung der Temperatur der sensitiven Schicht von Halbleitergassensoren Die Temperatur von Halbleiterschichten im Gassensor bestimmt zu einem wesentlichen Teil ihre Empfindlichkeit Bei denjenigen Gassensoren bei denen der Heizer aus einem Platinm ander besteht beispielsweise die Sensoren von der Fa UST kann man anhand der entspre chenden Tabelle z B Pt 10 Tabelle aus dem Widerstand des Heizers die Substrattemperatur berechnen Dabei ist
187. hver st ndiger 1991 ALS91 zur Beurteilung gebrauchter Fritierfette stellt die sensorische Be urteilung in den Vordergrund die durch die Analysewerte wie Rauchpunkt und den Gehalt an 37 polaren Anteilen bzw den Gehalt an Petrolether unl slichen oxidierten Fetts uren gest tzt werden soll Als weiteres begleitendes Merkmal wird die Bestimmung der S urezahl ange f hrt Tabelle 1 9 Sch93 Parameter Grenzwert S urezahl wird nur erg nzend herangezogen lt 2 Rauchpunkt RP DGF Einheitsmethode C lt 170 C IV 9 Rauchpunktdifferenz zum nicht erhitzten Fett lt 50 C Differenz ist durch andere Merkmale zu er g nzen Polare Anteile DGF Einheitsmethode C III lt 24 3b Petrolether unl sliche oxidierte Fetts uren lt 0 7 bei berschreitung von 1 ist das Fett unab h ngig vom RP nicht zum Verzehr geeignet DGF Einheitsmethode C III 3a Tabelle 1 9 Kriterien zur lebensmittelrechtlichen Beurteilung von Fritierfett ALS 1991 Der RP eines frischen Fettes sollte m glichst hoch sein da er w hrend des Fritierens konti nuierlich abf llt Es kommt w hrend des Fritierens zur Rauchbildung wenn der RP bis auf die angewendete Fritiertemperatur absinkt Als Mindesth he f r den RP werden Werte zwischen 200 und 220 C vorgeschlagen Stev84 Zed88 Beg86 Die Fettproben werden in der Regel von der amtlichen Lebensmitte berwachung angefordert Man unterscheidet z
188. i Temperaturen unter 4 C aufbewahrt werden mu Der Temperatureinsatzbereich ist auf 160 180 C beschr nkt Der Veri Fry Test Kit von Libra Technologies Inc basiert auf einem Reaktionsgel in einem Testr hrchen dessen F rbung bei Zugabe der Fettprobe entweder visuell durch Vergleich mit einer Farbkarte oder mit einem Kolorimeter ausgewertet wird Es stehen Kits zur Bestimmung der polaren Anteile der freien Fetts uren und der titrierbaren Bestandteile zur Verf gung Die Handhabung ist etwas umst ndlich und das Kolorimeter zu gro um es als Handme ger t vor Ort einsetzen zu k nnen Die Me ergebisse sind abh ngig vom Fritiergut und damit schwer zu beurteilen solange keine Kenntnisse ber das verwendete Fritiergut vorliegen oder verschiedenes Fritiergut verarbeitet wurde In der Literatur wird eine geringe Korrelation mit den anerkannten Labormethoden beschrieben Sch93 Zu den kolorimetrischen Testkits geh ren auch die teilweise st rker verbreiteten Schnelltests der Firma Merck Fritest und Oxifrit Test letzterer fr her als Rau Test bekannt Sie werden visuell durch Vergleich mit einer Farbtafel ausgewertet Beim Fritest wird die Alkalifarbzahl bestimmt Die Bestimmung Kann durch starke Eigenf rbung des Fettes besonders bei mit Curry gew rztem Fritiergut einen verfr hten Fettwechsel anzeigen Der Temperatureinsatz bereich ist auf 160 180 C beschr nkt Mit dem Oxifrit Test bestimmt man den Gehalt an oxidierten
189. i den physikali schen ber Fremdk rper wie Glas Holz Metall Steine bei den chemischen ber Kontami nanten z B Acrolein oder R ckst nde bei den biologischen ber pathogene Mikroorganis men Toxine Mycotoxine oder Parasiten sprechen mu 41 Die erste Phase endet mit der Darstellung des Herstellungsprozesses den man am besten in Form eines FlieBblockdiagrammes darstellt Die zweite Phase beginnt mit der Festlegung der im Proze erkannten Kritischen Punkte im mer unter Ber cksichtigung der vorgenannten Definition wobei zu beachten ist da im Be reich der K che wenn ber mikrobiologische Probleme gesprochen wird das Kochen und K hlen die wichtigsten Kritischen Punkte darstellen denn diese kann man lenken d h beein flussen Als Hilfestellung kann zur Entscheidungsfindung der sogenannte Entscheidungs baum herangenommen werden Hier sind an jeder Stufe des Prozesses folgende Fragen zu stellen Sind an dieser Stelle Ma nahmen zur Beherrschung des Risikos vorgesehen Wird das Risiko dadurch beseitigt oder auf ein annehmbares Niveau reduziert Kann sich an dieser Stelle das Risiko in nicht annehmbarer Weise erh hen Wird das Risiko auf einer sp teren Proze stufe beseitigt oder auf annehmbares Niveau reduziert Mit Hilfe dieser Fragestellungen kann eindeutig die Festlegung getroffen werden ob es im jeweiligen Proze einen kritischen Punkt gibt Die dritte Phase wird durch die Festlegung der Lenku
190. ich zunehmender Beliebtheit erfreuen Die Messungen zur Einlauf und Pausenzeit wurden mit unserem Laborme equipment und insbesondere mit der analogen Heizungsregelung Wheatstone Br cke durchgef hrt Die bertragbarkeit der Me ergebnisse sollte mit dem Demonstrator berpr ft werden der ja eine pulsweitenmodulierte Heizungsregelung enth lt Es m ssen Langzeituntersuchungen durchgef hrt werden um den Einflu der Fettd mpfe auf die Sensoren beurteilen zu k nnen Es m ssen verschiedene Varianten der Sensorreinigung ausprobiert werden Heizspan nung Heizdauer Rekalibration Wenn in ausreichendem Ma eine Sensorreinigung durchgef hrt wird sollte eine Rekalibration der Sensoren nicht erforderlich sein Falls doch so mu noch die entsprechende Rekalibrationssubstanz gefunden werden da die GC MS Messungen hin sichtlich des Sensors ST MW3 nicht die erhofften Ergebnisse erbrachten Nach Verf gbarkeit des Cooking control Sensors SP MW3 z Zt under development von FIS sollte dieser unbedingt getestet werden da Vorteile gegen ber dem in dieser Ar beit verwendeten ST MW3 zu erwarten sind Beim ST MW3 besteht der Heizer aus einer Legierung was wie bereits erw hnt zur Folge hat da sich der Heizerwiderstand mit der Temperatur praktisch nicht ndert Das bedingt wiederum da die von uns eingesetzten Heizungsregelungen analog und digital daf r nicht verwendet werden k nnen Beim SP MW3 dagegen besteht der Heize
191. ie Axone der Riechzellen durch Poren im Siebbein zum Riechkolben Bulbus olfactorius In den Glomeruli des Riechkolbens bilden die Riech zellaxone Synapsen mit nachgeschalteten Zellen Mitralzellen Etwa 1000 Riechzellen glei cher Duftstoffselektivit t konvergieren auf eine je Mitralzelle Das Geruchssignal wird da durch r umlich geordnet es entsteht eine topographische Representation des Geruchs im Riechkolben Die Mitralzellen leiten das Signal weiter zur Riechrinde dem Pyriformen Cor tex Nicht eingezeichnet sind Zellen die laterale Verbindungen zwischen Glomeruli und Mitralzellen herstellen Periglomerul re Zellen und K rnerzellen Aus Richard Axel amp quot Die Entschl sselung des Riechens Spektrum der Wissenschaft Dezember 1995 72 78 72 Die zentrale Verarbeitung des Riechsignals Theda mus Fi i y ws Entorhinsler j l aa pe IB Hippocampus CAPUS in gi pola ari cd i i E mamnmilarius Eig TA ii ae es Tuberculurn ml k i i Amygdala n en Pura antare Kommissur a Mi Corte Rechts Gro him u hamisphare Inia sro nT hemisphere Hypsphyse Sen Mer Lateraiar Riechirakt ei Riechk lberi Siebbein Abb 1 28 Olfaktorische Bahnen im Gehirn Abb 1 28 zeigt die vielfache Verschaltung der Riechbahnen im Gehirn Die blauen Bahnen zeigen den Weg der bewu ten Wahrnehmung von Duftsignalen Vom Riechkolben ber die Riechrinde Pyriformer Cortex zum Thalamus dem Tor z
192. ieren eines Tampons Abb 3 45 zeigt die Feuchteentwicklung w hrend und nach dem Fritieren eines Tampons Dieses Material wurde gew hlt weil es erlaubt definiert Feuchte in das Fett einzubringen hier 10 ml Wasser welches mit einer Spritze in den Tampon injiziert wurde Abb 3 46 zeigt die Feuchteentwicklung nach dem Fritieren von 200 g Pommes Frites im Vergleich zum Tampon mit 10 ml Wasserinhalt Der Me kopf wurde hier jeweils erst nach dem Fritiervor gang ber das Fett geschwenkt was die im Vergleich zu Abb 3 45 niedrigeren Feuchtewerte erkl rt Da das Signal zun chst ansteigt liegt daran da im Me kopf des Pleva der Lambda Sonde ein Carborundum SiC Filter vorgeschaltet ist so da aufgrund der verlangsamten Diffusion das Signal erst ansteigt um dann entsprechend dem Ausgasen des Wassers abzu fallen Die aus dem Fett ausgasende Substanz konnte somit eindeutig als Wasserdampf identifiziert werden Es bleibt nun noch zu kl ren ob das Wasser lediglich als Wasserdampf noch vom Fritierproze ber der Fettatmosph re vorhanden ist oder ob es sich in Form von Mizellen selbst bei den vergleichsweise hohen Fritiertemperaturen von 180 C im Fett h lt und nur allm hlich ausgast Um dies zu kl ren wurden die Ergebnisse der korrelierten Messungen mit dem Foodoil Sensor herangezogen Wie Abb 3 47 zeigt reagiert der Foodoil Sensor ein deutig auf den Fritiervorgang mit einer erh hten Anzeige der DK Diese aber ist durch die
193. igem Hochheizen derselben Fettprobe Man erkennt deutlich den Unterschied zwischen a und b Messungen Das Signal bei den b Messungen steigt fr her an als bei den a Messungen w hrend das Plateau bei den b Messungen deutlich niedriger liegt Die Signale der b Messungen verhalten sich somit wie die Signale bei sehr altem Fett Durch das Hochheizen w hrend der a Messung auf ca 220 C wurde das Fett sehr stark thermisch gealtert Dies ist einerseits auf die gegen ber dem Fri tieren etwas erh hte Temperatur in der S ttigungsphase zur ckzuf hren vor allem aber auf die stark vergr erte Fettoberfl che des Tr pfchens gegen ber dem Fett in der Friteuse Da durch kann ein durchgreifender oxidativer Angriff erfolgen b Das Heizelement wurde mit einer linearen Heizrampe betrieben Daf r wurde ein PID Regler Eurotherm verwendet der durch das PT 100 Signal angesteuert wird Die Heizrampe betrug 0 25 C s 227 Abh ngigkeit des Kurvenanstiegspunktes und der Kurvensteigung vom Fettalter bzw FOS Wert Es wurde frisches FOS 1 6 mittelaltes FOS 5 0 und altes FOS 7 1 Fett untersucht wobei einmal ohne Abzug einmal mit passivem Abzug und einmal mit aktivem Abzug gear beitet wurde Abb 3 92 zeigt beispielhaft die Signalverl ufe von ST MW3 GGS 3000 und Pt 100 Man erkennt die Abh ngigkeit der Lage des Fu punktes des Anstiegs vom Fettalter altes Fett FOS 7 1 ohne Abzug STMW3 U 4V US
194. ihe von Erdnu l und Erdnu fett Rau Vergleich der Geruchseindr cke 1 Geruch frisch 2 Geruch m ig 3 Geruch verdorben S 2 Erdnu fett Erdnu l Geruchsbewertung OA Zeit h Abb 3 26 Zeitliche Entwicklung des Gesamtgeruchseindrucks 159 Auch die GC FID Daten Abb 3 27 best tigen wie erwartet den Geruchseindruck da zu n chst das Erdnu fett schneller altert bis bei hohem Alter eine beschleunigte Alterung des Erdnu ls einsetzt Alterungsreihe von Erdnu l und Erdnu fett Rau Peakh hen Vergleich FID p519s Fett FID p519s l FID p519s Fett 1 4 FID p519 s l 25 gim Kolben im Ofen MeBintervall 1 h 30 min 1 2 Peak H he von t 519 s normierte Werte 2 D 2 gt Zeit h Abb 3 27 Vergleich der Peakh hen Regressionsgeraden des FID Signals bei 519 N Da hier ein Zusammenhang zwischen dem Gesamtgeruchseindruck des Fettes und der Peak h he der Substanz bei tr 519 s besteht folgt aus unseren olfaktorischen Untersuchungen s 0 wo die Substanz bei tr 519 s als belriechend identifiziert wurde Da der Anteil dieser Substanz im Headspace relativ hoch ist gr ter Peak und deren Anteil mit zunehmendem Alter ebenfalls zunimmt liegt der Schlu nahe da der Gesamtgeruchseindruck mit der Pe akh he bei tr 519 s korreliert sein mu 160 Charakterisierung von Halbleitergassensoren mit dem HRGC SOMSA System
195. imaler Fehler 17 Fehler Nichteinhaltung der Me zeit von 1 Mi nute 5 sek entspr 5 Fehler Fehler bei Abweichung von der Solltemperatur von 180 C pro 10 C 19 ohne Kompensation 5 mit Kompensation Pt 100 Zeitabh Feuchteeinflu 12 20 min nach dem Fritieren Fehler Feuchte Ohne Kompensation Max Fehler 10 min nach dem Fritieren 40 Mittlerer Fehler 20 Mit Kompensation GGS 3530 T Max Fehler 10 min nach dem Fritieren 3 Mittlerer Fehler 2 Fehler bei einer Pausen zeit von min 2 bei 1 min Fehler bei einer Einlauf zeit von 5 min 30 ohne extrapol 18 mit 3 var Par 6 mit 2 var Par Fehler bei einer Einlauf zeit von 10 min 13 ohne extrapol Tabelle 3 11 bersicht ber Me unsicherheiten bzw statistische Fehler 223 Aktiver Sensorkopf zur Exsitu Messung kleiner Fetttr pfchen Es wurde zun chst die folgenden Hochheizvarianten getestet a Nach einer Vorlaufzeit von drei Minuten wurde die Heizspannung abrupt eingeschaltet und f r eine gewisse Zeit konstant gehalten Neben den Signalen der Gassensoren wurde das Signal des Pt 100 als Ma stab f r die Temperatur aufgenommen Der Anfangsanstieg der Heizrampe betr gt ca 3 C s Hierbei soll zun chst das prinzipielle Verhalten der Sensoren im neuen Sensorkopf untersucht werden Dazu wurde zun chst frisches nur kurz hochgeheiztes und im Ofen mehre
196. ion in den Zilien ansteigt cAMP aktiviert Kationenkan le die in hoher Dichte in der Zilienmembran exprimiert werden Diese Kan le leiten vor allem Calcium aus dem Mukus in die Zilien und verursachen damit einen Anstieg der zili ren Calciumkonzentration Dies wiederum f hrt zur ffnung Calcium gesteuerter Chloridkan le die einen Chloridflu aus den Zilien in den den Mukus leiten Ka tioneneinstrom und Anionenausstrom bilden zusammen den Rezeptorstrom der die Zilien membran depolarisiert und die Zelle elektrisch erregt Calcium sorgt auch f r die Abschaltung des Rezeptorstroms Die cAMP gesteuerten Katio nenkan le werden inaktiviert und gleichzeitig wird die cAMP Konzentration durch Phospho diesterase PDE gesenkt Beide Prozesse werden durch das Calcium bindende Protein Cal modulin vermittelt Calcium wird aus den Zilien durch Natrium Calcium Austauscher ent fernt Diese Molek le nutzen die elektrochemische Potentialdifferenz des Natriums indem sie Natriumeinstrom und Calciumausstrom koppeln Natrium wird aus den Zilien durch eine Na K ATPase entfernt ein Enzym das die Energie aus der Hydrolyse von ATP f r seine Transportleistung verbraucht Bei einigen Tierarten scheint auch eine Calciumpumpe in der Zilienmembran aktiv zu sein Dieses Enzym nutzt ATP f r den Calciumtransport aus den Zi lien 71 Vom Riechepithel zum Riechkolben Abb 1 27 Die Verbindung zum Bulbus olfaktorius Aus dem Riechepithel Abb 1 27 ziehen d
197. ion verwendet das Newton Verfahren zur Bestimmung von Nullstellen mit Line Search und Backtracking Eine genaue Beschreibung dieses Verfahrens und des Quelltextes dieser Funktion in C ist in genanntem Buch enthalten Anleitung zur Verwendung des Programms PEV Obiges Verfahren wurde im folgenden Programm implementiert das die Parameter einer Mo dellfunktion an den Signalverlaufs des ST MW 3 anpa t Hieraus ergeben sich die Parameter y0 A und r der Modellfunktion wobei yo das Signal des Sensors darstellt der sich nach Ab schlu des Einlaufens einstellt Das Programm ben tigt folgende Eingangsgr en e Anzahl der variablen Parameter N 3 Parameter bei Kalibration zur Bestimmung der Startwerte der Parameter 2 bzw 1 Parameter zur Verk rzung der Dauer bis zur Me bereitschaft e Startwertvektor der Parameter c yo A t e 2 dimensionales Me datenfeld bestehend aus 56 Spalte 0 1 Zeile Zeit s Sensorsignal V 0 50 1 538 1 51 1 54 2 52 1 548 Das Programm liefert folgende Ausgangsgr en e Signalendwert yo Endw e Fehlerkontrolle check check 1 Fehler check 0 kein Fehler Tritt w hrend der Ausf hrung des Programms ein Fehler auf so wird der zuletzt gemessene Signalwert als Signalendwert ausgegeben Bem Das in dieser Arbeit verwendete Programm Parametersch tzung des Sensoreinlauf verhaltens Extrapolation des Signalwertes nach Einlauf wurde von Di
198. irma Umweltsensortechnik GmbH UST Sie bestehen aus einem AlO Tr gersubstrat Keramik mit je einer strukturierten Platin schicht auf der Vorder und R ckseite Abb 1 11 s o zeigt schematisch den Aufbau dieser Sensoren Die strukturierte Platinschicht auf der R ckseite des Substrates dient gleichzeitig als Heizer und Temperatursensor Das hat zum Vorteil da die Heizung f r die Anwendungen der GGS geregelt betrieben werden kann indem der Widerstand konstant gehalten wird Auf der Vorderseite des Substrates sind Pt Elektroden in Form einer Interdigitalstruktur auf gebracht Als Interdigitalstruktur bezeichnet man hier zwei ineinander verzahnte Pt Elektroden Die Elektroden haben ein L ngen zu Breiten Verh ltnis von ca 44 L nge der Elektroden 2 2 mm Abstand zwischen zwei Elektroden 50 um und sind 1 um hoch Die Breite der Elektroden betr gt 60 um Bel 96 Oberhalb der Platinelektroden befindet sich schlie lich die eigentliche sensitive Schicht aus Zinndioxid SnOz die im Siebdruck verfahren auf die Interdigitalstruktur gebracht wird Sie enth lt h ufig Edelmetallzus tze wodurch sich ihre Zusammensetzung abh ngig vom Sen sortyp unterscheidet Sensarchip im Edelztahlgeh use mit Glasdurchtahrung d a 4 k si ae ee Heizer I gt sensitive Schicht 123 Abb 2 19 Standardform des Geraberger Gassensors GGS Ust 98 Links im Bild sieht man einen Sensor ohne Schutzkappe rechts einen Sens
199. it der s ulenchromatographischen Methode zur Bestimmung der Verdorbenheit von Fritierfetten Fette Seifen Anstrichmittel 81 520 533 Gehrtsen Kneser Vogel Physik W G pel K D Schierbaum SnO gt Sensors Current Status and Future Pro spects Sensors and Actuators B 26 27 1 12 1995 Werner Grosch Aromaforschung am Beispiel Fleisch http www dainet de senat forep 96 1 3 aroma htm 1996 Hans Hatt Immer der Nase nach Molekulare Grundlage des Riechens www ruhr uni bochum de rubin rbin1_96 rubin7 htm Hauptmann Siegfried Einf hrung in die organische Chemie 2 Auflage Leip zig Deutscher Verlag fiir Grundstoffindustrie 1986 L Heinert Erkennung von Geruchsstoffen Diplomarbeit 1997 IAP der Uni Gie en Martina Keller Jochen Paul Inspekteure ohne Biss von Martina Keller ko Test Magazin 11 94 Kinderlerer J L Johnson S Rancidity in Hazelnuts due to volatile aliphatic asdehydes J Sci Food Agric 58 1992 89 93 D Kohl Surface processes in the detection of reducing gases with SnO 2 based 255 Koh93 Koh97 Kre93 Kuc89 L m98 Lin96 L l83 Mad89 Man70 Mar95 Mit99 Not Pau97 Per92 Per96 Pew98 Plenz 256 devices Sensors and Actuators 18 71 116 1989 D Kohl Elements and Arrays for Gas Mixtures Physica Scripta Vol T49 544 548 1993 D Kohl Semiconductor and Calorimetric Devices and Arrays Chapter 23 in Han
200. it drei Durchg ngen wird die Geruchsstoffkonzentration als Vielfaches der Geruchsschwellenkonzentration in Geruchseinheiten je m GE m3 und die zugeh rigen statistischen Werte ausgegeben Es entspricht der Verd nnung der Luftprobe an der Geruchsschwelle Geruchsintensit t Dargeboten werden berschwellige Geruchsstoffkonzentrationen in zuf lliger Folge Gefragt 76 wird nach dem Intensit tsempfinden nicht wahrnehmbar bis extrem stark in 7 Stufen Auswahl aus 7 Tasten Als Ergebnis wird eine Gerade in logarithmischem Ma stab ermit telt die angibt wie schnell bei einer Geruchsprobe im berschwelligen Bereich die Geruch sintensit t ansteigt Hedonische Wirkung Dargeboten wird wieder berschwellig in zuf lliger Konzentrationsfolge Gefragt wird nach dem Geruchseindruck u erst angenehm ber weder noch bis u erst unangenehm in 9 Stufen Auswahl aus 9 Tasten Quantifizieren und Charakterisieren von Geruchsemissionen Das Produkt aus der gemessenen Geruchsstoffkonzentration GE m und dem Abluftvolu menstrom m s liefert den von einer Quelle emittierten Geruchsstoffstrom GE s Er gibt die St rke einer Geruchsquelle an und wird als Ausgangswert f r eine Ausbreitungsrechnung verwendet Die Bestimmung der Geruchsintensit t liefert eine Angabe ber die Penetranz des Geruchs und die hedonische Wirkung gibt Auskunft ber die L stigkeit Eine Emissions quelle ist damit qualitativ und quantitativ b
201. itiergutes in Abh ngigkeit von der Erhitzungsdauer modifiziert nach Blumenthal 1991 Zustand Beschreibung Triglyceride Polare Fette Polymere freie Fetts u ren Neu kein oberfl chenaktives Material gt 98 lt 2 0 5 0 03 Anfang einiges oberflachenaktives Material 90 10 2 0 5 Frisch Gut fiir Krapfen 85 15 5 1 Optimal Gut fiir Fleisch Pommes Frites Gemiise usw 80 20 12 3 5 oo Abbau Viel oberfl chenaktives Material 75 25 17 Au er Sehr starker Abbau 65 35 25 Kontrolle Tabelle 1 5 Verschiedene Zust nde eines Fritierfettes nach Ver nderungen in der Zusammensetzung Angaben nach Stauffer 1996 Zun chst wird in der ersten Phase von dem unbenutzten frischen l ausgegangen das kei nerlei Fritieraroma enth lt Aufgrund des Mangels an oberfl chenaktiven Substanzen Tensi de wird der Abtransport des Wassers behindert der W rmetransport zum Fritiergut ist ein schr nkt und auch die Fettabsorption ist gering so da das Fritieren mit frischem Fett er schwert wird In den n chsten Phasen kommt es aufgrund verschiedener Einflu gr en zur Bildung oberfl chenaktiver Substanzen freie Fetts uren Mono glyceride Der Anteil an fritiertypischen Geschmacks und Geruchsstoffen nimmt zu bis es dann in der optimalen Pha se auch zu einer optimalen labsorption durch das Fritiergut kommt Danach verschlechtert sich der Zustand des ls und somit auch der Zustand des darin vera
