CH719464A2 - Verfahren zur Bestimmung der Grössenverteilung von Käsebruchkörnern. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Grössenverteilung von Käsebruchkörnern, insbesondere in einem Strom Käserohmasse, der von einem Käsefertiger in Käseformen strömt. Es soll aufwandsarm und zuverlässig sein. Hierzu umfasst das Verfahren mehrere Schritte. In einem ersten Schritt wird aus einem Originalbild des Gemischs ein Graustufenbild des Gemischs erstellt, in einem zweiten Schritt werden die Bestandteile bzw. Pixel des Graustufenbildes bestimmt, die Partikel und somit Käsebruchkörner sind. In einem dritten Schritt werden die Pixel des Graustufenbildes bestimmt, die keine Partikel darstellen. In einem vierten Schritt erhalten die Partikel jeweils ein Label, und in einem fünften Schritt wird die Detektion der Partikel anhand der Label und des Originalbildes weiter verfeinert.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Grössenverteilung von Käsebruchkörnern, insbesondere in einem Strom Käserohmasse, einem Gemisch aus Molke und Käsebruchkörnern, der von einem Käsefertiger in Käseformen strömt.

[0002] Zur Käseherstellung wird Milch in einem Käsekessel, einem Käsefertiger Lab zugesetzt und die Milch wird für den Käsungsprozess mittels Rühr- und Schneidflügel ständig gerührt. Entstehende gallertartige Käsebrocken werden mittels der Rühr- und Schneidflügel geschnitten, siehe zum Beispiel DE 29812845 U1. Beim Schneiden wird der Käsebruch in Käsebruchkörner zerschnitten, möglichst in Käsebruchkörner mit gleichmässiger Grösse. Der Käsebruch wird unter Einwirkung des Labs und von Wärme fest, spröde und zerbrechlich. Dieser Käsebruch ist somit empfindlich gegen mechanische Beanspruchung, so dass der Rührvorgang schonend erfolgt. Schonend muss auch die Molke abgesaugt werden, um die Käsebruchkörner in einen stabilen körnigen Zustand zu überführen. Die Absaugung der Molke erfolgt gemäss CH 537142 A mittels einer Ablassvorrichtung, bei der die Molke durch einen, von einem Siebmantel umgebenen Molkesammelraum, der mit einer Ablaufleitung verbunden ist, abgesaugt wird. Der Siebmantel soll das Eindringen von Käsebruch in den Molkesammelraum verhindern.

[0003] Um den Dickungszustand der Rohkäsemasse bzw. des Käsebruchs während des Betriebs des drehenden Rührwerks ermitteln zu können, ist es bereits bekannt, sogenannte Dickungssonden im Behälter des Käsefertigers fest anzuordnen. Es ist auch bekannt, den Anteil an Käsebruch in einem Käsebruch-Molke-Gemisch in einem Behältnis mittels eines Tomographen zu bestimmen. Gemäss DE 102009036633 A1 ist im Behältnis mindestens eine Elektrode eines Tomographiesensors angeordnet, welcher mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung eines Leitfähigkeitswertes gekoppelt ist. Das Behältnis ist ein durchströmtes Rohr oder eine Wanne. Genutzt wird die Erkenntnis, dass die Leitfähigkeiten von Molke und Käsebruch-Molke-Gemisch verschieden sind. Einem Puffertank könne somit immer die Menge an Gemisch entnommen werden, die pro Käseform erforderlich ist. Eine vorherige Kalibrierung mit reiner Molke und in Abhängigkeit von deren Herkunft (Kuh, Ziege o. a.) ist erforderlich. Eine solche Messvorrichtung ist aufwendig und kostenintensiv.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Grössenverteilung von Käsebruchkörnern, insbesondere in einem Strom Käserohmasse bereitzustellen, das aufwandsarm und zuverlässig ist. Der Strom Käserohmasse ist ein Gemisch aus Molke und Käsebruchkörnern, das von einem Käsefertiger über eine Rohrleitung in Käseformen strömt.

