用于食品的测量系统的制作方法

文档序号:29952060发布日期:2022-05-08 00:49阅读:152来源:国知局
用于食品的测量系统的制作方法
用于食品的测量系统
1.本发明涉及一种用于自动确定和/或监测液体或粘性食品的质量的测量系统,并且包括具有用于容纳用于这种液体或粘性食品的至少一个容器的空间的外壳、用于或具有所述食品并且具有伸入到容器中并且包括温度计的探针的至少一个容器、用于确定所述空间中的食品的粘度值的粘度测量设备、以及被配置为控制测量系统并且可操作地连接到粘度测量设备以重复进行粘度测量并且存储和/或导出和/或处理所确定的粘度值的控制单元,其中粘度测量设备包括磁性第一主体、用于第一主体的可控电磁驱动装置、以及用于检测主体移位的检测系统,包括多个接近传感器,特别是霍尔传感器,其中,在使用中,第一主体位于容器中。
2.这样的测量系统本身是已知的,例如根据针对印刷油墨的gb931471a以及针对血液或其它体液的de2204878a1和ep0036801 a1是已知的。
3.由于各种原因,这种仪表通常不太适合对液体或粘性食品进行测量。首先,对液体或粘性食品的此类测量需要大量测量,因为在开发(新)乳制品时以及在许多不同情况下必须研究许多制备方法。特别地,目前正在从动物蛋白消费转向植物蛋白消费。为了提供植物替代品来替代相应的基于动物的产品,通常是乳制品,具有相似特性的产品需要大量的实验。
4.因此,通常期望的是能够同时和一起执行许多测量以保持良好规划,以确保各种制备和测试方法的条件相同等等。在那种情况下,测量或测量布置的相互影响是非期望的。
5.现在,许多已知的“落球(falling ball)”系统使用吸引远处主体的电磁体。这需要相对强的磁体,其杂散场可能干扰相邻布置。虽然屏蔽(screening)并非不可能,但这种附加的且不必要的工作是非期望的。
6.此外,期望的是使测量系统适用于具有非常不同的粘度的产品,诸如牛奶、酸奶、凝乳、番茄酱、(奶油)奶酪等。一方面,要确保足够的落距并不容易,另一方面,保持磁强度以在限制内通过产品吸引主体(用于重复测量)也不容易。
7.此外,lely挤奶机器人的mqc-c测量系统也是已知的。这包括室,在室中牛奶样品被凝胶化,并且主体在电磁提升后下降,在这种情况下,粘度和根据其的细胞数量以及根据后者的乳腺炎的风险是根据测量的下降时间来确定的。该系统(因此)也具有与上述系统相同的限制和缺点。
8.本发明的目的是开发一种在介绍中进一步描述的类型的测量系统,其至少部分地克服所述限制和缺点,至少提供一种合适的替代方案。
9.本发明通过根据权利要求1的测量系统,特别是以下测量系统来实现该目的,该测量系统用于自动确定和/或监测液体或粘性食品的质量,并且包括具有用于容纳用于这种液体或粘性食品的至少一个容器的空间的外壳、用于或具有所述食品并且具有伸入到容器中并且包括温度计的探针的至少一个容器、用于确定所述空间中的食品的粘度值的粘度测量设备,以及被配置为控制测量系统并且可操作地连接到粘度测量设备以重复进行粘度测量并且存储和/或导出和/或处理所确定的粘度值的控制单元,其中粘度测量设备包括磁性第一主体、用于第一主体的可控电磁驱动装置、以及用于检测主体移位的检测系统,该检测
系统包括多个接近传感器,特别是霍尔传感器,其中第一主体在使用中围绕探针并且由于驱动装置而可围绕探针移位,其中,在使用中,第一主体位于容器中,其中驱动装置包括可单独激励的多个线圈,这些线圈缠绕在容器周围,堆叠成堆,其中控制单元被配置为以预定模式单独激励线圈,使得第一主体在容器中移位。
10.通过使用根据本发明的多个堆叠电磁体而不是单个的在远处放置的电磁体,可以更容易地使用低磁强度,从而可以使用紧密接近的各种布置和测量系统,以及控制磁体的移位,因此也使得在所有种类的液体或粘性食品的许多不同粘度条件下执行许多并且可靠的测量变得简单。在这种情况下,例如,可以通过按堆叠顺序对线圈进行激励和去激励使主体向上移动,但也可以向下移动。