202. iven Peakh hen Kalibrationsmessung Cremana Friteuse ST MW3 rel Peak H he des Sensors arb units relativer Fehler Abb 3 56 Relative Fehler f r jeden Me punkt in Abh ngigkeit von der Fettalterungsdauer f r die relativen Peakh hen 187 Zum Vergleich zeigen die Abb 3 57 und 3 58 die zugeh rigen FOS Kurven Hier liegen die relativen Fehler im Bereich von 5 Kalibrationsmessung Cremana Friteuse Mittelwert und Standardabweichung aus 4 Messungen 4 0 Fettemp 180 C Fettmasse 2 25 kg Friteuse 3 5 3 0 FOS 2 5 2 0 Zeit h Abb 3 57 Mittelwert f r 4 Messungen mit den zugeh rigen Standardabweichungen f r den Foodoil Sensor 188 Anderung der DK von Fritierfett wahrend der Kalibrationsmessungen 50 45 Fettemp 180 C Fettmasse 2 25 kg 40 Friteuse 35 30 25 20 relativer Fehler 5 Dee st Zeit h Abb 3 58 Relative Fehler f r jeden Me punkt in Abh ngigkeit von der Fettalterungsdauer f r den Foodoil Sensor In der folgenden Tabelle Tabelle 3 6 sind die Ergebnisse der 4 Kalibrationsmessungen dar gestellt wobei einmal die relativen Peakh hen des ST MW3 die normierten Peakh hen und die relativen normierten Peakh hen dargestellt sind Man beachte da die angegebenen Werte f r eine Me dauer von 2 Minuten gelten 189 Alterungsdauer des Rel Fehler der pees relativen Peakh hen
203. izient zum polaren Anteil Ein flu des Fritiergutes deutlich Foodoil Sensor Bestimmung des totalen polaren sehr genau in der Anteils ber die Dielektrizit tskon Handhabung eher ein stante DK Laborger t wird im Text ausf hrlich be handelt Law Range Visueller Farbtest freie Fetts uren Teststreifen mit 4 Shortening Monitor Feldern LRSM Tabelle 1 10 bersicht ber die gebr uchlichsten Schnelltests zur Beurteilung gebrauchter Fritierfette Die Einsatzgebiete von Schnelltests sind vor allen Dingen im Bereich der Gastronomie und Gemeinschaftsverpflegung sowie der B ckerei zu sehen Sie dienen hier der Orientierungshil fe bei der Beurteilung der Fettqualit t So haben alle Mc Donalds Filialen in der Schweiz den Foodoil Sensor und 21 von 26 Kantone verwenden ihn als Norm Der Vorteil f r die Betrie be in der Anschaffung des immerhin 2 800 DM teuren Ger tes liegt darin da damit die Fett austauschintervalle optimiert werden k nnen was zu einer Ersparnis von ca 5000 Schweizer Franken im Jahr pro Mc Donalds Filiale f hrt Sca98 Ein weiteres Argument f r den Erwerb eines Schnelltests zur Bestimmung der Fettqualit t liegt in der Forderung des HACCP Kon zeptes nach einer st rkeren Selbstkontrolle der Betriebe Im industriellen Bereich ist die Qua lit t des Fritiermediums zus tzlich unter dem Aspekt der Beeinflussung der Lagerf higkeit des fritierten Produktes zu betrachten Schn
204. k Sensor auf Feuchte im Vergleich zu Fettd mpfen reagiert Wie Tabelle 3 7 zeigt ist die relative Feuchteempfindlichkeit mit ber 400 v llig ausreichend auch wenn der GGS 3000 mit 580 noch st rker auf die Feuchte reagiert Nach Verf gbarkeit kann das in der Leistungsaufnahme g nstigere Pendant zum ST MW3 der SP MW3 getestet werden siehe Ausblick Weiteres Einsparungspotential liegt in der Wahl der Heizungsregelung Die Substitution der analogen Heizungsregelung durch eine pulsweitenmodulierte PWM Heizungregelung siehe Experimentelles bringt noch einmal eine deutliche Reduktion N heres dazu findet sich in Wel00 Der Foodoil Sensor Tierische Fette aus dem Fritiergut z B H hnchen Fisch k nnen den totalen polaren Anteil eines Fritierfettes k nstlich erniedrigen Dies f hrt zu einer Falschanzeige des Foodoil Sen sors das Fett wird frischer eingestuft als es tats chlich ist Pau97 Messungen mit dem Insitu Sensor haben dagegen keinen signifikanten gargutspezifischen Off Odor angezeigt Unter sucht wurden allerdings nur haushalts bliche Mengen ca 1 kg an Fisch und Gefl gel st bchen Es bleibt abzuwarten ob sich dies auch im Ma stab der Gemeinschaftsverpflegung best tigt Sollte sich dabei eine Querempfindlichkeit auf gargutspezifische Off Odors zeigen so kann ein weiterer Sensor in das Array aufgenommen werden der bevorzugt auf diesen Off Odor reagiert Dies w rde dann die M glichkeit bieten zwi
205. kannten Mechanismus da wir nach k rzerem Aufenthalt in einem Raum mit starkem Duft diesen nicht mehr wahrnehmen hnliches kennt man von Tieren die einer Duftspur folgen Auch sie m ssen st ndig die Duftspur wieder verlassen um dem Ph nomen der Adaptation an den Duft zu entgehen In j ngster Zeit gibt es vermehrt Hinweise da Duftstoffe nicht nur den eben beschriebenen sog cAMP Transduktionsweg aktivieren k nnen sondern auch einen von vielen anderen Zellen im menschlichen Organismus bekannten zweiten Transduktionsweg die sog IP3 Kaskade Dabei scheinen bestimmte D fte speziell den einen Weg andere D fte spezifisch den anderen Weg zu aktivieren Welche Auswirkungen ein IP3 Anstieg in der Riechzelle hat ist bei Vertebraten bisher nicht bekannt Hat96 60 Geruch Charakteristische Eigenschaften Duftstoffe Molekiile fliichtiger organischer Verbindun gen Sensor Prim re Sinneszellen Riechzellen mit Zilien Anzahl ca 10 30 Mio Lebensdauer 30 60 d R umliche Lage der Sensoren Im Riechepithel Fl che 5 cm zwischen St tz und Basalzellen teilungsf hige Stammzellen Innervation N olfactorius Fila olfactoria Zentrale Verschaltung Bulbus olfactorius mit Mitralzellen periglo merul re Zellen und K rnerzellen lat Hem mung Transduktion Duft Molek le binden an Rezeptor cAMP ffnung unspezifischer Kationen kan le Na K Ca IP Mechanismus deskutiert Signalvers
206. kstatt des Instituts f r Angewandte Physik geb hrt Dank f r die schnelle unb rokratische und sorgf ltige Anfertigung aller in Auftrag gegebener Arbeiten Frau Gabriel danke ich herzlich f r die tatkr ftige Unterst tzung bei der Bew ltigung aller Organisatorischen und Verwaltungsangelegenheiten Schlie lich gilt mein Dank allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts f r Ange wandte Physik f r die angenehme Arbeitsatmosph re insbesondere Herrn N Benner Herrn V Reichard Herrn Dipl Phys C Hummel Herrn Dipl Phys T R hl Herrn Dipl Phys J H usler und Herrn Dipl Phys A Eberheim 266
207. ktbauweise im Alu Profilgeh use mit st ndiger Me fleckmarkierung durch Leucht diode Pilotlicht Hersteller Dr Georg Maurer Optoelektronik GmbH Industriegebiet 10 D 72664 Kohberg Optik Typ A 70 M 31 5 Gr e der MeBstelle in ca 70 mm Me abstand ca 0 3 mm 84 Me bereich 300 C 1300 C Spektralbereich 1 1 7 um Emissions Korrektur 0 1 1 0 intern einstellbar Ansprechzeit 10 100 ms Genauigkeit 1 1 C Reproduzierbarkeit 3 o Betriebstemperatur 0 60 C Lagertemperatur 10 C 70 C Temperaturabh ngigkeit 0 05 C Zul ssige Feuchte 35 85 RF Gewicht 0 6 kg Zu den Grundlagen der Strahlungspyrometrie siehe z B Uwi99 Das Pyrometer wurde werkseitig an einem schwarzen Strahler kalibriert Eine Anpassung des Emissionsfaktors im Labor wurde nicht durchgef hrt Um eine genaue Positionierung des Me flecks bei den Sensortemperaturmessungen zu er m glichen wird das Pyrometer auf eine optische Bank mit x y z Manipulator fixiert ber Mikrometerschrauben kann die Position des Me flecks zur Sensoroberfl che kontinuierlich ver ndert werden Abb 2 1 Uwi99 85 Abb 2 1 Mefaufbau zur Bestimmung der Sensorsubstrattemperatur Rei99 Man erkennt da der GGS 3530 T Low Power Substratfl che 1 5 mm x 1 5 mm bei glei cher Substrattemperatur wie der GGS 3330 T Substratfl che 3 mm x 3 mm nur die halbe Leistung ben tigt Ferner ist zu beachten da der Low Powe
208. le Sensillenableitung Bei Bindungen eines Pheromonmolek ls entsteht in der Pheromonrezeptorzelle ein Rezeptor potential nahezu rechteckige Auslenkungen der Spannung nach unten Die resultierende Depolarisation l st Aktionspotentiale aus schnelle Signale mit gro er Amplitude Solche Aufnahmen Abb 1 18 dokumentieren die enorme Empfindlichkeit der Pheromonrezeptor zellen Die Bindung einzelner Molek le f hrt zu neuronaler Erregung und kann damit Ver haltens nderungen verursachen Kalibrierung Horizontal 100 ms vertikal 0 5 mV Aus K 63 E Kaissling and J Thorson Insect olfactory sensilla structural chemical and electrical as pects of the functional organization In D B Sattelle L M Hall and J G Hildebrand Re ceptors for neurotransmitters hormones and pheromones in insects Elsevier Amsterdam 1980 pp 261 282 Die Struktur der Nase Abb 1 19 Die Lage des Riechepithels in der Nase Das Riechepithel Riechschleimhaut Abb 1 19 befindet sich am Dach der Naseh hle Dufstoffe werden durch ein System von Str mungsk rpern zum Riechepithel geleitet Dort binden sie an die chemosensorischen Zilien der Riechzellen Riechzellen wandeln die Infor mation ber die chemische Zusammensetzung und die Intensit t des Geruchs in elektrische Signale um chemoelektrische Transduktion und leiten diese dem Gehirn zu Die erste Stati on der Verarbeitung olfaktorischer Signale im Gehirn ist der Riechkolben Bulbus o
209. legung kaum realisierbar Eine weitere starke Einschr nkung stellt die Tatsache dar da im Fett enthaltene Feuchte z B nach dem Fritieren aufgrund der hohen DK von Wasser 81 einen deutlichen Ein flu auf den Me wert hat US265 Zwar weisen die Gassensoren ebenfalls eine deutliche Querempfindlichkeit auf Feuchte auf jedoch ist dieser Einflu durch Hinzunahme eines Feuchtesensors kompensierbar wie dies in der Profivariante des Insitu F hlers vorgeschla gen wird 243 Chancen und Risiken eines kombinierten Systems aus Gassensoren und DK Messung Nach bisherigem Kenntnisstand ist die Realisierung des Profiger tes siehe Experimentelles mit dem Pentansensor TGS 2610 problematisch weil dieser bisher keine ausreichende Lang zeitstabilit t aufweist Im laufe der Zeit werden Fettablagerungen auf der Schutzkappe des Sensors deutlich sichtbar ein Ausfall eines Sensors im Dauerbetrieb ber dem Fett wurde ebenfalls schon beobachtet Es soll hier er rtert werden ob sich ein Profiger t unter Ver wendung der DK als Ersatzgr e f r die leichtfl chtigen Fettzersetzungsprodukte realisieren l t Chancen und Risiken sollen aufgezeigt werden Funktionsprinzip mit TGS 2610 Der Gassensor ST MW3 mi t die Konzentration schwerfl chtiger Substanzen die vom Alter des gebrauchten Fritierfettes abh ngt Der Gassensor TGS 2610 mi t die Konzentration leichtfl chtiger Substanzen die praktisch vom Fettalter unabh ngig sind b
210. lein bleibt Mit den Fisch und Gefl gelst bchen wurde analog verfahren 135 Ergebnisse Messungen mit dem IR Strahlungspyrometer Es wurden die Sensoren GGS 3330 T GGS 3530 T Low Power TGS 2610 und ST MW3 vermessen Abb 3 1 3 6 Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur e Temp 33330 Temp 35330 Pyrometer Temperatur C 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 55 Heizspannung V Abb 3 1 Zusammenhang zwischen Heizspannung Uy und der Substrattemperatur fiir den GGS 3330 und den GGS 3530 T Low Power Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur e Temp 33330 s Temp 35330 Pyrometer Temperatur C 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 1 2 Heizerleistung W 136 Abb 3 2 Abb 3 3 Abb 3 4 Zusammenhang zwischen Heizleistung und der Substrattemperatur fiir den GGS 3330 und den GGS 3530 T Low Power Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur ST MW3 380 360 R 25 C 39 37 Q 340 320 Pyrometer Temperatur C 300 4 0 4 5 5 0 Heizspannung V Zusammenhang zwischen Heizspannung Uy und der Substrattemperatur fiir den ST MW3 Pyrometrisch bestimmte Chiptemperatur 380 360 R 25 C 39 37 Q 340 320 Pyrometer Temperatur C9 300 0 45
211. lfactori us Das Jacobsonsche Organ auch vomeronasales Organ ist ein zweites vom Riechepithel unabh ngiges chemosensorisches Organ Bei den meisten S ugetieren dient es zur Wahrneh mung von Pheromonen Signalstoffen die zwischen Individuen derselben Art ausgetauscht werden und wichtige Funktionen beim Sozial und Reproduktionverhalten erf llen Die Rolle des Jacobsonschen Organs beim Menschen in noch nicht gekl rt Aus Richard Axel amp quotDie Entschl sselung des Riechens Spektrum der Wissenschaft Dezember 1995 72 78 64 Die Struktur des Riechepithels Abb 1 20 Schematische Darstellung des Riechepithels Eine einzelne Schicht von Epithelzellen Stiitzzellen Abb 1 20 begrenzt das Riechepithel gegen die Nasenh hle Man erkennt die St tzzellen an ihrer Ziegelsteinform den gro en in einer Ebene liegenden Zellkernen und dem kammartigen Saum aus Mikrovilli der die Zellen zur Nasenh hle hin abschlie t Zwischen den St tzzellen liegen die Riechzellen Ihre Zellk r per liegen meist etwas unterhalb der St tzzellen und ein einzelner Dendrit verl uft zur Ober fl che des Gewebes und endet dort in einem Schopf aus langen Zilien Diese Zilien sind die chemosensorische Membran der Riechzellen sie reagieren auf Duftstoffe in der Atemluft und bringen die Riechzelle zur elektrischen Erregung Unterhalb der Riechzellen sieht man auf der Basalmembran einige runde Zellen Dies sind Basalzellen teilungsf hige Vorl uferzellen
212. lfactory multigene family Current Opinion in Neurobiology 2 282 288 Buck L B 1995 Unraveling chemosensory diversity Cell 83 349 352 Ebrahimi F A W Chess A 1998 The specification of olfactory neurons Current Opinion in Neurobiology 8 453 457 Lancet D Ben Arie N 1993 Olfactory receptors Current Biology 3 668 674 Mombaerts P 1999 Molecular biology of odorant receptors in vertebrates Annual Reviews in Neuroscience 22 487 509 4 Chemoelektrische Transduktion Firestein S 1992 Electrical signals in olfactory transduction 260 Current Opinion in Neurobiology 2 444 448 Kurahashi T Yau K W 1994 Tale of an unusual chloride current Current Biology 4 256 258 Schild D Restrepo D 1998 Transduction mechanisms in vertebrate olfactory receptor cells Physiological Reviews 78 429 466 Zagotta W N Siegelbaum S A 1996 Structure and function of cyclic nucleotide gated channels Annual Reviews in Neuroscience 19 235 263 5 Zentrale Verarbeitung Freeman W J 1991 The physiology of perception Scientific American 264 34 41 Hildebrand J G Shepherd G M 1997 Mechansisms of olfactory discrimination converging evidence for common principles across phyla Annual Reviews in Neuroscience 20 596 631 Mori K 1995 Relation of chemical structure to specificity of response in olfactory glomeruli Current Opinion in Neurobiology 5 467 474 Sullivan S L Ressler K J Buck L
213. lich ein Temperatursensor ben tigt Eine leistungsf higere Version des Ger tes verwendet zus tzlich Sensoren zur Messung von leichtfl chtigen Komponenten und der Feuchte Die Verarbeitung der Sensorsignale erfolgt mit einem Microcontroller Die oben aufgef hrten Nachteile von LRSM Veri Fry Test Kit Fritest und Oxifrit Test FOS sowie der Verfahren in den Patentschriften EP 0 640 834 Al und US 5818731 treten bei dem vorgestellten Ger t nicht auf Die Vorteile des vorgestellten Ger tes sind insbesondere Gute Korrelation mit anerkannten Methoden sensorische Beurteilung polare Anteile Keine Beeinflussung durch das Fritiergut oder die Art des Fritierfettes Keine Beeinflussung durch im Fett enthaltenes Wasser Mefergebnis innerhalb weniger Minuten Keine Vergleichsfette notwendig Keine Einschr nkung der Betriebstemperatur Vor Ort einsetzbar integrierte Stromversorgung Niedriger Anschaffungspreis Zus tzlich ist es mit dem vorgestellten Ger t m glich die Fritiertauglichkeit von frischem Fritierfett zu bestimmen Eine leicht ver nderte Version des Ger tes erlaubt es au erdem den Rauchpunkt eines Fettes zu ermitteln Grundlagen Fette und Ole Chemischer Aufbau von Fetten Fette und Ole Chemisch gesehen sind die festen halbfesten oder fliissigen Fette Glyceri nester Ester des Glycerins von Fetts uren aliphatische Monocarbons uren mit 12 bis 20 Kohlenstoffatomen auch Glyceride genannt Anders
214. lich sp ter ca 3 Minuten ansteigt Weiteren Aufschlu liefert die Differenz der Signale von altem und frischem Fett Abb 3 90 224 OV Sensoren STMW3 U 5 V UST3000 U 5 V MeBbereichs Sensorkopf mit berschreitung passivem Abzug neu versp tet abgestellt Spannung des Fettheizers rel Signal nd rel Signal nd 0 540 1080 1620 2160 2700 3240 Zeit s Abb 3 90 Differenz der relativen Signal nderung von altem und frischem Fett f r die Sensoren ST MW3 und GGS 3000 Von parasit ren Effekten bereinigt Me bereichs berschreitung versp tetes Abschalten han delt es sich um eine steil ansteigende Kurve mit deutlichem Maximum und einem etwas schw cherem Abfall wobei der ansteigende Bereich der f r das Ger t interessante ist zur Kurvenform siehe weiter unten Offensichtlich setzt das alte Fett oberhalb 150 C Abbaupro dukte frei die bei frischem Fett nicht vorkommen Dies ist wohl auf Vorl ufersubstanzen zu r ck zu f hren die nur im alten Fett vorkommen denn es ist nur schwer vorstellbar da die fl chtigen Substanzen selbst im Fett gespeichert sind da sie bei Fritierbedingungen 180 C permanent entweichen m ten siehe dazu auch weiter unten Die Kurve durchl uft ein Maximum weil bei h heren Temperaturen nun auch im frischen Fett Abbaureaktionen ablaufen die fl chtige Zersetzungsprodukte freisetzen Da diese Reak tionen in frisch
215. lt die Messung der DK dar Prinzip des FOS Der Anteil der Dielektizit tskonstanten eines Fritierfettes oder les w h rend des Fritiervorganges resultiert aus der Zunahme an polaren Bestandteilen Da die DK hier temperaturabh ngig ist Orientierungspolarisation erfolgt beim FOS die Messung bei konstant 49 C Die Korrelation von DK und polarem Anteil ist sehr gut Fritz Wegm ller Die Qualit t von Fritier len dielektrisch erfassen Kalibration und Anwendungsbereich von Food Oil Sensoren Mitt Gebiete Lebensm Hyg 89 301 307 1998 K Schwarz Fritierfette Schnelltests zur Qualit tskontrolle ZFL 44 1993 Nr 10 L B Croon A Comparative Study of Analytical Methods for Quality Evaluation of Frying Fat Fette Seifen Anstrichmittel 81 87 91 Fritz Wegm ller Polar components of frying fats derived from data of dielectric mea surements Z Lebensm Unters Forsch 1994 199 51 54 F r eigene Messungen k nnten Substrate mit Interdigitalstruktur von den Firmen UST IST oder Siemens bezogen werden Diese k nnten zun chst mit Hilfe eines Frequenzanalysators Impdanzspektrometer hinsichtlich des interessanten Frequenzbereich charakterisiert werden Ferner mu die Temperaturabh ngigkeit der DK untersucht werden da nicht bei einer vorge gebenen Temperatur wie beim FOS gemessen werden soll 244 Chancen Vorteile gegen ber dem Foodoil Sensor Northern Instruments das Ger t arbeitet tem peratur und feuchteunabh ngig d h das
216. ltert wurde Die gefundenen Substanzen sollen dazu dienen ein Rekalibrationsgemisch f r die Sensoren herzustellen 154 Headspace GC MS Messung von Palmin im Kolben durchgef hrt in der DFA in M nchen 2 Pentanon 20000 Pentan alkoholig FI D 15000 Si gn al D 10000 el Ei Butana nh T eit i 5000 FAcedaldehydl stechend 0 0 200 Abb 3 23 FID Diagramm von Palmin Eingetragen sind die mittels GC MS identifizierten Peaks und der Geruchseindruck der jeweiligen Komponente 400 Hexanal gr n 3 Hexanon ye Fett Palmin Behaltnis Kolben im Ofen Temp 180 C Alter 21 h FOS 8 8 mit Null l kalibriert MeBort 1 cm ber dem Fett Absolutwerte ae 600 Zeit sec 800 1000 1200 In der Abb 3 23 sind die in der DFA in Miinchen identifizierten bzw vermuteten Stoffe jeweils an die zugeh rigen Peaks f r einen GC Lauf von 21 h altem Palmin geschrieben Ei nige Peaks konnten nicht identifiziert werden in der Abb mit gekennzeichnet siehe Tabelle 3 5 da hier mehrere Stoffe zu fast gleichen Retentionszeiten eluierten Abb 3 29 zeigt einen GC Lauf von ca 3 h altem Biskin mit dem HR GC SOMSA System Der Sensor GGS 5000 von UST scheint offenbar auf 3 Hexanon und Hexanal anzusprechen Abb 3 30 zeigt einen GC Lauf von ca 17 h altem Palmin mit dem HR GC SOMSA System Der ST MW3 spricht hier auf keinen der identifizierten Stoffe an Nach Aussagen von Herrn
217. lyceride der mehrfach unges ttigten Fetts uren wie 12 Laurins ure und Myristins ure in tierischen Fetten sind vorwiegend Glyceride der Palmitin und Stearins ure vorhanden Fette le wie Erdnu l oder Oliven l bestehen fast nur aus Glyceriden unges ttigter S uren An der Doppelbindung kann an der Luft eine sog Autoxidation s u eintreten so da sich Peroxydverbindungen und S uren mit niedriger C Zahl bilden Die Autooxidation wird be g nstigt durch den Einflu von W rme Das dabei entstehende schlechte Aroma Geruch und Geschmack von altem Fett r hrt haupts chlich von folgenden Verbindungen her niedere Carbons uren Ketone Aldehyde Pentanal 2 Hexenal Hexanal Heptanal Octanal 2 Octanal Nonanal Alkohole Die Gelbf rbung von frischem Fett r hrt von Carotinfarbstoffen her Der Siedepunkt steigt mit dem Anteil langkettiger Fetts uren unges ttigte Fetts uren senken den Schmelzpunkt Fetts uren sind aliphatische Monocarbons uren Die Viskosit t steigt mit der Molek lmasse Siede und Schmelzpunkt steigen mit der Kettenl nge Gemische schmelzen und sieden nied riger als deren Bestandteile Als Autoxidation bezeichnet man das Ranzigwerden des Fettes d h den allm hlichen oxidati ven Abbau des Fettmolek ls ggf unter katalytischer Wirkung von Licht und Metallspuren ohne jede enzymatische oder mikrobielle Einwirkung w hrend der Lagerung bei Temperatu ren unterhalb 60 C Plenz Schwarz Die Oxidati