[0005] Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst Verfahren zur Bestimmung der Verteilung von Käsebruchkörnern, insbesondere in einem Strom Käserohmasse, ein Gemisch aus Molke und Käsebruchkörnern, der von einem Käsefertiger in Käseformen strömt. In einem ersten Schritt wird aus einem aufgenommenen Originalbild des Gemischs ein Graustufenbild des Gemischs erstellt. In einem zweiten Schritt werden nachfolgend die Bestandteile bzw. Pixel des Graustufenbildes bestimmt, Partikel und somit Käsebruchkörner sind. In einem folgenden dritten Schritt werden die Pixel des Graustufenbildes bestimmt, die keine Partikel sondern Molke darstellen. In einem vierten Schritt erhalten die im zweiten Schritt bestimmten Partikel jeweils ein Label, und in einem fünften Schritt wird die Detektion der Partikel anhand der Label und des Originalbildes weiter verfeinert.

[0007] Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

[0008] Vorteilhaft werden für die Anzahl Pixel im zweiten und dritten Schritt Schwellenwerte vorgegeben.

[0009] Eine etwaige resultierende Differenz der Partikeln und Molke zuordenbaren Pixel vom Gesamtbild werden Pixeln, die der Molke entsprechen, zugeordnet.

[0010] Vorteilhaft wird die Detektion der Partikel anhand der Label und des Originalbildes mittels eines Watershed-Algorithmus weiter verfeinert.

[0011] Das Verfahren wird vorteilhaft für eine aufwandsarme dynamische Regelung des Durchsatzes im Abfüllprozess eingesetzt.

[0012] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Sie umfasst zumindest Messvorrichtung mit einem vorgelagerten Bypass und einem Übergangsstutzen, wobei die Messvorrichtung einen Spannrahmen mit einem Beobachtungsfenster und einer Kamera aufweist. Der Kamera gegenüberliegend ist eine, bevorzugt flächige, Lichtquelle angeordnet.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1: eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 2: eine bildliche Darstellung der Verteilung von Käsebruchkörnern (a-f).

[0014] Ein Käsefertiger, wie er zum Beispiel in US 10729095 B2 der Anmelderin offenbart und daher nicht explizit dargestellt ist, umfasst einen Behälter (Käsekessel), der über Füsse auf dem Boden aufstellbar ist und dessen Behälterinnenraum mittels einer Haube abgedeckt ist. Die Haube ist mit einer schliessbaren Sichtluke versehen, die ein Gitter aufweist. Der Käsefertiger umfasst weiterhin eine Steuerung und ein Steuerpanel mit einem Touchscreen. Der Käsekessel weist eine senkrechte Behälterwand auf, die sich aus zwei, in der Draufsicht, kreisbogenabschnittsförmigen Wandteilen zusammensetzt und nach unten von einem, nicht näher bezeichneten Behälterboden begrenzt ist. In den Käsekessel ragt ein, in der Haube abgestütztes Doppelrührwerk, dessen Drehachse parallel zur senkrechten Behälterwand gelegen ist. Ein Antrieb des Doppelrührwerks ist ebenfalls in der Haube angeordnet. An der Behälterwand des Käsefertigers kann eine mobile Dickungssonde angeordnet werden, die universell bei unterschiedlich grossen Behältern von Käsefertigern einsetzbar ist. Sobald das Gemisch aus Molke und Käserohmasse abgesaugt und in Käseformen einer, an sich bekannten und daher ebenfalls nicht dargestellten, Kassettenpresse verbracht werden kann, wird das Gemisch durch eine Zuführleitung 9 (Rohrleitung) einer Vorrichtung 1 (Fig. 1) gepumpt. Ein Teilstrom des Gemischs wird in die Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Verteilung von Käsebruchkörnern in der Molke geleitet, während der übrige Strom des Gemischs direkt durch eine Hauptleitung 6 der Vorrichtung 1 in eine Abführleitung 10 zur Kassettenpresse geleitet wird. Der in der Vorrichtung 1 zu analysierende Teilstrom des Gemischs gelangt über einen Bypass 2 und einen Übergangsstutzen 11 in die eigentliche Messvorrichtung 3. Die Messvorrichtung 3 umfasst einen Spannrahmen 4 mit einem Beobachtungsfenster 5, dem eine hochauflösende Kamera 7 zugeordnet ist. Der Kamera 7 gegenüberliegend umfasst die Vorrichtung 1 weiterhin eine, bevorzugt, flächig ausgebildete Lichtquelle 8 mit LED's oder einer anderen Lichtquelle.

