CN109477794A - 用于确定样品中的淀粉的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

在淀粉浓度测量中，从液体样品诸如纸、纸板或薄纸过程的纸浆悬浮液或滤液引导液体样品(20)。将碘溶液添加所述样品(22)，并在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度(24)。借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度(26)。

Description

用于确定样品中的淀粉的方法和系统
技术领域
本发明涉及含有淀粉的工业液体的测量技术。具体地，本发明提供了用于在线监测森林工业中的悬浮液和/或滤液中的淀粉浓度的方法和系统。
背景技术
淀粉常用于纸，例如以增加纸强度。但是，可溶性淀粉是可以造成严重流动性和微生物问题的干扰物质，造纸厂因此试图使生产用水(process water)中的淀粉浓度最小化。已经吸附在纤维和其它颗粒上的淀粉，即吸附的淀粉，对于造纸厂而言不是问题，但是可能是感兴趣的。
淀粉可以例如在水解成单体葡萄糖以后通过气相色谱法进行分析。但是，这是非常耗时的过程。溶解的淀粉的最常见的快速测量是经典的碘淀粉方法。该方法是基于碘/碘化钾和淀粉之间的反应。当与分别具有在605nm(纳米)和530nm的吸收最大值的直链淀粉和支链淀粉组合时，碘/碘化钾改变颜色。传统上，在580nm测量吸光度，其为常见湿部淀粉(wet end starch)的整体最大值。但是，吸光度在某种程度上取决于淀粉的改性程度。因此，需要独立地为不同的淀粉校正碘方法。基本想法是在已知量的淀粉和在580nm的吸光度之间做出线性回归校正。
使用碘方法的另一个缺点是未考虑样品的浊度，使得该方法在浊度改变时变得不能预见。相对于无任何颜料的系统，此问题在使用经涂覆的废纸(coated broke)或填料的过程中更严重得多。L.等人，“Reliable spectrophotometric determinationof starch concentration in papermaking process waters，Nord.Pulp Pap.Res.J.，19：1，2004，第75-77页，发现传统的单变量碘淀粉方法对于具有变化浊度的样品是不可靠的。但是，使用多变量校正，介于500nm和900nm之间的吸收光谱含有可靠的分析方法所需的信息。图1A显示了使用传统碘方法在造纸样品中的淀粉的真实和测定量。通过200目金属网或黑带纸滤器过滤所述样品。所有的点应当都在黑线上。显然，传统的碘方法不起作用。但是，代替使用单变量校正法，等人表明，可以使用整个测得的吸收光谱和多变量校正技术，并最佳地得到在图1B中所示的结果。
因此，用于确定样品中的淀粉的传统分光光度测量方法具有几个致命的缺点，诸如浊度的影响和不同淀粉的吸光度的变化。需要针对淀粉的快速且可靠的分析方法。
发明内容
本发明的一个方面是分析液体样品中的淀粉浓度的方法，控制过程(process)的方法，测量系统，和根据所附独立权利要求的控制系统。本发明的实施方案列举在从属权利要求中。
本发明的一个方面是分析液体样品中的淀粉浓度的方法，其包括
从液体流引导(conducting)样品，
将碘溶液添加所述样品，
在添加所述碘溶液的步骤以后，测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度，其中在长于约650纳米、优选地长于约700纳米的波长测量所述吸光度或透光度。
本发明的另一个方面是分析液体样品中的淀粉浓度的方法，所述方法包括
从液体流引导样品，
将碘溶液添加所述样品，
在添加所述碘溶液的步骤以前和以后，测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的两个测得的吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度，其中在长于约650纳米、优选地长于约700纳米的波长测量所述吸光度或透光度。
