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Temperaturmessung von zubereiteten Lebensmitteln

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Fast alle Gegenstände geben nicht nur Wärmeenergie ab, welche mittels Infrarot-Messung ermittelt wird, sondern auch reflektierte und übertragene Energie.

Infrarot (IR) bezeichnet die unsichtbare thermische Strahlung, die auf natürliche Weise von allen Objekten emittiert wird. IR umfasst den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der zwischen Radiowellen und sichtbarem Licht liegt.

Der deutsch-britische Astronom Friedrich Wilhelm Herschel war um das Jahr 1800 der Erste, der Infrarotstrahlung entdeckte. Er entdeckte sie, während er Sonnenlicht durch ein Prisma fallen ließ und ein Thermometer knapp über das rote Ende des sichtbaren Spektrums hielt. Ursprünglich zur Messung der Umgebungstemperatur des Raums gedacht, stellte Herschel fest, dass die gemessene Temperatur höher war als die des sichtbaren Spektrums, und daher muss eine unsichtbare Form des Lichtes existieren.

Da das IR gerade außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt, kann es leichter als Wärme empfunden werden. Die von Objekten auf natürliche Weise abgegebene Wärmeenergie kann erfasst und gemessen werden. IR kann mit berührungslosen oder IR-Thermometern gemessen werden. Durch einfaches Ausrichten eines IR-Thermometers auf ein Objekt wird die abgegebene Wärmeenergie vom Sensor aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird dann als Temperatur angezeigt.

Fast alle Gegenstände geben nicht nur Wärmeenergie ab, welche mittels Infrarot-Messung ermittelt wird, sondern auch reflektierte und übertragene Energie. Eine Ausnahme bildet die Oberfläche eines Schwarzen Körpers, die 100 % Wärmeenergie abgibt, ohne dass dabei Energie reflektiert oder übertragen wird. Die reflektierte und übertragene Energie der meisten zu messenden Objekte muss berücksichtigt werden, um genaue IR-Messungen zu erzielen.

Das Emissionsvermögen bezieht sich auf das Verhältnis der von einem Objekt abgegebenen Wärmeenergie zu der eines schwarzen Körpers. Ein Schwarzer Körper besitzt einen Emissionsgrad von 1, da er nur Wärmeenergie abgibt. Im Vergleich dazu hat poliertes Gold einen Emissionsgrad von etwa 0,02. Dies bedeutet, dass poliertes Gold 2 % der Wärmeenergie absorbiert und 98 % der Wärmeenergie reflektiert. Der Emissionsgrad kann je nach Materialzusammensetzung und Temperatur variieren, aber die meisten organischen Materialien, sowie raue oder lackierte Oberflächen weisen einen Emissionsgrad von 0,95 auf, der zur Kompensation von IR-Messungen verwendet werden kann.

Ein Catering-Unternehmen wandte sich an Hanna Instruments und bat um eine schnelle Lösung, um die Temperatur der zubereiteten Gerichte zu messen. Aufgrund der Anforderungen an eine schnelle, genaue und nichtinvasive Temperaturmessung schlug Hanna Instruments das Infrarot- und Kontaktthermometer HI99556 für die Lebensmittelindustrie vor.

Mit einer Reaktionszeit von ungefähr einer Sekunde, einem Messbereich von -10 bis 300 °C und einer festen Emissionsgradkompensation von 0,95 war das Cateringunternehmen froh, die Temperatur eines breiten Spektrums seiner Gerichte schnell überwachen zu können. Gelegentlich wollte das Cateringunternehmen zusätzlich zu den Oberflächen-IR-Messungen auch interne Messungen durchführen. Das HI99556-00 wird mit der abnehmbaren Thermistor-Sonde HI765PW zum Eindringen in Halbfeststoffe geliefert und hat eine Genauigkeit von ±0,5 °C. Bei der Auswahl eines IR-Thermometers berücksichtigte das Unternehmen auch das Verhältnis von Abstand zur Objektgröße des Thermometers.

Das HI99556-00 hat ein Abstand-zu-Punkt-Verhältnis von 3:1, was bedeutet, dass der Durchmesser des gemessenen Bereichs ein Drittel des Abstandes zwischen Thermometer und Objekt beträgt. Normalerweise hielten sie das Thermometer etwa 30 cm von der Speise entfernt und hatten somit eine Messfläche mit einem Durchmesser von 10 cm. Mit den genauen und nichtinvasiven Temperaturmessungen der Gerichte und Speisen war das Cateringunternehmen sehr zufrieden.

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