[0015] Bereits im Übergangsstutzen 11 wird der zu analysierende Teilstrom auf die innere Weite des Spannrahmens 4 gespreizt, so dass im Spannrahmen 4 ein, im Beispiel, gleichmässig flacher Strom des Gemischs strömt und am Beobachtungsfenster 5 sowie der Kamera 7 vorbeigeführt wird. Die Geschwindigkeit des Stroms kann aber auch ungleichmässig sein. Nach der Passage im Spannrahmen 4 gelangt der Teilstrom durch einen weiteren Übergangsstutzen 12 in die Abführleitung 10. Mittels der Kamera 7 und eines Auswertealgorithmus' kann im zu analysierenden Teilstrom die Verteilung der Käsebruchkörner bestimmt werden. Hierzu wird zunächst ein Graustufenbild des Gemischs erstellt und es werden die Bestandteile des Graustufenbildes bestimmt, die im Beispiel mit (hoher) Sicherheit Partikel, d. h. Käsebruchkörner sind. Im Beispiel sind dies die weissen Pixel (Fig. 2a). Hierbei ist ein Schwellenwert vorgeben. Zudem werden die, im Beispiel schwarzen, Pixel bestimmt, die mit hoher Sicherheit keine Partikel sondern Molke darstellen (Fig. 2b). Auch hierzu ist ein Schwellenwert vorgeben. Eine etwaige resultierende Differenz (Fig. 2c) der weissen und schwarzen Pixel vom Gesamtbild wird den weisen Pixeln, d. h. der Molke zugeordnet. Nachfolgend erhalten die Partikel jeweils ein Label und werden farbig dargestellt (Fig. 2d). Mittels eines Watershed-Algorithmus wird die Detektion der der Partikel anhand der Label und des Originalbildes weiter verfeinert (Fig. 2e), wobei im Beispiel nur im unbekannten weissen Bereich der Pixel verfeinert wird.

[0016] Die detektierten Partikel bzw. Käsebruchkörner (Fig.2f) könnten nachfolgend auch wieder farbig dargestellt werden.

[0017] Die gewonnenen Daten können als Input für eine Strömungssimulation des Gemischs verwendet werden. Wesentlicher ist jedoch ihre Verwendung zur dynamischen Regelung des Bruchkorndurchsatzes der Abfüllung des Gemischs in die Käseformen. Somit kann die Abfüllgenauigkeit in die einzelnen Käseformen und damit die Menge an Käsebruchkörnern in den abzupressenden Käselaiben beeinflusst werden.

Bezugszeichenliste

[0018] 1 Vorrichtung 2 Übergangsstutzen 3 Messvorrichtung 4 Spannrahmen 5 Beobachtungsfenster 6 Hauptleitung 7 Kamera 8 Lichtquelle 9 Zuführleitung 10 Abführleitung 11 Übergangsstutzen 12 Übergangsstutzen

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der Grössenverteilung von Käsebruchkörnern, insbesondere in einem Strom Käserohmasse, ein Gemisch aus Molke und Käsebruchkörnern, der von einem Käsefertiger in Käseformen strömt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt aus einem Originalbild des Gemischs ein Graustufenbild des Gemischs erstellt wird, in einem zweiten Schritt die Bestandteile bzw. Pixel des Graustufenbildes bestimmt werden, die Partikel und somit Käsebruchkörner sind, in einem dritten Schritt die Pixel des Graustufenbildes bestimmt werden, die keine Partikel darstellen, in einem vierten Schritt die Partikel jeweils ein Label erhalten, und in einem fünften Schritt die Detektion der Partikel anhand der Label und des Originalbildes weiter verfeinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anzahl Pixel im zweiten und dritten Schritt Schwellenwerte vorgegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, eine resultierende Differenz der weissen und schwarzen Pixel vom Gesamtbild den weisen Pixeln, d. h. der Molke zugeordnet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Partikel anhand der Label und des Originalbildes mittels eines Watershed-Algorithmus verfeinert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische Regelung des Durchsatzes im Abfüllprozess ermöglicht wird.

6. Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Messvorrichtung (3) aufweist, wobei die Messvorrichtung (3) einen Spannrahmen (4) mit einem Beobachtungsfenster (5)und einer Kamera (7) umfasst, und dass der Kamera (7) gegenüberliegend eine Lichtquelle 8 angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (3) einen vorgelagerten Bypass (2) und einen Übergangsstutzen (11) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zuführleitung (9) und eine Abführleitung (10) umfasst.