218. m und kaltem Medium g hAAT g W rmetransferrate A W rme bertragungsfl che AT Temperaturdifferenz h W rmetransportkoeffizient Der Wert von h h ngt von den Eigenschaften des Fluids der Beschaffenheit der Oberfl che und der Geschwindigkeit des Materieflusses ab Da Fett einen hohen h Wert hat findet hier ein starker W rmetransport durch Konvektion statt Im konkreten Anwendungsfall w hrend des Fritierens findet sowohl W rmeleitung als auch Konvektion statt wobei der W rmetransport im Fett bevorzugt ber Konvektion und der im Fritiergut bevorzugt durch W rmeleitung erfolgt Thermische Eigenschaften von Fetten Die spezifische W rme von Fetts uren oder Glyceriden nimmt mit zunehmender Kettenl nge der Fetts uren zu und nimmt ab je unges ttigter das Fett ist Die spezifische W rme nimmt sehr stark mit zunehmender Temperatur zu Tabelle 1 1 F r fl ssige Fette also le wurde die spezifische W rme im Temperaturbereich von 27 57 C berechnet zu Cp 0 4914 0 004t Cp spezifische W rme arb units T Temperatur Material Temperatur C Spezifische Warme arb units Trilaurin 66 0 0 510 73 7 0 515 81 9 0 519 89 5 0 524 97 1 0 530 Trimyristin 58 4 0 514 65 3 0 518 85 3 0 530 91 9 0 534 Tripalmitin 65 7 0 519 72 8 0 525 86 8 0 533 96 0 0 539 Tristearin 79 0 0 530 88 8 0 536 98 5 0 542 Tabelle 1 1 Spezifische W rme von einfachen ges ttigten
219. mik befindet sich eine Pt Heizleiterbahn sowie eine Pt Widerstandsbahn Pt 100 zur Temperaturbestimmung Die M anderstruktur wurde dabei durch Laserschnitte hergestellt Die Zuleitungsdr hte aus Platin zum Heizer L nge 2 cm 0 2 mm und zur Widerstandsbahn L nge 2 cm 0 1 mm wurden angepunktet Der Widerstand der Pt Heizleiterbahn betr gt bei 21 C etwa 13 Q Zur Messung wird mittels Pipette eine kleine Probe des zu untersuchenden Fettes entnommen und ein Tr pfchen auf das Heizelement gegeben Anschlie end wird durch leichtes Drehen die Bodenplatte in das Sensorgeh use eingesetzt In die Bodenplatte wurden 4 L cher gebohrt w hrend am Deckel des Messinggeh uses ein kleines R hrchen Messinggeh use 3 mm H he 26 mm angel tet wurde Die L cher dienen der Frischluftzufuhr w hrend das R hrchen als kleiner Kamin Abzug dient Damit stehen die folgenden drei M glichkeiten f r den Me betrieb zur Verf gung a Der Sensorkopf wird hermetisch abgeriegelt indem sowohl Luftzufuhr als auch Gasabzug verschlossen Klebeband werden b Der Sensorkopf wird mit passivem Abzug betrieben d h durch die Kaminwirkung wird Frischluft in das Geh use gesaugt w hrend erhitzte Fettd mpfe durch den Kamin entwei chen k nnen c Der Sensorkopf wird mit aktivem Abzug betrieben d h mit Hilfe einer Pumpe wird die Kaminwirkung unterst tzt indem der Fettdampf ber den Kamin abgepumpt wird 113 Um ein schnelleres
220. mpfdruckes mit sich bringt man sich aber sehr weit von den realistischen Fritierbedingungen entfernt die immer unter Anwesenheit von Luftsauerstoff stattfinden offenes Gef Prozedur 3 Bei den Untersuchungen von Prozedur 2 hat sich gezeigt da die Alterung im Ofen eine ge nauere Einstellung der Temperatur erlaubt Aus diesem Grunde wurde die neue Alterungspro zedur 3 eingef hrt 131 Diese Prozedur entspricht im wesentlichen der Prozedur 1 mit dem Unterschied da die Al terung nicht auf der Heizplatte sondern in einem Ofen bei einer Temperatur von 180 C statt findet Zur Probennahme wird der Erlenmeyerkolben aus dem Ofen hinausgeholt und die Pro be wie unter Prozedur 1 beschrieben entnommen Danach kommt der Kolben wieder in den Ofen Vergleiche der Messungen von Heizplatte und Ofen haben keine Unterschiede in der peak Zusammensetzung an FID Diagramm gezeigt Untersuchungen zum Geruch der Einzelsubstanzen Nachdem die Inhaltsstoffe der einzelnen Fette und le untersucht wurden ist es interessant zu wissen welche der Komponenten den unangenehmen Geruch des ranzigen Fettes verursa chen Dazu wird eine olfaktorische Untersuchung der einzelnen Inhaltsstoffe der Fette durchgef hrt Bei diesen Messungen wird ein Fett mit Hilfe des GC in seine Einzelbestandteile aufgespal ten Am Ende der S ule wird der Gasflu aufgesplittet Ein Teil erreicht den FID der andere Teil wird aus den GC herausgef hrt An der Stelle an der
221. n Abb 2 18 Innenansicht des Demonstrators Detaillierte Schaltbilder finden sich in Wel00 120 Standardger t f r den Gastronomen Techn Daten Sensoren ST MW3 FIS bei Up 4 V entspr 0 4 W Leistungsaufnahme Pt 100 Gesicherter Me bereich FOS 1 5 3 8 entspr 7 5 23 polarer Anteil entspr 0 110 sensorische Verdorbenheit wobei 100 bedeutet da das Fett geruchlich verdor ben ist und umgehend auszutauschen ist Me genauigkeit rel Fehler bei nicht nachkalibrierten Sensoren lt 10 v Mw Einschaltzeit 10 Minuten rel Abw v Ew d rel Peakh he mit Extrapol 4 5 Minuten rel Abw v Ew d rel Peakh he mit Extrapol 18 Verweildauer ber dem Fett 1 Minute Mindestwartezeit zwischen 2 Messungen 2 Minuten 99 v Ew wird erreicht Funktionsprinzip Der Gassensor ST MW3 mi t die Konzentration schwerfl chtiger Substanzen die vom Fet talter des gebrauchten Fritierfettes abh ngt Reproduzierbare Ergebnisse ergeben sich wenn man die relativen Signal nderungen des ST MW3 nach einer Minute Me dauer ber dem hei en Fett als Ma f r die Fettqualit t betrachtet Als Fu punkt auf den normiert wird wird ein nach dem Einlaufen der Sensoren extrapolierter Punkt gew hlt und solange beibehalten solange das Ger t eingeschaltet ist Ein Reset des Ger tes in Abwesenheit von Fettd mpfen ist daher nicht notwendig Der Pt 100 Thermoresistor dient der Bestimmung der Fettemperat
222. n GGS 3000 UST GGS 5000 UST ST MW 3 FIS AF 56 Pewatron SP 11 FIS und TGS 2610 Figaro f r eine solche Messung Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse 0 7 r AF 56 3 9V 0 6 p a r rg PH EET 0 4 3 0 3 Faaa tenet theme i 0 2 tes 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 2 SP 11 4V 2 10 a sb T oa EEC S 0 2 ee a 0 0 3 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 TGS 2610 4V j 2 1 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 za MeBort 11 cm ber dem Fett Abb 3 31 Rohdaten einer Messung mit der Sensorplatte Dargestellt sind die Sensoren AF 56 SP 11 und TGS 2610 165 Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse UST 3000 4 3V MeBspannung V Zeit h MeBort 11 cm ber dem Fett Abb 3 32 Rohdaten einer Messung mit der Sensorplatte Dargestellt sind die Sensoren GGS 3000 GGS 5000 und ST MW3 Die Datenaufnahme erfolgte mit dem noch ni
223. n Maximalwert von 190 C eingestellt ist wie es b rigens die Bedienungsanleitung f r tiefgefrorenes Fritiergut verlangt Da die Friteuse ber eine Heiz Kontrollampe verf gt l t sich die Zyklusdauer leicht bestimmen indem man die Zeit zwischen dem zweimaligen Aufleuchten dieser Kontrollampe mi t Desweiteren werden erhebliche Temperaturst rze im Fritierfett durch das Einbringen von tiefgefrorenem Fritiergut hervorgerufen Die Messungen zeigen da die Temperatur des Fritierfettes ohne Fritiergut zwischen 174 C und 186 C liegt Reglerstellung 190 C d h die periodischen Temperaturschwankungen in der Friteuse betragen 12 C Durch das Einbringen des Fritiergutes dagegen sinkt die Fettemperatur um ca 43 C ab so da kurzzeitig eine Minimaltemperatur von 130 C auftreten kann Fritiert wurde immer f r die Dauer von 8 Minuten Danach dauerte es noch weitere 7 Minuten bis die Friteuse wieder ihre Normaltemperatur erreicht hatte Um Meffehler durch Temperatureinfl sse weitgehend auszuschlie en sowie die Reprodu zierbarkeit der Messungen zu gew hrleisten wird f r die Sensormessungen schlie lich fol gende strenge Me prozedur eingef hrt 1 Das 2 Minuten Zeitfenster der Sensormessungen wird so gew hlt da das Maximum der Fettemperatur darin zu liegen kommt Dies ist genau dann der Fall wenn man nach dem Aufleuchten der Heiz Kontrollampe die Sensoren ber das Fett schwenkt Die Heizdauer betr gt pro Zyklus ca
224. n ST MW3 TGS 2610 und UST 3000 hinsichtlich ihrer Feuchteemp findlichkeit im Bereich 10 rF bis 90 rF untersucht Me bedingungen Gesamtgasflu 10 Yh Sp ldauer zwischen den Gasangeboten 10 min 50 rF Gasangebot 2 min Warten 5 min Gasangebot 2 min von 10 bis 90 rF In 10 er Schritten Abb 3 97 zeigt beispielhaft eine Messung zur Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der genannten Gassensoren bei einer Sensorheizspannung von Uy 5 V f r alle Sensoren Gasmischermessungen Untersuchung der Sensorreaktionen bei Feuchtevariation STMW3 U 5 V x Q 700 0 1000 2000 3000 4000 600 iv S 500 UST3000 U 5 V n 3 400 f La 300 ir 3 0 1000 2000 3000 4000 D A TGS2610 U 5 V flew wa ZF 400 0 1000 2000 3000 4000 80 Feuch g 0 euchte ou An 20 U 0 S 0 1000 2000 3000 4000 Zeit sec Abb 3 97 Ansprechverhalten der Gassensoren auf Feuchtevariation am Gasmischer 232 Bestimmung der Viskositat des Fritierfettes Es wurden 4 unabh ngige Me reihen durchgef hrt in denen die Falldauer einer Stahlkugel in einer Glasr hre untersucht wurde Als Versuchsobjekt wurde hier Erdnu l verwendet Es wurde sich hier f r das l entschieden um direkt oberhalb von Zimmertemperatur also bei 25 C messen zu k nnen Die Me reihen wurden f r drei unterschiedliche FOS Werte frisches Fett altes Fet
225. n analytischen und sensorischen Verfahren nicht verzichten kann Elektroni sche Nasen ersetzen diese keinesfalls sondern erg nzen sie For98 In der folgenden Tabelle sind sowohl Forschungseinrichtungen als auch Firmen angegeben die sich mit der Entwicklung der elektronischen Nase besch ftigen 81 Forschungsinstitute Eu ropa Forschungsinstitute USA Australien Firmen Univ Anrwerpen B Univ Griffith Au Airsense D ETH Ziirich CH Univ NewSouthWales Au Alpha MOS Fr IMT CH Univ Sydney Au Aromascan UK Univ Karlsruhe D Univ Wollongong Au Bloodhound Sensors UK Univ Miinchen D Caltech USA Cyrano Sciences U Univ T bingen D NCSU USA EEV UK Inra Fr NASA USA Element Is Univ Rome It PNNL USA Environics Fin PFI Lt Texas A amp M Univ USA Estcal USA Univ Derby UK HKR Sensorsysteme D Univ Glasgow UK Hewlett Packard U Univ Manchester UK Lennartz Electronic MoTech D Univ Southampton UK Nordic Sensor Technologies Se Univ Warwick UK OligoSense B Univ Link ping Se RST Rostock D Smartnose CH Tabelle 1 13 Review der elektronischen Nasen F amp E T tigkeiten und kommerzielle Umsetzung Rev00 In der vorliegenden Arbeit wurde nicht der Weg der elektronischen Nase beschritten da in der Praxis schwerwiegende Probleme auftreten k nnen So wei man bei einer elektronisc
226. n den Fehler minimieren kann ohne den Sensor vor der Messung ausheizen zu m ssen s 0 250 Ermittlung von Leitsubstanzen Die in dieser Arbeit begonnene Ermittlung von Leitsub stanzen fiir die Fettalterung soll in Zusammenarbeit mit dem IFL und der DFA in Gar ching im Rahmen des Verbundprojektes SPAN fortgesetzt werden In diesem Prokekt geht es u a um die Aromadetektion von Brat und Backvorg ngen von Fleisch und Backwaren Die Untersuchung der Aromastoffe soll hier ebenfalls beim FritierprozeB durchgef hrt werden 251 Bedienungsanleitung BAL fur den Insitu Sensor Um ein einwandfreies Funktionieren eines Handger tes zur Detektion von gealtertem Fritier fett auf der Basis des Insitu Sensors zu garantieren ist es erforderlich einige Dinge im Um gang mit dem Insitu Sensor zu beachten Bei einem Endger t bernimmt diese Aufgabe die Bedienungsanleitung BAL Im Folgenden sei ein Vorschlag f r eine BAL vorgestellt 1 Nach dem Anschalten des Ger tes warten bis die Gassensoren auf Betriebstemperatur sind z Zt ben tigen der ST MW3 ca 10 Minuten bis er eingelaufen ist too Zeit Die se Zeit kann durch Anwendung des Programms zur Parametersch tzung des Sensorein laufverhaltens deutlich verringert werden Der Bereitschaftszustand wird z B durch eine gr ne LED angezeigt F hler w hrend dieser Zeit nicht ber das Fett halten oder anderen D mpfen aussetzen 2 Saubere Schutzkappe auf den F hler aufzi
227. n prinzipiell vom Gehalt an freien Fetts uren FFA abh ngt wobei Fette gleicher S urezahl s u aber kurzkettigen Fetts uren niedrigere Rauchpunkte aufweisen als Fette mit h hermolekularen Fetts uren Sch92 Die Bestimmung des RP im Labor ist stark subjektiver Natur so da es nicht verwunderlich ist da sich einzelne Laboratorien hinsichtlich der Bestimmung des RP stark unterscheiden k nnen Zed86 Polymerisation und Viskosit t Polymerisation W hrend des Fritierens kann es thermisch oder oxidativ zur Polymerisation kommen In einigen F llen kann dies zur Schaumbildung f hren Die Polymerisation zeigt sich an einer Zunahme der Viskosit t Abb 1 7 Tabelle 1 4 siehe auch Bos88 Mit zu nehmender Viskosit t durch Polymerisation w chst die Absorption von Fett im Fritiergut Da dies in einigen F llen z B bei Doughnuts erw nscht ist erfolgt oft eine Vorkonditionierung des Fettes Eine Zunahme der Fettabsorption die 30 40 bersteigt ist jedoch in der Regel unerw nscht Polymere verringern die Verdaubarkeit von Fritierfett Pau97 Die innere Reibung Viskosit t Z higkeit wird sp rbar wenn z B in einer Fl ssigkeit paral lel zu einer ebenen Wand eine ebene Platte bewegt werden soll Das erfordert eine Kraft die dem Betrag nach gleich der Reibungskraft ist Kuc89 nay FR bzw z dv Fr NA vn dz Fr innere Reibungskraft A Ber hrungsfl che v Relativgeschwindigkeit zwischen Begrenzungsfl c
228. n sich den zu erwartenden Fehler bei einer entsprechenden Abweichung vom Sollwert leicht ausrechnen FOS Wert 3 7 ohne Temperaturkompensati mit Temperaturkompensati on der Soll Peakh he on der Soll Peakh he 10 C 10 C Abs Peakh he ST MW3 12 5 2 0 Rel Peakh he ST MW3 12 9 1 0 Abs norm Peakh he ST MW3 Nicht bestimmt Nicht bestimmt Rel norm Peakh he ST MW3 Nicht bestimmt Nicht bestimmt Tabelle 3 9 einem FOS Wert von 3 7 Einflu der Fettemperatur auf die Sensorsignale f r das Fett Cremana bei 201 FOS Wert 2 1 ohne Temperaturkompensati mit Temperaturkompensati on der Soll Peakh he on der Soll Peakh he 10 C 10 C Abs Peakh he ST MW3 18 4 4 4 Rel Peakh he ST MW3 18 6 1 8 Abs norm Peakh he ST 9 9 0 1 1 MW3 Rel norm Peakh he ST 10 4 0 0 96 MW3 Tabelle 3 10 Einflu der Fettemperatur auf die Sensorsignale f r das Fett Cremana bei einem FOS Wert von 2 1 Den Erfolg der Korrektur des Einflusses der Fettemperatur auf die relativen Peakh hen des ST MW 3 und damit auf die Bestimmung der Qualit t des gebrauchten Fritierfettes zeigt Abb Untersuchung des Einflusses der Temperatur FOS 2 1 let 07 3 67 5 T oO 2 0 Abb 3 67 eo a B ohne Kompensation mit Kompensation Zeit h I 0 9
229. n sind die freien Parameter des Netzes die Gewichte zwischen den Neuro nen Die Ausgabe des Netzes wird durch diese bestimmt Die Verbindungsst rken m ssen f r die Bew ltigung einer bestimmten Aufgabe auf bestimmte Werte gesetzt werden Normaler weise hat das Netz eine nichtlineare Aktivierung Dabei kann man nur iterativ vorgehen Man vergleicht hierbei die Ist Ausgaben eines Satzes von Eingabewerten mit den Soll Ausgaben Anhand der Differenzen zwischen den Ausgaben nimmt man eine Korrektur an den Gewich ten vor Das kann beispielsweise durch Gradientenverfahren oder Evolutionsstrategien ge schehen Man spricht hier vom sogenannten berwachten Training der neuronalen Netze Da zu ist ein Lern oder Trainingsdatensatz n tig der aus einer Menge von Paaren von Ein und Ausgabevektoren besteht Die Backpropagation Lernregel rechnet die quadratische Abwei chung zwischen Soll und Ist Ausgabe auf die einzelnen Gewichte zur ck und ver ndert de ren Gewichte Das Verfahren wird solange wiederholt bis die Fehler unter einer eingestellten Toleranzschwelle liegen Roj 93 Probleme bereitet da die Fehlerfunktion in ein lokales Minimum gelangen kann da also die Ein und Ausgabevektoren nicht optimal angepa t werden k nnen Prinzipiell ist es so da ein Netz sich besser anpa t wenn es aus mehr Zellen besteht Dabei neigt es jedoch dazu Werte zwischen den Trainingswerten falsch zu interpretieren und die 52 Trainingswerte auswendig
230. n unter Fritierbedingungen nicht standh lt Zus tzlich ist eine Temperierung notwendig da die Viskosit t ebenfalls sehr stark von der Temperatur abh ngt Nach Bor00 w re eine Messung der Viskosit t ber die Frequenz nderung eines QMB s Quarzcristall Microbalance denkbar Dort wird eine Elektronische Zunge als chemisches Sensorsystem f r die Ortung chlorierter Kohlenwasserstoffe im Meerwasser vorgestellt Als Nebeneffekt wird dort die Abh ngigkeit der zwischen der Frequenz nderung eines Quarz schwingers und der Viskosit t der umgebenden Fl ssigkeit erw hnt ate pn Af Frequenz nderung p Dichte n Viskosit t Auf dem 3 International Symposium on Deep Fat Frying der DGF in Hagen 20 21 M rz 2000 wurde ein Ger t namens Fri Check vorgestellt Fri Check E Deneve Grote Baan 375 B 2235 Hulshout welches zur Beurteilung von gebrauchtem Fritierfett geeignet sein soll Das Me prinzip beruht auf einer Viskosit tsmessung wobei hier die Fallzeit eines Metallzylinders bestimmt wird und nach entsprechender Kalibration der totale polare Anteil in Prozent auf einem Display ablesbar ist Es handelt sich hier also wie bei den eigenen Mes sungen um eine Me methode auf der Basis der Stookes Reibung 247 Die spezifische Warme Nach Tabelle 1 8 ist die spezifische W rme mit dem totalen polaren Anteil im Fett korreliert Da der polare Anteil mit zunehmenden Fettalter zunimmt ist zu erwarten da
231. n werden bereits mit hoher Leistungsf hig keit k nstlich nachgeahmt Bislang gibt es aber noch keine Ger te die Geruch und Ge schmack mit vergleichbarer F higkeit imitieren k nnen Doch das Einsatzpotential f r elek tronische Nasen ist gro insbesondere in Umweltschutz Lebensmittel und chemischer In dustrie Denkbar w re zum Beispiel sie zur berwachung des Frischegrades und Optimie rung der Qualit t von Lebensmitteln einzusetzen oder um Emissionen aus Anlagen f r Mas sentierhaltung aus Deponien Kompostierungs und Verbrennungsanlagen zu kontrollieren Solche Analysen werden derzeit noch mit klassischen Methoden wie die Gaschromatographie und sensorischen Pr fverfahren durchgef hrt die aufwendig langsam und diskontinuierlich sind Im Falle der sensorischen Bewertung sind sie berdies subjektiv und schlecht reprodu zierbar In den 80er Jahren wurde der Begriff elektronische Nase gepr gt f r Analysensysteme die aus einer Kombination mehrerer Sensoren bestehen Einige solcher Ger te sind mittlerweile auf dem Markt sie werden vor allem in der Aroma Analytik eingesetzt allerdings meist in der Forschung weniger als Routine Me ger te Trotz des gro en Einsatzpotentials f r elektronische Nasen sind die derzeit auf dem Markt erh ltlichen Ger te noch weit entfernt von der Leistungsf higkeit unserer Nase der zur Aus l sung einer Geruchsempfindung einige Duftmolek le in der Luft gen gen k nnen So kann sie die Ve
232. nachkalibrierten Sensoren lt 10 v Mw Einschaltzeit 10 Minuten rel Abw v Ew d rel Peakh he mit Extrapol 4 5 Minuten rel Abw v Ew d rel Peakh he mit Extrapol 18 Verweildauer ber dem Fett 1 Minute Mindestwartezeit zwischen 2 Messungen 3 Minuten 95 v Ew wird erreicht Funktionsprinzip Der Gassensor ST MW3 mi t die Konzentration schwerfl chtiger Substanzen die vom Fet talter des gebrauchten Fritierfettes abh ngt Der Gassensor TGS 26 0 mi t die Konzentration leichtfl chtiger Substanzen die praktisch vom Fettalter unabh ngig sind bzw geringf gig mit dem Fettalter abnehmen Aus der Verh ltnisbildung der absoluten Signal nderungen von ST MW3 und TGS 2610 ggf aufwendigeres Kompensationsverfahren unter Einbeziehung des GGS 3530 T erh lt man eine von der Fettviskosit t unabh ngige Me gr e die ein Ma f r die Fettqualit t darstellt Da insbesondere der TGS 2610 auf etwaige Restfeuchte im Fett rea giert enth lt der Sensorkopf den Gassensor GGS 3530 T der als Feuchtesensor zur Feuchte korrektur dient Damit ist eine Messung direkt nach dem Fritieren unabh ngig von der im Fett enthaltenen Restfeuchte m glich Der Pt 100 Thermoresistor dient der Bestimmung der Fet temperatur an der Oberfl che Damit wird die Bestimmung der Fettqualit t bei unterschiedli chen Fettemperaturen m glich da das Signal des Pt 100 zur Korrektur des fettemperaturab h ngigen Signals des ST MW3 dient Die Signal
233. nd wurden f r die Untersuchung an realem Fett in die n here Auswahl genommen GGS 3000 GGS 5000 ST MW 3 AF 56 SP 11 TGS 2610 TGS 822 Als bemerkenswert sind die Sensoren GGS 3000 GGS 5000 und ST MW 3 hervorzuheben da sie folgende n tzliche Eigenschaften aufweisen Der UST 3000 reagiert selektiv praktisch nur auf die Substanz bei t 172 s Diese leicht fl chtige Substanz dominiert bei allen frischen Fetten Der UST 5000 reagiert bevorzugt auf mittelfl chtige Substanzen deren Anteil mit zunehmendem Fettalter gr er wird Der ST MW 3 reagiert nur auf schwerfl chtige Substanzen die nur bei altem Fett auftreten Daraus leitet sich der folgende Entwurf f r ein Me konzept ab Das Fettalter sollte sich aus dem Verh ltnis des Signals vom Sensor UST 5000 bzw ST MW 3 zum Sensor UST 3000 ableiten lassen da durch die Verh ltnisbildung die Geruchsabschw chung durch zunehmende Polymerisation des alternden ls kompensiert wird Dieses Me konzept soll mit Hilfe der genannten Sensoren ber realem Fett einer handels bli chen Friteuse verifiziert werden 164 Messungen ber realem Fett unter Fritierbedingungen Messung mit der Sensorplatte thermische Alterung des Fettes Cremana in der Fri teuse Rohdaten der Sensoren Zun chst werden die Gassensoren ber der Friteuse untersucht wobei noch kein Fritiergut eingebracht wird d h das Fett wird nur thermisch belastet Die Abb 3 31 zeigen die Sensor Rohdaten der Sensore