11.在使用测量系统时,探针将伸入到容器中,恰好进入产品容器中的产品/食品。为此,探针可以延伸接近产品容器的底部,使得即使容器的底部仅被部分填充,它仍能提供正确的结果。显然,为了正确使用,产品容器必须始终填充到探针中或探针上的温度计和/或其它传感器上方(远高于上方)的水平。
12.关于(一个或多个)粘度值,这里应该注意的是,各种值可以分配给食品的粘度,诸如动态粘度、运动粘度和体积粘度,但是这些通常可以相对于彼此进行转换。但是,更重要的是(一个或多个)粘度可能取决于速度和温度两者的事实。根据本发明,可以控制两者。
13.在从属权利要求和说明书的以下部分中描述了具体实施例。
14.在实施例中,模式是可调节的。这提供了以期望的方式向上或甚至主动向下移动第一主体的可能性,所有这些当然部分取决于待测试的产品的阻力/粘度。如果第一主体在容器的整个可用高度上升或下降不是必要的或甚至是非期望的,那么也可以以这种方式调节下降距离。
15.特别地,模式包括在往复循环中重复地激励连续的线圈。以这种方式,即使在诸如试管等的狭窄容器的情况下,也可以高效地混合容器的内容物。使用常规的磁旋转搅拌器混合这种试管或其它狭窄容器的内容物实际上是不可能,因为这些只覆盖底部段。显然,仍然可以替代地或附加地提供磁旋转搅拌器。
16.在实施例中,模式包括连续地暂时激励线圈并在延迟时间之后暂时激励相邻线圈,使得第一主体在容器的空间中以一定速度移位,其中控制单元被配置为调节延迟时间和速度中的至少一个。如上文已经指出的,第一主体可以根据堆叠的顺序被拉起或者也可以被拉下。还可以控制执行第一主体的这种向上和/或向下拉动移动的速度。毕竟,特别是对于高粘度食品,确保测量粘度的速度不会太高或太低可能是重要的,而正是这种高或低的粘度会对这种落速产生显著影响。通过拉下电磁体来附加地“支持”下落可以提高测量的准确性和/或可靠性。此外,取决于通过食品的速度,可能涉及各种粘度值,例如因为围绕第一主体的流动类型发生变化。同样在这种情况下,如果该速度可以借助于根据本发明的测量系统来调节,那么它是有用的。
17.特别地,多个接近传感器设在容器中(更特别地设在探针上)的细长载体上。替代地或附加地,多个接近传感器设在容器和多个线圈之间。在第一种情况下,传感器位于单独的载体上或探针上,并且探针在容器中。然后可以使第一主体和接近传感器之间的距离非常小,使得原则上测量可以非常可靠。另一方面,传感器总是暴露于产品并且清洁可能成问题,因此传感器位于容器外部的实施例提供了对应的优点。
18.特别地,多个接近传感器被放置在相互分开的距离处,在使用中,该距离在向下方向上增加。这使得可以确保在通过各种连续传感器时的时间跨度在低粘度下不会变得太短,而相比之下,许多不同的下降时间测量在非常高的粘度下变得可能。在所有情况下,这都能确保准确测量速度,从而准确确定粘度。
19.在实施例中,测量系统还设有清洁设备,该清洁设备包括磁性第二主体,该第二主体在使用中设在容器中第一主体下方并且由于所述线圈而可移位,并且在外周边上设有抵靠容器的内壁的清洁部件,其中在载体上和/或容器的所述内壁上设有用于与第二主体合作的止动件,该止动件确定第二主体的最大提升高度,该最大提升高度低于第一主体的最大提升高度。在一些情况下,能够至少清洁容器的内壁(诸如去除通常富含蛋白质的产品的沉积物)可能是有利的。为此,可移动磁性第二主体设有一个或多个清洁部件,诸如橡胶刷,在使用中,这些清洁部件抵靠内壁。通过借助于线圈使第二主体移位,这些刷子等清洁内壁。以例如一个或多个小凸耳的形式的止动件确保第二主体可以容易地与第一主体分离,但是不排除达到该效果的其它措施。
20.特别地,测量系统还包括用于第二主体和/或第一主体的磁驱动装置,其设在容器下方或底部处。本身已知的这种措施在容器中用作(磁性)搅拌器,并且如果容器具有较小的高度/宽度比,那么效果更好,如上文已经指出的。