在一个实施方案中，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前，根据颗粒尺寸将所述样品分离成一个或多个颗粒群体，
为所述样品的每个颗粒群体测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系，为每个颗粒群体将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度。
在一个实施方案中，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前，根据颗粒尺寸将所述样品分离成一个或多个颗粒群体，
在添加所述碘溶液的步骤以前和以后，为所述样品的每个颗粒群体测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系，为每个颗粒群体将所述样品的两个测得的吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度。
在一个实施方案中，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前和/或以后，测量所述样品的光散射，
基于所述光散射测量，补偿所述样品的浊度对所述吸光度或透光度的测得的影响。
在一个实施方案中，所述一个或多个颗粒群体包含无颗粒物的含有溶解的淀粉的群体。
在一个实施方案中，所述方法包括基于所述一个或多个颗粒群体的淀粉浓度，确定所述样品中溶解的淀粉和吸收的淀粉的比率。
在一个实施方案中，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前和/或以后，测量所述样品的光散射，
基于测得的光散射，确定所述样品中的颗粒数(particle count)。
在一个实施方案中，所述一个或多个颗粒群体包括胶体、细小纤维(fines)、纤维、絮凝物和附聚物中的一种或多种。
在一个实施方案中，从纸、纸板(board)或薄纸(tissue)过程(process)中的纸浆(pulp)悬浮液或滤液引导所述化学的液体样品。
本发明的一个方面是控制纸、纸板或薄纸过程的方法，所述控制利用用所述分析方法分析的淀粉浓度。
在一个实施方案中，所述控制包括留着率控制(rentention control)、施胶控制(sizing control)、强度控制、沉积控制和微生物控制中的一种或多种。
本发明的一个方面是实施所述分析方法的测量系统。
本发明的一个方面是过程控制系统，其包含实施所述分析方法的在线分析仪系统，所述过程控制系统被构造成基于来自所述在线分析仪系统的淀粉测量结果而控制纸、纸板或纸浆过程。
附图说明
将参考附图描述本发明的以下示例性实施方案，其中
图1A显示了使用传统碘方法的淀粉的真实和测量浓度；
图1B显示了使用多变量校正时淀粉的真实和测量浓度；
图2显示了根据本发明的一个示例性实施方案，用于测量液体样品(诸如在纸、纸板或薄纸过程中的纸浆悬浮液或滤液)中的淀粉浓度的方法的流程图；
图3显示了随着含有和不含淀粉的碘溶液而变化的碘-淀粉复合物的吸光度范围；
图4显示了随着淀粉浓度而变化的碘-淀粉复合物的吸光度范围；
图5显示了两种不同淀粉类型的混合物的吸收光谱；
图6显示了对于图5的样品使用在580nm的校正曲线的淀粉预测量；
图7显示了对于图5的样品使用在720nm的校正曲线的淀粉预测量；
图8显示了根据本发明的另一个示例性实施方案，用于测量液体样品(诸如在纸、纸板或薄纸过程中的纸浆悬浮液或滤液)中的淀粉浓度的方法的流程图；
图9显示了根据一个示例性实施方案的测量设备的示意框图；
图10解释了分级分离以前和以后的样品；
图11显示了根据另一个示例性实施方案的测量设备的示意框图；
图12显示了净水(在580nm和754nm测量)和添加了400mg/L淀粉的样品(在754nm测量)的透光度特性(profile)；
图13显示了随着添加的天然淀粉浓度而变化的纸浆样品的散射特性；
图14显示了随着淀粉而变化的在754nm的透光度变化；和
图15显示了随着透光度变化而变化的真实淀粉量。
示例性实施方案