234. ne Extrapolation mit 3 2 und 1 variablen Parametern siehe Abb 3 83 Extrapolation mit 2 var Parametern yo und A liefert kleinste rel Abweichung von Signalendwert 218 Minimale Einlaufzeit von 3 Minuten bei einer rel Abweichung unter 5 m glich ohne Extrapolation betr gt die rel Abweichung 25 vom Endwert Untersuchung der Dauer bis zur Me bereitschaft des ST MW 3 ohne Me datengl ttung oder reduktion BH ohne Extrapolation mit Extrapolation von y aus y Y A exp x t 3 var Parameter y A t Startwerte y 1 A 1 t 100 A 2 var Parameter y A Startwerte y 1 A 1 t 113 1 W 1 var Parameter y Startwerte y 1 A 1 25 t 113 1 rel Abweichung von Signalendwert y Einlaufzeit min Abb 3 83 Relative Abweichung vom Signalendwert in Abh ngigkeit von der Einlaufzeit f r verschiedene Extrapolationen 4 Untersuchung zur Verbesserung der Extrapolation durch Datengl ttung Eine 10 Punkte Gl ttung der Me daten f hrte zu keiner Verbesserung der Extra polation Abb 3 84 5 Untersuchung zur Verringerung der Rechenzeit der Extrapolation durch Reduktion auf 10 Me punkte Leichte Verschlechterung der Extrapolation bei Parametersch tzung mit 2 var Pa rametern Abb 3 84 Keine Erh hung der Fehlerh ufigkeit bei Durchf hrung der Extrapolation mit 2 var Parametern keine Fehler aufgetreten jedoch bei der Durchf hrung der Ex tr
235. nenten in gebrauchtem Fritierfett hier Mais l welches bei 180 C f r eine Stunde an Luft erhitzt wurde Man beachte da es insgesamt etwa 400 Zersetzungsprodukte gibt von denen ca 220 fl chtig sind Pau97 35 Fliichtige Substanz Konzentration mg kg engl Bezeichnung Maiskeim l Maiskeim l Wasser Universit ts K che Kommerzielles Fritie 1h 180 C an Luft 70 h 180 C an Luft nach 12 Wochen ren 10 Tage Hexanal 13 0 11 0 1 7 2 2 Heptanal 10 0 14 2 2 1 2 2 Octenal 4 3 4 9 2 2 2 7 Decadienal t c 6 5 7 4 5 0 5 8 Decadienal t t 32 0 20 0 20 0 5 8 Octane 1 8 1 2 4 4 Undecane 0 24 0 12 0 48 4 4 Pentylfuran 1 9 3 6 0 4 0 9 Pentadecane 0 3 0 2 1 4 1 3 Fritieren verschiedener Nahrungsmittel mit Unterbrechungen Zusammensetzung des Fettes unbekannt gt Fritieren von H hnchen Zusammensetzung des Fettes unbekannt Tabelle 1 7 Konzentration der Fl chtigen Komponenten in Mais l Per96 Gesetzliche Regelungen In der Bundesrepublik Deutschland gibt es f r die Beurteilung von Fritierfetten keine gesetz lichen Regelungen Es gibt Empfehlungen die im Rahmen von zwei Symposien der Deut schen Gesellschaft f r Fettwissenschaften e V DGF Meeting Summary DGF Symposium on Frying und Cooking Fats 1973 DGF Symposium on Frying and Cooking Fats 1979 erarbeitet wurden Diese sind in eine Stellungnahme des Arbeitskreises Lebensmittelchemi scher Sachverst
236. ng Fremdfette aus dem Fritiergut be schleunigen den Verderb Stark riechende Fritierprodukte wie z B Fisch oder Zwiebeln ver ringern die Verwendungsdauer des Fettes Partikel z B St rke Paniermehl verkohlen im Laufe der Zeit was zumindest schon mal eine unansehnliche Verf rbung des Fettes nach sich zieht Filter die schon in die Friteuse integriert sein k nnen schaffen hier Abhilfe Aktive Filter wie z B Aktivkohle oder Zeolithe k nnen Fetts uren und polares Material absorbieren und so das Fett k nstlich verj ngen Nachteil dabei ist jedoch da sich die in der Regel im Fett enthaltenen Antioxidantien innerhalb der ersten Stunden des Fritierens verfl chtigen so da aufgrund des beschleunigten Verderbs die Wirkung der Filter fraglich sind Aufgrund dieses Verhaltens der Antioxidantien verh lt sich Fritierfett hinsichtlich Fettwechsel bzw 34 Nachf llen von Fett prinzipiell anders als z B Motoren l denn beim Fett setzt durch das Nachf llen tats chlich eine Verj ngung ein w hrend man Motoren l besser wechselt an statt nachzuf llen Im Vergleich zu einer kontinuierlichen Fritiertemperatur f hrt wiederholtes Erhitzen und Ab k hlen eines Fritierfettes zu einem st rkeren Anstieg des Gehalts an polaren Verbindungen Dies liegt offensichtlich an einer steigenden Bildung von Fetts urehydroperoxiden w hrend der Abk hlphase bei Temperaturen unter 150 C und deren Abbau w hrend der Erhitzung auf Temperaturen
237. ng w h rend aller Me reihen ge ffnet Die jeweils erste Messung Sensoren GC FID FOS nach dem Hochheizen des Fritierfettes fand fr hestens nach einer halben Stunde statt und f r den Ablauf galt bei den Sensormessungen Die Handhabung der Halbleitergassensoren erfolgte unter Ber cksichtigung der folgenden Tatsachen Die jeweils erste Messung nach dem Hochheizen des Fettes fand fr hestens nach einer Stunde statt um unabh ngig von Einfl ssen z B durch die Lagerung z B die Ansamm lung von Kondenswasser Sch91 zu sein Bei der Lagerung der Sensoren k nnen an der Oberfl che des Halbleiters Luftverunreini gungen und Wassermolek le adsorbiert werden die erst bei hohen Temperaturen und l n gerer Betriebszeit Stunden bis Tage wieder vollst ndig desorbieren R hl96 Aus die sem Grund wurden neu bestellte bzw l ngere Zeit nicht benutzte Sensoren vor dem Ge brauch einige Tage bei maximaler Heizspannung betrieben W hrend des Betriebs der Sensoren kann es durch Ver nderungen von Sensortemperatur Sauerstoffpartialdruck oder Luftfeuchtigkeit zu St rungen kommen die ein Driften des Sensorsignals oder Schwankungen der Sensitivit t bewirken Die in der Umgebungsluft vorhandenen Wassermolek le k nnen an der Halbleiter Oberfl che unter Bildung von Hydroxylgruppen Wasserstoff dissoziieren Dabei wird die OH Gruppe an der Halbleiter Oberfl che chemisorbiert w hrend die Reaktion des Wasserstoffs mit einem der chemi
238. ngsbedingungen eingeleitet Beispiele f r Lenkungsbedingungen auch im Bereich der K che sind die Ber cksichtigung der Zeit Temperaturbedingungen bei Erhitzungsprozessen z B das Einhalten der maximal zul ssigen Fritiertemperatur von Verweilzeiten Standzeiten von empfindlichen Zwischenprodukten Gefrier und K hlgeschwindigkeit nach Erhitzungsprozessen die Anschaffung von Sieben f r das Herausholen von Fremdk rpern z B Abfiltern von Fritierfett etc Die vierte Phase enth lt die Schritte zur berwachung jedes einzelnen kritischen Punktes F r jeden dieser Punkte mu ein Pr fplan entwickelt werden der Angaben enth lt ber die Art der Pr fung z B die Beurteilung von gebrauchtem Fritierfett mit Hilfe des in dieser Arbeit entwickelten Insitu Sensors den Ort und die H ufigkeit die Zust ndigkeit und ein Doku ment welches den Nachweis belegt Es ergibt sich dadurch die M glichkeit die Proze len kung zu nutzen mit oder ohne EDV Unterst tzung z B durch Qualit tsregelkarten oder durch Prozesse deren Erhitzungswerte automatisch geschrieben werden Die f nfte Phase ist die Festlegung der Ma nahmen bei Nichteinhaltung der Lenkungsbedin gungen Es mu auf dem Vorwege berlegt werden wie im Falle einer Entgleisung verfahren werden soll Weiter mu festgelegt werden die Zust ndigkeiten die Anweisungen ber Mit tel und Art des Eingriffes zur Lenkung und die Anweisungen ber den Umgang mit abwei chenden fehlerha
239. nn die k nstliche Nase etwa verschiedene Hopfensorten zum Bier brauen nicht unterscheiden wohl aber ob der Hopfen berdarrt wurde Bei der Beurteilung von Speise l das sich mit der Zeit ver ndert erweist sich die elektronische Nase als u erst n tzlich Nitz Forschungsgruppe hat unterschiedlich lange gelagerte le verschiedener Her kunft mittels Gaschromatographie Massenspektrometrie GC MS mit simultaner Sniffing Bewertung untersucht So konnte festgelegt werden welche Stoffe im Zuge des Ranzigwer dens des Ols geruchsrelevant sind Es handelt sich unter anderen um Aldehyde die durch eine Autoxidation von Fetts uren entstehen Sie sp rt auch die k nstliche Nase auf Da sich ein direkter Zusammenhang zwischen Ranzidit t und gebildeten Spaltaldehyden aufstellen l t kann die elektronische Nase herangezogen werden um die Qualit t von Speise len zu be stimmen For98 Was f r die dargestellten Beispiele funktioniert mu nicht f r andere Anwendungen gelten Bevor man ein Sensorsystem f r eine bestimmte Fragestellung einsetzen kann mu in Vor untersuchungen immer eindeutig gekl rt werden ob die erfolgreiche Klassifizierung mittels Sensorarrays tats chlich auf der Wechselwirkung mit der zu diskriminierenden oder zumin dest mit einer korrelierenden Eigenschaft beruht oder ob andere Einflu faktoren f r die Klas sifizierung verantwortlich sind Daraus folgt da man beim derzeitigen Entwicklungsstand auf die klassische
240. nn durch eine entsprechende Heizungsregelung kompensiert werden Dabei ist allerdings zu beachten da der ST MW3 von FIS eine Chromlegierung als Heizer enth lt dessen Widerstand sich praktisch mit der Temperatur nicht ndert Dies hat zur Folge da die f r den GGS 3000 und den TGS 2610 eingesetzten Heizungsrege lungen nicht verwendet werden k nnen Pausenzeiten zwischen den Messungen Falls die Me dauer deutlich berschritten wurde was schnell passieren kann wenn der Kunde z B den F hler im Fett vergessen hat ist mit h heren Pausenzeiten zu rechnen da die Sensorsignale stark ansteigen k nnen und ent sprechend lange brauchen bis sie wieder auf ein akzeptables Ma abgefallen sind Sensorlebensdauer und Batterieverbrauch Es ist zu erwarten da die Sensorlebensdauer mit der Verweilzeit im Fett abnimmt die beim untertauchenden F hler in der Realit t deutlich h her sein kann als beim Eintauchf hler dies trifft insbesondere f r den GGS 3000 und den TGS 2610 zu da hier bei intensivem Gebrauch Fettablagerungen auf den Schutzgittern zu beobachten sind Ferner kann die Batterielebensdauer deutlich reduziert sein Falls man eine automatische Batterieabschaltung bei l ngerem Nichtgebrauch des Ger tes vorsieht so kann z Zt noch nicht abgesch tzt werden wie sich die kalten Senso ren in der hei en u erst fettdampfhaltigen Umgebung hinsichtlich ihrer Langzeitstabilit t verhalten Je nach Kontamination des F hlerkopfes mit Fe
241. nnenennane 76 Das me technische Problem Geruch errre oeiee eeno aeee eoa eeo eaae eE AE e Aa ENESE Enae SAET 76 GEF chsmessUn gu ee een a eoe E aae a Ee aSa E ea Ene E Se apeere ea IE Ea EEEo Sn 76 Ar mastolle E 78 Objektivierung von Aromen sintirni e ep as eeri r a r a N riasa 78 Elektronische Nasen css engen 80 EXPOTIUNMGNTON OS siscsicsiscsitessccnsasuvcsss Sosdadewsssiede sseaseavedusecssts ansehen einen ehe 84 ApParalives nannten sunshine 84 Infrarot Strahlungspyrometer zur Bestimmung der Temperatur der sensitiven Schicht von Halbleitergassensoren 22 EG aod eed g anand SE avg ang PED iden Pea hea Da 84 Feuchtef hler auf Basis einer Zirkoniumdioxid Zelle A Sonde zur Messung der Restfeuchte im Fett nach dem Enttieren n nsnsssalnssheni Hi Ge vast sacha aye A a R ag A a 87 Der Foodoil Sensor FOS zur Messung der Dielektrizit tskonstanten DK zur Bestimmung des totalen polaren Anteilsim Petts use iaa A EE E E A ENE A REE 90 Gasmischanlage zur Untersuchung der Feuchteempfindlichkeit der Sensoren nsee 96 Das HR GC SOMMSA Verfahren zur Auswahl und Charakterisierung von Gassensoren n se 98 GC MS Messungen an den Fetten Palmin und Cremana uuz2usssssnerssnersnnersnersnensnnnesnnnennenernnnerennan 101 Bestimmung des Rauchpunktes RP von Fritierfett cccscccssseceseeesceteneetenceeessecesaeecsaeessseeseseeseseeesaeers 102 Bestimmung der Viskosit t des Fritierfettes ccccsscccessccessccess
242. nnnnensnnersnnersnnensnnnennenensnnensnnonsnsansnsnennnertane 19 Dielektrizit tskonstante DK und totaler polarer Anteil 224042222400222nBenennnnennsennnnnsnnnnensennnnnsnnnnn 22 Die spezifische W rmekapaz t uncnunenaneken EE E E EEE E E E O aa 23 Relative Fritierst bilit t aia EA E E EEEE E EEEa 25 Peroxidzahl yanana ai a T E E E A E E E E E ek 25 Vorg nge zwischen Fritiergut und Fritierfett cccccsccceseseseeseseeseseeceseeeesaeecsacesseessseecesaeeesaeesseesseeeees 27 Der Fratiervor gang cniri inini E ENEA R EE TEA A duet ETEN Ele 28 Qualit tsver nderungen des Fritierfettes w hrend des Fritierens uurssnersnnersnnessnnnessnnessnnersnnensnnenenneen 30 Anforderungen an einEritierfeit u un a eisernen lekisfeninskilitinienekben 31 Chemische Verdnderun teminine aipe E A E AE EA E ENS 33 Gesetzliche Regelungen icrai aa a A E EE E E NEEE 36 Das HACCP Konzept nein T ETAT REEE EE E TEE E ET ES EEES 40 Halbleiter G ssensoten ann ER 44 Elektronische Eigenschaften oxidischer Halbleiter Gassensoren u unussnsessnseessenersenersnnersnensnsnennnernane 44 Adsorptions und Desorptionsprozesse auf der Sensoroberfl che n on 49 Erzeugung analytischer Redundanz 20222442222s22sernnnersnnessnnensnnnernenensnnensnnensnnnennnnensnnensnensnsnesnnertane 50 Signalauswertung mit Hilfe von Neuronalen und Polynomnetzen zerssrssuresorssonsonunsnnennnne 51 Kurze Einf hrung in k nstliche neuronale Netze
243. nsoren verwendet werden HR GC SOM SA Abb 2 8 4 Abb 2 8 Sensorblock auf der beheizten Detektorbasis des Gaschromatographen Die folgende bersicht enth lt die wichtigsten Parameter von Gaschromatograph und Purge and Trap System TCT PTI4001 Vork hltemperatur 100 C Vork hlzeit 3 min Vorsp lzeit 3 min bei 200 C K hlung fl ssiger Stickstoff Desorptionstemperatur 200 C Desorptionszeit 8 min Trap CP sil 8cp fused silica Kapillare 40 cm x 0 53 mm CP 9001 Trenns ule CP sil 8cp fused silica Kapillare 25 m x 0 32 mm Tragergas Helium 8 ml min 99 FID Gase Wasserstoff 20 ml min Sauerstoff 200 ml min Make Up Gas Stickstoff 20 ml min FID 250 C Heizrate Start 35 C 2 min halten Rampe 5 C min bis auf 240 C Ende 10 min auf 240 C halten Probenentnahme Spritze gasdichte Spritze 10 ml Menge 5 ml Headspace Alle Sensoren wurden mit Hilfe des vom IAP in Zusammenarbeit mit der DFA in Garching entwickelten HRGC SOMSA System gemessen Die Sensoren wurden mit Heizspannungen im Bereich von 2V bis 6V betrieben was Substrattemperaturen im Bereich von ca 150 C bis 450 C entspricht Konstantspannungsverfahren zur Leitf higkeitsmessung Halbleiter Sensorelemente weisen oftmals eine nichtohmsche Strom Spannungskennlinie auf Dies zeigt sich besonders deutlich bei Sensoren mit interdigitaler Me struktur Die beobachteten Nichtlinearit ten sind durch Schottky Kontakt
244. ograph GC mit FID Flammenio nisationsdetektor untersucht 128 Name Hersteller Erdnu l Sonnenblumen l Raps l Systeme U 94008 Ceteil Cedere Frankreich Systeme U 94008 Ceteil Cedere Frankreich Erfurter lm hle VOG AG Linz sterreich Palmin in Plattenform laut Her stellerangabe zu 100 Kokosfett z T gehartet Zum Braten geeignet Wird in Frankreich und der franz sischen Schweiz zum fritieren ver wendet Haupts chlich in B ckereien ver wendet regional in CH Fr Lux und Belgien Herkunft S damerika und S dafrika Unterscheidet sich stark im Gehalt an unges FS Differenz ca 20 Besteht aus mehreren Einzelfetten die z T geh rtet sind Genaue In haltsstoffe sind nicht bekannt Fett entspricht in der Konsistenz dem Fett von Biskin Die Marke JA ist eine Discountmarke der Firma REWE enth lt 58 Linolens ure laut Angabe geeignet f r Salate zum Fritieren ungeeignet enth lt viel Vitamin E Oliven l besteht zu einem gro en Anteil aus unges ttigten Fetts uren und erscheint uns daher zum fritie ren ungeeignet Laut Literatur wird es jedoch in s deurop ischen L n dern zum fritieren verwendet Ob hierbei fritieren in der Friteuse oder lediglich mit viel Fett in einer Pfan ne gemeint ist steht nicht genau fest Laut Herstellerangabe eignet sich Raps l zum fritieren Als Herstel lerland ist sterreich angegeben Evtl wird Raps l dort h ufiger verwendet
245. ollst ndig isolierend w re Infolge der stets vorhandenen Verluste an die Umgebung sind dies in der Realit t St k ke von Exponentialkurven die sich der Umgebungstemperatur tu ann hern Newtonsches Ab k hlungsgesetz Dies f hrt zu einem Fehler bei der Messung der einfach korrigiert werden kann Man kann annehmen da der W rmeverlust an die Umgebung pro Zeiteinheit proportional ist zum Temperaturunterschied zwischen Kalorimeter und Umgebung dQ lZ kl ta ie tk tu Die im Zeitraum T2 T1 abgegebene W rmemenge ist daher 2 Q k t ar 1 Das Integral bedeutet jedoch anschaulich die Fl che zwischen der Abk hlkurve t t und der Geraden t konst im Zeitintervall T2 T1 Abb 1 5 Y Abb 1 5 Realer und idealisierter Temperaturverlauf des Kalorimeter Inhalts 24 Diese Fl che ist proportional zur W rmemenge die w hrend dieser Zeit vom Kalorimeter an die Umgebung abgegeben wurde In der Abb 1 5 ist dies z B die Fl che I f r T T und T2 gegen unendlich d h bei Abk hlung bis auf Umgebungstemperatur F hrt man nun dem Ka lorimeter eine bestimmte W rmemenge Q zu so erfolgt die Erw rmung des Kalorimeters nicht schlagartig sondern beansprucht eine gewisse Zeit To To so da man den in der Abb angedeuteten Kurvenverlauf erwartet Die Fl che II ist wiederum proportional zur zugef hr ten W rmemenge Q W rde man aus diesem Diagramm die Mischungstemperatur entneh men so erhielte man
246. on erfolgt dabei an der einer Doppelbin dung benachbarten Methylgruppe D h unges ttigte Fetts uren werden unter Esterspaltung oxidiert als Folgeprodukte entstehen belriechende niedere Carbons uren Die Geschwindigkeit der Autoxidation ist abh ngig von der Fetts urezusammensetzung der Sauerstoffkonzentration der Temperatur der Lichteinwirkung und der Anwesenheit von Pro xidantien Stoffe die den oxidativen Proze stark beschleunigen wie z B Schwermetallio nen insbesondere Eisen und Kupferionen und Antioxidantien Antioxidantien sind Substanzen die zur Verhinderung der Oxidation in Fett oder fetthaltigen Lebensmitteln eingesetzt werden um so die Haltbarkeit zu verl ngern Sch92 Zu den nat r lichen Antioxidantien geh ren phenolische oder polyphenolische Verbindungen wie Tocophe reole Flavone Cathechine und Cumarine sowie Ascorbins ure und verschiedene Gew rze wie Rosmarin Salbei und Thymian Als k nstliches Antioxidanz ist z B Silicon im Einsatz welches in Deutschland jedoch nicht zugelassen ist Es ist allerdings bedauerlich da hierzu lande z B englisches Fritierfett verkauft werden darf welches das unverdauliche Silicon ent h lt Kel94 Fetts urezusammensetzung Ma gebend f r das Ranzigwerden ist der Gehalt eines Fettes an den 3 unges ttigten Fetts uren l Linol und Linolens ure 18C 1 18C 2 18C 3 Der An teil dieser Fetts uren am Fett ist f r das jeweilige Produkt charakteristisch s u
247. on in den Zilien an Das wiederum f hrt zur Aktivierung von Calcium gesteuerten Chloridkan len die Chloridionen aus den Zilien in den Mukus leiten Durch die depolarisierende Wirkung von Kationeneinstrom und Anionenausstrom depolarisiert die Zelle und feuert Aktionspotentiale 70 Signalverarbeitung in Riechzellen odorants a Abb 1 26 Aktivierung und Inaktivierung des Rezeptorstroms Abb 1 26 zeigt eine Darstellung der bisher bekannten Signalverarbeitungswege in den Riech zilien von Wirbeltieren Im linken Teil der Abb 1 26 erkennt man Riechzellen olfactory sen sory neurons im Zellverband mit den Epithelzellen supporting cells des Riechepithels Die chemosensorischen Zilien sind in eine Mukusschicht eingebettet und stehen in Kontakt mit der Atemluft in der Nasenh hle Der Mukus verhindert das Austrocknen der Zilien bringt die Duftstoffe in L sung und stellt Ionen bereit die den duftinduzierten Rezeptorstrom leiten Abb 1 26 rechts zeigt eine schematische Darstellung der molekularen Komponenten der chemo elektrischen Transduktion Prozesse die den Rezeptorstrom aktivieren sind gr n dar gestellt Die Abschaltung des Rezeptorstroms ist durch rote Pfeile symbolisiert Duftstoffe werden im Mukus gel st und binden an Rezeptorproteine R1 und R2 in der Zilienmembran Die meisten bekannten Duftstoffe aktivieren ber ein G Protein Golf die olfaktorische Ade nylatzyklase AC so da bei Duftstimulation die cAMP Konzentrat
248. or mit aufgesetzter Schutzkappe Die verwendeten Sensoren befinden sich auf einem TO 39 Standardsockel Ust 98 Die Elektroden der sensitiven Schicht und der Heizbahn sind durch Platindr hte mit dem Geh use verbunden The 98 Die zeigt die Zeichnung eines UST Sensors Sensoren ST MW 3 und SP 11 von FIS Bei den Sensoren ST MW 3 und SP 11 handelt es sich um kommerzielle SnO gt Dickschichtsensoren der Firma FIS Inc Japan Sensing material Alumina 12mm Healer a lead wires e 3 5 mm Abb 2 20 Sensorelement des ST MW 3 der Firma FIS Fis Skizze 124 Abb 2 21 Sensorelement des ST MW 3 der Firma FIS Fis Foto Zur Bestimmung der Substrattemperatur mittels Pyrometer wurde das Metallgeh use ge ffnet Die Abb 2 20 und 2 21 zeigen das Sensorelement des ST MW3 das aus einem keramischen AbO Hohlzylinder besteht auf dem zwei Gold Elektroden aufgebracht sind und sich eine SnO gt Sinterschicht mit Zugabe eines Edelmetallkatalysators befindet Im Hohlzylinder befin det sich ein Heizfilament aus einer Fe Cr Metallegierung Es gibt keine direkte Verbindung zwischen Heizung und Substrat Aus diesem Grund ist keine direkte Temperaturbestimmung des Sensorelementes ber die Leitf higkeit der Heizbahn m glich Das Sensorelement ist auf einem Keramiksockel befestigt und von einem Schutzgitter aus rostfreiem Stahl umgeben der als Flammschutz dient und den Einflu von Luftstr mungen reduziert Abb 2 21 und
249. orteil des unbel fteten hermetisch dichten Sensorkopfes ist seine gr ere inh rente Sicherheit bei versehentlichem Fallenlassen Wenn der Sensorkopf im Fett nicht kippt verhindert das Luftpolster im Geh use ein Eindringen des Fettes 205 Untersuchung der Me dauer auf den Kurvenverlauf der Peakh hen der Sensorsi gnale f r den Insitu Sensor Ziel dieser Untersuchungen ist es zu berpr fen ob eine Reduktion der Me dauer unter 2 Minuten m glich ist Um dies zu berpr fen wurde eine Kalibriermessung herangezogen siehe Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Sensorsignal des ST MW3 und dem Fettalter lt gt Kalibrati onsmessungen Abb 3 71 zeigt einen Beispielpeak des ST MW3 der aus einer zweimin tigen Messung bei einem Fettalter von 6 Stunden resultiert Man erkennt da das Sensorsignal nach 2 Minuten noch nicht in der S ttigung ist Man erkennt ferner da der Signalanstieg jedoch zwischen 45 s und 60 s deutlich abflacht Me dauer s 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Signal des STMW3 ao Original 5 Pkt Mittelung 0 s Fu punkt 15s 30s Signal V S lt EEHE EED 120 s Maximum 6 00 6 01 6 02 6 03 Abb 3 71 Absolutes Sensorsignal des ST MW3 bei einem Fettalter von 6 h Das Intervall der Mefidatenaufnahme betrug eine Sekunde Abb 3 72 zeigt den Verlauf des normierten Sensorsignals ST MW3 TGS 2610 in Abh n gigkeit von d