21.在实施例中,测量系统还包括用于调节外壳的所述空间的调节单元,包括加热和冷却设备,并且可操作地连接到温度计。特别是对于液体或粘性食品,以及在较小程度上对于任何其它可食用或其它产品,测量在不同温度的行为和特性至关重要。因此,根据本发明的测量系统提供了显著的优点,因为它适用于自动测量和/或监测许多产品在许多不同条件下,特别是在温度的特性。
22.特别地,控制单元被配置为控制调节单元,包括使外壳的空间经历预定的时间-温度程序。时间-温度程序特别地包括使外壳中的空间达到期望温度,可选地处于期望温度曲线,从而间接地使容器及其内容物达到期望温度,并且随后将其保持在该期望温度达预定时间。同样可选地是空间的后续冷却,例如强制冷却,同样特别是根据期望的温度曲线。如果期望,这些步骤可以重复一次或多次,或者可以包含甚至更多的步骤,诸如重复,但是在不同的温度,或者在多个步骤中,针对可选地不同的时间长度加热和/或冷却。所有这些都模拟在使用食品(诸如乳制品)期间经常发生的温度变化,无论是在生产、运输或储存(在商店或在家中)期间,还是在使用期间,如果容器的内容物没有一次性用完。这对于要冷藏的产品(诸如乳制品)尤其重要,因为这些产品在使用期间通常位于温暖得多的空间中,因此会更快地变质。
23.在这种情况下,加热和冷却设备显然与外壳或该容器或每个容器导热接触,并且容器中的温度计被控制单元用于测量至少容器的温度、表示容器的内容物的至少一个温度,因此用于控制加热和冷却设备。
24.所述实施例非常适合于自动进行,也就是说,在没有容易出错的人类的干扰的情况下,在搜寻新的或改进的(乳制品)产品时执行大量测量,这些测量需要检查具有不同配方的大量(乳制品)产品。在这种情况下,可靠性和可重复性非常重要,因此使用根据本发明的测量系统的自动测量可以提供显著的优势。
25.特别地,冷却系统包括冷却剂回路,该冷却剂回路与容器或多个容器热传导接触,
该冷却剂回路可由控制单元借助于由控制单元控制的阀块来调节。冷却剂回路包括泵设备和冷却剂,该冷却剂可由泵设备泵送并且可以由冷却系统冷却,诸如有利地由不具有任何移动部件的珀尔帖冷却系统冷却。珀尔帖冷却系统的缺点可能是冷却能力有限,这可能进而不利于正确测试,特别是液体或粘性食品。毕竟,特别是其中蛋白质的行为受温度的影响很大,因此将已维持一段时间的较高温度快速降低到期望的最终温度可能是重要的。在这种情况下,强大的冷却能力是有用的。因此,有利地提供冷缓冲器,其包括相变材料,该相变材料经历相变,至少能够在期望的最终温度储存潜热。已知的示例是水,它在0℃或更低的温度(如果添加了添加剂)熔化/固化,并且具有作为冰(水)库的强大冷却能力。但是,在许多情况下,0℃的温度太低。此外,水作为相变材料的一个大缺点可能是它在冷冻时会显著膨胀。其它诸如为了达到低于蛋白质的变性温度可用的材料例如是各种石蜡和甘油。如此产生的冷缓冲器可以由冷却系统(诸如珀尔帖冷却器)冷却更长(长得多)的时间,诸如在测试的热部分期间。有利的是,为了冷却容器(或其中的每一个或一个),控制单元然后被配置为控制泵设备以使冷却剂沿着冷缓冲器流动并且随后沿着容器流动。
26.在具体实施例中,冷缓冲器包括导热泡沫,特别是金属泡沫,诸如铝泡沫,其至少部分地填充有相变材料。许多相变材料(特别是有机相变材料,诸如石蜡和甘油)具有相对差的导热能力,因此它们的冷缓冲作用可能受到限制。通过以金属泡沫提供更好地导热的材料,这个缺点在很大程度上得到克服。
27.除了粘度之外,产品(液体或粘性食品,特别是乳制品)的许多其它特性在评估产品时也起部分作用。因此,有利地提供一个或多个其它传感器设备,其确定容器中产品的一个或多个其它参数值。在实施例中,容器包括用于确定容器的所述空间中产品的质量相关光学参数值的光学传感器设备。可以考虑由产品或产品中的光的颜色、透射和漫射,然后还特别考虑随时间和/或由于温度的变化。例如,颜色的变化、透射率的下降或漫射的增加可能指示非期望的化学变化、细菌的生长和/或沉积物的形成等。