如以上所讨论的，用于确定样品中的淀粉的传统分光光度测量方法的一个显著缺点是不同淀粉的吸光度的变化。水样品中的淀粉浓度的传统分光光度测量确定通常如下完成：在样品和参考池中添加已知量的碘，或可替换地使用含有水和碘的空白样品用于基线校正。传统上，在580nm的波长测量碘/淀粉复合物的吸光度(其为常见湿部淀粉的整体最大值)。但是，吸光度在某种程度上取决于淀粉的改性程度。因此，需要独立地为不同的淀粉校正碘方法。换而言之，传统的淀粉碘方法要求为每种不同类型的淀粉构建校正曲线。
根据本发明的一个方面，可以在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量添加所述碘溶液以后所述样品的吸光度或透光度。
在图2中解释了用于测量液体样品(诸如在纸、纸板或薄纸过程中的纸浆悬浮液或滤液)中的淀粉浓度的方法的一个示例性实施方案。从液体样品诸如纸、纸板或薄纸过程的纸浆悬浮液或滤液提供样品(步骤20)。将碘溶液添加所述样品(步骤22)。在添加所述碘溶液以后，在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度(步骤24)。借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度(步骤26)。
发明人已经发现，通过使用较高波长，在吸光度和淀粉浓度之间的校正曲线不受到淀粉类型或淀粉的改性程度影响。这是基于以下事实：使用较高波长，即，长于约650nm、优选地长于约700nm的波长，在未反应的碘不吸收光的情况下，不需要参考池或空白样品。在短于约650nm、优选地短于约700nm的波长不进行测量。本发明的该方面不要求为每种不同类型的淀粉建立校正曲线，这不同于在580nm的波长(其为常见湿部淀粉的整体最大值)测得的传统淀粉碘方法。本发明该方面进一步简化了淀粉浓度的测量，因为添加样品的碘的量并非关键性的，只要它足以与样品中所有淀粉反应即可。因此，不需要知道碘溶液的确切量，这不同于传统的淀粉碘方法。此外，不需要现有技术多变量校正方法，所述方法要求在500nm至900nm之间的整个吸收光谱测量以获得对于可靠分析而言足够的信息。本文中使用的短语“在波长测量”优选地表示，通过目标测量安排而在一个具有光谱分辨率集合的波长测量，或表示在长于约650nm、优选地长于约700nm的狭窄波长光谱测量。
在下面，借助于实施例研究测量淀粉的传统方法和根据本发明的实施方案的新方法，在所述实施例中使用三种不同的淀粉：天然淀粉、阳离子湿部淀粉和基于淀粉的固定剂。
为了研究，通过在500mL(毫升)蒸馏水中混合20克碘化钾和6.4克碘，制备0.1M碘溶液。如果没有另外指出，那么使用75μL(微升)碘溶液与1mL样品的比率。在实验室光谱仪中，将蒸馏水用在参比池中。
在图3中，我们显示了在400nm至900nm的光谱范围内，随着水样品中的碘溶液而变化的测得的淀粉的吸光度。第一吸收曲线A是针对纯水。以后的吸收曲线B、C、D、E和F是针对浓度分别为15μL/mL(微升/毫升)、20μL/mL、25μL/mL、40μL/mL和75μL/mL的纯碘碘-水溶液(无淀粉)。可以注意到，对于任何碘浓度，水中的碘仅在低于约700nm的波长才开始吸收光，并且在低于约650nm的波长之前光的吸收是不显著的。
再次参考图3，吸收曲线G、H、I、J和K是针对具有75mg/mL淀粉且分别具有不同碘浓度15μL/mL(微升/毫升)、20μL/mL、25μL/mL、40μL/mL和75μL/mL的样品。可以看出，在低于650nm的波长，碘的量开始显著地影响样品的吸光度。另一方面，在高于约650nm的波长，且特别是高于约700nm，吸光度曲线是非常类似的。此外，结果清楚地表明，75pL碘溶液与1mL样品的比率更足以实现所有样品的吸光度测量。对于低至15pL碘，存在几乎相同的吸收。
用实验室光谱仪测量随着淀粉而变化的碘-淀粉复合物的吸光度，并显示在图4中。样品中的淀粉的量是0mg/L(毫克/升)、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L和300mg/L。即使较高量的淀粉的吸光度非常高，在500nm和850nm之间的任何波长可以发现在淀粉量和吸光度值之间的线性关联性。
如所述的，不同的淀粉提供不同的吸收光谱。通常，580nm是最大值，即使吸收水平将随着淀粉改性而变化。但是，有些淀粉的吸收光谱大幅偏离此规则，其一是基于淀粉的固定剂。图5显示了两种不同淀粉类型的四种混合物的吸收光谱。第一样品51含有2mg/L阳离子淀粉和20mg/L基于淀粉的固定剂的混合物，第二样品52含有10mg/L阳离子淀粉和15mg/L基于淀粉的固定剂的混合物，第三样品53含有30mg/L阳离子淀粉和10mg/L基于淀粉的固定剂的混合物，且第四样品54含有50mg/L阳离子淀粉和5mg/L基于淀粉的固定剂的混合物。
图6显示了使用传统方法的淀粉预测量，所述方法测量图5中的样品在580nm的吸收。使用阳离子淀粉构建校正曲线。在图6中，柱51、52、53和54显示了样品中的真实淀粉量，较浅的颜色代表阳离子淀粉的量，较深的颜色代表基于淀粉的固定剂的量。柱61、62、63和64显示了基于在580nm测得的吸收计算的淀粉的各个预测量。可以看出，在淀粉的真实和预测量之间存在显著差异或误差。换而言之，如果样品含有不同类型的淀粉(诸如阳离子的和天然的淀粉)，那么使用传统方法预测淀粉的量会失败。
图7显示了使用在720nm的校正曲线，图5的样品的淀粉预测量。在图7中，柱51、52、53和54显示了样品中的真实淀粉量，较浅的颜色代表阳离子淀粉的量，较深的颜色代表基于淀粉的固定剂的量。柱71、72、73和74显示了基于在720nm测得的吸收计算的淀粉的各个预测量。可以看出，淀粉的预测量相当准确地对应样品的真实量。换而言之，使用根据本发明的实施方案的较高波长，可以准确地预测具有不同淀粉类型的不同混合物的样品的淀粉量。
根据本发明的另一个方面，在将碘溶液添加样品以前和以后，在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度，在所述情况下，两次测得的差异与淀粉有关，且可以用作样品的淀粉浓度的量度。由浊度造成的基线偏移存在于两次测量中，但是从测得的差异消除。由此，可以减轻或避免由浊度造成的关于基线偏移的问题。在不可完全控制碘与样品的比率的应用中，诸如在在线分析仪中，这是特别重要的。应当指出，根据本发明的方面使用较长波长的光，使得消除浊度影响的类型成为可能。如上所述，未反应的碘吸收580nm的光，这会造成甚至在净水中的吸收增加。
在图8中解释了用于测量液体样品(诸如在纸、纸板或薄纸过程中的纸浆悬浮液或滤液)中的淀粉浓度的方法的一个示例性实施方案。从液体样品诸如纸、纸板或薄纸过程的纸浆悬浮液或滤液提供样品(步骤80)。在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的第一吸光度或透光度(步骤82)。测量以后，将碘溶液添加所述样品(步骤84)。在添加所述碘溶液以后，在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的第二吸光度或透光度(步骤86)。借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品测得的第一和第二吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度(步骤88)。
根据本发明的实施方案的方法可以例如在实验室、工厂或制造厂中用在离线和在线测量中。图9显示了根据本发明的一个实施方案的示例性测量设备的示意框图。将光源91和光检测器92安排在混合室90的两侧。可以给光检测器92提供滤光器93，其仅允许期望的较长波长(例如740nm)或多个波长的光到达光检测器。可替换地，可以将滤器93提供在光源91和光检测器92之间的光程上的另一个位置，或者可以将光源和/或光检测器构造成在期望的较长波长运行。室90可以是，例如，被保护避光并配备磁性混合器的烧杯。此外，给混合室90配备样品输入装置94和碘溶液输入装置95。所述测量设备由控制器96诸如微处理器单元控制以执行测量，例如根据在图8中所示的示例性过程。将样品94供料进混合室90中，可以首先测量无碘溶液的样品的透光度或吸光度。然后，可以将碘溶液95供料进混合室90并与样品混合。添加碘溶液以后，可以再次测量具有碘溶液的样品的透光度或吸光度。透光度或吸光度的差异与淀粉浓度有关，这可以例如使用控制器96中的校正曲线计算。示例性的设备将实现快速且简单的淀粉测定。随着在碘添加以前和以后测量样品的透光度或吸光度，可以将浊度补偿自动地嵌入计算中。
在本发明的实施方案中，在淀粉浓度的在线测量中，获取或取得的液体样品(例如，来自纸浆悬浮液或滤液)可以包含基本上连续的样品流或依次取得(例如，在预定的间隔)的各个样品。所述各个样品可以是分批样品或预定大小的″塞流(plug)″，诸如从几毫升至几十毫升，优选约10毫升，其用自动化的取样设备取得。
在本发明的实施方案中，在液体样品(诸如纸浆悬浮液或滤液)中的不同颗粒群体可以彼此区分或分离。例如，根据颗粒的质量和/或大小，可以将在液体样品(诸如纸浆悬浮液或滤液)中的悬浮物质分离或分级分离(fractionated)成一个或多个“级分(fraction)”。例如，通过改变来自要分级分离的样品的上游泵的水流速可以进行分级分离，最轻的颗粒最先出来，最重的颗粒最后出来。作为一个例子，图10解释了在分级分离以前和以后的样品。未分级分离的样品101当然含有不同大小的颗粒的混合物。较重的颗粒具有下沉的趋势，如在101中向下指的箭头所示。在流分级分离的样品102中，颗粒被分成(至少)三个颗粒群体F1、F2和F3，最轻的颗粒F1是第一种，最重的颗粒F3是样品中最后一种。在F1前面的最先级分或群体可能含有样品的溶解的液体部分，包括溶解的淀粉，无颗粒物。所述样品的以后级分或群体可能含有具有吸收的淀粉的颗粒。因此，不同的颗粒群体F1、F2和F3在不同的时间离开分级分离器，因此所述群体按时间分离。从分级分离器离开所需的时间可以被称为群体的保留时间。可以看出，存在颗粒群体的水平和垂直分离，垂直差异是由于所述颗粒的重量差异。通常不测量用于分级分离样品的水的总量，但是可能基于泵速度和水流速数据而确定水的总量。
在本发明的实施方案中，将含有颗粒的样品与碘溶液混合。可以根据应用而选择样品中的碘浓度。上面给出了样品中的不同碘浓度的例子。
在本发明的实施方案中，在添加所述碘溶液的步骤以前，可以根据颗粒尺寸将样品分成一个或多个颗粒群体。级分或群体可以包含样品的溶解的液体部分，包括溶解的淀粉，无颗粒物。
在本发明的实施方案中，可以测量一个或多个不同的级分或颗粒群体的淀粉浓度。级分或群体可以包含样品的溶解的液体部分，包括溶解的淀粉，无颗粒物。
在本发明的实施方案中，可以为两个或更多个不同的级分或颗粒群体测量样品的吸光度或透光度，并借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系为每个颗粒群体将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度。
在本发明的实施方案中，在添加所述碘溶液的步骤以前和以后，可以为两个或更多个不同的级分或颗粒群体测量样品的吸光度或透光度，借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系为每个颗粒群体将所述样品的两个测得的吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度。
在本发明的实施方案中，基于光散射测量或浊度测量，可以确定级分中的颗粒的数目和尺寸。浊度数据可以用于确定每个级分中的颗粒的相对数目。每个级分的浊度(经由光散射技术测量)可以尤其取决于颗粒的数目、各个颗粒的尺寸、各个颗粒的形状、和各个颗粒的颜色或反射率。
在本发明的实施方案中，基于不同的颗粒群体的淀粉浓度，可以确定所述样品中溶解的淀粉和吸收的淀粉的比率。
图11显示了根据本发明的另一个实施方案的示例性测量设备的示意框图，所述设备特别适用于淀粉的在线测量。所述测量设备可被视为具有两个主要部分：准备部分和测量部分。所述准备部分可以进行取样及将样品分离成颗粒群体。所述准备部分可以包含取样装置111，其可以安排成例如从过程悬浮液或滤液的侧流110取得基本上连续的样品流或按顺序取得(例如在预定的间隔)的预定大小的各个样品(诸如分批样品或″塞流(plug)″)。使用合适的阀(未显示)，可以提供淡水源112和泵(未显示)用于驱动样品或水向前穿过所述系统中的分级分离器113。可以提供碘进料单元115(其可以具有碘蓄池)以将适当量的碘溶液供料进来自准备部分的准备的样品，例如来自分级分离器114的经分级分离的样品流。可以将透光度/吸光度检测器117安排成在添加所述碘溶液以后，在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度。可以任选地提供另一个透光度/吸光度检测器114和/或散射或浊度检测器116，如将在下面更详细地描述的。测量设备单元的测量部分还可以包括数据处理单元118以进行测量信合的处理以提供测量结果119A。可替换地，可以将数据处理118提供在单独的计算实体或计算机中，例如在纸或纸板过程的过程控制器119中。这样的计算实体可以是例如用于系统的自动操作和数据收集的可编程的逻辑(PLC)或工业计算机。可以将所述单独的计算实体或计算机(例如在过程控制器119中)进一步安排成将适当的过程控制119A提供给目标过程。可以用于实施测量设备12的测量单元是在线测量单元，其基于将样品分级分离成一个或多个颗粒群体并通过在线传感器测量颗粒群体。例如，样品的分级分离可以如下执行：改变来自要分级分离的样品的上游泵的水流速，最轻的颗粒首先出来，最重的颗粒最后出来。这样的分级分离的一个例子公开在WO2013/175077中。
可以将数据处理单元118构造成借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度。这样的实施将根据例如图2中所示的操作。
在一个实施方案中，可以任选地提供另一个透光度/吸光度检测器(光谱仪)114，以在添加碘以前，测量来自准备部分(例如来自分级分离器114的分级分离的样品流)的准备的样品的第一吸光度或透光度。所述测量在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长进行。可以将数据处理单元118构造成借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系将所述样品的吸光度或透光度的两次测量之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度。这样是实施是根据例如图8中所示的操作。
根据本发明的一个方面，可以测量样品的浊度，并可以基于测得的浊度补偿所述样品的浊度对吸光度或透光度的测得的影响。该实施方案可以是在将碘溶液添加样品以前和以后在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度的替代方案。如果浊度计已经是可得到的或比两次吸光度或透光度测量更容易实施，这可能是适用的。
参考图11中所示的示例性测量设备，添加碘以后，可以任选地提供浊度检测器116。可以将数据处理单元118构造成，当数据处理单元118借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度时，基于测得的浊度补偿所述样品的浊度对吸光度或透光度的测得的影响。
根据本发明的另一个方面，可以测量样品的光散射，并可以基于所述光散射测量补偿所述样品的浊度对吸光度或透光度的测得的影响。该实施方案可以是在将碘溶液添加样品以前和以后，在长于约650nm、优选地长于约700nm的波长测量所述样品的吸光度或透光度的替代方案。
参考图11中所示的示例性测量设备，添加碘以后，可以任选地提供散射检测器116。可以将数据处理单元118构造成，当数据处理单元118借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度时，基于测得的散射补偿所述样品的浊度对吸光度或透光度的测得的影响。
如果散射检测器已经是可得到的或比两次吸光度或透光度测量更容易实施，这可能是适用的。例如，在测量单元中，可以存在光散射测量，其也用于确定样品中的颗粒数/尺寸。在一个示例性实施方案中，使用测得的散射信号可以预测在较长波长处的由浊度引起的透光度或吸光度的变化。可以提供预测模型，其为未添加碘时的随机散射值和在较长波长从样品测得的透光度或吸光度的线性组合。然后可以从透光度或吸光度测量消除由浊度造成的透光度或吸光度的预测变化。得到的校正在一些应用中可能是足够的。
在以下实施例中，检查根据本发明的原理进行的在线淀粉浓度测量。测量设备是在线测量单元，其基于样品分级分离成一个或多个颗粒群体并通过在线传感器测量颗粒群体。在这些实验中，仅使用天然淀粉，因为样品是在实验室中制备的充分漂白的桦树纸浆。因为它未经精制且缺少存在于真实的纸工厂样品中的填料和其它小颗粒，所以所述纸浆具有非常小的细小纤维。结果，分级分离仅产生一个颗粒群体。在这些聚集体中可以清楚地看到阳离子湿部淀粉，但是，天然淀粉充当好得多的例子。
在样品即将进入光谱仪以前，碘以恒定速率进料至样品供料。测量透光度，即，穿过所述池的光的量。随着碘的吸收增加，穿过所述池的光的量减小。如早前所示，游离的未反应的碘将吸收在580nm的光，但是在720nm的吸收极少。在这些实验中使用754nm。
图12显示了净水(在580nm和754nm测量)和添加了400mg/L淀粉的样品的透光度特性。以与添加碘的时间的成函数的关系显示透光度值。可以看出，碘在净水中的添加导致在580nm测得的透光度的显著下降，而在754nm测得的透光度保持在大约恒定的水平。在754nm测得的淀粉样品的透光度的变化仅与淀粉的量有关。
图13显示了随着添加的天然淀粉浓度而变化的纸浆样品的散射特性。纸浆稠度为1％，其使得400mg/L的最高添加为40kg/吨纸浆。在100mg/L以上，纤维变得明显更分散，这可以解释纤维级分的较高散射。
图14显示了淀粉引起的在754nm的透光度变化。负值是在散射检测器和光谱仪之间的时间偏移不准确的结果。可以清楚地看出，系统中的淀粉的量越高，透光度减小越高。还可以看出，淀粉的量主要位于小颗粒中(560秒以前)，但是一些位于纤维级分中(570秒以后)。还可以看出，在纤维级分中的淀粉的量在淀粉浓度超过100mg/L时明显增加，这类似于在散射特性中观察到的变化。
如果我们总结在整个区段(420-680秒之间)的透光度变化并将该总和相对于添加样品中的淀粉的量作图，我们可以导出图15所示的图。图15显示了随着透光度变化而变化的真实淀粉量。结果清楚地证实，根据本发明的淀粉测量方法也对在线测量系统起作用。
从传统的580nm至较高波长(诸如740nm)的测得的变化使得能够使用非常简化的检测器进行淀粉测定。也清楚地证实，造纸样品中的淀粉的测量是可能的，并且可以克服使用传统方法所存在的所有问题。也证实，所述方法适用于在线和实验室用途。
所述方法可以用于得到在纸、纸板和薄纸机器中的溶解的和吸收的淀粉的浓度的在线值。
所述方法可以用于测量可溶性淀粉，但也可以扩展以测量较大的颗粒，诸如细小纤维、纤维和附聚物。
得到的溶解的和吸收的淀粉的浓度可以用于纸、纸板和薄纸过程中的总化学管理。典型的应用可以包括留着率控制、施胶控制、强度控制、沉积控制和微生物控制。典型的测量位置可以包括湿部、废纸(broke line)、纸浆滤液和长循环。
得到的溶解的和吸收的淀粉的浓度可以用于监测化学性能及控制化学剂量。控制可以是手工的或自动的。
应当理解，公开的本发明的实施方案不限于本文中公开的特定结构、过程步骤或材料，而是扩大至相关领域的普通技术人员会认识到的其等同物。
还应当理解，本文中采用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，且无意成为限制性的。
在本说明书中对“一个实施方案”的提及是指，结合所述实施方案描述的特定部件(feature)、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”在本说明书中的不同地方的出现不一定都指相同的实施方案。
如本文中使用的，为了方便，多个零件、结构元件、组成元件和/或材料可以呈现在共同列表中。但是，这些列表应当解释为如同所述列表的每个成员被单独鉴别为单独的且独特的成员。因而，这样的列表的单个成员不应当在没有相反指示的情况下仅仅基于它们在共同组中的呈现而解释为相同列表的任意其它成员的实际等同物。另外，本发明的各个实施方案和实施例可以在本文中与它们的各个组分的替代物一起被提及。应当理解，这样的实施方案、实施例和替代物不应当解释为彼此的实际等同物，而是应当视作本发明的单独且自发的表示。没有详细地显示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使本发明的方面模糊。
此外，所述的部件、结构或特征可以在一个或多个实施方案中以任意合适的方式组合。在以下描述中，提供了众多具体细节，诸如长度、宽度、形状等的例子，以提供本发明的实施方案的透彻理解。
尽管前述实施例是在一个或多个具体应用中的本发明的原理的示例，但是本领域普通技术人员会明白，可以做出实施的形式、用法和细节的众多改进，无需发明才能的训练，且不会背离本发明的原则和概念。因此，除了下述的权利要求所限制的以外，本发明不意图成为限制性的。

Claims (14)

1.分析液体样品中的淀粉浓度的方法，所述方法包括
从液体流引导样品，
将碘溶液添加所述样品，
在添加所述碘溶液的步骤以后，测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度，其中在长于约650纳米、优选地长于约700纳米的波长测量所述吸光度或透光度。
2.分析液体样品中的淀粉浓度的方法，所述方法包括
从液体流引导样品，
将碘溶液添加所述样品，
在添加所述碘溶液的步骤以前和以后，测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的淀粉浓度和吸光度或透光度之间的关系，将所述样品的两个测得的吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度，其中在长于约650纳米、优选地长于约700纳米的波长测量所述吸光度或透光度。
3.在权利要求1中要求保护的方法，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前，根据颗粒尺寸和/或质量将所述样品分离成一个或多个颗粒群体，
为所述样品的每个颗粒群体测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系，为每个颗粒群体将所述样品的测得的吸光度或透光度转化成所述样品的淀粉浓度。
4.在权利要求2中要求保护的方法，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前，根据颗粒尺寸和/或质量将所述样品分离成一个或多个颗粒群体，
在添加所述碘溶液的步骤以前和以后，为所述样品的每个颗粒群体测量所述样品的吸光度或透光度，
借助于预定义的所述淀粉浓度和所述吸光度或透光度之间的关系，为每个颗粒群体将所述样品的两个测得的吸光度或透光度之间的差异转化成所述样品的淀粉浓度。
5.在权利要求1或3中要求保护的方法，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前和/或以后，测量所述样品的光散射，
基于所述光散射测量，补偿所述样品的浊度对吸光度或透光度的测得的影响。
6.在权利要求3、4或5中要求保护的方法，其中所述一个或多个颗粒群体包含无颗粒物的含有溶解的淀粉的群体。
7.在权利要求3、4、5或6中要求保护的方法，所述方法包括
基于所述一个或多个颗粒群体的淀粉浓度，确定所述样品中溶解的淀粉和吸收的淀粉的比率。
8.在权利要求1-6中的任一项中要求保护的方法，所述方法包括
在添加所述碘溶液的步骤以前和/或以后，测量所述样品的光散射，
基于测得的光散射，确定所述样品中的颗粒数。
9.在权利要求3-7中的任一项中要求保护的方法，其中所述一个或多个颗粒群体包括胶体、细小纤维、纤维、絮凝物和附聚物中的一种或多种。
10.在权利要求1-9中的任一项中要求保护的方法，其中从在纸、纸板或薄纸过程中的纸浆悬浮液或滤液引导所述液体样品。
11.控制纸、纸板或薄纸过程的方法，所述控制利用根据权利要求1-10中的任一项所述的方法分析的淀粉浓度。
12.在权利要求11中要求保护的方法，其中所述控制包括留着率控制、施胶控制、强度控制、沉积控制和微生物控制中的一种或多种。
13.实施在权利要求1-10中的任一项中要求保护的方法的测量系统。
14.一种过程控制系统，其包含实施在权利要求1-10中的任一项中要求保护的方法的在线分析仪系统，所述过程控制系统被构造成基于来自所述在线分析仪系统的淀粉测量结果而控制纸、纸板或纸浆过程。
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