250. ose Diese Reaktion ist auch f r den malzig r stigen Geschmack von Pommes frites verantwort lich Ist allerdings der Zuckergehalt einer Kartoffel zu hoch so schl gt der malzig r stige Geschmack in einen verbrannt ru igen Geschmack um Um das zu verhindern werden Kar toffeln vor dem Fritieren oftmals blanchiert Durch hei es Wasser entzieht man ihnen einen Teil ihres Zuckers Nicht nur der Zuckeranteil einer Kartoffel ist eine kritische Gr e beim Fritieren die Kartoffel darf auch nicht zuviel Wasser enthalten Der Wassergehalt sollte kei nesfalls ber 80 liegen der St rkegehalt bei 14 17 Die strengen Anforderungen an die Kartoffel f hren letztlich dazu das von rund 160 verschiedenen Kartoffelsorten nur wenige zum Fritieren geeignet sind Die gebr uchlichsten Sorten sind Bintje Clarissa und Agria Die Maillard Reaktion beschleunigt sich mit steigender Temperatur und verl uft optimal bei einem Wassergehalt von 12 bis 18 29 Qualitatsveranderungen des Fritierfettes w hrend des Fritierens Die Qualit t des Fritierguts und die Qualit t des Fritierfettes sind eng miteinander verkn pft Nach Blumenthal 1991 kann man den Zustand eines Fritierfettes in unterschiedliche Phasen einteilen die im Laufe seines Abbauprozesses durchlaufen werden Abb 1 9 Dabei treten im Fett verschiedene Ver nderungen auf Tabelle 1 5 il Ges Fribiereils i 7 wal i O AB C D E irhitzungschruer o Fp Abb 1 9 Qualit t des Fr
251. p 0 0 gibt es zur Kontrolle einen weite ren Referenz ltyp 4 0 der also einem FOS Wert von 4 0 entspricht mit der Zusammenset zung 100 Myristinisopropylester Die Referenz le lassen sich unter Lichtabschlu bei 4 C mindestens ein Jahr lagern Weg98 Es gilt der folgende Zusammenhang zwischen dem polaren Anteil im Fett und dem vom Ger t angezeigten FOS Wert Abb 2 5 93 FOSs FPolaro Antoillesoomp polaires 0 mit Thai Kalibriserurs LL beep lt a A P ra ek sd Police Arlelle comg polaina x l N 4 P 4 N 4 Bi 4 j 4 i i BE pa y ia a b BA 1 aa ar i a ib ag ra fi ib Rt FOS War FOS Walsur Par der en ed Abb 2 5 Zusammenhang zwischen polarem Anteil und FOS Wert nach Kalibration mit Null l FOS Die FOS Me werte sind willk rliche Einheiten Eine FOS Einheit entspricht in etwa 0 1 Dielektrizit tseinheiten Weg94 In Sch92 wurden folgende Vorschl ge Tabelle 2 2 f r die Beurteilung von gebrauchten Fritierfetten bei Untersuchungen mit dem FOS gemacht Sch98 94 Bewertungskriterium Subjektiver Eindruck FOS Wert Polare Anteile Frisch unbenutzt Noch gut Austauschen Verdorben Tabelle 2 2 Bewertungskriterien f r die Beurteilung von gebrauchtem Fritierfett Nach dem Einschalten ist der FOS nach ca 8 10 Minuten je nach Umgebungstemperatur me bereit gr ne LED leuchtet Danach ist es allerdings empfehlenswert no
252. p 3UNIOTULION 3Jyon y s p Zunprunumy S JISSYJI ANZ UNY YOOU JI NSIX Z Z OIP YOINp sassnjfursajyone j sop FUNITUNUIN uonesusduioyo yan94 001 Id outs Joqn uon esuoduioyinjeloduay 000 LSN Yep Jogn uonesusduoyajyonsg SIpUoM OOT Jd UoUTA Joqn uonesusdwoy messdwo UT Z yoru JOU SUIZIOH Sop pusIyem owyeu 000 SOD usp oqn uonesusdwoya yona uoyoyfeusig Uap sne 0197 fneusgjeqd nzep EMWN LS Sep um SOL EMIWN LS Sunpgiq Zunopqy Z Jop SuesysmpInN I yoru uoyoypeusig u p sne 0197 SOL EMN STRYJA Ap Joqn Jonep USJEYUISASFOHSULTEUSIS sep Joqn LS STWJRYIS A sep JOPO EMWN LS Sop peus sZunzinN Jop Sunwwunssg Jonepssunzjny Jop Sunwwnsog IS sep Joqn PonepsdunzinN Jop Sunwwnsog SuN IOMSNeeUSIS Optimierung der Leistungsaufnahme des Insitu Sensors im Hinblick auf die sp tere Verwendung als Handger t Zwecks Verringerung der Leistungsaufnahme des Insitu Sensors wurde der GGS 3000 Low Power als Ersatz f r den GGS 3000 getestet Man erkennt Abb 3 1 da der GGS 3000 Low Power Substratfl che 1 5 mm x 1 5 mm bei gleicher Substrattemperatur wie der GGS 3000 Substratfl che 3 mm x 3 mm nur die halbe Leistung ben tigt Ferner ist zu beachten da der Low Power Typ zum Erreichen der gleichen Substrattemperatur eine kleinere Spannung ben tigt als der GGS 3000 Da der Sen sor als Feuchtesensor zur Kompensation des Feuchteeiflusses dienen soll ist noch die Frage interessant wie star
253. pl Phys Markus L mmer in C erstellt 57 Das Riechen Nach der Lebensmittelhygieneverordnung s o steht die organoleptische berpr fung des gebrauchten Fritierfettes im Vordergrund der Beurteilung der Verzehrfahigkeit Daher soll in diesem Kapitel auf das Riechen und im n chsten Kapitel auf das Schmecken eingegangen werden Bevor Lebewesen sehen und h ren konnten waren sie in der Lage zu riechen Im Tierreich ist f r das berleben der Geruchssinn das wichtigste Sinnesorgan Die molekularen Mechanis men die es Riechzellen erlauben so viele verschiedenen Duftstoffe zu erkennen und zu un terscheiden konnten mit Hilfe neu entwickelter Methoden in der Biologie in den letzten Jah ren weitgehend aufgekl rt werden Es wurden faszinierende Verst rkungsmechanismen ge funden mit denen selbst einzelne Duftmolek le noch zu erkennen sind Hat96 Unter dem Begriff Chemorezeption werden alle Sinnessysteme zusammengefa t die sich mit der Erkennung von chemischen Signalstoffen besch ftigen Sie sind f r das berleben vom Einzeller bis hinauf zu uns Menschen notwendig Wichtige Verhaltensweisen z B Nahrungs aufnahme Orientierung Fortpflanzung sind unabdingbar mit einem funktionierenden Ge ruchssinn verbunden Deshalb hat dieser Sinn sich ganz schnell bis zur h chsten Leistungsf higkeit entwickelt Er ist bei uns Menschen noch vielschichtiger geworden greift auf vielen Ebenen in unser Leben ein h ufig ohne uns bewu t zu wer
254. r Aktionspotentiale werden gebildet Diese werden ber den langen Nervenfortsatz direkt in das Gehirn geleitet und beinhalten die Information ber die Qualit t und Quantit t des Duftreizes Ein wesentlicher Unterschied und die Weiterentwicklung be steht vor allem in den verschiedenen Botenstoffen second messenger die zur Signaler kennung und Verst rkung benutzt werden und nat rlich in der zentralen Verarbeitung Menschliche Geruchswahrnehmung Bei S ugetieren bis hin zum Menschen konnten inzwischen alle molekularen Komponenten Rezeptor G Protein Enzym Ionenkanal dieser intrazellul ren Botenstoffaktivierung isoliert und die DNA der beteiligten Gene entschl sselt werden Von den Riechrezeptoren sind mitt lerweile mehr als 100 verschiedene Typen beschrieben F r diese Rezeptoren gibt es eine mehrere hundert Mitglieder umfassende Genfamilie vermutlich die gr te im Genom bei S ugetieren berhaupt Es handelt sich um Proteine die aus einer Kette von ca 300 Ami nos uren bestehen die sieben Mal die Zellmembran der Sinneszellen durchqueren Alle bis her beschriebenen Rezeptorproteine besitzten eine hnliche Aminos uresequenz d h sie sind stark homolog Am schlechtesten konserviert sind einige extrazellul re Bereiche zwischen der dritten vierten und f nften Membran durchspannenden Region Gro e Variabilit t in diesen Dom nen l t vermuten da sich dort die Bindestelle f r die Duftmolek le befindet Jeder der Rezeptoren
255. r Fuhler Abb 3 73 Normiertes Sensorsignal des ST Mw3 in Abh ngigkeit von der Me dauer f r einen Peak bei einer Stunde und 6 Stunden Fettalterungsdauer Aus den Ergebnissen wird ersichtlich da eine Reduktion der Me dauer von 2 Minuten auf eine Minute durchaus sinnvoll ist Ein Puffer von 15 Sekunden zur untersten Grenze von 45 Sekunden Me dauer ist ausreichend 208 Vergleich der Messungen an den Fritierfetten Biskin und Cremana mittels Insitu Sensor GC FID Foodoil Sensor und Olfaktometrie Gesamtgeruchseindruck Die Abb 3 74 zeigt den Verlauf der FOS Werte DK von Biskin Marke Lucull und Crema na Marke Rau im Vergleich Biskin hat eine deutlich niedrigere Anfangspolarit t FOS 0 95 im Vergleich zu Cremana FOS 1 71 Aufgrund der praktisch identischen Kurven steigungen bleibt die Differenz der FOS Werte vom Anfang tiber die gesamte Fritierdauer 10 h erhalten FOSsiskin 9 5 n 3 FOScremana 9 5 n 3 74 Damit hat Biskin die RFS relative Fritierstabilit t also Zeit nach der der FOS Wert 3 0 betr gt nach 9 5 h erreicht w hrend dies bei Cremana bereits nach 6 5 Stunden der Fall war Legt man nur den FOS Wert als Kri terium f r Fettqualit t und somit f r den Zeitpunkt des Fettaustausches zugrunde so m te da Fett Cremana ca 3 h fr her ausgetauscht werden als das Biskin nderung der DK von Fritierfett w hrend der Alterung in der Friteuse 0 2 4 6 8 10 Fettemp 180 C Fettmass
256. r Menge ist es zum Beispiel m glich Substanzen bzw Gasgemische zu identifizieren oder hnlichkeits beziehungen zwischen dem von einer unbekannten Probe verursachten Signalmuster und be kannten Mustern herzustellen Eine Aussage ber den Geruch kann die elektronische Nase nicht treffen Sind die Hauptkomponenten in einem Gasgemisch gleichzeitig auch die Ge ruchstr ger was in vielen F llen nicht zutrifft so kann man eine Korrelation zum Geruch aufbauen F gt man aber diesem Gasgemisch eine geruchslose Substanz hinzu so wird der Unterschied zu unserem Geruchssinn deutlich Die elektronische Nase w rde diese Probe als abweichend einordnen obwohl keine eindeutige Geruchsver nderung stattgefunden hat Ganz anders w re das Ergebnis wenn dem urspr nglichen Gasgemisch wie es in der Praxis sehr oft vorkommt eine geruchsaktive Komponente unterhalb der Nachweisgrenze des Sensorsy stems hinzugef gt wird die aber die menschliche Nase noch eindeutig wahrnimmt Obwohl die Probe einen anderen Geruch hat w rde die elektronische Nase keinen Unterschied zur urspr nglichen Probe erkennen Trotzdem bietet diese Sensortechnologie noch nie dagewese ne Anwendungsm glichkeiten ihre St rke liegt in der Objektivit t und Reproduzierbarkeit der Messungen Umfassendere Informationen zu diesem Themengebiet finden sich in Fre98 Boc97 Ob ein Chemosensor oder ein geschulter Sensoriker eingesetzt werden sollte h ngt von der Fragestellung ab So ka
257. r Qualit tssicherung und pr fung im Lebensmittel handel GmbH IQS Oberaltenallee 16 22081 Hamburg untersucht Der Untersuchungsbe fund vom 26 4 2000 ergab folgendes Ergebnis Bezeichnung der Probe Reines ungeh rtetes Pflanzenfett Probennummer 000308 01 Probeneingang 06 03 00 Probenherkunft per Post von Herrn Becker Universit t Gie en Untersuchungsbeginn 22 03 00 Verpackung eingewickelt in beschichtetes farbig bedrucktes Papier Lieferumfang 1 Packung Deklaration Cramana Feine K che Reines ungeh rtetes Pflanzenfett F r bek mmliches Braten leichtes Fritieren und leckeres Fondue 4 P ckchen 250 g 1 kg Walter Rau Lebensmittelwerke GmbH amp Co KG 49171 Hilter Loskennzeichnung Stempel auf der R ckseite 10 04 00 A MHD 10 04 00 S urezahl mg KOH G 0 51 Amtl Best Methode 35 LMBG L 13 00 5 Peroxidzahl nach Wheeler 0 125 mmol O2 kg 7 9 Amtl Best Methode 35 LMBG L 13 00 6 Fetts urezusammensetzung g 100g bezogen auf Gesamtfetts uren 116 GLC Analyse der Fetts uremethylester Ges ttigte Fetts uren Einfach unges ttigte Fetts uren Mehrfach unges ttigte Fetts uren Laurins ure C12 0 Myristins ure C14 0 Palmitins ure C16 0 Palmitoleins ure C16 1 Stearins ure C18 0 ls ure C18 1 cis 9 Linols ure C18 2 Archins ure C20 0 Eicosens ure C20 1 Behens ure C22 0 Trans Fetts uren Gesamt C18 1 trans 7
258. r Typ zum Erreichen der glei chen Substrattemperatur eine kleinere Spannung ben tigt als der GGS 3330 T 86 Feuchtef hler auf Basis einer Zirkoniumdioxid Zelle A Sonde zur Messung der Restfeuchte im Fett nach dem Fritieren Im Folgenden sei das Funktionsprinzip des Feuchtef hlers auf der Basis einer Zirkonium dioidzelle kurz erl utert Abb 2 2 und 2 3 Abb 2 2 F hlerkopf mit Me verst rker ohne Ausleseeinheit Frozessluft Raumluft Environmental air process air age Pur on gui iad geringe Lut ifeuente op lee Pumidd ty Chae Lot Lf euehte l Chigh humidity FeivorversbL rker Aaleusent pre op FS9315 Helar nda probs Abb 2 3 Schematischer Aufbau des Feuchtefiihlers auf Basis einer Lambda Sonde Nach der folgenden Gleichung erfolgt die Umrechnung von Sauerstoffvolumenanteil in Was serdampfvolumenanteil V H20 V 1 V O2 V x 1 Vo Vo Vo O2 Vo V Me volumen Gesamtvolumen oberhalb der Friteuse also nach dem Fritieren V H20 Wasserdampfteilvolumen im Me volumen V O Sauerstoffteilvolumen im Me volumen Vo Au enluftvolumen vor Addition von Wasserdampf also vor dem 87 Fritieren Vo Teilvolumen der Komplement rgase Au enluftvolumen abz glich Sauerstoff und Wasserdampfvolumen im Au enluftvolumen Vo O Teilvolumen des Sauerstoffs im Au enluftvolumen Beachte Trockene Au enluft hat einen O2 Volumenanteil von 0 21 Der Ausdruck in
259. r aus Rutheniumoxid oder Platin was den Einsatz einer Heizungsregelung erlaubt Beim SP MW3 handelt es sich ferner um einen Plate type was bedeutet da sich die sensitive Schicht auf einem sehr d nnen 0 3 mm und schma len 2 mm x 2 mm Aluminiumoxid Substrat befindet was eine verminderte Leistungs aufnahme zur Folge hat Der ST MW3 dagegen ist als Tube type ausgef hrt siehe Ex perimentelles F hlerkopfdesign Es mu noch das kundenfreundliche F hlerdesign gefunden werden siehe Diskussion und berpr ft werden ob unser Me konzept damit realisierbar ist Der f r unsere Testzwecke eingesetzte Sensorkopf w rde vom Bediener verlangen da er ihn f r eine Minute exakt ber das Fett h lt was kaum zumutbar ist F r unsere Versuche im Labor wurde ein Stativ zur Befestigung des Sensorkopfes verwendet was in dieser Form in der Praxis nicht zum Einsatz kommen kann Es wurden verschieden Fritierg ter untersucht Pommes H hnchen Fisch allerdings in kleinen Mengen im Bereich 1 kg Es mu noch untersucht werden ob bei entspr gr e ren Mengen ebenfalls keine Querempfindlichkeiten auftreten Dabei sollte auf jeden Fall ein Vergleich mit den konventionellen Testmethoden FOS LRSM erfolgen Einlaufverhalten Extrapolation Nach l ngerem Nichtgebrauch des Sensors kann man ein etwas abweichendes Einlaufverhalten beobachten Es mu berpr ft werden inwiefern man mit einer geeigneten Extrapolatio
260. rbare Restfeuchte mehr vorhan den ist Nach etwas ber 20 Minuten betr gt der Einflu der Feuchte auf das Signal des ST MW3 noch 10 195 Untersuchung des zeitabhangigen Feuchteeinflusses 200 Model y yO A exp x t ExpDec1 Chi 2 0 09559 150 yO 0 05459 0 16115 A 40 93099 78 77794 t 3 7625 2 26267 100 GGS 3530 T a rel Abw von Kennlinie ohne Feuchte 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Datei testo AP3b FeuchteKalib absolut FK1_5_60 opj i i n FK1 5 60 1 dat Zeit min Insitu Sensor Datum 9 3 99 Abb 3 62 Relative Abweichung von der Kennlinie ohne Feuchte in Abh ngigkeit von der Zeit nach dem Fritieren fiir den GGS 3530 Low Power Untersuchung des zeitabhangigen Feuchteeinflusses 50 g i i i i E i 2 i i Model y y0 A exp x t ExpDec1 3 40 I Be Ben e Ve ee Chi 2 0 00293 a et i yO 0 01488 0 04314 30 I A 1 49389 0 82681 e t 8 24593 3 3207 E 2 ARE IR Sana ee A ST MW 3 X 10 bd c Q i 0 m FOS 1 8 2 e FOS 2 8 T 10 aa 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Datei testo AP3b FeuchteKalib absolut FK1_5_60 opj 1 i FK1 5 60 1 dat Zeit min Insitu Sensor Datum
261. rbeiteten Fritierguts Die Farbe des Fettes wird immer dunkler der Geschmack ranzig und kratzig und die Fettabsorp 30 tion des Fritierguts steigt stark an Die Dauer des direkten Kontakts zwischen Fritiergut und Fritierfett nimmt w hrend dieser Phasen stark zu Bailey s Industrial Oil and Fat Products 1994 So betr gt der Kontakt in der ersten Phase nur etwa 10 der gesamten Fritierdauer 50 in der optimalen Phase und nahezu 100 in der letzten Ph ase Bei gro en und komplexen Lebensmitteln l t sich der Energietransfer in das Lebensmittel nicht allein durch eine l ngere Verweildauer des Fritierguts im Fritierfett oder mit Hilfe einer h heren Fritiertemperatur erreichen Entscheidend ist viel eher die Gr e der Friteuse sowie die Art und die Menge des verwendeten Fritierfettes L ngere Verweildauern und h here Temperaturen f hren statt dessen nur zu einem schnelleren Abbau des verwendeten Fritier fettes W hrend der ersten Fritierdurchg nge nehmen die Lebensmittel jeweils ann hernd die gleiche Menge Fett auf Mit zunehmender Viskosit t des Fritierfettes im Laufe des Fritierens steigt die Fettaufnahme des Lebensmittels immer st rker an Neben der Anzahl der Fritierdurchg n ge ist die Fettaufnahme des Lebensmittels auch sehr stark von der Art des Fritiergutes abh n gig Neben der Abgabe von Wasser aus dem Lebensmittel kommt es auch zu einem Austausch zwischen dem Fett des Fritiergutes und dem Fritierfett So l t sich
262. rbindung R 1 p Menthen 8 thiol die das typische Grapefruitaroma wieder gibt in einer Konzentration von nur rund 10 8 Milligramm pro Liter mg l aufsp ren Dem gegen ber hat ein Chemosensor mit etwa 1 mg l eine deutlich h here Reizschwelle Der psy chophysikalische Vorgang der Erkennung und Charakterisierung von Geruchsnoten bleibt noch der menschlichen Nase vorbehalten Elektronische Nasen k nnen dagegen hnlichkei ten bzw Unterschiede beschreiben die aber nicht unmittelbar mit dem Geruchseindruck kor relieren m ssen Die Bezeichnung elektronische Nasen f r derartige Systeme ist irref h rend behauptet Nitz Potentielle Anwender verbinden mit diesem Namen Eigenschaften die nur der echte Geruchssinn besitzt Das Me prinzip ist meist die nderung der elektrischen Leitf higkeit eines Materials wenn sich Gasmolek le darauf setzen Halbleiter Gassensor Das sensitive Material besteht ent weder aus dotierten Metalloxiden wie Zinndioxid oder aus leitf higern Polymeren Nachteil dieses Me prinzips ist da nderungen der Konzentration eines Gases nicht proportional als Me signal wiedergegeben werden Eine Alternative ist die direkte Bestimmung der Masse nderung einer sensitiven Substanz Daf r k nnen einmal Schwingquarze verwendet werden hier ndert sich die Eigenfrequenz des Schwingquarzes mit der Masse oder noch empfindlicher Bauelemente die akustische Oberfl chenwellen surface acoustic waves SAW me
263. re Stunden bei 180 C gealtertes Fett verwendet Nach drei Minuten wurde hier die Heizspannung f r das Substrat auf dem sich das Fetttr p chen befindet abrupt auf 5 V gebracht Dies entspricht einer S ttigungstemperatur von ca 210 C Die Heizrate direkt nach dem Einschaltung der Heizspannung betr gt ca 3 C s Bem Aufgrund eines versehentlich zu hoch gew hlten Verst rkungsfaktors schl gt der ST MW3 an Dies hat eine berlastung der Me box zur Folge was den geringf gigen Signalein bruch des PT 100 Signals zur Folge hat Die Abb 3 89 zeigt die relativen Signal nderun gen von ST MW3 und UST 3000 f r frisches und altes Fett sowie das Signal des PT 100 f r die beiden Messungen Bem Normiert wurde bei der Berechnung der relativen Signal nde rung auf das Signal nach den drei Minuten Vorlaufzeit nn TEE rn MeBbox berlastet Messung neues Fett altes Fett Me spannung V 8 Messung w 6 IN S 4 neues Fett D altes Fett 2 lt 0 Messung neues Fett altes Fett 0 540 1080 1620 2160 2700 3240 Zeit s Abb 3 89 Relative Signal nderungen von ST MW3 und UST 3000 f r frisches und altes Fett sowie das Signal des PT 100 f r die beiden Messungen Die Sensoren im Einzelnen ST MW3 Das Signal bei altem Fett steigt schon in der Hochheizphase oberhalb 150 C deutlich an w hrend das Signal bei frischem Fett erst deut
264. rgebackenen tiefgefrorenen Pommes Frites als Fri tiergut durchgef hrt Die Abb 3 38 3 39 und 3 40 zeigen die Rohdaten der Sensoren GGS 3000 UST GGS 5330 UST ST MW 3 FIS AF 56 Pewatron SP 11 FIS TGS 2610 Figaro und TGS 822 Figaro Als Sensorheizspannungen wurden die in den Abbildungen angegebenen aus den Headspace GC Messungen ermittelten optimalen Werte verwendet N heres zum Me ablauf findet sich in L m98 Rohdaten der Messungen Abb 3 38 3 40 Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse UST 3000 4V 7 927398 o owmounouou 20 o a sts a MeBspannung V a a a on ore 1 5 1 0 0 5 0 0 0 5 10 15 20 Zeit h Modifizierter Sensorkopf j Abb 3 38 Signale der Sensoren GGS 3000 GGS 5000 und ST MW3
265. rhindern Beispiel f r ein solches Netz INPUT N SINGLE U OUTPUT Weitere Informationen zu diesem Themengebiet finden sich in Rap98 54 Programm zur Parameterschatzung des Sensoreinlaufverhaltens Extrapolation des Signalwertes nach Einlauf Bei einem gassensorbasierten Handger t hier zur Detektion des Verdorbenheitsgrades von gebrauchtem Fritierfett kommt es darauf an da m glichst kurz nach dem Einschalten das Ger t me bereit ist Dies ist aus zweierlei Sicht kundenfreundlich denn einerseits m chte der Kunde m glichst direkt nach dem Einschalten messen andererseits hat eine lange Wartezeit einen erh hten Strombedarf zur folge die Sensoren sind w hrend dieser Zeit in Betrieb was bei einem batteriebetriebenen Ger t unbedingt zu vermeiden ist Die Wartezeit bis zur Be triebsbereitschaft h ngt direkt von der Einlaufzeit der im F hlerkopf integrierten Sensoren ab Die Einlaufzeit ist hier die Zeit die der auf Betriebstemperatur befindliche Sensor ben tigt bis sich der Grundleitwert im Vergleich zur Betriebsdauer nicht mehr wesentlich ndert Die Zeit die der Sensor bis zum Erreichen der Betriebstemperatur ben tigt liegt je nach verwen deter Heizungsregelung unterhalb 15 s und bleibt hier au er Betracht Da der Halbleiter gassensor ST MW3 von FIS bei der Qualit tsbeurteilung von verdorbenem Fritierfett die be deutendste Stellung einnimmt wird er im Folgenden betrachtet Man mu nat rlich beachten
