
技术摘要:
一种用于连续确定具有可变固体分数并且在管线中流动的有可变气体含量的奶的脂肪含量的方法和系统(400),包括:基于布置在管线(410)中的密度计(430)的测量管的至少两个弯曲振动期望模式的本征频率,查明在管线中流动的奶的声速值和平均密度值;借助连接到管线的压力传感 全部
背景技术:
奶和由其获得的中间体可以被描述为各种成分,主要是水、乳脂和固体的混合物, 其中固体基本上包含蛋白质、碳水化合物(其中尤其是乳糖)和少量矿物质。 在从原料奶并且延伸到奶产品制造的加工链中,这些成分的百分比是用于控制过 程、进行过程和质量检查以及平衡产品流的重要参数。通常的实践用于使用实验室样品和 标准方法来确定百分比。这意味着仅可以评估少量样品,并且仅在取样后获得具有显著延 迟的分析结果。 确实,在红外区域中通过自动采样进行与过程相关的光谱分析是可能的,然而,这 首先是非常昂贵的,其次,仅基于在相对大的时间间隔内采集少量样品。因此,对于过程控 制,这种分析仅仅是有条件地适用的。 密度测量,例如借助科里奥利流量计,确实适合连续过程监测的在线测量,并且当 脂肪、碳水化合物(尤其是乳糖)、蛋白质等的固体百分比的给定比率的假设是合理时,也可 以用于确定奶的脂肪含量或固体百分比。随着该假设的有效性的下降,测量结果相应地变 得不准确。 用科里奥利流量计确定脂肪含量的另一个困难来自于分布在奶中分布的空气微 气泡,这一方面减小了有效密度,并且另一方面由于现在可压缩的奶与测量管相比的振荡, 导致流量计的振荡测量管的本征频率与测量管中的被测物质的密度之间的关系改变。用于 确定含气液体的成分的科里奥利质量流量计的有限适用性例如在US7,363,800B2中描述。 该专利教导了一种装置,该装置首先具有用于查明介质的介电参数的微波传感器,其次是 科里奥利质量流量计,第三是用于确定介质的气体成分的独立传感器,以及第四是用于处 理不同传感器的信号处理单元。然而,这是复杂且昂贵的设备。
技术实现要素:
因此,本发明的目的是提供一种方法和相应的测量装置,用于在可变固体分数和 可变气体含量的情况下也能可靠地、连续地测量奶的脂肪分数。 根据本发明,该目的通过独立权利要求1中限定的方法和独立权利要求8中限定的 测量装置来实现。 本发明的用于连续确定具有可变固体分数且在管线中流动的有可变气体含量的 奶的脂肪含量的方法,包括: 基于布置在管线中的密度计的测量管的至少两个弯曲振动期望模式的本征频率, 查明管线中流动的奶的声速值和平均密度值; 借助连接到管线的压力传感器来查明管线中的静压力值; 基于声速值、平均密度值和压力值来查明气体体积分数值; 4 CN 111602051 A 说 明 书 2/7 页 基于平均密度值并且基于气体体积分数值来查明管线中流动的没有气体含量的 奶的密度值; 借助布置在管线中的微波传感器,基于测量所述奶中的微波的传播速度和/或吸 收中的至少一种,来确定在所述管线中流动的奶的介电常数值;以及 基于在管线中流动的没有气体含量的奶的密度值和有效介电常数值来计算脂肪 分数。 在本发明的进一步发展中,奶被建模为三成分系统,其中成分包括脂肪、水和无脂 肪固体。 在本发明的进一步发展中,固体包括蛋白质和碳水化合物,其中尤其是乳糖。 在本发明的进一步发展中,将在管线中流动的无气体含量的奶的密度建模为以纯 成分的密度值作为加权因子的、包含在奶中的成分的浓度的函数,例如线性函数;其中,考 虑气体含量,管线中流动的奶的有效介电常数建模为包含在奶中的成分的浓度和纯成分的 介电常数值的函数;并且其中查明所述成分的浓度,这得出所查明的奶的密度值和有效介 电常数。 在本发明的进一步发展中,在存在至少一个高于1GHz,尤其高于2GHz,例如 2.45GHz的频率的情况下发生确定介电常数。 在本发明的进一步发展中,该方法进一步包括测量在管线中流动的奶的温度;以 及查明包含在奶中的成分的密度和/或介电常数的温度相关值。 在本发明的进一步发展中,密度计包括科里奥利质量流量计,其中该方法进一步 包括: 查明管线中的质量流量、体积流量和/或脂肪流量。 本发明的用于确定管线中的奶的脂肪含量,尤其是用如前述权利要求中的一项所 述的方法的测量装置,包括: 密度计,具有至少一个可振动测量管,其用于基于至少两个弯曲振动期望模式的 至少期望模式本征频率来查明包含在测量管中的介质的密度测量值和声速测量值; 压力传感器,其用于测量介质的绝对压力; 微波传感器,其用于查明微波信号在介质中的吸收和/或传播速度;以及 计算机单元,其用于基于密度计、压力传感器和微波传感器的测量值来计算脂肪 含量。 在本发明的进一步发展中,密度计、压力传感器和微波传感器安装在管线中。 在本发明的进一步发展中,密度计包括科里奥利质量流量计。 附图说明 现在将基于附图中所示的实施例的示例更详细地解释本发明。附图的图示如下: 图1:本发明的方法的实施例的示例的流程图; 图2:本发明的方法的第一子过程的实施例的示例的更详细流程图; 图3:本发明的方法的第二子过程的实施例的示例的更详细流程图;以及 图4:本发明的设备的实施例的示例的示意图。 5 CN 111602051 A 说 明 书 3/7 页