28.特别地,光学传感器设备被配置和布置为突出到容器的空间中,并且传感器设备包括:具有电气和/或电子连接的传感器外壳;用于发射光的光源;具有耦合到光源的第一注入表面的第一光导体,用于收集由光源发射的光的至少一部分,以及用于使其穿过第一光导体到达第一出射表面,并从那里将收集到的光的至少一部分以空间发射角发射到容器中;具有放置在所述空间发射角中的第二注入表面的至少一个第二光导体,用于收集由第一光导体发射并穿过容器空间的光的至少一部分,以及使其穿过第二光导体到达第二出射表面;用于该或每个第二光导体的检测器,用于检测由第二光导体发射的光。因此,提供了一种传感器设备,该传感器设备可以容易地引入到(乳制品)产品中并在那里进行光学测量,而不包含任何电(电子)组件。在这种情况下,假设第二注入表面以功能方式放置,也就是说,使得通过产品透射的光实际上可以注入到第二光导体中,即,以小于或等于临界角的角度。有利的是,第一出射表面和第二出射表面在平行平面中,并且更有利的是,第一出射表面的垂直平分线和第二出射表面的垂直平分线基本重合。测量的示例是颜色或谱测量以及透射测量,所有这些也根据时间和/或温度。
29.在实施例中,光学传感器设备还包括至少一个第三光导体,其具有放置在所述空间发射角之外的第三注入表面,用于由第一光导体发射并在容器空间中漫射的光的至少一部分的收集和穿过第三光导体到达第三出射表面。通过将第三注入表面放置在第一出射表
面的空间出射角(或出射锥)之外,第三光导体可以只收集由乳制品漫射的光。
30.特别地,第一出射表面和第二注入表面各自与相应的纵轴形成几乎45
°
的角度。在实施例中,在第一出射表面中镜面反射(mirroring)之后第一光导体的纵轴和在第二注入表面中镜面反射之后第二导体的纵轴基本重合。这些是容易确保射出的光束也可以高效地注入的测量,在这种情况下,也可以获得非常紧凑的传感器设备。
31.有利的是,一个或每个光导体包括具有相应纵轴的光纤。由于有利的特性(由于完全内反射和非常小的吸收可能导致外壁上没有反射损失),诸如玻璃纤维、pmma纤维等光纤是非常有用的选择。但是,不排除使用内部镜面反射的空心导体的选项。由于距离通常短,因此在反射情况下吸收有限,并且注入角比光纤情况大得多。特别地,所有光导体的相应纵轴平行延伸。
32.在实施例中,光源包括具有第一注入表面的一体球的至少一部分和放置在其中的至少一个led,特别是多个不同的led。一体球是(或多或少)球形体,其内部涂有(高度)反射层,通常是漫反射。如果在内部点亮,这样的球体可以很好地均匀化这种光。这提供了均匀地注入led的光的可能性,但更好的是多个led,确保所有led的光或多或少地均匀地注入。例如,提供两个或更多个led,每个led发射不同波长带的光,并且都可由控制单元控制。因此,提供了非常可变的光源,该光源能够将各种光注入(一个或多个)(第一)光导体中,因此能够确定透射(和吸收)以及可选地确定各种波段或颜色的漫射。
33.在实施例中,传感器设备还包括有利地放置在容器下方并向上指向容器的相机和用于测量电导率或其它电特性的第二测量设备中的至少一个。相机也可以(也就是说,附加地或替代地)执行颜色测量并且确定是否发生沉降和/或其它光学特性变化。显然,在这种情况下,容器设有透明窗口,特别是在其下侧。
34.特别是但不排他地,被配置用于有利地根据电极之间产生的电场的频率确定相对介电常数的测量电极可用作用于测量电导率或其它电特性的第二测量设备。这为电化学阻抗谱提供了可能性,它可以提供关于产品的一种或多种特性以及该特性/这些特性随时间变化的附加信息。
35.在重要的实施例中,测量系统包括多个外壳,每个外壳具有用于或设有用于或具有液体或粘性食品的容器的空间,其中多个外壳可机械地彼此耦合。可选地,多个外壳可热连接到调节单元,控制单元被配置为根据用于多个外壳中的至少两个外壳的相同或不同的同时的期望时间-温度程序来控制调节单元。可以根据程序加热和/或冷却(特别是彼此分开调节)的这种多个机械耦合的外壳提供的优点是,许多所需的测量可以被设计为紧凑和节能的。在这种情况下,加热设备可以例如包括不同的加热元件,这些加热元件可由控制单元单独供能,并且冷却系统可以包括单独的比例阀以控制冷却程度。
36.特别地,每个外壳包括可独立打开和关闭的盖子,并且特别地,为每个容器提供至少一个传感器设备。这提供了交换或检查一个或多个容器和/或其中包含的产品的可能性,诸如用于取样。传感器设备优选地设在盖子中以便能够可卡扣配合。
37.现在将借助于一些示例性实施例和附图更详细地描述本发明,其中:
38.图1示意性地示出了根据本发明的测量系统1的透视图,
39.图2示出了根据本发明的测量系统1的模块2的一部分的图解和部分剖切透视图,
40.图3示意性地示出了测量探针7的一部分的透视截面图,
41.图4示出了来自图3的测量探针7的光学组件的详细视图,
42.图5示意性地示出了通过根据本发明的测量探针7'的横截面,
43.图6示意性地示出了来自图5的测量探针7'的部分横截面的透视图,以及
44.图7示意性地示出了第一主体61的透视图。
45.图1示意性地示出了根据本发明的测量系统1的透视图,该测量系统具有十个模块2和外部控制设备3。
46.每个模块2具有用于容纳容器5的空间4和盖子6。附图标记7表示测量探针,并且附图标记22a和22b分别表示电触点和反触点(countercontact)。
47.这里所示的测量系统1具有十个模块2,但可以具有任何期望的其它数量的模块,例如1个、2个等。这个数量可以在使用期间有利地改变。此外,这里的每个模块2包括空间4,其中布置了五个容器5。容器的数量也可以从1、2等中自由选择,在这种情况下,必须考虑空间4中可用的空间量,例如通过将容器5的尺寸与其匹配。
48.每个容器5可以容纳食品,例如乳制品,诸如牛奶、酸奶、凝乳等,但也可以容纳任何其它低粘度或高粘度的食品,诸如果汁或带肉果汁(juice nectar)等。在容器5已填充之后,可以引入测量探针7,该测量探针7设有一个或多个测量仪器等。这些可以经由电触点操作和读出。在盖子6关闭期间,反触点22b压靠在触点上,随后(一个或多个)测量探针与例如控制设备3通信,然后可以进行测量。这些测量可以是许多不同种类的,如下面将要解释的。然后可以将测量数据导出到外部控制设备3,在那里它们可以例如被存储、显示和/或处理。顺便提及,控制设备3也可以作为测量系统的组成部分提供,例如分布在模块2上。此外,控制设备可以用于控制测量,例如确定测量时刻。这也将在下面更详细地解释。
49.图2示出了根据本发明的测量系统1的模块2的一部分的图解和部分剖切透视图。模块2具有包含用于容器5的空间4的外壳10。多个线圈11在分区12之间围绕每个容器5布置。附图标记13表示珀耳帖冷却系统,其冷却缓冲容器14,附图标记15表示通风机。冷却回路16借助于泵17馈送,而附图标记18表示用于加热系统的连接。
50.在测量容器5中产品的粘度时,线圈11是可单独电激励的并且用于使容器5中的可磁化主体(这里未示出)移位。所有这些将在下面更详细地解释。
51.容器5中的产品或各种容器5中的产品可以分别借助于调节单元进行调节,该调节单元包括加热系统和冷却系统。(例如)经由连接18以电热的形式提供加热。显然,可以以不同的方式提供热量,但电热的优势在于它可以借助于温度计(这里未示出)容易且快速地控制。这里应该强调的是,一个模块中的各种容器可以被加热到相同的温度,或者有利的是,通过不同地控制加热连接18,诸如不同的加热线圈密度或具有不同且可调的pwm等的电路,加热到不同的温度。
52.为了将(一个或多个)容器中的产品冷却到期望的最终温度,这里提供了两个冷却系统。一个冷却系统包括冷却回路16,在该冷却回路16中,诸如乙二醇或水之类的冷却剂借助于泵17被泵送。此外,提供了热交换器(未示出),诸如冷却翅,以便将吸收的热量消散到开放空气等中。但是,可选地,提供第二冷却系统,并且特别是经由缓冲容器14以冷却回路的可选路径的形式。这包含用于以相变材料的形式冷冻到期望(最终)温度的缓冲器,该相变材料已经借助于珀耳帖冷却系统13冷却,至少潜热已经被提取。为此,例如,石蜡、水等已从液相转化为固相。不排除其它相变。通过随后切换冷却回路16中的阀等,冷却回路中的冷
却剂可以沿着或通过缓冲容器14经过,以便在那里消散更多的热量并更快速和在更长时间内承担(熔化或至少相变)缓冲容器的温度。以这种方式,强制冷却是可能的而不需要大量电力,在这种情况下使用不需要移动部件但具有其它相关联的优势的珀尔帖冷却系统13。
53.此外,测量系统的控制设备(诸如来自图1中的外部控制设备3)有利地被配置为在该模块2或每个模块2中提供期望的温度曲线。该温度曲线可以包括用于模块2中的各种容器5(以及因此用于包含在其中的产品)的不同温度,而且还包括温度-时间曲线,其中温度被指定为时间的函数。例如,因此可以检查产品在特定热条件下的行为和变化。因此,产品在运输期间可能会被留在阳光下未冷藏达一些时间,或者,例如,它可能会反复从冰箱中取出用于在桌子上使用等。在这种情况下,每次的主要温度都不同。为了保持测量“干净”,强制冷却系统具有优势,因为它尽可能地排除了以不同速度冷却的滞后效应。但是,借助于冷缓冲容器114的这种强制冷却是可选的。
54.图3以透视剖视图示意性地示出了测量探针7的一部分。测量探针7包括覆盖物21,该覆盖物21在关闭位置邻接容器5,并且设有电连接22。在内部,已经设有反射层23以及led 24。
55.附图标记25、26和27分别表示第一光导体、第二光导体和第三光导体,附图标记28表示两个光检测器,并且附图标记30表示安装板,其上有三个eis(电(化学)阻抗谱)电极31。
56.相机32透过窗口33观察并与相机控制单元34进行通信。
57.在这种情况下,测量探针7包括一些用于测量不同特性的测量设备,每个测量设备本身是可选的。例如,测量光学特性,诸如透射和漫射。为此,将光注入容器中的产品中。这是借助于led 24执行的,led 24经由反射层23将光注入第一光导体25,随后将透射光注入第二光导体26,并将漫射光注入到第三光导体27中。所有这些都在图4中进行更详细的解释。
58.此外,eis电极31可选地设在板30上。借助于eis电极,以本身已知的方式确定容器5中产品的介电常数谱或电化学阻抗谱。因此,关于eis测量的细节应参考现有技术。一个优点是可以为许多产品确定这些谱,但特别地是为许多条件确定这些谱,诸如温度和温度-时间曲线。
59.可选的相机32提供了获得产品的视觉或其它光学图像的可能性。这对于监控是否发生诸如例如作为时间、温度和/或温度-时间曲线的函数的变化可能是特别有利的。这些变化可以包括颜色变化、透明度/浊度变化、沉积物的形成等。相机控制单元34有利地包括图像处理软件。但是,也可以用相机32收集简单的图像,并经由相机控制单元34将这些图像发送到外部处理器。
60.从测量探针7到“外部世界”的通信特别是经由电连接22进行,例如为了激励led 24、读出/致动检测器28、eis电极31和相机32/相机控制单元34,以及已经被提供的任何其它组件。
61.图4提供了来自图3中的测量探针7的光学组件的详细视图。在该图中以及在整个附图中,相同或相似的组件由相同的附图标记表示。
62.测量探针7包括四个led,这里是红色led 24-1、绿色led 24-2、蓝色led 24-3和红外led 24-4。在使用期间,它们发射光,其由附图标记50表示,并被覆盖物21内侧上的层23
反射。光50的部分51经由第一注入表面40注入第一光导体25中,被表面46反射并经由第一出射表面41出射。出射的光作为透射部分52被产品部分透射,并通过第二注入表面42被捕获并注入到第二光导体中以形成部分54,该部分54被第一检测器28-1检测。出射的光漫射为产品中的另一部分53,并经由第三注入表面44被捕获并射出在第三光导体27中以形成55,其被第二检测器28-2检测。
63.至少在内部,覆盖物21实际上是半球形的并且设有(漫射或其它)反射层,诸如氧化镁或硫酸钡,或金,特别是如果必须执行红外测量的情况下。因此,覆盖物(其内部)是一体的球,其使发射的光50均匀地分布以便均匀地注入第一光导体25。顺便提及,不排除其它注入方法以及测量探针7的相关联构造。在这个示例中,所述光由led 28-1至28-4发射,分别为红色、绿色、蓝色和红外光。但是,任何其它光源或颜色分布/颜色数量也是可能的,诸如也可以由激光产生的特定颜色,或宽带光源,诸如卤素灯等。但是,led具有优势,诸如紧凑、使用寿命长、效率高、可在相对小的带宽提供多种颜色。led 28-1至28-4可以彼此分开地致动,使得不会发生对检测器28-1和28-2的非期望的影响。
64.对于操作的更详细说明,这里仅考虑红色led 28-1,但类似的说明适用于其它led。红色led 28-1由控制单元(这里未示出并且例如是外部的)以期望的模式(诸如每分钟一次)致动。发射的光在反射层23上漫反射并且将相对均匀地落在第一光导体25的第一注入表面40上。部分51将被注入其中。
65.在这种情况下,第一光导体25是光纤,诸如玻璃纤维或塑料纤维,第二光导体26和第三光导体27分别也是这样。它们用于借助于全内反射传输光,使得损失仅限于(小)吸收损失。但是,考虑到大部分小距离,也可以使用中空的、内部镜面反射的管或已经制成在外部反射的透明材料管作为光导体。后者的优点是可以注入更多的光,因为临界入射角的限制不再适用。
66.被注入的部分51到达表面46,其与第一光导体25的纵向方向大致成45度,然后在使用中将基本上水平地从第一出射表面41退出,作为光部分52和光部分53,或分别由容器中的产品透射或漫射的光。透射部分52到达第二光导体的第二注入表面42,并且注入的光的一部分在同样以大致45度放置的表面47上镜面反射后,作为部分54到达第二出射表面43。在那里,光检测器28-1检测退出光,作为产品透射特性的指示。
67.光的另一部分,部分53在产品中漫射,并且可以到达第三光导体27的第三注入表面44。应该注意的是,正是由于使用了相对有限的临界注入以及还有因此光纤的出射角,通过将第三注入表面44放置在第一光导体25的临界退出角之外,容易防止第三光导体27直接注入并因此透射光。在第三光导体27中注入的光将到达第三出射表面45作为部分55,并且将在那里被光检测器28-2检测,作为产品漫射特性的指示。
68.借助于所示的实施例,可以以精巧的方式将光注入到产品中,其中光源和检测器以及控制单元都保留在产品外部。显然,其它光学测量方法也是可能的,诸如当led 24或其它源被放置在容器外部周围时,其中相关联的检测器也位于容器周围,使得光穿过整个容器和产品。但是,特别是对于光学密度非常高的产品,诸如乳制品,后者几乎没有意义。
69.图5示意性地示出了通过根据本发明的测量探针7'的横截面。在这种情况下,它包括板30,光导体25、26、27布置在板30旁边。此外,附图标记60-1、
……
、60-10表示容器5周围的10个线圈,并且附图标记61和62分别表示第一主体和第二主体,而附图标记63表示刷子,
并且64表示凸耳。
70.线圈60-1至60-10可经由在图中右侧它们各自的连接借助于外部电源(未示出)在同样在外部并且这里未示出的控制设备的控制下单独激励。由(一个或多个)线圈生成的磁场吸引第一主体61,该第一主体61至少部分地由磁性材料制成,诸如永磁体或铁。当依次激励底部线圈60-1、然后对它去激励并且激励倒数第二个线圈60-2等时,可以向上拉第一主体61。在这种情况下,应该注意的是,原则上,任何数量的线圈60-xxx都可以令人满意地操作,更多的线圈确保更平滑的移动。
71.当它到达顶部时,第一主体61可以通过使所有线圈去激励而开始通过容器5中的产品的下落移动。这种下落移动可以借助于接近传感器、特别是霍尔传感器来检测。在这种情况下,参见图6及其描述。
72.与借助于生成突然强场的单个线圈向上“击射(shooting)”相比,这种阶梯式向上驱动的优势在于可以限制和控制产品中的速度的事实。特别是乳制品可能具有非常高的粘度,使得这样的“发射”不能很好地工作,至少不容易控制。
73.还应该注意的是,特别是在粘度非常高的情况下,也可以借助于线圈吸引主体。在非常低的下落速度下,(接近度/霍尔)测量通常变得不准确。然后,通过使用一个或多个附加线圈拉动第一主体61来增加该速度可能是有帮助的。然后必须将磁力添加到重力以进行计算。以这种方式,可以更准确地确定粘度,特别是对于更大的动态范围,也就是说,粘度作为(最终)速度的函数。
74.所示的第一主体61还可以用作搅拌器,例如用磁驱动装置(未示出)驱动磁性材料,这对于磁搅拌器本身是已知的。
75.此外,示出了第二主体62,其也至少部分地由磁性材料制成并且因此可以通过激励线圈60而上下移动。第二主体还包括刷子63,该刷子63有利地由诸如橡胶等的柔性材料制成。具有刷子63的第二主体62的横截面使得当上下移动时,刷子63可以通过摩擦清洁容器5的内部。为此,线圈60可以首先向上移动第二主体62,诸如与第一主体61或多或少地一起向上移动。但是,虽然第一主体61可以完全向上移动,也就是说直到顶部线圈60-10,但是第二主体62只能上升到凸耳64。因此,第一主体61和第二主体62可以机械地分离。现在通过用顶部线圈60-10牢固地保持第一主体61,并且使其他线圈去激励,或者激励甚至更低的线圈,第二主体将向下移动。在这种情况下,使用对应激励的线圈“拉动”将有助于清洁,特别是当摩擦力很大时,这在清洁时基本上是期望的。以这种方式,第二主体62可以通过对应的方式开启和关闭线圈60来回移动几次。顺便提及,通过保持底部线圈60-1激励同时激励较高线圈60-2、60-3
……
,第一主体61和第二主体62也可以在底部分离。利用第二主体62的合适的尺寸特别是高度,第一主体61则将被较高的线圈60-2比底部线圈60-1更多地吸引,而相反的情况适用于第一主体61。
76.图6示意性地示出了来自图5中的测量探针7'的部分横截面透视图,但没有光导体25、26和27,也没有线圈,但现在带有板30,板30承载eis电极31、温度计65和霍尔传感器66。
77.温度计65的功能将是清楚的,eis电极的功能已经在上面简要提及。根据本身已知的技术,霍尔传感器66用于检测第一主体61的通过并根据通过连续霍尔传感器之间的时间差来确定第一主体的下落速度。在这种情况下,霍尔传感器66被放置在朝向底部增加的相互距离处,使得测量分辨率在增加的下降速度得以维持。
78.图7示意性地以透视示出了第一主体61。它包括具有孔71的管70,以及具有逐渐变窄的顶侧73的单个翅72。管70和/或翅72由或用磁性材料制成。孔的横截面大于带有凸耳64的板30的宽度。因此,第一主体61可以从顶部自由地移动到底部。翅72具有逐渐变窄的顶侧以便遇到减小的摩擦,至少在向上移动时。
79.这里应该注意的是,用于光学、(介)电、粘度和其它特性的所示传感器/测量设备可以根据期望组合在根据本发明的测量探针/测量系统中。特别是与冷热调节组合,如果期望可预先确定的时间-温度变化,那么可以以自动和标准化的方式收集关于产品的有价值信息,使得例如可以避免人为的判断错误。
80.通过针对不同温度、时间和温度曲线定期重复光学、(介)电、粘度和/或其它测量,可以确定产品特性以及哪些产品适用于某些应用。例如,因此可以确定从细菌或其它角度来看对温度变化等最具抵抗力的产品成分。
81.在实际设置中,例如如图1中所示,十个模块2中的每一个都填充有包含一种或多种产品(诸如乳制品)的五个容器5。在示例中,应用了最简单的时间-温度曲线,即恒温,但每个容器具有不同的温度。被测量的参数是粘度(在一个下降速度,即没有被线圈附加地“拉动”)、四个波长的透射和漫射,以及eis谱。从每小时一次测量开始,这个最简单的情况已经每天提供大量信息(1200个eis谱和多于10,000个其它测量值)。由于所有这些都是自动完成的,并且基于测量值,可以可选地遵循后续步骤,因此可以以非常高效的方式确定一系列产品特性和/或可以在相互相同的条件下在各种产品之间进行选择。例如,此类后续步骤自动指示产品是否不再满足粘度、透明度(透射)等方面的产品标准。然后可以终止对相应产品的测试,从而为另一种产品等腾出空间。
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