266. rte Energie dient zur Temperaturerh hung oder ob gleichzeitig vom System Arbeit geleistet wird z B Expansionsarbeit d h ob der Druck konstant bleibt cp oder ob das Volumen konstant bleibt cy Da hier nur Fl ssigkeiten bzw feste K rper be trachtet werden kann aufgrund der geringen Volumen nderung bei Erw rmung c cp gesetzt werden Die spezifische W rmekapazit t kann mit einem Mischungskalorimeter bestimmt werden In einem Gef bekannter W rmekapazit t Cw befindet sich die zu untersuchende Fl ssigkeits menge z B Fritierfett der Masse m der Temperatur T Ein Probek rper z B aus Kupfer hat die Masse m und wird auf die Temperatur T2 z B in einem Ofen erhitzt L t man ihn in das Kalorimeter fallen stellt sich nach einer Weile eine Mischungstemperatur Tm ein Nach 23 dem Energiesatz gilt da aufgenommene und abgegebene W rmemenge gleich sind Rich mannsche Mischungsregel Qa C2m2 T2 Tm Quaut Cm Cu Tm T1 C tm t1 t2 tm Die W rmekapazit t von Kalorimetergef R hrer Thermometer nennt man Wasserwert Man beachte da der Wasserwert von Gef en aus schlecht w rmeleitenden Materialien vom F llstand abh ngig ist W rmeverluste beim Kalorimeter Wenn man das Temperatur Zeit Diagramm t t Kur ve eines solchen Mischungsprozesses aufnimmt dann w rde sich vorher und nachher ein horizontaler Kurvenverlauf t konst ergeben wenn das Kalorimeter v
267. rten precursor Molek ls einher und f hrt zu Bindungsenergien von mehr als 50 KJ mol Mad 89 Im Gegen satz zur Physisorption werden hier oftmals Bindungen auf der Sensoroberfl che aufgebro chen so da sich Valenzbindungen ausbilden k nnen Boc 97 Reaktion mit reduzierenden Gasen An der Oberfl che kommt es zu einer Reaktion zwischen den chemisorbierten Sauerstoffato men und dem reduzierenden Gas R welches man nachweisen will R O gt RO e Das Elektron wird an das Leitungsband des Halbleiters abgegeben w hrend das Reaktions produkt thermisch von der Sensoroberfl che desorbiert wird Der Leitwert an der Oberfl che des Halbleiters steigt an Solange Sauerstoff sowie reduzierende Gase in der Umgebung vorhanden sind handelt es sich bei der Chemisorption von Sauerstoff sowie der anschlie enden Reduktion um konti nuierlich ablaufende Prozesse Bei konstantem Sauerstoffpartialdruck in der Umgebung des Sensors ist der Leitwert also proportional zur Konzentration reduzierender Gase in der Atmosph re und kann zu deren Nachweis verwendet werden Rap 98 Selektivit tsbeeinflussung Zur Steigerung von Selektivit ten zu bestimmten Gasen und zur Erh hung von Ansprechge schwindigkeiten werden Edelmetallkatalysatoren auf die Oberfl chen von oxidischen Halb leitergassensoren aufgebracht Dabei finden neben den Metallkatalysatoren Pd Pt Au und Ag auch Metalloxide wie Cu2O NiO und V205 Verwendung Mad 89 Die Aktivit t des
268. rung einer HACCP Studie sollte man einen Terminplan vorlegen wann eine Revision des Systems durchzuf hren ist 43 Halbleiter Gassensoren Das Prinzip von halbleitenden Gassensoren Abb 1 11 beruht auf reversiblen elektrischen Leitf higkeits nderungen die durch Adsorption von oxidierenden und oder reduzierenden Gasen auf der Sensoroberfl che bewirkt werden Die Betriebstemperaturen betragen dabei typischerweise 200 C und mehr G p 95 Auf der Oberfl che laufen Reaktionen ab die der sensitiven Schicht Elektronen entziehen oder zus tzliche Elektronen liefern Die damit ver bundene nderung der Leitf higkeit wird in dem Ma e r ckg ngig gemacht wie die betref fenden Gase wieder desorbieren Bel 96 sensitive Schicht SnO strukturierte Platin Elektroden Keramiksubstrat ALOs Platin M ander Heizung Abb 1 11 Schematischer Aufbau eines Halbleitersensors mit Interdigitalstruktur strukturierte Pt Elektroden Lin 96 Ein einzelner Halbleiter Gassensor ist nur bedingt zum selektiven Nachweis bestimmter Gase geeignet da er gegen ber praktisch allen oxidierenden und reduzierenden Gasen Queremp findlichkeiten aufweist Ferner reagieren sie sehr empfindlich auf nicht beeinflu bare Be triebsparameter wie zum Beispiel die Luftfeuchte Halbleiter Gassensoren wurden bereits umfangreich in vielen Ver ffentlichungen und Arbei ten beschrieben Daher m chte ich auf die Autoren Fle 91 Koh 89 Mad 89
269. s Becherglas gehalten um zu berpr fen ob die subjektive Bestimmung des RP objektivierbar ist Prinzipskizze siehe Abb 2 10 Funktionsweise Optischer Rauchmelder Abb 2 10 Eine Leuchtdiode f llt die Me kammer mit Licht Gelangt Rauch in die Me kammer so wird dieses Licht reflektiert und trifft auf die Photodiode Not Ger tebezeichnung und Hersteller des Rauchmelders Rauchw chter von der Firma Hekatron GmbH Br hlmatten 9 D 79295 Sulzburg 102 Technische Daten Typ Betriebspannung Ruhestrom Betriebs Umgebungstemperatur Gewicht optischer Rauchw chter 9 V Blockbatterie lt 4yuA 5 40 C 114g 103 Bestimmung der Viskosit t des Fritierfettes Es wurde die Falldauer einer Stahlkugel in einer mit fl ssigem Fritierfett gef llten Glasr hre bestimmt siehe Grundlagen Glasrohre au en 8 mm innen 6 mm Fallstrecke Abstand zwischen den 2 Markierungen 1 12 m Stahlkugel Masse 0 2613 g 3 95 mm Fettemperatur 25 C Fettsorte Erdnu l 104 Gassensoren Die folgende Tabellen Tabellen yy zz enthalten eine Ubersicht iiber die in den einzelnen Experimenten verwendeten Halbleiter Gassensoren Sensorname verwendet fiir Hersteller Verwendet Verwendet Ausgew hlte laut Hersteller f r HRGC f r Mes Sensoren f r sungen ein Handge ber rea lem Fett GGS 1000 L a GGS 4000 Ammoniak IAP Eigen pr paration IAP Eigen
270. s aussahen als die FID Diagramme der Proben die nach Prozedur 1 gealtert wurden Dieser Sachverhalt wird am Beispiel von Oliven l verdeutlicht Das Oliven l wurde deshalb verwendet da es sehr schnell altert und sich die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit der Prozeduren somit sehr leicht berpr fen l t Das Alter des Oliven les betrug in beiden Messungen 2 Stunden Peaks bei Oliven l das nach Peaks bei Oliven l das nach Bemerkungen Prozedur 1 gealtert wurde Prozedur 2 gealtert wurde Messung 160 dat Messung 147 dat alle peak Angabe in Se alle peak Angabe in Se kunden im geschlossenen Gef zus tzlicher peak bei Alterung im geschlossenen Gef 233 sehr klein dieser peak ist bei der Alte rung nach Prozedur 2 sehr deutlich zu erkennen bei der Alterung nach Prozedur 1 hebt er sich nur wenig von der Nullinie ab dieser peak entsteht nur bei der Alterung im offenen Ge Tabelle 2 7 Alterung von Oliven l im offenen Erlenmeyerkolben und in einer geschlossenen Braunglasflasche Wie man Tabelle 2 7 entnehmen kann bestehen Unterschiede in der Zusammensetzung der leichtfl chtigen Substanzen Dieser Unterschied ist m glicherweise auf das Fehlen von Sauer stoff bei der Alterung im geschlossenen Gef zur ckzuf hren Aus diesem Grund wird die Alterung nach Prozedur 2 nicht weiter untersucht Au erdem ist noch anzumerken da eine Alterung im geschlossenen Gef zwar eine h here Konstanz des Da
271. schen Potential des Bulks liegt Pinning des Fermi Niveaus ist keine Chemisorption mehr m g lich Sauerstoff erzeugt ein maximales Oberfl chenpotential von etwa 1 eV seine maximale Bedeckung liegt bei 10 bis 10 cm Weisz Limit Hei 88 Mad 89 Die elektrische Leitf higkeit eines oxidischen Halbleitersensors Kann ebenfalls durch die An wesenheit reduzierender Gase erh ht werden da sie zu einem Verbrauch von adsorbiertem Sauerstoff oder von Gittersauerstoff f hren k nnen Im Falle von SnO m ssen diese Fehl stellen jedoch erst in den Bulk diffundieren um als Donatoren zu wirken Eine weiterf hrende Einf hrung hierzu wird in Koh 89 gegeben Auch die Ladungstr gerbeweglichkeit kann durch nderungen des Oberfl chenpotentials beeinflu t werden Eine Modellierung f r den Fall von SnO gt D nnschichtsensoren findet sich in Zem 88 Polykristalline Schichten Die Einbu e an Leitf higkeit durch die Unterbrechung der Gitterperiodizit t an der Oberfl che betr gt meist nur einen geringen Teil der Volumenleitf higkeit Aus diesem Grund be steht die sensitive Schicht von Gassensoren auf der Basis oxidischer Halbleiter in der Regel nicht aus einem Einkristall sondern aus einer polykristallinen Sinterschichtstruktur deren Widerstand sehr viel st rker von adsorbierten Molek len beeinflu t wird Je nach Grad des Zusammensinterns der Einzelkristallite durch Temperprozesse wird die Leit f higkeit des Gesamtsystems
272. schen dem fetteigenen Off Odor und dem gargutspezifischen Off Odor zu unterscheiden Als Austauschkriterium rein nach dem FOS Wert beurteilt sollte die relative Fritierstabili t t RFS siehe Grundlagen angesehen werden FOS 3 0 Die RFS betrug f r das von uns untersuchte Fett Cremana ca 10 h was nach allen Erfahrungen und neuesten Pressemeldun gen durchaus sinnvoll erscheint d h nach 10 h sollte sp testens der Fettaustausch erfolgt sein Sch96 Neben der Bedienungsanleitung des Foodoil Sensors existiert noch eine Erg nzungen zur Betriebsanleitung die auf folgende kritische Punkte hinweist Erw rmzeit Nach der Einschaltung des Instruments dauert es ca 8 10 Minuten bis die gr ne Lampe der Testtaste aufleuchtet Danach ist es empfehlenswert noch ca 5 6 Min mit dem ersten Ein tropfen der lprobe in den Me tiegel abzuwarten damit der Me tiegel ausreichend durchw rmt ist Erdnu fett Die zum Test vorgesehenen Proben m ssen immer filtriert werden Dies gilt auch f r die 0 Probe die auch unsichtbare Partikel oder Feuchtigkeit enthalten kann welche den Me wert beeinflussen Die 0 Probe des Fettes zuerst vorsichtig aufw rmen z B durch Erw r mung in einer Glasdose im Warmwasserbad Filtrierung von Es ist empfehlenswert bei allen Probe Entnahmen die Muster vor dem gebrauchtem l Test im FOS Instrument zu filtern und Fett Danach gen gt es nicht die in der BAL angegebenen 8 10 Minuten bis zur
273. smittel aus die als Isolator dient Aufgrund dessen wird die Oberfl che des Fritierguts gek hlt und ein Verkohlen oder An brennen verhindert solange Wasser das Lebensmittel verl t Obwohl die Temperatur des Fritierfettes im g nstigsten Fall zwischen 180 C und 190 C liegt wird im und um das Fri 28 tiergut nur eine Temperatur von etwa 100 C erreicht Die Dampfschicht um das Lebensmittel ist aber instabil Wasser erreicht ber das Fett die Oberfl che des Fettes und verdampft W hrend des Wasserentzugs auf drei Prozent oder weniger bildet sich an der Oberfl che des Lebensmittels je nach Produkt eine Haut oder dicke Kruste mit zahlreichen Hohlr umen und Poren Die Oberfl che des Fritierguts vergr ert sich In der Bildung dieser Kruste liegt ein wesentlicher Unterschied der in der Friteuse fritierten Produkte gegen ber gekochten Le bensmitteln Das Fett dringt in die durch den Wasserverlust freigewordene Hohlr ume wie in einen Schwamm ein und der innere Teil des Fritierguts wird gekocht Bei Temperaturen von 170 190 C bildet sich z B auf der Oberfl che der von Pommes frites eine Kruste aus geronnenem Eiwei und karamelisiertem Zucker Die braune F rbung dieser Kruste wird durch die sogenannte Maillard Reaktion benannt nach ihrem Entdecker dem franz sischen Biochemiker Louis Maillard hervorgerufen eine Reaktion von Aminos uren Peptiden und Proteinen mit verschiedenen Zuckern der Kartoffel wie Glucose und Fruct
274. sogenannter Schmeckpa pillen Hautvertiefungen in denen sich die Feuchtigkeit gut h lt Eine Geschmacksknospe enth lt neben den Sinneszellen auch noch St tzzellen und Basalzellen Die Sinneszellen ragen in einen mit Fl ssigkeit gef llten Raum hinein Dieser steht durch einen Chorus mit der Mundh hle in Verbindung In eine Geschmacksknospe treten etwa 50 Nervenfasern ein und verzweigen sich in ihr Jede Nervenfaser nimmt mit ihren Verzweigungen Kontakt mit mehre ren Sinneszellen auf Jede Schmeckzelle hat ihrerseits Kontakt mit den Verzweigungen von bis zu zw lf Nervenfasern Eine einzelne Geschmackssinneszelle besitzt eine begrenzte Le bensdauer von wenigen Tagen Sie wird durch eine nachr ckende Zelle ersetzt Diese ist Ab k mmling einer Basalzelle Dabei m ssen die synaptischen Verkn pfungen mit der alten Schmeckzelle gel st und mit der neuen wiederhergestellt werden Iren i Abb 1 29 Links Zunge Mitte blattf rmige Geschmackspapillen Rechts Geschmacksknospe Der Mensch kann nur vier Geschmacksqualit ten unterscheiden n mlich salzig sauer s und bitter Reibt man die menschliche Zunge mit verschiedenen Schmeckstoffen ergibt sich folgende Verteilung der Empfindlichkeiten Bittere Stoffe werden vor allem am Zungengrund sauere und salzige an den R ndern s e an der Zungenspitze wahrgenommen Die Wahrnehmungs schwelle f r Schmeckstoffe ist erheblich h her als die f r Duftstoffe sie liegt je nach Sub stanz
275. sorbierten Sauerstoffatome zur Bildung einer zweiten ebenfalls chemisorbierten Hy droxylgruppe f hren kann Als Folge findet eine Freisetzung elektrischer Ladungstr ger an der Oberfl che des Halbleiters statt Ausgehend von einer endlichen Anzahl freier Oberfl chenpl tze an denen Sauerstoffatome oder Hydroxylgruppen chemisorbiert wer den k nnen f hrt deren Abs ttigung mit Hydroxylgruppen zu einer Abnahme der Senso rempfindlichkeit Zur Desorption bzw Nichtadsorption von Hydroxylgruppen mu der Sensor also entweder permanent bei hohen Temperaturen betrieben oder in regelm igen Abst nden ausgeheizt werden R hl96 Um diese Effekte weitgehend zu verhindern und um einen relativ stabilen Grundleitwert Nullinie zu erhalten wurden die Sensoren im Sensorkopf auch zwischen den Messungen permanent geheizt Mit jeder nderung der Heizspannung dauert es eine gewisse Zeit bis sich ein neues thermodynamisches Gleichgewicht zwischen dem Sauerstoffpartialdruck in der Luft und dem Sauerstoffdefizit im Kristallgitter des Halbleiters einstellt Die Heizspannungen wur den deshalb immer am Ende der Me tage kontrolliert und ggf nachgeregelt bzw auf neue Werte eingestellt Vor jeder Messung erfolgte dann lediglich eine Kontrolle und Protokol lierung der Heizspannungen W hrend jeder Me reihe stand der Sensorkopf zur Bel ftung am ge ffneten Fenster und wurde f r jede Messung ber die Friteuse geschwenkt Dort befand sich der Me kopf f r
276. sors arb units s 13 01 99 e 01 02 99 A 23 02 99 v 02 03 99 Zeit h Insitu Sensor Abb 3 54 Verlauf der relativen Peakh hen des ST MW3 bei 2 Minuten Me dauer f r 4 unabh ngige Messungen an dem Fritierfett Cremana In der Abb 3 55 ist der Mittelwert f r 4 Messungen mit den zugeh rigen Standardabwei chungen f r die relativen Peakh hen dargestellt Dabei ist zu beachten da f r jeden Me punkt der Mittelwert aus 4 Messungen gebildet wurde und die dazu geh rende Standardab weichung als Fehlerbalken angegeben wurde In der Abb 3 56 sind die relativen Fehler f r jeden Me punkt in Abh ngigkeit von der Fettalterungsdauer f r die relativen Peakh hen dar gestellt Man erkennt da w hrend eines gro en Zeitraums der Me dauer der relative Fehler deutlich unter 10 liegt z T deutlich unter 5 Der etwas gr ere Fehler zu Beginn einer Messung ist auf den von Fett zu Fett variierenden Feuchtegehalt zur ckzuf hren darauf deu tet das hier nicht abgebildete Signal des GGS 3000 hin Ferner beobachtet man gegen Ende der Messung einen Anstieg der Me ungenauigkeiten 186 Kalibrationsmessung Cremana Friteuse Mittelwert und Standardabweichung aus 4 Messungen gemittelte rel Peak H he des ST MW3 arb units 0 2 4 6 8 10 Abb 3 55 Mittelwert f r 4 Messungen mit den zugeh rigen Standardabweichungen f r die relat
277. sotsntacvoase ney sada ouveisigsoohietioduneatasentsothsacvasizesetsetbetons 254 Literatur zum HACCP Konzept 04er nnget 259 Literatur zum Thema Signalverarbeitung in Riechzellen u 224022240022000220neennernnnerennenenneen 259 ANHANG snenia a e N EEE SR a Erara 263 Zusammenfassung Zur Konzeption eines F hlers mit Halbleitergassensoren zur Beurteilung der Qualit t von gebrauchtem Fritierfett gem des HACCP Konzeptes bzw den Empfehlungen von ALS und DGF erfolgt zun chst die Bestimmung von Leitsubstanzen mit Hilfe eines Gaschromato graphen GC Dazu werden verschiedene in Europa verwendete Fette und le in einem Er lenmeyerkolben in einem Trockenofen thermisch gealtert und eine Analyse des Headspaces mit Hilfe der Gaschromatographie durchgef hrt Der GC erlaubt es die in den Fetten enthal tenen Aromastoffe mit Hilfe geeigneter chromatographischer Trenns ulen sequentiell einem Flammenionisationsdetektor FID zur quantitativen Analyse und ber einen Splitt einem sniffing port Olfaktometrie zur Beurteilung des Geruchseindruck der Einzelsubstanzen oder wechselweise einem Array aus Gassensoren HR GC SOMSA zur Bestimmung der Emp findlichkeit der Gassensoren auf die Einzelsubstanzen zuzuf hren Zu Referenzzwecken wird bei jeder Messung der totale polare Anteil im Fett mit Hilfe des Foodoil Sensors Northern Instruments bestimmt Der vom Foodoil Sensor angezeigte FOS Wert ergibt sich dabei aus
278. ssen TM96 Da chemische Sensoren oft nicht selektiv auf Einzelsubstanzen ansprechen Kann ein einzel ner Sensor eine Komponente in einem Gemisch nicht eindeutig nachweisen Darum fa t man mehrere unterschiedlich empfindliche Einzelsensoren zu einem Array zusammen was ge meinsam mit der Anwendung intelligenter Methoden der Signalverarbeitung die Selektivit t dieser Sensorelemente entscheidend verbessert Mehrere dieser teils selektiven teils unselek tiven Einzelsensoren mit unterschiedlichen Ansprechcharakteristika erzeugen ein Signalmu ster das mit Methoden der Mustererkennung verarbeitet werden kann Und so werden die festen oder fl ssigen Proben gemessen In einer gasdicht verschlosse nen Glasampulle wird die Probe bis zum Erreichen der Gleichgewichtskonzentration in der 80 Gasphase thermostatisiert und anschlie end durch den Sensor geleitet Die Einzelsensoren des Arrays ver ndern durch eine Wechselwirkung mit der durchstr menden Gasphase je nach Sensortyp entweder ihre Grundfrequenz oder ihre Leitf higkeit Besteht das Array zum Bei spiel aus f nf Sensoren dann bekommt man bestenfalls f nf unterschiedliche Me werte die das Signalmuster f r die gemessene Probe darstellen Eine Unterscheidung einzelner Substan zen Gasgemische oder gar Ger che gelingt immer dann wenn die Signalmuster der unter suchten Proben sich signifikant unterscheiden Trainiert man das System mit den Signalmustern vieler oder aller Elemente eine
279. ssungen ber realem Fett unter Fritierbedingungen 2 s0sr22ur020 2002000000000000000000000000 165 Messung mit der Sensorplatte thermische Alterung des Fettes Cremana in der Friteuse nononono 165 Messung mit dem modifizierten Sensorkopf unter Fritierbedingungen mit Pommes Frites als Fritiergut 171 Messungen mit dem Sensorkopf f r 2 bis 4 Gassensoren zur Insitu Messung oscene 183 Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Sensorsignal des ST MW3 und dem Fettalter gt Kal brationsmessungen 4 u 2 22 erea o ed ents ETES Ra e TO e aa sapene iTe oigeeungesstede otebuateesntin 183 Verfahren zur Ermittlung des Fettalters bei sehr altem Fritierfett 1 0 0 0 ces eeeeesseecesneeeeneeesneeeeseeeeeaes 191 Untersuchung des zeitabh ngigen Feuchteeinflusses gt Kompensation des Feuchteeinflusses bei der Bestimmung der Fettnutzungsdauer 0 0 es eeeceeeeeccesneecsneecsseecescecesaeecsseecseecesaeeesseccseecsaeesseeseneeensaes 194 Untersuchung des Einflusses der Fettemperatur w hrend der Messung auf die Sensorsignale gt Temperat urkompensation ei Hanh Riss E Riss ih 200 Untersuchung des Einflusses des Abstands des Insitu F hlers von der Fettoberfl che auf die Sens rsigh le r2 2 222 Re hI ae ei teh ee aaiae e aar ee ierat 203 Untersuchung des Be und Entl ftungsverhaltens des Insitu Sensors eeseesseeeseeeeseeeeseeeneeeesnee 205 Untersuchung der Me dauer auf den Kurvenverlauf der P
280. t r kung ca 1000 fach Empfindlichkeit Hoch Schwelle gt 10 Molek le ml Luft bei Tieren oft nur 100 1000 Qualit ten Etwa 10000 unterscheidbare D fte Grobe Einteilung in 7 Duftklassen Blumig Rosen therisch Birnen Moschusartig Moschus Kampfer Mottenkugel Faulig faule Eier Stechend Essig Minzig Pfef ferminz Tabelle 1 11 Zusammenstellung der charakteristischen Eigenschaften von Geruch Erl Klassifizierung von Ger chen Der Geruchssinn unterscheidet sich von allen anderen Sinnesbereichen zun chst einmal da durch da die Sprache f r Dufteindr cke keine spezifischen Empfindungskategorien bereit stellt W hrend zur Beschreibung der von anderen Sinneskan len vermittelten Eindr cke be sondere W rter wie s rot oder weich zur Verf gung stehen ist das wahrnehmende Sub jekt bei der Kommunikation ber Duftempfindungen meist auf die Angabe einer Duftquelle angewiesen Wir sagen etwas riecht blumig oder knoblauchartig verwenden also eine exter ne Charakterisierung weil wir ber eine interne Bezeichnung f r den entsprechenden Dufteindruck nicht verf gen Dieser Mangel an verbalen Duftkategorien findet sich brigens soweit bekannt in s mtlichen Sprachen Immerhin k nnen wir Ger che als angenehm oder unangenehm bewerten Allerdings wird nur ein verh ltnism ig geringer Teil der bekannten D fte als angenehm empfunden Y Hamauzu stellte fest da von 400
281. t und lsorte wurden die Hauptpeaks w hrend der Alterung betrachtet Die folgenden Abbildungen Abb 3 20 zeigen beispielhaft f r Sonnenblumen l und die Re tentionszeiten tr 341 s und 519 s den zeitlichen Verlauf der einzelnen Peaks der untersuch ten Fette und le im Verlauf der Alterung Gleichzeitig ist noch der Verlauf des FOS Wer tes dargestellt Der subjektive Geruchseindruck wurde wiefolgt angegeben Geruchseindruck 1 noch gut 2 austauschen 3 verdorben Eine feinere Unterscheidung erscheint f r den Laien kaum sinnvoll Der Gesamtzeitraum der Fettalterung wurde somit in 3 Gebiete eingeteilt wobei f r das jeweilige Gebiet der entspre chende Geruchseindruck gilt 148 Headspace GC Messungen zur Fettalterung von Sonnenblumen l im Kolben 0 30 2 m Peakh he 0 25 beit 341 s 0 20 341s normierte Werte oO er ol FOS Wert oO ua oO 1 Geruch frisch 2 Geruch maBig 3 Geruch verdorben Peak H he von Zeit h Abb 3 20 Peakh henverlauf linear gefittet f r tr 341 s FOS Wert und Geruchseindruck in Abh ngigkeit von der Alterungsdauer Alterungsreihe von Sonnenblumen l MeBintervall halbst ndlich 0 3 341s 172s von tt o N 0 1 Peakh he normiert auf t Fettalter h Abb 3 21 Peakh henverlauf FFT Gl ttung mit 8 Punkten f r tr 341 s 149 Headspace GC Messungen zur Fettalterung
282. t verdorbenes Fett durchgef hrt Tabelle 3 12 Abb 3 98 Die Fettemperatur w hrend den Messungen betrug etwa 40 C FOS Wert Falldauer Mes Falldauer Mes Falldauer Mes Falldauer Mes sung s sung 3 s sung 3 s sung 4 s 8 36 51 36 52 36 52 36 58 5 13 28 69 31 46 31 28 31 35 0 91 19 54 19 35 19 30 19 27 Tabelle 3 12 Falldauer der Stahlkugel in Abh ngigkeit vom FOS Wert f r 4 unabh ngige MeBreihen Nach dem Kapitel Polymerisation und Viskosit t in Grundlagen folgt da die Viskosit t der Fallzeit proportional ist wobei die Temperatur konstant zu halten ist Man erkennt Abb 3 98 einen deutlichen Anstieg der Viskosit t mit dem Fettalter ausgedr ckt durch den FOS Wert Viskosit ts nderung von Cremana mit dem Alter 40 35 30 25 Viskosit t Fallzeit in s 20 Fettalter FOS Wert Abb 3 98 Abh ngigkeit der Falldauer der Stahlkugel in Cremana f r drei verschiedene Fettalter 233 Bestimmung des Rauchpunktes RP von Fritierfett RP visuell RP Rauchmelder RP Herstellerangabe C C C frisches Cremana 200 230 13 25 h gealtertes 180 205 Cremana 20 5 h gealtertes 175 205 Cremana frisches Dreigold 205 235 220 230 Tabelle 3 13 Untersuchung des Rauchpunktes von Fritierfett visuell und mittels eines optischen Rauchmelders Wie in Tabelle 3 13 zu sehen ist wurde der RP der bei
283. t dominieren Der ST MW3 FIS reagiert nur auf schwerfl chtige Substanzen t gt 1000 s die mit dem Fettalter zunehmen Aus den Untersuchungen geht somit der ST MW3 als geeigneter signalgebender Sensor her vor Um von einer durch die mit dem Fettalter steigende Viskosit t verursachten Dampf druckabnahme der schwerfl chtigen Substanzen unabh ngig zu sein kann man das Signal des ST MW3 durch Hinzunahme des Signals des GGS 3000 bzw TGS 2610 entsprechend korri gieren Die so vorausgew hlten Sensoren werden in einen F hlerkopf Insitu F hler zur Messung ber realem Fett in einer handels blichen Friteuse integriert Wegen seiner gro en Ver breitung in Europa wird das Palmfett mit dem Handelsnamen Cremana Fa Walter Rau ver wendet Als Fritiergut werden handels bliche tiefgefrorene vorgebackene Pommes frites verwendet W hrend der Fritierversuche ist der Insitu Sensor hinsichtlich Geometrie und Bel ftung optimiert worden Ein gerade in das Fett eintauchender hermetisch geschlossener F hlerkopf erweist sich als optimale L sung Der ST MW3 hat sich wie erwartet als signal gebender Sensor qualifiziert wobei er einen der Aldehydzahl bzw Peroxidzahl analogen Verlauf aufweist Der Zusammenhang zwischen dem Signal des ST MW3 und dem Fettalter ist analog einer Kondensator Auflade Funktion Um auch noch bei sehr hohem Fettalter eines eindeutige Zuordnung zwischen Sensorsignal und Verdorbenheitsgrad des Fettes zu
284. t jedoch keine Angaben ber das Material des Heizelementes Fig gibt stattdessen f r eine typischen Heizspannung von 5 V eine Temperatur des Sensorele mentes von an die bei ca 240 C liegt Das Sensorelement ist in einem Nylon 66 Geh use untergebracht Fig 127 MeBablauf Ermittlung von Leitsubstanzen f r die Fettalterung Es wurde die Qualit tsver nderung verschiedener Fette und le bei thermischer Belastung untersucht Dazu wurden jeweils 25 g eines Fettes bzw 30 ml eines Ols in einem Erlen meyerkolben in einem Trockenofen bei 180 C thermisch belastet Zu Referenzzwecken wurde der Zustand des Fettes mit Hilfe von Headspace GC Messungen und mit Hilfe des Foodoil Sensors zur Bestimmung der Dielektrizit tskonstanten und damit der polaren Anteile im Fett untersucht Diese Untersuchungen dienten dazu Leitsubstanzen zu finden die charakteristisch f r fri sches und gealtertes Fritierfett bzw l sind Dazu wurden verschiedene in Europa verwen dete Fritierfette und le untersucht Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf Substanzen gelegt die sorten unabh ngig in allen Fetten und len vorkommen und ein Merkmal f r die Qualit t Ranzigkeit des Fritierfettes bzw les sind So bedeutet beispielsweise ein Peak bei gleichen Retentionszeiten bei der Untersuchung von zwei verschiedenen Fetten also das Vorhanden sein der gleichen Substanz in diesen beiden Fetten Desweiteren wurde untersucht welche der Komponenten den unangen
285. t mit einer Mischung aus 1 3 Diphenyl 1 1 3 3 tetramethyldisilazan Hexamethyldisilazan und Pentan im Volumenverh ltnis 1 1 2 desaktiviert so da eine Desorption der injizierten Substanzen ausgeschlossen werden kann Vor der Injektionsphase wird der Glasliner mit einem Heliumstrom kontinuierlich gegengesp lt und somit verhindert da die Umgebungsluft samt enthaltener Spuren anderer Verbindungen durch das Injektions septum eintritt 98 Am unteren Ende des Glasliners befindet sich eine Kryofokussierung die mit fliissigem Stickstoff betrieben wird In dieser Trap wird die aufgegebene Probe bei 100 C ausgefroren und aufkonzentriert Nach erfolgter Injektion wird die Kryofokussierung in sehr kurzer Zeit auf 200 C aufgeheizt und die fokussierte Probe wird thermodesorbiert Durch dieses Verfah ren gelangt die gesamte Probenmenge pfropfenartig auf die Kapillartrenns ule im Inneren des Ofens der durch fl ssigen Stickstoff gek hlt werden kann Am Ende der Trenns ule befindet sich wiederum ein Splitter der den Gasstrom im Volumen verh ltnis 1 1 auf einen FID Flammen Ionisations Detektor und einen Sniffing Port auf teilt Der FID verwendet Wasserstoff und Sauerstoff als Brenngase Stickstoff dient als Sp l bzw Beschleunigergas Make Up Gas Der Sniffing Port dient normalerweise zum Abrie chen der eluierten Substanzen kann aber bei Messungen mit einem Sensorarray auch als An kopplungsstelle f r das Geh use mit den Gasse
286. t zunehmender Entfernung von der Oberfl che ab inhomogenes elektrisches Feld Befindet sich nun ein Molek l in einem Ab stand von der Oberfl che der gr er ist als der Abstand zwischen den beiden Me elektroden so wird es durch das Feld praktisch nicht beeinflu t Daher finden alle wesentlichen Effekte die durch das elektrische Feld verursacht sind in einer d nnen Fl ssigkeitsschicht statt die an die planare Oberfl che des Sensors angrenzt Der Foodoil Sensor mi t gerade die Kapazit t dieses D nnfilms des Fettes Im folgenden wird nun erl utert da diese D nnfilm Kapazit t gerade die Kapazit t ist die auf die Fettoxidation zur ckgeht Das intensit tsstarke elektrische Feld an der Oberfl che des Sensors bewirkt nun da sich Molek le mit einem permanenten Dipolmoment senkrecht zur ebenen Oberfl che des Sensors ausrichten Bei diesen Molek len handelt es sich um relativ lange Kohlenstoffketten die in ihrer funktionellen Gruppe z B Oxide Ketone oder Alkohole enthalten W hrend sich nun diese funktionellen Gruppen senkrecht zur ebenen Oberfl che des Sensors ausrichten kann man annehmen da Fremdstoffe im Fett wie z B Additive und kleinere Molek le die ge w hnlich ionisch sind durch eine positive Raumladungsschicht die sich aus Ionen an der Oberfl che gebildet hat von der Oberfl che abgesto en werden Neben den Fremdstoffen 90 werden auch gr ere Molek le mit stark elektronegativen funktionellen
287. talter schwach abnimmt und GGS 3000 reagiert selektiv auf Pentan und in weitaus st rkeren Ma e auf Feuchte somit als Feuchtesensor und Ersatzsensor bei Ausfall des TGS 2610 einsetzbar als geeignet f r die Bestimmung des Verdorbenheits grad von Fritierfett erwiesen F r diese Sensoren wurde ein Sensorkopf konstruiert der in seinen Dimensionen auf die Erfordernisse bei der Untersuchung des Verdorbenheitsgrades von Fritierfett angepa t ist Material Aluminium Sensoren ST MW3 FIS TGS 2610 Figaro GGS 3330 T UST alternativ GGS 3530 Low Power Gewicht mit Sensoren 34 g Au endurchmesser 3 8 cm H he au en 2 6 cm H he innen 2 3 cm Gewinde f r Tragarm M5 Tragarm Aluminiumstab 4 Madenschrauben M4 zur Regulierung der Durchl ftung Abb 2 13 zeigt eine Zeichnung und Abb 2 14 ein Photo des Sensorkopfes 109 58 LLELELEMELELE AR A i ENN GANG or cf Vag Skizze des Insitu Sensors Abb 2 13 110 Abb 2 14 Photo des Insitu Sensors Zus tzlich zum GGS 3000 wurde der GGS 3530 Low Power getestet Aus den Messungen mit dem Pyrometer geht hervor da der GGS 3530 T Low Power Substratfl che 1 5 mm x 1 5 mm bei gleicher Substrattemperatur wie der GGS 3000 Sub stratfl che 3 mm x 3 mm nur die halbe Leistung ben tigt Ferner ist zu beachten da der Low Power Typ zum Erreichen der gleichen Substrattemperatur eine kleinere Spannun
288. tandteilen Da die DK hier temperaturabh ngig ist Orientierungspolarisation erfolgt beim FOS die Messung bei konstant 49 C Die Korrelation von DK und polarem Anteil ist sehr gut Weg98 Sch93 Weg94 Der Foodoil Sensor FOS von Northern Instruments Corp Modell NI 21 A scantecno tra ding CH 8803 R schlikon Abb 2 4 mi t die nderung der Dielektrizit tskonstanten von Fritierfett Funktionsprinzip des Foodoil Sensor Angaben aus US974 US265 Die Kapazit t von len bzw Fetten nimmt mit dem Oxidationsgrad der le bzw Fette zu Die Messung der durch Oxidation verursachten nderung der Kapazit t ist bei gro volumi gen Proben sehr schwierig da Fremdstoffe wie z B Additive vorhanden sein k nnen oder ich w hren der Alterung S uren bilden k nnen z B freie Fetts uren die die Kapazit t beein flussen k nnen Die oxidativ bedingte nderung der Kapazit t ist sogar sehr klein im Ver gleich zum Einflu der Additive usw Es ist somit erforderlich die auf die Oxidation zur ck gehende nderung der Kapazit t von der Kapazit ts nderung bedingt durch Additive usw zu trennen Der Sensor enth lt ein Paar planare Elektroden mit einem einheitlichen Zwischenraum so da ein fl ssig fest Interface mit elektrischen Feldlinien durch die Fl ssigkeit hier Fritierfett entsteht Da die sensitive Oberfl che des Sensors planar ist herrscht die gr te Feldst rke direkt an der Oberfl che und die Feldst rke nimmt mi
289. te hervorgehen die den typischen Geruch und Geschmack verdorbener Fette hervorrufen Sch92 In der Zersetzungsphase der Peroxide entstehen die fl chtigen und nichtfl chtigen Abbaupro dukte 25 Induction Free Radical Free Aacical Period Propagation Termination Phase Free Radical Peroxide Peroxide initiation Formation Stabilization Peroxide Phase Phase f Decomposition Phase Peroxide Value aos Time hours Abb 1 6 Peroxidbildung und Zersetzung in Abh ngigkeit von der Fritierdauer Per92 Pal ment _ Maternal psst PETTE LL TELLI Increasing valua Time units ooa e Abb 1 7 Qualit ts nderung von Fritierfetten w hrend des Gebrauchs Per92 26 Zum Fritieren verwendetes Fett Konti nuier lich er hitztes Fett Oh 3h 6h 12h 30h 60h 80h 90h 90h Frei 0 12 0 13 0 13 0 17 0 30 0 88 1 37 0 32 Fetts u ren ls ure Pero 1 34 1 53 1 63 2 73 1 92 2 41 2 94 2 20 xidzahl meq kg Iodzahl 128 00 128 00 127 00 126 00 126 00 123 00 124 00 122 00 Wijs Bre 1 4625 11 4675 1 4680 1 4681 1 4681 1 4681 1 4681 1 4681 chungs index 40 C Farbe 2 86 3 26 3 92 4 58 5 26 8 04 8 56 12 47 Photo me trisch Visko 139 7 40 0 40 3 43 2 42 3 44 9 43 9 50 4 sit t centi stokes 37 7 C Schaum 200 00 bildung mL Tabelle 1 4 Physikalische und chemis
290. ten dessen Leer Kapazit t im Vergleich zum bef llten Sensor signifikant kleiner ist Die Kapazit t des Sensors betr gt ca 30 pF Bei der Anzeige 0 00 betr gt die Kapazit t 34 6 pF bei der Anzeige 4 00 sind es 34 96 pF Das Sensorelement des Foodoil Sensors befindet sich in einem Napf in welchen das zu un tersuchende Fett eingef llt wird Dabei wurde darauf geachtet da die H he des Napfes ca 5 bis 10 mal gr er ist als Breite der L cke zwischen den Elektroden s o um bei der Messung unabh ngig von der F llh he zu sein der Napf ber einen Fettauffangbereich verf gt ist er bis zum berlaufen mit Fett zu f llen Da die Kapazit t im vorliegenden Fall temperaturabh ngig ist Orientierungspolarisation wird die Fettprobe durch eine entsprechende Regelung auf 49 C thermostatisiert Der Foodoil Sensor enth lt eine Kapazit ts Me br cke die zwei Resonatoren enth lt einen Sensor Resonator und einen Referenz Resonator Die Br cke arbeitet bei einer Frequenz von 5 MHz die von einem schwingquarz stabilisierten Oszillatorkreis zur Verf gung ge stellt wird Im allgemeinen spielt die Signalform des Oszillators keine Rolle dagegen sollte die Me frequenz im Bereich 1 bis 75 Megahertz liegen wobei die Au entemperaturbedingte Abweichung nicht gr er als ca 10 sein sollte Die Amplitude der Schwingung ist durch die Geometrie des Sensors begrenzt und sollte nicht oberhalb der Durchbruchspannung von El
291. tentionszeit tr 500 s bis 1000 s gealtert nach der Prozedur 1 Alterungsreihe von Ja Fett EN Absolutwerte P 00 B in 2000 gt gt ih 15 h 10 min 4h 40 min h 45 min 30 min Ratentionszeit s Abb 3 12 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3 d Diagramm f r die Retentionszeit tr 1000 s bis 1400 s gealtert nach der Prozedur 1 142 Alterungsreihe von Ja Fett 400 Absolutwerte FID Signal arb units ih 15 h 10 erin 4h 40 mir 3h 15 min a h 45 min 30 min Y a ZZ 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 Ratentionszeit 2 Abb 3 13 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3D Diagramm f r die Retentionszeit tr 1400 s bis 1700 s gealtert nach der Prozedur 1 Aus den folgenden Gr nden wurde der peak mit der Retentionszeit tr 172 Sekunden ge w hlt e der peak 172 kommt bei allen gemessenen Fetten vor e er dominiert i A bei frischem Fett e die absolute Peakh he ist ber die verschiedenen Alterungsstufen relativ konstant vgl dazu das 3D Diagramm von Sonnenblumen l bzw nimmt unter Umst nden sogar mit dem Fettalter etwas ab Das Resultat der Normierung ist in den Abb 3 14 3 17 dargestellt Man hat so eine bessere Vergleichbarkeit der Messungen untereinander erreicht 143 Alterungsreihe von Ja Fett 1 0 Normierte Werte a 167172 amp f r Mormienng verwendet 0 8 0 6 0 4 FID Signal jart units
292. tnutzungsdauer Sensormessungen zur Fettalterung ber Cremana Friteuse Auswertealgorithmus aim AIM Zeit h Eingangsdaten Verh ltnis der Sensoren ST MW 3 TGS 2610 mit Feuchte Peaks Regression Polyn Grad 3 mittl abs Fehler 1 07 h max abs Fehler 4 46 h 0 2 4 6 8 10 12 14 Zeit h Datei aim F5_aim_N6 opj fets 493 fets 494 fets 495 dat Abb 3 51 Darstellung des von AIM zum Zeitpunkt der Messung ermittelten Fettalters AIM Zeit f r das Verh ltnis ST MW 3 TGS 2610 mit Feuchte Peaks Es wurde ein Polynomnetz mit einem Polynom des Grades 3 als Trainingsnetz verwendet 182 Messungen mit dem Sensorkopf fur 2 bis 4 Gassensoren zur Insitu Messung Untersuchung des Zusammenhangs zwischen dem Sensorsignal des ST MW3 und dem Fettalter Kalibrationsmessungen Es wurden 4 unabh ngige Messungen durchgef hrt wobei die folgenden Me bedingungen eingehalten wurden Fett Fettmasse Beh ltnis Fettemperatur Fritiergut Entl ftungsl cher Abstand der Unterkante des Sensorkopfes zur Fettober fl che Me dauer Me intervall Gesamtalterungsdauer Sensoren Konstantspannung zum Auslesen der sensitiven Schicht Cremana 2 25 kg Friteuse 180 C keines alle verschlossen 0 mm 2 Minuten 30 Minuten 10 Stunden ST MW3 Uy 4 V TGS 2610 Uy 4 V GGS 3000 T Uy 5V 0 6 V Abb 3 52 zeigt die Rohdaten einer Kalibrationsmessung 183
293. tritt dann be sonders deutlich zutage wenn etwa infolge eines Schnupfens der Geruchssinn ausgeschaltet ist Das Essen schmeckt dann fade Umgekehrt kann man sich den Geruchssinn beim Essen aber auch besonders zunutze machen z B dadurch da man die Speisen so temperiert da die Geruchsstoffe gut verdunsten und in unsere Nase gelangen k nnen z B das Schwenken von Cognac und Anw rmen mit der Hand das Temperieren von Rotwein berhaupt l t sich der Wein im Genu erheblich verst rken wenn man nach dem Anfeuchten des gesamten Mundraumes mit geschlossenem Mund und unter Schmeckbewegungen der Zunge durch die Nase atmet Erst jetzt entwickelt sich das volle Bouquet Auch Tabakrauch wird ja unter ande rem deshalb durch die Nase ausgeatmet weil sich der rechte Genu nicht schon beim blo en Inhalieren sondern erst beim Ausblasen durch die Nase einstellt Geschmack Charakteristische Eigenschaften Grundqualit ten S sauer salzig bitter umami Sensor Sekund re Sinneszellen Schmeckzellen Ge samt ca 200 000 300 000 R umliche Lage der Sensoren In Geschmacksknospen gruppiert jeweils 40 60 Schmeckzellen die in Pilz 200 400 Bl tter 15 20 oder Wallpapillen 7 12 lie gen Innervation Pilzpapillen N facialis aus Chorda tympa nie Bl tter Wallpapillen N glossopharyn geus eine Afferenz versorgt mehrere Knos pen Topographie Bisherige Annahme s Zungenspitze sau er saluig Z
294. tskreises Lebensmittelchemischer Sachverst ndiger ALS bernommen worden Bundesgesundheitsblatt 1991 Danach ist die organoleptische berpr fung sen sorische berpr fung das wichtigste Mittel zur Beurteilung der Verzehrf higkeit von Fritier fetten nach 17 Abs 1 Nr 1 Lebensmittel und Bedarfsgegenst ndegesetz LMBG Die bei dem fortlaufenden Abbau des Fritierfettes entstehenden fl chtigen Verbindungen er geben einen charakteristischen ranzigen und kratzigen Geruch und Geschmack Die Beurtei lung von Geruch und Geschmack ist jedoch von subjektiver Natur da sie von der Person ab h ngt die die Tests durchf hrt Daher wird nach objektiveren chemischen oder physikali schen Kennzahlen f r die Charakterisierung des Zustandes eines Fritierfettes gesucht Weltweit gibt es bis heute keine einheitlichen Regelungen zur Kontrolle des Verdorbenheits grades von Fetten len Fir93 In vielen vor allem europ ischen L ndern orientiert man sich mittlerweile an den Empfehlungen der DGF wonach die Bestimmung der polaren An teile in der Fettprobe mittels S ulenchromatographie als Erg nzung der sensorischen ber pr fung eine gute Aussage ber den Alterungszustand eines Fettes zul t Die Zunahme des polaren Anteils im Fett w hrend der Alterung kommt dadurch da aus den unpolaren Trigly ceriden durch Oxidation polare Molek le entstehen z B freie Fetts uren Alkohole Aldehy de Ketone In Sch96 wird der Rauchpunkt RP
295. tt nach dem Herausnehmen ist mit einer verl ngerten Pausenzeit zu rechnen Nach dem Herausnehmen des F hlers aus dem Fett ist mit einem erh hten Verletzungsri siko zu rechnen da man dem F hler die sehr hohe Temperatur im Bereich von 200 C nicht ansieht Um die genannten Positionen zu kl ren w ren noch folgende Untersuchungen notwendig Untersuchung von Materialien die den spezifizierten Bedingungen standhalten Dabei ist insbesondere das Ausgasungsverhalten zu untersuchen F r den TGS 2610 mu ein Ersatzsensor gefunden werden der den spezifizierten Bedin gungen standh lt Es mu der Einflu des Druckes auf die Sensorsignale untersucht werden der von der Eintauchtiefe abh ngt Es mu untersucht werden ob im Fett Zonen unterschiedlichen Fettalters vorliegen die die Altersvorhersage verf lschen k nnten Es mu untersucht werden ob bei der erh hten Umgebungstemperatur die Sensorsub strattemperaturstabilit t gegeben ist Da der ST MW3 mit den vorhandenen Heizungsre gelungen nicht stabil betrieben werden kann mu der Einflu auf die Sensorsignale unter sucht werden Gegebenenfalls mu nach einer alternativen Heizungsregelung gesucht werden die ber den Pt100 der die Fettemperatur mi t angesteuert wird Im Folgenden sind die Anforderungen an einen F hler f r die Fettalterung aus heutiger Sicht dargestellt Me technische Anforderungen Abgeschlossenes Me volumen ber der Fettoberfl che 237 Int
296. tzt mit zunehmender Zeit der Proze der Polymerisation des Fettes ein Hierbei wird das Fett zunehmend viskoser Der Effekt ist abh ngig von der Fett bzw lsorte nach 6 bis 20 Stunden zu beobachten Durch die zunehmende Viskosit t der Probe gelangen bei zunehmendem Fettalter weniger fl chtige Substanzen in den Dampfraum wodurch sich ebenfalls die Gesamtmenge der Substanz verringert Au erdem kommt hinzu da die Menge an nicht oxidierten Fetts uren w hrend der Fettalte rung abnimmt Es ist also einsichtig da zu Beginn der Alterung die Gesamtmenge an neu gebildeten Substanz zunimmt da viele nicht oxidierte Fetts uren vorliegen Nach einigen Stunden ist ein Gro teil dieser Fetts uren bereits oxidiert und die Reaktionsprodukte sind in die Gasphase entwichen Dadurch sinkt die Gesamtmenge an fl chtigen Substanzen da weni ger Ausgangsmaterial f r weitere Oxidationsreaktionen vorhanden ist Alterungsreihe von Ja Fett 14000 i000 Absolutwerte 10000 amo pai emo m ag 2000 i Fi Sh 10 min 4h 40 min J h 15 min 1 hs min z0 700 an 500 Ratentionszait 2 Abb 3 10 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3 d Diagramm f r die Retentionszeit tr 100 s bis 500 s gealtert nach der Prozedur 1 141 Alterungsreihe von Ja Fett Absolulwerte FID Signal arb units Ratentionszeit fs Abb 3 11 Alterungsreihe von Fett der Marke Ja dargestellt als 3 d Diagramm f r die Re
297. ualit tsbedingte oder wirtschaftliche Sch den verursachen k nnen Critical Control Point CCP Ein Punkt Schritt oder Verfahren an dem durch berwachung ein Sicherheitsrisiko verhindert ausgeschaltet oder auf ein akzeptables Ma reduziert werden kann Ein Herstellproze wird an mehreren hundert Punkten gesteuert Zum Ausschlu eines gesundheitlichen Risikos sind jedoch nur wenige Punkte entscheidend Nur diese kritischen Lenkungspunkte die ein m gliches Gesundheitsrisiko vermindern oder ausschlie en sind Gegenstand des HACCP Konzeptes N hle 1994 S 350 354 u Pierson u Corlett 1993 S 203 204 Durchf hrung des HACCP Konzeptes Die grunds tzliche Vorgehensweise bei der Einf h rung ist in der EG Richtlinie in 5 Punkten bzw nach dem Codex Alimentarius in 7 Punkten festgeschrieben Diese sind im einzelnen 1 Festlegung des Umfanges und der Zielsetzung Identifizierung der Gef hrdungen Analyse der Risiken und M glichkeiten ihrer Beherrschung Identifizierung der Kritischen Punkte Festlegung der Lenkungsbedingungen Festlegung des Verfahrens zur berwachung Festlegung der Ma nahmen des Eingriffs bei Nichteinhaltung der geforderten Len kungsbedingungen Festlegung f r Verfahren zur berpr fung der Effizienz und zur Revision T Lenkungen der festgelegten Anweisungen und Aufzeichnungen sree a D berall dort wo bereits Lebensmittel hergestellt behandelt oder bearbeitet werden sind die HACCP Studien a
298. ubstrate eignen M glicherweise sind die Anforderungen mit einer Low cost Elektronik nicht realisierbar M glicherweise bereitet die Temperaturkompensation Schwierigkeiten 245 Ubersicht Auswahl von MeBmethoden zur Fettalterung Methode Gassensorik Freie Fetts u DK Messung Kolorimetri ren S urezahl sche Testkits Typ Vertreter Insitu Exsitu LRSM Frotter FOS Fritest Oxifritest Sensor Teststreifen Temp Be 150 190 C 160 180 C 25 30 C 49 2 160 180 140 180 reich C Einflu von Kompensier nicht bekannt ja ja nicht bekannt nicht bekannt Wasser bar Einflu von ja ja Partikeln Einflu von nicht bekannt ja ja Curry Fisch Fisch Fritiergut Einflu von nicht bekannt nicht bekannt nicht bekannt Gewiirzen Einflu der nicht bekannt ja ja F r Pflanzen F r Pflanzen Fettart fette fette auch Schmalz und Rindertalk Einflu der nicht bekannt ja Eigenf rbung des Fettes Umgebungs nicht bekannt 18 30 C nicht bekannt nicht bekannt Temp kein Luftzug Verwendung nicht bekannt vermutlich nicht bekannt nicht bekannt vermutlich vermutlich in Gro friteu nicht geeignet nicht geeignet nicht geeignet sen Insitu Mes ja ja nein nein nein nein sung Haltbar Abh ngig von nicht bekannt unbegrenze Unbegrenzt 1 Jahr nicht 1 Jahr lt 25 keit Lagerung der Sensorle lt
299. uch von der Sorte der verwendeten Pommes frites Dies liegt daran da sich die verschiedenen Kartoffelsorten in ihrem St rkegehalt unterscheiden nur die wenigsten Kartoffelsorten eignen sich zum Fritieren Die Kartoffelst rke verursacht eine Satzbildung am Friteusenboden die die Fettalterung beschleunigt je nachdem wie hoch der St rkegehalt der verwendeten Pommes frites ist 157 Als praktisch einziges Austauschkriterium f r gebrauchtes Fritierfett wird an der Mensa die F rbung des Fritierfettes herangezogen Schnelltests bzw Analysenger te werden nicht ver wendet bzw stehen aus Kostengr nden nicht zur Verf gung Am Beispiel von Erdnu fett bzw Erdnu l derselben Charge wurde der Einflu der H rtung auf die thermische Fettalterung untersucht wobei GC FID FOS Messungen und eine Ge ruchsbeurteilung durchgef hrt wurden Die Abb 3 24 zeigt stellvertretend f r die GC FID Messungen die Alterung von Erdnu l Dargestellt sind die Peakh hen der Substanzen bei der Retentionszeit tr 341 s der FOS Wert und die Geruchsbewertung jeweils in Abh ngigkeit vom Alter des thermisch belasteten Fettes Alterungsreihe von Erdnu l Rau Peakh hen und Dielektrizit tskonstante 1 E FID p341 s 25 g Ol im Kolben im Ofen MeBintervall 1 h 30 min e Peak H he von t 341 s normierte Werte FOS Wert 1 Geruch frisch 2 Geruch m ig 3 Geruch verdorben
300. uchtekalibration Zun chst werden an die absoluten Peakh hen Signale die zuvor um die Feuchte Peaks bereinigt wurden Kennlinien angepa t die den Kurvenverlauf ohne Anwesenheit von Feuchte wiedergeben sollen Abb 3 61 beispielhaft f r den ST MW3 194 Untersuchung des zeitabhangigen Feuchteeinflusses Me dauer 605 0 8 f r Feuchtekompensation verwendet Q gt Data FK1 5 60 POS1_PeakhMDZ Model Chapman Chi 2 0 00018 a 0 75466 0 01072 b 0 38605 0 04782 c 0 65422 0 06177 Absolute Peak H he des Sensors arb units oO D Abb 3 61 Absolute Peakh he des ST MW3 Mit dargestellt ist die Fit Kurve die ohne Ber cksichtigung der Feuchte Peaks angepa t wurde Die Pfeile deuten die zwei Fritierversuche an die zur Feuchtekompensation herangezogen wurden F r die Betrachtungen wurden zwei Fritierversuche verwendet Abb 3 61 und zwar bei den FOS Werten 1 8 und 2 8 Nun werden die relativen Abweichungen von der Kennlinie ohne Feuchte in Abh ngigkeit von der Dauer nach dem Fritieren f r den Feuchtesensor hier der GGS 3530 Low Power gebildet Abb 3 62 und 3 63 beispielhaft f r den ST MW3 und den GGS 3530 Dabei macht man sich die Tatsache zunutze da das Signal des GGS 3530 T praktisch vom Fettalter unabh ngig ist und als gegeben vorausgesetzt werden kann Man er kennt da nach ca 30 40 Minuten praktisch keine detektie
301. uf Basis der tats chlichen Gegebenheiten in Teamarbeit zu erstellen In der ersten Stufe wird der Umfang der Studie die Art des Produktes z B bei K chen die Herstellung von Desserts Eint pfen Teigwaren oder Braten etc die dazu eingesetzten Roh stoffe z B Fritierfett und das Produktionsverfahren z B das Fritieren festgelegt In systematischer Vorgehensweise wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Situation mit gesundheitsgef hrdenden Folgen z B die Verwendung von verdorbenem Fritierfett bei dem der krebserregende Stoff Acrolein entsteht ermittelt wobei sich diese Ermittlung prinzi piell auf alle Stadien der Lebensmittelherstellung von den Rohstoffen ber die Verarbeitungs stufen bis zur Zubereitung z B dem Fritieren von Pommes frites mit verdorbenem Fritierfett und dem Verzehr beim Essensteilnehmer erstreckt Es sollte hierbei beachtet werden die Pro duktzusammensetzung die technischen Prozesse und Verfahren Verpackung Lagerung mit Handhabung Zubereitung und Verzehrsempfehlung f r den Verbraucher wenn es sich z B um Produkte handelt die noch einmal aufgew rmt werden m ssen etc und ganz besonders wichtig die Zielgruppe f r das Produkt das hei t der Endverbraucher Handelt es sich um Altenheime oder S uglingsstationen so hat man es mit besonders empfindlichen Verbrau chern zu tun anders wie z B bei einer Betriebs gastronomie Dann erfolgt die Auflistung der potentiellen Gef hrdungen wobei man be
302. um Bewu tsein Der Thalamus leitet die sensorische Information der Gro hirnrinde und damit dem Bewu tsein zu Die roten Bahnen zeigen Verschaltungen von Riechbahnen im Limbischen System den Bereichen der Verarbeitung von Emotionen und Erinnerungen Entorhinaler Cortex Hippocampus Amygdala ber Amygdala und Hippocampus erreicht das Signal den Hypothalamus Hypothalamus und Hypohphyse sind die wichtigsten Zentren der Neurosekretion durch sie wirkt das olfaktorische Signal auf die Produktion vieler Hormone Diese stark vereinfachte Darstellung zeigt da Geruchsignale nicht nur zur bewu ten Wahrnehmung der Duftstoff qualit t f hren Durch die vielfachen Verbindungen mit Gehirnstrukturen im Limbischen Sytem kommt es zu einer Vermischung von sensorischer Information mit emotionellen In halten und Erinnerungen und sogar zu unbewu ten Wirkungen auf hormongesteuertes Ver halten Aus D M Stoddart The Biology and Culture of Human Odor Encyclopaedia Bri tannica Yearbook of Science and Future 1993 73 Das Schmecken Unsere Geschmacks Sinnesorgane liegen auf der Zunge und im Inneren der Mundh hle hier sind sie vor Austrocknung gesch tzt Abb 1 29 Die Geschmackssinneszellen sind sekund re Sinneszellen Sie besitzen also keine eigenen ableitenden Axonen Vier bis zwanzig solcher Geschmackssinneszellen oder Schmeckzellen liegen zusammen in einer Geschmacksknospe Die Geschmacksknospen ihrerseits liegen seitlich oder an der Spitze
303. ung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei Messungen 5 Pkt Mittelung A 0s FuBpunkt 4 60s Maxi Signal des STMW3 s Maximum 0 4 a 0 6 Signal V 0 0 Abb 3 75 Mefsignale des ST MW3 bei der Untersuchung des zeitlichen Abstands zwischen zwei Messungen Man erkennt deutlich die Ausrei er die auf Abweichungen von der Solltemperatur zuriickgehen F r die Bestimmung der Peakh hen wurden die tats chlichen Maxima verwendet Diese lie gen auf 2 Sekunden genau eine Minute hinter dem Fu punkt also dem Me beginn einer Messung Zur Bestimmung der Peakh hen wurde zur Gl ttung der Rohdaten eine 5 Punkte Mitte lung verwendet d h es wird jeweils ber 5 Punkte gemittelt und der erhaltene Wert dann f r den mittleren Punkt eingesetzt Danach wird das 5 Punkte Fenster um einen Punkt weiter verlegt usw In jedem Me zyklus insgesamt 8 wurden die Pausen zu 29 min 14 min 4 min 2 min und 1 min gew hlt Der Temperaturgang der Friteuse liegt im Bereich 177 C 189 C Bei den Messungen kommt es darauf an da immer in der gleichen Zyklusphase gemessen wird Dies ist bei allen Messungen der Fall hier betrug die Temperatur 177 7 C 0 5 C au er bei den Messungen mit 2 Minuten Pausenintervall man erkennt in der Abb 3 75
304. ungenrand bitter Zungengrund Neruer Befund Jede Papille ist f r alle Ge schmacksqualit ten empfindlich Transduktion Salze unspez Kationenkanal S uren schlie Ben Kaliumkanal Bitterstoffe IP Mecha nismus Zucker cAMP Mechanismus Umami AS ffnen Kationenkanal Empfindlichkeit Gering Schwelle lt 10 Molek le 7 ml L sung Beispiele Chinin 8 mM S uren pH 3 Zuk ker 10 mM Salz 10 mM s 40 mM sal zig ausgepr gte Adaption Tabelle 1 12 Zusammenstellung der charakteristischen Eigenschaften von Geschmack Erl 75 Olfaktometrie Messung und Bewertung von Geruchsemissionen Im Prinzip ist ein Olfaktometer ein Verdiinnungssystem in dem eine riechende Luftprobe mit nichtriechender Reinluft verdiinnt wird Die Verdiinnung wird den Probanden Testriechern zur Beurteilung dargeboten Die Olfaktometrie ist ein wirkungsbezogenes Me verfahren das die Wirkung von Ger chen auf den Menschen analysiert Das me technische Problem Geruch Der Wirkungsbezug Geruch ist mit technisch physikalischen Sensoren nicht darstellbar Auch durch die quantitative Bestimmung aller Inhaltsstoffe einer Probe kann der Geruch seindruck nicht beschrieben werden Ger che entstehen aus einer Vielzahl chemischer Substanzen deren Zusammenwirken auf das Riechorgan je nach Art der Stoffe und nach Mengenanteilen sehr verschieden sein kann Eine Analyse aller Geruchsstoffe ist wegen
305. ur an der Oberfl che Damit wird die Bestimmung der Fettqualit t bei unterschiedlichen Fettem peraturen m glich da das Signal des Pt 100 zur Korrektur des fettemperaturabh ngigen Si gnals des ST MW3 dient Ferner erfolgt der Auto Start des Ger tes ber eine Temperatur flanke die der Pt 100 beim Eintauchen in das hei e Fett registriert Die Signale des ST MW3 h ngen praktisch linear mit der Fettemperatur zusammen Bem Um einen Einflu von eventuell im Fett enthaltener Restfeuchte auszuschlie en sollte eine Messung fr hestens 20 Minuten nach dem Fritieren erfolgen BAL Danach betr gt die relative Abweichung des Signals des ST MW3 von der Kennlinie ohne Feuchte noch ca 11 121 Profigerat fur den Lebensmittelkontrolleur Techn Daten Sensoren ST MW3 FIS bei Up 4 V entspr 0 4 W Leistungsaufnahme TGS 2610 Figaro bei Un 4 V entspr 0 16 W Leistungsaufnahme GGS 3530 T Low Power bei Up 4 V entspr 0 56 W Leistungsaufnahme alternativ zum GGS 3530 T SP MW1 bei Uy 5 V Uy 4 V noch nicht untersucht entspr 0 37 W Leistungsaufnahme Pt 100 Gesicherter Me bereich FOS 1 5 3 8 entspr 7 5 23 polarer Anteil entspr 0 110 sensorische Verdorbenheit wobei 100 bedeutet da das Fett geruchlich verdor ben ist und umgehend auszutauschen ist Bem aufgrund der Viskosit tskorrektur TGS 2610 ist eine Ausdehnung des Me bereiches m glich MeBgenauigkeit rel Fehler bei nicht
306. ur Fettober fl che Verweildauer ber dem Fett Sensoren Konstantspannung zum Auslesen der sensitiven Schicht Bem 0 mm 2 Minuten ST MW3 Uy 4 V TGS 2610 Uy 4 V GGS 3530 Low Power Uy 4 V Pt 100 M FK 1020 0 56 V Nach dem Eintauchen des F hlers in das Fett wurde bei einer Verweildauer ber dem Fett von 2 Minuten eine Temperaturabnahme um bis zu 5 C beobachtet Das Ergebnis der Messung ist in den Abb 3 66 und 3 67 dargestellt Es wurde wieder bei spielhaft der ST MW3 ausgew hlt wobei die relativen Peakh hen betrachtet wurden Abb 3 66 zeigt f r den ST MW3 der Zusammenhang zwischen der Temperatur und der relativen Peakh he Man erkennt einen praktisch linearen Zusammenhang 200 Untersuchung des Einflusses der Temperatur FOS 2 1 Geraden Steigung AG AT 19 10 C ST MW3 rel Peak H he V 130 140 150 160 170 180 190 Temperatur PT 100 C Zusammenhang zwischen der relativen Peakh he des ST MW3 und der Temperatur des Fritierfettes Abb 3 66 Im Folgenden ist tabellarisch Tabelle 3 9 und 3 10 der Einflu der Fettemperatur auf die Sensorsignale und deren Kompensation f r das Fett Cremana mit den FOS Werten 3 7 und 2 1 dargestellt Angegeben ist der relative Fehler des Signals bei 10 C Abweichung vom Sollwert der hier auf 180 C festgelegt wurde Da der Zusammenhang zwischen der Fettem peratur und der Signalh he praktisch linear ist kann ma
307. wischen A B und C Proben A Planproben Das Lebensmittelamt weist Lebensmittelkontrolleure an Proben zu nehmen B Beschwerdeproben Der B rger kommt mit einer Probe die er untersucht haben m chte die Untersuchung ist kostenlos C Verdachtsproben Falls der Kontrolleur eine Auff lligkeit beobachtet z B offenbar bel riechendes Fritierfett an einer Imbi bude kann er eine Untersuchung veranlassen 90 aller Proben sind A Proben Das Lebensmittelamt ordert Lebensmittelkontrolleure die nach ihrem Gutd nken vor Ort Proben entnehmen und an das Lebensmittelamt schicken Da bei wird stets eine Probe des gebrauchten Fritierfetts und eine Vergleichsprobe des unge brauchten frischen Fettes derselben Sorte genommen Die Proben bekommen im Lebensmit telamt eine Nummer und werden hinsichtlich Geruch Geschmack S urezahl Rauchpunkt und polaren Anteil untersucht Falls im Streitfall erforderlich weil sehr aufwendig werden die Petrolether unl slichen oxidierten Fetts uren bestimmt Eine aufwendige olfaktorische Untersuchung wird nicht durchgef hrt Bei einer Beanstandung mu der Besitzer des Gastro nomiebetriebes mit einer Verwarnung bis hin zu einer Geldstrafe von 500 DM bei wiederhol ter Beanstandung rechnen Tas98 Die Tendenz in der EU geht dahin da die Betriebe weitgehend selbst kontrollieren sollen w hrend z B die Lebensmittelkontrolleure nur noch die Kontrolle der Betriebe kontrollieren siehe Kapitel Das HACCP Kon
308. zelnen Rechner simuliert wie bei uns Eine Zelle besitzt mehrere Eing nge und einen Ausgang Der Eingang der Zelle berechnet sich aus einer Summe der Signale an den Eing ngen e mit den Gewichten w E w e w5es4 Die Aktivierung der Zelle wird nun ber eine Aktivierungs bzw Transferfunktion berechnet A F E Als Aktivierungsfunktion verwendet man h ufig die Fermifunktion welche das Eingangs signal auf das Intervall 0 1 abbildet 1 ren 51 Abb 1 15 Ausgabeschicht output layer 0 bis n verdeckte Schichten hidden layers Eingabeschicht input layer Ein feedforward Netzwerk mit 3 Schichten von Verbindungen und 4 Zellschichten Dabei ist t der Schwellwert Wendepunkt der Fermifunktion Bei Ausgangsneuronen wird h ufig auch die Identit t verwendet Zudem ist es noch m glich eine bestimmte Ausgangsfunktion auf die Aktivierung anzuwen den meistens jedoch wie bei uns verwendet man hierf r Ebenfalls die Identit t Im Feedforward Netz sind die Neuronen schichtweise angeordnet Jede Schicht schickt ihre Ausgangssignale nur an die nachfolgende Schicht Die Signale von au erhalb des Netzes lan den dabei in der Eingangsschicht Die Ausgangsschicht sendet die Signale nach der Ver arbeitung wieder nach au en Dazwischen liegen die verborgenen Schichten siehe Abb 1 15 Vorausgesetzt man hat ein Netz mit vorgegebener Architektur Anzahl der Ebenen Neuronen in den Ebenen dan
309. zept Nach Per92 ist die Peroxidzahl zur Beurteilung der Qualit t von Fritierfett ungeeignet da sich die Peroxide gew hnlich bei 150 C zersetzen so da sich bei Fritiertemperatur keine Peroxide anh ufen k nnen Die Peroxidzahl ist somit geeignet bei niedrigeren Temperaturen 38 die Fetthaltbarkeit zu ermitteln Nach Man70 ist die Peroxidzahl mit der Aldehydzahl korre liert denn die Peroxide sind die Muttersubstanzen der Aldehyde Da die Aldehyde bei Fritier bedingungen gemessen werden k nnen stellt die Aldehydzahl somit ein Ma f r die Pero xidzahl da Die Bestimmung der in Tabelle 1 9 genannten Parameter sind nur mit einer entsprechenden Laborausr stung durchzuf hren Um eine Aussage ber die Genu tauglichkeit von gebrauchtem Fritierfett vor Ort machen zu k nnen gibt es sogenannte Schnelltests die mit geringem Aufwand nach kurzer Zeit eine Aussage ber den Verdorbenheitsgrad des Fettes machen k nnen Tabelle 1 10 Anzumerken ist dabei da die Schnelltests immer nur einen Teilaspekt aus Tabelle 1 8 erfassen k nnen Die folgende Tabelle gibt eine bersicht ber z Zt gebr uchliche Schnelltests Schnelltest Testart Bemerkung RAU Test Fritest Visueller Farbtest oxidierte Sub schlecht f r thermi Oxifritest stanzen sche Zersetzungspro dukte mit fl Chemi kalien aufwendig Veri fry Black Box Absorption bei 590 nm Wellenl n Niedriger Korrelati ge Gehalt an polaren Anteilen onskoeff
310. zw geringf gig mit dem Fettalter abnehmen Aus der Verh ltnisbildung der absoluten Signal nderungen von ST MW3 und TGS 2610 erh lt man eine von der Fettviskosit t unabh ngige Me gr e die ein Ma f r die Fettqualit t darstellt s o Funktionsprinzip bei Verwendung eines Substrates mit Interdigitalstruktur zur Bestimmung der DK Eine f r die Beurteilung gebrauchter Fritierfette allgemein akzeptierte Methode ist die Be stimmung der polaren Anteile mittels pr parativer S ulenchromatographie nach der DGF Einheitsmethode Der Begriff polarer Anteil ist eine Sammelbezeichnung f r alle w hrend des Fritiervorganges entstandenen Reaktionsprodukte Die polare Fraktion enth lt sowohl Poly mere als auch Verbindungen mit einem Molekulargewicht das kleiner ist als das des ur spr nglichen Triglycerides In der Praxis der Lebensmittel berwachung erwies sich diese Be stimmung als aussagekr ftige Analysenmethode bei der Beurteilung des Fettverderbs w hrend des Fritiervorganges Aus den eigenen Messungen folgt da bei frischem Fett DK und Gas sensorik gut bereinstimmen Je nach Fettgebrauch und Alter treten Unterschiede zwischen den polaren Anteilen und der sensorischen Beurteilung auf Gertz Ch 1979 Praktische Er fahrungen mit der s ulenchromatographischen Methode zur Bestimmung der Verdorbenheit von Fritierfetten Fette Seifen Anstrichmittel 81 520 533 Ein Schnelltest zur Bestimmung des polaren Anteils im Fett stel
311. zwischen 1014 und 1019 Molek len pro Milliliter Schmeckl sung Dabei schmecken wir im Wesentlichen das was von einer Substanz in Wasser gel st ist Auch die Ge schmackswahrnehmung wird wie bei allen Sinnesorganen im Wesentlichen im Gehirn er zeugt durch die Verarbeitung von Reizen von verschiedenen Sinneszellen Einzelne Sinnes zellen reagieren nicht nur auf eine Geschmacksqualit t sondern auf alle vier Grundqualit ten allerdings in unterschiedlicher Intensit t Auch wenn man die elektrische Aktivit t der aus den Geschmacksknospen tretenden Nervenfasern registriert findet man keine Faser die aus schlie lich qualit tsspezifisch antwortet In aller Regel meldet eine Faser bei Reizung mit Schmeckstoffen alle vier Qualit ten Erst die Auswertung der Aktivit t mehrerer Fasern im Zentralnervensystem erlaubt eine Bestimmung der Geschmacksqualit t aus dem jeweiligen Erregungsmuster Ein erwachsener Mensch besitzt etwa 2000 Geschmacksknospen 9 74 Die Bedeutung des Geschmackssinns liegt natiirlich in der Kontrolle der Nahrung Die Emp findlichkeit f r manche gef hrliche Substanz ist sehr hoch beispielsweise f r die giftigen Bitterstoffe in Pflanzen So k nnen Sch digungen vermieden werden Auch geringe Verun reinigungen des Trinkwassers sind auf diese Weise feststellbar Die Beurteilung des Geschmacks von Speisen beruht nicht nur auf den Meldungen der Ge schmackssinneszellen sondern auch der Geruchssinneszellen Diese Tatsache

tertem Fritierfett - Justus-Liebig

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents