CN111247414B - 用于获取代表性奶样品的采样设备和用于获取代表性奶样品的方法 - Google Patents

Abstract

用于获取代表性食品样品的采样设备以及用于获取代表性食品样品的方法。在一个方面中，本发明提供采样设备(100)，其用于从以未知长度的输送间隔输送奶的输送管线(10)以预定量范围获取代表性奶样品。采样设备(100)包括泵(108)、泵(108)的控制器(109)以及连接到泵(108)的样品容器连接元件，其中控制器(109)被构造成基于获取预定量范围和指示输送管线(10)中输送的奶的流率的测量出的量和/或指示在输送间隔中通过输送管线(10)输送的总奶量的预定量来控制输送间隔中的泵(108)的脉冲化模式，其中泵(108)在脉冲化模式期间在相应的采样脉冲间隔中沿着泵(108)的第一输送方向(122)输送离散的样品子集，并且预定量范围大于或等于与输送间隔中的离散样品子集的总数对应的总量。

Description

用于获取代表性奶样品的采样设备和用于获取代表性奶样品 的方法

技术领域

本发明涉及一种用于从例如以未知长度的输送间隔输送奶的输送管线在预定量范围内获取代表性奶样品的采样设备，以及一种用于获取代表性奶样品的方法。

背景技术

尽管在食品生产中，术语“奶”主要被理解为是指奶牛的奶，除来自奶牛的奶外，除奶牛外还包括绵羊和山羊的其它驯养和养殖动物生产的奶也被人类用作食品。

奶是一种天然产品并且在其原料和特别地未处理的形式(即所谓的原料奶)中天然地含有细菌。因此，除了确定原料奶中的脂肪含量之外，细菌污染也是确定奶质的特征。例如，在德国，将奶分类为商业类别受奶质量条例的约束，该条例定义了分类标准，诸如细菌总数、蛋白质和脂肪含量，凝固点以及可能的抑制剂(诸如抗生素)的识别，其中抑制剂会阻碍将奶进一步加工成酸奶或奶酪。例如，细菌总数是工业卫生和动物健康的指标。此外，可以基于奶的凝固点的偏差来检测利用水的稀释或搀兑。

例如，为了动物健康，监测原料奶中可能引起家畜动物奶腺发炎的细菌特别地对于奶牛(和其它家畜动物)的乳房健康是重要的，以便排除奶生产中可能的风险，诸如由于疾病造成的动物损失，以及对人类健康的可能的风险。

另外，作为所谓的“妊娠测试”的一部分，收集奶样品对于监测产奶的哺乳动物的怀孕状态很重要。

尽管从各种观点(例如确定奶质和/或监测乳房健康和/或监测动物的怀孕状况)来看，奶采样很重要，但是在任何情况下，在受控条件下获得代表性样品对于有意义的测试结果都是重要的，也符合奶生产者的利益。例如，样品的污染通常仅在实验室中培养细菌培养物时才明显，尽管此时已经产生了检查费用，然而从污染的样品中无法得出有意义的结果。从以下事实也可以看出，受控采样的重要性也很明显：由于采样是在挤奶处进行的，而不是在“临床清洁”的环境中进行的，因此即使采样中的最小误差也可能导致样品被环境细菌大量污染。

例如，当确定奶质时，除了可能的细菌污染外，脂肪含量也很重要，因此在获取样品时，奶样品的代表性很重要，因为奶的脂肪含量会在挤奶过程中发生变化。特别地，挤奶期间奶的脂肪含量通常从挤奶开始时的不足1％脂肪增加到挤奶结束时的8％至10％。如果要在挤奶期间获取代表性奶样品，在获取样品时尽可能地“溶解(dissolve)”或扫描从开始到结束的整个挤奶过程是重要的。这样确保对于各单独的挤奶部分，相应比例的奶成分进入样品。

在这种情况下，还必须考虑到所谓的“残留效应”，其中来自上一只被挤奶动物的部分奶进入下一只被挤奶动物的样品，从而对其污染。鉴于现代基因测试可以检测到最小量的奶成分，所以以这种方式污染的奶样品不能再用于这些样品测试。

此外，挤出的奶(特别是当其处于被挤奶动物的体温时)倾向于在短时间内分离。这种分离过程通常已知为乳液分层并且是由奶中的脂肪球引起的，脂肪球的比重低于其它奶成分，并根据脂肪球的大小在几分钟的过程中或快或慢地上升到奶表面。结果，仅出于这个原因，奶中的成分决不会均匀地分布。

在典型情况下，通过在挤奶期间将所有奶收集在挤奶桶中并在挤奶后立即进行强烈搅拌或在两个挤奶桶之间倒入几次来获得有代表性奶样品。在该混合过程之后，立即使用特殊的小钢包(small ladle)从桶的中央获取至少一种奶样品，并将其放入标准化分析瓶中，从而避免了污染。标准化分析瓶的填充容积为40ml到50ml并且通常包含片剂形式的诸如Pronopol的防腐剂。通过标记填充后的分析瓶(通常使用位置编号、RFID编号或条形码)，可以将奶样品分配给动物并由实验室进行分析。

当今最广泛的奶采样方法是借助于安装在挤奶室中的固定式或移动式奶量计进行的。利用这些装置时，通过校准喷嘴将通常大约1％至2％的限定比例的奶从连续或少量流过的奶分出并且送入可移除的中间储存容器中，该容器的容积通常约为400ml至750ml。在挤奶过程结束时，通过多次倒入另一杯子中非常强烈地混合该容器中的内容物，然后立即填充分析瓶，该分析瓶的容积通常大约为40ml至50ml。因此，这种成本高昂的采样方法不仅取决于精确的分离过程，而且还取决于采样人员的准确可靠的手动工作。如果未以应有的关注进行必须在挤奶期间现场进行的这项活动，那么获得的样品结果将毫无用处。乍看之下看不到这样的错误的事实尤其严重。

在另一公知的采样方法中，使用所谓的“部分分离法”基于电子奶量计，在挤奶结束时将奶样品自动直接填充到分析瓶中。在挤奶过程期间，少量的被挤出奶被连续分离到永久安装的样品容器中。在挤奶结束时，将大气间歇地吹入样品容器中，以便实现将收集在样品容器中的奶进行必要的混合以用于代表性样品。之后，将一部分混合后奶直接排出到分析瓶中，而其余的部分则被抽吸到奶管线中并供给到进一步挤奶。然而，这种公知的采样方法的实施要求挤奶结束时的奶量计仍用真空加压，以便能够进行混合处理和残留抽吸。因此，这是对挤奶过程的技术要求，在大多数挤奶装置中不能满足这种技术要求，即必须在挤奶结束后保持奶量计真空。此外，该方法在挤奶过程结束后通常需要10秒到30秒的额外时间来将样品量填充到分析瓶中。这种额外的时间特别是在需要大群并快速更换动物的情况下(诸如在绵羊或山羊的情况下)会显著延长总挤奶时间，这对于现代农场是不可接受的。此外，由于装置的相对较大的内表面，该采样方案易受遗留的影响。

在这种已知的采样方法中使用的部分分离方法已经在移动式机械奶量计中使用了数十年。来自乳房的奶/空气流经由抵靠装置头部的水平挡板的长直向上渐缩的并且精确地竖直指向的空气入口从下方加速。通过动态撞击奶流的动能形成均匀的360°“奶筛”。经过校准的喷嘴用于从其外围连续分离出通常1％至2％的已被挤出的奶，并将其供给到容积大约为750ml的量筒中，从量筒中可以直接按刻度读出挤出的奶量。

然而，该测量系统在挤奶技术方面存在明显的缺点：该装置具有较高的流动阻力，这会导致与挤奶真空度相关的奶流显著下降。该装置对倾斜也高度敏感。按照这种测量原理，分离的准确性直接取决于奶筛的均匀性和均质性，因此取决于动能的水平以及撞击在挡板上的奶流的精确对准，所提到的缺点是原则上固有的并且不能“被优化”。

在另外两个已知的采样方案(LactoCorder和LactoCorder-S；自己的产品)中，在挤奶过程期间将代表性奶样品直接填充(即无需中间样品储存)到标准分析瓶(50ml)中。然而，这里出现的问题是大约1：100到1：1000(例如，从被挤出20kg至50kg的总奶量中采样大约50ml)量级的分离比可以可靠地实现。然而，不能通过进一步简单地减小分离孔(分离喷嘴)的截面来获得如此宽的分离比。由于各种物理条件(毛细力、表面张力、径流不再遵循托里切利定律、干酪化、钙化等)，奶输送系统中的井眼尺寸的减小很快受到限制。为了在挤奶期间获得无需中间储存而直接填充分析瓶所需的这样宽的分离比，只能借助于定时灌装来实现所需的分离出的奶量的减少。为了使奶样品获得所需的代表性，必须在挤奶过程中尽可能准确和高度分辨地确定作为这种循环控制的基础的奶的流率或相关的测量量。作为另一控制量，需要目标样品量和预期奶量的粗略估算(与实际挤出的奶量相差大约+/-40％)，以便尽可能符合要被分离的奶样品量，特别是不超过由分析瓶预定的量。如果被分离的量超过分析瓶的容积，则存在溢出的奶将进入系统并由于分析瓶中的防腐剂而污染奶的风险。

上述已知的采样系统对测量被挤出的奶量的测量室中的真空波动敏感。此外，这些采样系统对分析瓶的连接中的最小泄漏敏感，诸如分析瓶瓶颈处的小的不圆度。

还有一个风险是，在打开阀后，借助于阀将奶样品分离出的采样系统中，如果阀打开非常短暂，挤奶的启动困难的风险可能会歪曲分离出的各个子集的量。

此外，在上述采样系统中，如果没有适当地清洁，则存在阀封闭体的堵塞、干酪化或粘连的风险。

从文献DE 10 2011 100 924 A1中已知一种奶可以流过的装置，该装置用于进行至少一次测量并且用于从挤奶机获取奶样品，该挤奶机具有测量装置和被设计成用于将奶供给到样品容器中的采样设备。在测量装置的上游配置有在顶部处开口的通道，该通道被设计为接收至少一部分在空气分离装置中与奶混合的空气中分出的奶，并以至少部分流动的方式将奶引导到采样设备。

DE 94 22 296 U1示出了一种用于对奶牛自动挤奶的挤奶装置，其中，挤奶杯通过奶管线与收集用玻璃器连接。在收集用玻璃器的底部存在连接有管线的插座。管线连接到液体泵。在泵的一个管线部分中，连接了配置有计算机控制的阀的管线，这些管线开口到样品瓶中用于获取奶样品。

鉴于上述现有技术的状态，一个目的是提供一种用于获取代表性奶样品的采样设备和用于获取代表性奶样品的方法，该采样设备和方法在避免出现上述问题的同时用于在未知长度的挤奶过程期间从奶被输送的输送管线以预定量范围获取代表性奶样品。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种采样设备，其用于从以未知长度的输送间隔输送奶的输送管线以给定量范围获取代表性奶样品。根据示例性实施方式，采样设备包括泵、泵的控制器和连接到泵的样品容器连接元件。在第一操作模式下在输送间隔中，控制器被构造成基于预定量范围和指示输送管线中输送的奶的流率的测量出的量和/或指示输送管线中输送的奶的流速的测量出的量和/或指示在输送间隔中通过输送管线输送的奶的总量的预定量来控制输送间隔中泵的脉冲化操作。在脉冲操作期间，泵在采样脉冲间隔中沿着泵的第一输送方向输送离散的样品子集。此外，预定量范围大于或等于与输送间隔中的离散样品子集的总数相对应的总量。

在本发明的第二方面中，提供了一种方法，其用于从以未知长度的输送间隔输送奶的输送管线以预定量范围获取代表性奶样品，其中预定量范围大于或等于与输送间隔中的离散样品子集的总数相对应的总量。根据例示性实施方式，该方法包括，在第一操作模式下，基于预定量范围和预定值来确定泵的操作速率，该预定值估计输送间隔的长度和/或估计在输送间隔中通过输送管线的总量和/或估计指示在输送间隔中在输送管线中输送的流率或其变化的量，操作速率限定特定数量的采样脉冲间隔。在各采样脉冲间隔中，泵沿着第一输送方向输送离散的样品子集。该方法还包括在第一输送方向上基于确定的操作速率来操作泵。在第二方面的有利构造中，该方法可以进一步包括：检测指示输送管线中的流率的实际值和/或指示输送管线中输送的奶的流速的实际值，基于检测到的实际值更新操作速率，并且在第一输送方向上基于更新后的操作速率来操作泵。

在第二方面的优选实施方式中，该方法可以包括：检测指示输送管线中的流率的实际值和/或指示输送管线中输送的奶的流速的实际值，基于检测到的实际值更新操作速率，并且在第一输送方向上基于更新后的操作速率来操作泵。

以上说明的本发明的第一和第二方面使得在未知长度的挤奶操作期间能够以预定量范围进行奶的代表性采样。尽管挤奶过程的长度未知，但收集的奶样品的代表性不会受到损害，因为样品是借助于具有泵、泵控制器和样品容器连接元件的采样设备获取的，因此在挤奶装置中的可选点处采样仍然是允许的。特别地，应当避免由于在挤奶过程中整体收集到的代表性奶样品超过了预定量范围(例如由样品容器的溢流)而导致的污染。

以上说明的本发明的第一和第二方面还允许在未知长度的输送间隔上灵活地使采样适于输送管线中的奶的流率的大扩展。

由于根据第一方面的采样设备独立于输送管线中的任何施加的动态或流体静压力，因此可以将采样设备沿着输送管线放置在任何点。在采样期间，各样品子集均可以直接输出到样品容器中而无需压力。这允许进行温和的采样，因此，例如分离出的奶中所含的敏感脂肪球不会被破坏。

在第一方面的第一实施方式中，控制器还被构造成基于与被输送的样品子集的实际数量相对应的实际量和预定量范围之间的比较来控制泵的操作。因此，可以检测出在输送间隔内过早到达预定量范围，并且可以避免分离出的样品子集所进入的样品容器的溢出。可以基于检测到的流率实际值来控制泵的操作。例如，可以将检测到的实际值与流率的至少一个先前的实际值进行比较，并且可以将控制器设计为基于流率的实际值与至少一个先前的实际值之间的比较来控制泵的操作。因此，尽管输送间隔的长度未知，但是仍可以实现输送间隔期间的任何时间处的采样分辨率。例如，如果该比较允许识别挤奶的结束，则在挤奶过程中的采样可以在接近挤奶过程结束时以相对高的分辨率执行，尤其是在低的奶的流率和高的脂肪含量的情况下可以以相对高的分辨率执行采样。经验表明，在奶牛中，200g/min的流率可被视为挤奶和盲挤奶(即挤奶但不大量挤奶)之间的界限。基于比较，通过基于当前比较和基于先前的比较，通过在检测到流率减少的趋势之后检测到流率不再有重大变化可以检测到盲挤奶，从而可以检测挤奶过程的挤奶结束，其中流率不再有重大变化例如流率变化小于特定值，例如小于10％或小于5％或小于1％。然后可以通过增加在单位时间间隔(例如一分钟之内)中分离出样品子集的频率来实现相对高分辨率。

基于流率的实际值与至少一个在先的实际值之间的比较的控制例如能够以如下方式执行：使代表流率的实际值的当前测量的量与至少一个代表流率的先前实际值的先前测量的量相关，例如形成商和/或差。基于该比，可以在不同流率之间进行比较，而不必直接确定绝对值。例如，关于控制器中的电子评价，无需费力就可以由控制器基于实际值的商和/或差来执行泵的控制，其中控制器中设置有至少暂时储存当前实际值和至少一个先前实际值的存储装置，例如DRAM装置或SRAM装置或闪存装置。

在第一方面的第二构造中，控制器被进一步构造为控制泵的操作以中断第一操作模式，并沿与第一输送方向相反的第二输送方向在第二操作模式中以中断间隔输送被输送的实际数量的样品子集的实际量的子集。以此方式，在沿第二输送方向以中断间隔在第二操作模式下操作泵期间，可以实现由实际数量的样品子集表示的与在第一输送方向上由泵先前输送的实际奶量相对应的先前挤出的部分奶量的输送。即使无法预见或识别出输送间隔的结束，但是如果在给定的时间点识别或估计到目前为止已输送的实际量接近预定量范围，也是特别有利的。例如，到目前为止产生的实际数量可能以预定值偏离预定量范围。例如，预定值可以在预定量范围的上限的大约1％至大约25％的范围内，或者可以与预定量范围的上限相差预定数量的样品子集，在当前操作期间，各样品子集均以采样脉冲间隔输送，例如，举几个非限制性示例，一个采样子集、两个采样子集、三个采样子集。为了防止样品子集的量超过样品容器的预定量的危险，沿着第二输送方向输送部分量，因而从累积到该点的样品子集的量中获取部分量。尽管输送间隔的结束未知，并且尽管由于输送间隔中被输送的总量在输送间隔结束之前未知因而不能精确地确定：具有给定量的代表性样品预先确定地划分为离散样品子集，但是上述情况可以自动地完成。

在第一方面的第三构造中，控制器被进一步构造为控制泵的脉冲化操作，以基于剩余的实际量在中断间隔之后更新在第一操作模式下用于输送间隔的剩余持续时间的采样脉冲间隔的数量和/或采样脉冲间隔的大小。这允许在中断间隔之后基于当前数据对于在中断间隔之后收集用于剩余子集的实际量的离散样品子集做出更好的估计并保持获取的奶样品的代表性。例如，样品子集被分离的频率的增加，相当于用于输送间隔的剩余持续时间的采样脉冲间隔的数量的增加，可能伴随着采样脉冲间隔的长度的相应减小，使得在不降低奶样品代表性的情况下实现了采样分辨率的相对提高。例如，对于妊娠测试，大约前10％的挤奶是决定性的，因此，如果将泵控制成使得最初获取的样品提供高分辨率，特别是样品数量增大或者最初以增加的频率分离出样品或并且从特定时间点开始降低分辨率，则高度分解且同时代表性奶样品可以有利地获得。附加地或替代地，在挤奶过程结束时，可以执行相应的过程以实现对挤奶结束的高分辨率扫描。

在第一方面的第四构造中，采样设备还包括混合装置，该混合装置被设计为在中断间隔之前混合收集在样品容器中的实际量。控制器被进一步构造为在中断间隔中操作泵之前在第二操作模式下启动混合装置。以此方式，可以根据直到中断间隔为止被输送的样品子集的实际数量来确保实际量的代表性。

在第一方面的第五构造中，在至少一个采样脉冲间隔之后，控制器被构造为基于测量出的量来更新采样脉冲间隔的数量。这允许基于测量出的量来调节泵的操作，而无需使用其它数据，诸如来自过去的输送间隔历史的数据。

在第一方面的第六构造中，采样设备还包括环形电极对，环形电极对被设计为检测在输送管线中输送的奶的电导值。这允许采样设备独立于外部流率计确定输送管线中的奶的流率的测量，并且可以独立于外部数据库进行操作。通过添加另外的环形电极或另外的环形电极对，还可以测量流速，因此可以进一步改善流率的确定。例如，采样设备可以进一步包括适于检测在输送管线中输送的奶的电导率的另外的环形电极对，其中控制器被构造为基于被环形电极对和另外的环形电极对检测到的电导率而基于在输送管线中输送的奶的流率来控制泵的操作。可以通过比较由两个环形电极对记录的电导率值和分配给这些电导率值的时间值之一来确定流速。

在第一方面的第七构造中，本文中的采样设备可以进一步包括沉降室(settlingchamber)和配置在沉降室中以检测沉降室中的奶的电导率的电极对。因此，可以计算空气对由环形电极对测量的电导率的贡献。

在第一方面的第八构造中，采样设备可以进一步包括光学流传感器，光学流传感器具有连接至控制器的光源和光检测器，控制器被构造为基于从光学流传感器输出的数据来控制泵。借助于光学流传感器，可以轻松定量地监测奶流，而无需在奶和传感器之间进行机械接触，诸如通过电传感器元件进行机械接触。

在第二方面的第一构造中，如果被输送的样品子集的实际数量的实际量接近预定量范围直到预定距离，则中断在第一操作模式下的泵的操作，并且基于记录的实际值确定当前输送间隔尚未结束。这避免了沿着第一输送方向输送的与直至该点为止被分离出的奶量相对应的样品子集的量超过预定量。

在第二方面的第二构造中，该方法进一步包括在中断间隔期间在与第一流动方向相反的第二流动方向上以第二操作模式操作泵，以在第二流动方向上输送所输送的样品子集的实际数量的实际量的子集。以这种方式，移除了直到该点为止累积的样品子集的部分量，并且可以确保样品子集可以在输送间隔的进一步过程中继续沿着第一输送方向输送。

在第二方面的第三构造中，第二操作模式还包括在中断间隔中操作泵之前混合收集在样品容器中的实际量。这样即使在中断间隔之后也可以确保累积的样品子集的代表性。

在第二方面的第四构造中，该方法包括基于在中断间隔之后的剩余实际量来更新泵的操作速率。这允许泵的操作适于输送间隔的先前过程。因此，提高了挤奶过程结束时总的挤出的奶的代表性，这是因为在中断间隔之后更新操作速率确保了中断间隔后的当前挤奶过程中的剩余填充量代表在挤奶过程结束时要分离出的样品子集。

在第二方面的第五构造中，该方法包括在第一操作模式下在至少一个采样脉冲间隔之后基于测量出的量来更新采样脉冲间隔的数量。这允许基于测量出的量来调节泵的操作，而无需使用其它数据，诸如来自过去的输送间隔的历史的数据。

在第二方面的第六构造中，在第一操作模式下的特定操作速率指定预定样品子集每分钟泵送三次。这意味着，对于样品子集，以均匀的、趋势性高的分离速率开始采样，从而在流动间隔开始时提供良好的样品溶解。

在第二方面的第七构造中，该方法进一步包括在第一操作模式完成之后以第三操作模式操作泵，以冲洗间隔在第三操作模式下操作泵，用于沿着第二输送方向输送。这允许在第一操作模式结束时移除样品容器之后移除残留的奶残留物，这解决了残留问题。

在上述本发明的第一和第二方面的至少一些构造中，实现了本发明的以下优点：

i)由于设置了用于采样的主动输送泵，因此这种类型的采样既不依赖于外部动态背压也不依赖于驱动分离的外部静液压。因此，还可以在量测量室的上游获取样品，尤其是在始终且唯一地提供当前被挤出的奶的供应的地方获取样品。这大大降低了残留风险。

ii)在一些构造中，可以通过将泵放置在量测量室的前方并在挤奶过程开始时短暂地(例如5秒)将泵切换为反向来大大消除残留问题：新的挤奶开始时，上一动物的任何残留奶(可能仍留在长的奶软管中)会流入设备，但当泵反转时，它们的进口侧会被有效冲洗(吹空)，因此在随后的向前旋转方向上仅抽吸新的动物的新鲜奶。因此，来自上一动物的奶不进入挤奶随后的动物时获取的样品。

iii)此外，样品容器(例如分析瓶)和量测量室之间的压力条件具有更大的独立性，特别地还独立于挤奶期间公用的供给管线中的真空波动。如有必要，从技术上甚至可以将奶样品从处于挤奶真空状态下的装置转移到不必处于真空状态下的样品瓶中。这意味着瓶不再存在密封问题，并且不需要拉力。因此，避免了采样期间溢出的风险。

iv)为了最小化功率消耗并为了最佳保护分离出的奶(脂肪球)，优选准无压泵送，即，实际上仅对样品子集进行“主动向前铲取”而没有压力峰值。例如，这可以借助于缓慢旋转正容量泵(例如齿轮泵)来实施。

v)没有启动困难，并且通过强力输送显著降低了阻塞、粘连和堵塞的风险(参照处于制动状态的DC马达的特性)。

vi)样品子集的大小可变，其可以根据占空比和/或泵速设置(例如，经由脉冲宽度控制而使用电压控制的3个齿轮)。

附图说明

本发明的其它有利的效果和实施方式从以下关于附图的详细说明得出，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的一些例示性实施方式的采样设备；

图2示意性地示出了根据本发明的一些例示性实施方式的具有至少一个采样设备的挤奶装置；

图3a和图3b示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的流率传感器；

图3c示意性地示出了根据本发明的一些替代实施方式的流率传感器；和

图4示意性地示出了根据本发明的一些例示性实施方式的采样设备。

具体实施方式

在本说明书中，有时参照间隔。通常，间隔是指具有开始和结束的时间段或具有(有限)长度(对应于开始和结束之间的差值)的开始/结束，或间隔中的点(即所谓的支持点)以及从间隔中的该点到间隔的开始和结束的相关距离。特别地，对于间隔中的两个时间点，两个时间点之间的所有点也应属于间隔。

参照图1，更详细地说明了涉及挤奶装置的本发明的一些例示性实施方式。

图1示意性地示出了根据本发明的一些例示性实施方式的采样设备100。采样设备100连接到奶软管10。奶软管10可以表示例如放置在挤奶杯(未示出)和收集件(未示出)之间的短的奶软管，或放置在收集件(未示出)和收集容器(未示出)之间的长的奶软管。沿着方向12的奶流流过奶软管10。

根据一些例示性实施方式，图1中所示的奶软管10的截面可以可选地具有急弯曲的入口管10a，例如其弯曲半径小于入口管10a的内径的三倍，入口管10a连接到下游测量部分10b。入口管10a可以例如无缝地合并到测量部分10b。特别地，测量部分10b的直径可以等于入口管10a的直径。

根据一些例示性实施方式，测量部分10b可以具有两个环形电极14，两个环形电极14彼此电绝缘并且奶软管10中的奶被引导流过两个环形电极14。在例示性示例中，环形电极14沿着方向12彼此间隔开限定的距离，例如间隔开5mm与7cm之间的距离，优选地间隔开处于5mm与35mm之间的范围的距离，更优选地间隔开处于10mm和25mm之间的范围的距离，间隔开大约20mm的距离。这使得能够设置流率传感器，流率传感器的功能如下：在奶软管10中流动的奶根据奶软管10中的奶的流率以不同程度填充测量部分10b的截面，特别地，根据测量部分10b中的奶的流率，测量部分10b被奶软管10中流动的奶填充到不同程度。因此，根据流率，在奶软管10中流动的奶与环形电极14之间的接触表面改变，并且获得在奶软管10中流动的奶的被环形电极14记录的电导率的测量值。考虑到测量部分10b中的几何条件，可以在环形电极14测量的电导率与测量部分10b处的奶软管10中的奶的流率之间例如通过执行校准测量建立定量关系，由此该关系与环形电极14测量的测量值能够一起给出奶软管10中的奶的流率的对应值。例如，对应关系可以由查找表或LUT提供，查找表或LUT可以储存在存储装置(未示出)中。通过在测量部分中添加另外的也间隔开的可选的环形电极对14'(在图1中以虚线示出)，还可以通过测量奶接触环形电极对14'和奶接触环形电极对14之间的时间间隔确定在测量部分10b处流过输送管线10的奶的速度。由于挤奶系统中的流动通常不完全均匀，而是呈膨胀和沉降的形式，所以这些呈膨胀和沉降的形式的流动可以用作通过环形电极对14、14'进行的速度测量的触发点。图1中所示的间隔开的环形电极对14和14'的顺序仅仅是示例性的，并不构成对本发明的限制。替代地，环形电极对14和14'的顺序可以颠倒。

在替代实施方式中，测量部分10b可以具有三个间隔开的环形电极用于确定电导率以及流速，由此不设置图1所示的环形电极对14中的一个环形电极或图1所示的环形电极对14'中的一个环形电极。在本文的特定例示性示例中，除了环形电极对14之外，还可以设置另外的间隔开的环形电极(例如，环形电极对14'中的一个环形电极)，这三个间隔开的环形电极中的中间环形电极为可用作电导率测量和流速测量的公用电极。

在设置有入口管10a的实施方式中，如果期望更精确地确定奶的流率，与在奶软管10中流动的挤出的奶一起输送通过奶软管10并由此在奶软管中10形成奶/空气混合物的在奶软管10中输送的空气可以在进入测量部分10b之前被分离，从而可以更精确地确定在奶软管10中流动的奶的流率。

根据一些例示性实施方式，沉降室18配置在测量部分10b的下游，其中，在配置在沉降室18的底部的杯状凹部19中，可以可选地定位点电极20以用于位于杯状凹部19中的沉降的纯奶的电导率测量。基于确定测量部分10b中的空气/奶混合物中的奶的电导率值的环形电极14的测量值，可以基于在沉降室18的杯状凹部19中由点电极20记录的测量值来确定比较值，从而还可以计算记录在测量部分10b中的奶/空气混合物中的空气比例。

根据一些例示性实施方式，连接管线22在杯状凹部19处(例如在杯状凹部19的底部处)引出。连接管线22连接至采样设备100的泵108并且如下面更详细地说明的适于从奶软管10中获取奶样品。这不限制本发明，并且连接管线可以在另一点处从奶软管10分支出来。

在示例性实施方式中，采样设备100还包括控制器109，控制器109适于控制泵108的操作。控制器109可以连接至环形电极14和/或点电极20，以从被连接的电极14和/或20接收测量值。

根据一些例示性实施方式，控制器109可以适于基于获得的测量值和/或考虑空气的比例和/或根据以上说明的流率来确定经过测量部分10b的奶软管10中的奶的流率。替代地，控制器109可以连接至电子评价单元(未示出)，电子评价单元基于环形电极14的测量值来确定流率并将其传输至控制器109。可选地，电子评价单元(未示出)确定的流率可以在其被传输到控制器109之前或之后利用点电极20的测量值进行偏移，以获得针对空气和流速而调整的流率。

根据一些替代实施方式，控制器109可以被设计成接收由环形电极14记录的测量值。这里，控制器109可以适于将当前的测量值储存在内部或外部存储装置(未示出)中作为实际值并将该实际值与至少一个先前的实际值进行比较。例如，可以如下进行实际值与至少一个先前的实际值之间的比较：例如通过形成商和/或差，使得当前的实际值至少与先前的实际值相关。基于该关系，可以在不直接确定流率的绝对值的情况下进行不同流率之间的比较。例如，可以借助于实际值的商和/或差进行控制器109对泵108的控制，而无需对于控制器109中的电子评价付出很大努力，其中，在控制器109中设置有例如DRAM装置或SRAM装置或闪存存储装置的存储装置(未示出)，该存储装置至少临时储存当前实际值和至少一个先前的实际值。

由于环形电极14检测到的测量值表示流率的测量，如根据以上说明基于先前确定的关系所建立的，测量值和流率之间在下面没有明显区别。控制器109的进一步细节在下面详细说明。

在一些例示性实施方式中，止回阀102可以放置在泵108和奶软管10之间，止回阀102阻止从泵108引导到奶软管10的奶流，并且打开以用于从奶软管10引导到泵108的奶流。在止回阀102和泵108之间，在连接管线22中形成了分支，该分支与废液容器106流体连接。泵108和废液容器106之间还配置有另一止回阀104，止回阀104打开以用于从泵108引导到废液容器106的奶流，使得奶可以沿该方向流向废液容器106，而阻止特别地从废液容器到止回阀102的沿相反方向的奶流。这不构成对本发明的限制，并且替代地可以在止回阀104和泵108之间的连接管线22中形成分支，该分支经由止回阀102与奶软管10流体连接。

根据示例性实施方式，采样设备100还可以具有样品容器接收器112，其适于接收例如分析瓶的样品容器(未示出)。样品容器接收器112可以经由连接管线110连接到泵，由此连接管线110从泵108延伸到样品容器(未示出)，样品容器在采样设备100操作期间被放置在样品容器接收器112中。通常，连接管线110单独或与样品容器接收器112一起可以是样品容器连接元件。

根据特别的例示性示例，样品容器接收器112可以具有用于样品容器的定心环114，使得可以以精确限定的方式将样品容器(未示出)放置在样品容器接收器112中。这提供了样品容器接收器112和样品容器(未示出)之间的可靠连接，避免了在采样期间样品液体的泄漏和意外泄漏。

根据一些例示性实施方式，可以在容器接收器112处配置空气入口116或替代地/附加地作为混合装置或混合器的搅拌器118，以在采样设备100的操作期间使用空气入口116和/或搅拌器118混合填充到样品容器(未示出)中的样品液体。例如，空气入口116可以经由电磁阀120连接到空气贮存器(未示出)，以经由空气入口116以受控方式将空气导入样品容器(未示出)中以用于混合。

此外，在一些例示性实施方式中，通风软管16也可以连接到样品容器112和/或废液容器106，以便避免废液容器106和/或样品容器(未示出)中的不期望的压力增加。

在下文中，将更详细地说明泵108的操作。

根据一些例示性实施方式，泵108可以以其能够沿着两个相反的输送方向122和124输送存在于连接管线22中的液体的方式操作。例如，在泵108的操作模式下，奶可以通过止回阀102沿着输送方向122通过泵108经由连接管线22从奶软管10输送到样品容器接收器112中，特别地配置在样品容器接收器112中的样品容器(未示出)中。

在泵108的另一操作模式中，在样品容器接收器112内的样品容器(未示出)中积聚的奶可以经由止回阀104沿着输送方向124被泵108输送到废液容器106中。

在示例性实施方式中，用于以预定量范围(特别地样品容器(未示出)的容积(例如，容积为40ml至50ml的分析瓶))获取代表性奶样品的采样设备100在未知长度的挤奶过程中从奶软管10输送，特别地挤奶过程开始时的挤奶时间是未知的。

根据例示性示例，泵108是容量泵，例如齿轮泵、旋转活塞泵、叶片泵，叶轮泵、蠕动泵、活塞泵或隔膜泵。根据优选的示例，该泵是齿轮泵，例如是使得所泵送的代表性奶样品中的敏感脂肪球不被损坏的具有相对大的齿的非常缓慢旋转的齿轮泵，或软管泵。

在非限制性示例中，根据一些例示性实施方式所使用的齿轮泵可以具有处于10至15的范围(例如12)的齿数，其中模量在0.5和1之间(例如0.7)。在本文的例示性示例中，齿宽可以在2mm至7mm的范围内(例如5mm)。在本文的另外的例示性示例中，节圆直径可以处于5mm至10mm的范围(例如8.4mm)。在本文的其它例示性示例中，流率可以处于20ml/min至100ml/min的范围。在本文的其它例示性示例中，旋转速度可以处于每秒1.5转至8转的范围。

在例示性示例中，控制器109可以包括被构造为从流率传感器接收数据的微处理器(未示出)或与该微处理器相关联。在例示性示例中，控制器109可以包括或连接至被构造为从测量部分10b上的环形电极14和/或沉降室18中的点电极20接收数据的微处理器。根据非限制性的例示性示例，如上所述，控制器109可以被构造为根据所接收的流率传感器14和/或点电极20的测量值确定奶软管10中的流率的实际值，或者接收由控制器109外部的评价装置确定的流率的实际值。当前实际值应被理解为当前测量值和/或从当前测量值导出的量，例如流率、电导率、数量等。例如，测量数据具有时间指示器，使得还可以将测量数据分配给指示当记录测量数据时的时间点的时间。附加地或替代地，当前实际值可以表示调节后的当前实际值，其中如上所述计算出奶软管10内的奶/空气混合物中的空气含量和/或流率。此外，先前实际值应被理解为至少暂时储存在存储装置(未示出)中的实际值，该实际值由在当前实际值之前的测量得出并且被储存在存储装置(未示出)中。例如，可以在储存值的储存期间为储存值分配时间值，例如，该时间值可以指示储存时间或测量的时间指示器。然后，基于当前实际值，如上所述，控制器109可以通过确定例如采样脉冲间隔来控制泵108的操作，在采样脉冲间隔中，关于其在泵108的操作中的长度和频率，离散的样品子集被沿着输送方向122输送到样品容器接收器112。

根据例示性实施方式，采样脉冲间隔的频率可以通过在标准时间间隔(例如一分钟)上间隔的支持点的相应分布来定义。例如，通过以20秒为间隔配置支持点，一分钟的标准间隔内设定了三次样品子集采样。当然，这里必须考虑间隔长度，特别地，只要每个标准间隔的两个连续支持点之间的距离大于分配给这两个支撑点的间隔长度中的最小间隔长度，就可以很好地定义频率。

在例示性实施方式中，泵108的操作对应于脉冲化操作，其中泵108在各个采样脉冲间隔期间输送离散样品子集。然后，在整个挤奶时间内在一次挤奶过程中由泵108泵送的离散样品子集的总数对应于在挤奶过程期间获取的代表性奶样品的总体积。为了防止在挤奶过程中进行采样期间样品容器接收器112中的样品容器(未示出)的溢出，在挤奶过程中作为整体被沿输送方向122输送的代表性奶样品的总体积应小于或等于代表性奶样品的预定量范围，特别地是样品容器的预定容积。根据例示性示例，给定的量范围可以处于最高40ml或最高50ml的范围。

可以通过调节泵108沿着输送方向122的输送速度来确定离散样品子集的体积。例如，可以在采样脉冲间隔(不考虑打开和关闭泵的切换)内为泵108预定固定的流率。替代地，泵108的输送速度可以取决于奶软管100中的奶的流率的实际值和/或当前的样品子集的总分出量。在例示性但非限制性的示例中，泵108的速度可以例如取决于挤奶过程中的时间点，例如可以根据在奶软管10中输送的奶的流率的降低来降低泵的输送速度。例如，泵108可以具有至少两个不同的流率，其中可以根据流率的实际值来选择至少两个不同的流率中的一个流率。

附加地或替代地，可以根据奶软管10中输送的奶的流率来设置采样脉冲间隔的频率，例如，该频率可以根据流率的增大而增大并且可以根据流率的减小而减小。根据例示性示例，例如，采样脉冲间隔的频率(取决于采样脉冲间隔的长度)可以被设置为每分钟至少三个采样脉冲间隔。如果需要，可以相应地调节泵108的速度，以便在同时增加输送速度的状态下(例如在保持一个采样脉冲间隔内输送的样品子集的状态下)通过减小采样脉冲间隔的长度来设置期望的每分钟采样脉冲间隔的频率。

根据例示性实施方式，可以将泵108的速度的固定初始值和/或初始采样脉冲间隔储存在控制器109中。在已经执行了至少一个初始采样脉冲间隔之后，控制器109可以以使得作为泵108的进一步操作的基础的更新后的采样脉冲间隔被定义的方式基于奶软管10中输送的奶的流率的实际值校正泵108的操作。还可以更新每分钟采样脉冲间隔的最初设置的初始频率。以此方式，可以基于奶软管10中的当前奶的流率的实际值，将采样调整到当前奶的流率，从而调整到挤奶过程中的近似时间。

在例示性示例中，随着奶软管10中的奶的流率减少(可能指示挤奶过程的结束)，可以增加每分钟采样脉冲间隔的频率，使得可以在接近奶的流率低且脂肪含量很高的挤奶过程结束时增加离散的样品子集的数量。结果，通过这种采样方法可以避免在确定总的奶中的脂肪含量时不期望的重大差异。

此外，通过调节泵108的输送速度以设置采样脉冲间隔中的离散样品子集的体积，不需要在(最初未知的)挤奶时间上均匀地分布采样脉冲间隔。例如，最初可以假定每分钟采样脉冲间隔的少或最少的数量，并且由于奶软管10中输送的奶的流率的测量，可以根据奶软管10中输送的奶的流率的实际值增加每分钟采样脉冲间隔的数量。例如，附加地或替代地，泵108的输送速度可以根据奶软管10中输送的奶的流率的实际值从最初的低输送速度或最小输送速度108增加。

根据一些示例性实施方式，通过在接近结束时降低泵108的输送速度并增加采样脉冲间隔的频率，实现了具有低的奶的流率和高脂肪含量的挤奶过程结束时的较高分辨率。替代地，可以在泵108的输送速度保持相同或增加的状态下，减小接近挤奶结束时的采样脉冲间隔的长度。

在一些例示性实施方式中，泵108可以在采样脉冲间隔内沿着流动方向122以低流率连续地操作，以便在挤奶过程中准连续地分离出代表性奶样品。在该过程中，在挤奶过程中获得了非常大量的离散样品子集，对于以低流率连续操作的泵108来说，这可以被视为是准连续的。

在另一操作模式中，泵108被构造为沿着输送方向124经由止回阀104将奶输送到废液容器106。

根据例示性实施方式，控制器109检测配置在样品容器接收器112(未示出)中的样品容器的填充水平。根据本文的一些例示性示例，这可以通过将由泵108沿着输送方向122先前输送的样品子集进行求和或积分来确定，由此可以借助于泵108的输送速度来确定单个离散样品子集的数量。附加地或替代地，可以在样品容器接收器上设置传感器(未示出)以确定样品容器接收器112中的样品容器的填充水平或检测样品容器(未示出)中的临界填充水平的超出量。当检测到关于样品容器(未示出)的填充水平和/或已经输送到该点的累积样品子集的特定临界值时，控制器109使用奶软管100中输送的奶的流率的实际值进行检查，以确定挤奶过程即将结束还是可以估计当前挤奶过程的结束(例如，通过降到预先定义的极限值以下的实际值，其可以估计挤奶过程的结束-可以在控制系统中预先定义该极限值，也可以基于经验由用户输入该极限值)，以及到该点还需要进一步输送多少个离散样品子集。如果对此的估计表明在该估计中代表性奶样品的给定数量范围被超出，则泵将开始另一种操作模式，以下称为中断操作模式。在这种情况下，泵108的控制器109被构造为控制中断模式下的泵108的操作，使得在输送方向124上以中断间隔输送被输送的样品子集的实际数量的实际量的部分量。这意味着，泵108特别地在中断间隔中以如下方式操作：使得部分量特别地被供给到废液容器106。可以考虑从样品容器(未示出)到止回阀104的连接管线22的容积以确保在中断间隔期间良好确定的部分量被可靠地供应到废液容器106。

根据一些例示性实施方式，控制器109在中断间隔结束之后被构造为基于样品容器中剩余的实际量来更新当前挤奶过程的剩余持续时间用的采样脉冲间隔的数量和/或在中断间隔之后的采样脉冲间隔的大小。在这种情况下，样品容器中的实际量对应于在执行中断间隔之前输送的样品子集的实际数量的实际量减去被移除的部分量之差。例如，能够以如下方式获取部分量：实际量的大约一半或预定量范围的一半在中断间隔之后存在于样品容器(未示出)中。根据特殊的例示性示例，对于具有最高40ml或最高50ml的给定量范围的样品容器，可以保留15ml至35ml或40ml、优选地15ml至30ml、更优选地20ml至25ml的实际量。

在例示性实施方式中，如果未通过配置在样品容器接收器112上的传感器(未示出)检测到填充水平，则控制器被构造为通过从样品子集的总量减去在中断间隔内沿输送方向124输送的部分量来更新样品容器(未示出)中的填充水平。

根据一些例示性实施方式，控制器109还可以适于在执行中断间隔之前以中断操作模式来操作混合装置，特别是空气入口116和/或搅拌器118，以便在中断操作模式之前混合样品容器(未示出)中收集的实际量。这确保了中断间隔中的部分量取自均质混合物，而剩余的实际量仍代表该点之前收集的累积离散样品子集的中断间隔。

根据一些例示性实施方式，控制器109可以被设计为重复上述中断模式若干次。这确保了在先前未知的长度的挤奶过程中可靠地分离出给定量范围的代表性奶样品，并且在采样期间不会在样品容器接收器112中发生样品容器(未示出)的溢出。在此，优选地，在每个中断操作模式之后，通过将该点之前收集的样品子集与被认为是负的所输送的子集进行积分来更新填充水平或者计算沿着流动方向124的各中断间隔。

参照图2，根据本发明的各种例示性实施方式说明了图1中的上述采样设备100的可能位置。

图2示出了具有多个挤奶杯204的挤奶装置200，挤奶杯204经由短的奶软管206连接到收集件208。收集件208经由长的奶软管210连接到收集容器212，收集容器212经由奶管线214连接到奶泵216，奶泵216在挤奶过程期间向挤奶杯204施加挤奶真空。这意味着，在挤奶过程期间，奶牛(未示出)的一个乳房202被挤奶。挤奶装备200可以包括至少一个如上所述的采样设备。如图2中示意性所示，可以在采样设备220a-d上设置通气口224。通气口224可以使采样设备220a-d和收集容器212之间的压力大致相等。

根据一些例示性实施方式，采样设备220a可以配置在收集容器212上。例如，采样设备220a可以位于收集容器212的入口处，溢流池213位于收集容器212的入口处，来自长的奶软管210的奶进入收集容器212，溢出溢流池213并收集在收集容器212的底部。在溢流池213的底部，可以设置一个小的出口孔，该出口孔通向收集容器212中，确保连续地更换溢流池213中的内容物，并确保在挤奶结束时将溢流池排空。在溢流池213的底部，可以借助于泵222a获取代表性奶样品，泵222a可以与根据以上对于采样设备100说明的上述泵108相同。

附加地或替代地，采样设备200b在收集容器212中可以配置在防溅板214下方，由此通过长的奶软管210供应的奶从防溅板214弹起，沿着防溅板214流出并收集在收集容器212的底部。另一收集池215可以位于防溅板214的下方，收集池215收集在防溅板214处排下的部分奶。在该另一收集池215的底部，可以有通向泵222b的连接管，泵222b可以对应于上述的泵108。

附加地或替代地，可以将与上述采样设备100对应的采样设备220c配置在收集容器212的底部，由此经由泵222c从收集容器212向外引出的连接管线可以获取代表性奶样品，如上面关于图1所述。由于泵222c的输送速度不受其入口压力的影响，所以收集在收集容器212中的奶的储存水平(静水压力)对于采样设备的功能并不重要。

附加地或替代地，采样设备220d可以配置在收集容器212之后的奶管线中，采样设备220d可以经由泵222d获取代表性奶样品。采样设备222d可以与上述采样设备100相同。

附加地或替代地，采样设备220e可以配置在挤奶杯204与收集件208之间的短的奶软管206上，以便借助于泵222e获取代表性奶样品。采样设备222e可以对应于上述采样设备100。

附加地或替代地，采样设备220f可以配置在长的奶软管210上，采样设备220f用于借助于泵222f获取代表性奶样品。采样设备222f可以对应于上述采样设备100。

参照图3a和图3b，根据本发明的一些例示性实施方式说明了流率传感器300。在此，图3a示出了沿着竖直方向的流率传感器300的视图，图3b示出了沿着图3a中的交线a-a的流率传感器300的水平侧剖视图。图3a中的交线a-a被绘制为图3b中的定向向导。

流率传感器300可以例如连接到短的奶软管(未示出)、长的奶软管(未示出)或奶管线(未示出)。例如，流率传感器300可以以如下方式配置在短的奶软管(未示出)、长的奶软管(未示出)或奶管线(未示出)中：流率传感器300的流入来自短的奶软管(未示出)，沿着箭头301流入长的奶软管(未示出)或流出奶管线(未示出)，并沿着箭头303离开流率传感器300以重新进入短的奶软管(未示出)、长奶软管(未示出)或奶管线(未示出)。因此，在挤奶过程期间，流率传感器300被奶流完全流过。

根据一些例示性实施方式，流率传感器300被设计成水平定向的例如阿基米德螺旋的螺旋310的形式，使得供给到流率传感器300的奶流从外到内在大致水平的平面内流经螺旋310。这导致沿着螺旋310的奶流的角速度的加速，使得奶流以相对于测量部分312的轴线A具有方位加速度分量的方式被引入到螺旋310的下游的测量部分312中。

在例示性实施方式中，测量部分312可以具有环形电极对314，环形电极对314可以类似于以上在图1中说明的环形电极14地设计。环形电极314可以被配置成测量流经环形电极314的奶流的电导率。测量部分312的输入处的加速度的方位分量导致测量部分312被奶膜完全地方位地覆盖，由此可以对奶流经过的环形电极314的当前电阻进行稳定而灵敏的测量。

可以在测量部分312设置连接管线(未示出)，该连接管线的设计类似于以上的图1中的连接管线22，并且与采样设备(图3a和图3b中未示)相联接，与图1中的采样设备100类似。根据一些例示性示例，采样也可以直接在流率传感器300处进行。

在一些例示性实施方式中，可以设置至少一个附加的环形电极(未示出)以形成如上面关于图1所说明的速度传感器。这里参照关于图1的相应说明。

在一些替代的实施方式中，流率传感器300还可以被设计为光学传感器。图3c示出了光学流率传感器300'，其可以替代图3b中的环形电极314而设置，由此光学流率传感器300'可以与图3b和图3c中的箭头303相对应地位于阿基米德螺旋下方。管道312可以具有光学测量部分312'，光学测量部分312'可以是U形的，并且其中在测量部分312'的相反两侧可以安装例如呈发光二极管或激光二极管等形式的光源320以及例如光电管或光敏电阻等的光检测器330。测量部分312'的在光源320侧和光检测器330侧的相对端可以由至少在由光源(未示出)发射的光的一部分中透明的元件形成，或者具有至少在由光源(未示出)发射的光的一部分中透明的材料部分。例如，可以在测量部分312'的相反两侧形成窗口部分(未示出)。

在流率传感器300'的操作期间，光源320连续地产生光束或替代地限定长度的光脉冲，光束穿过测量部分312'，并在测量部分312'的相反端出射并且落在光检测器330上，如图3c中的箭头示意性地示出。由此，在光检测器330中检测到诸如电流的测量量。如果现在奶在测量期间流过测量部分312'，则吸收被光检测器330检测的光。例如，奶对光的吸收使得流经光检测器330的电流减小。由于测量部分312'内的光吸收程度取决于流经管道312的奶的层厚，由此代表光吸收程度的测量可以提供对流经管道312的奶流的定量测量，例如在测量时间内流经管道312的奶量。

在替代实施方式中，除了环形电极314之外或作为环形电极314的替代，可以将与图3c中的光学流率传感器300'相对应的光学流率传感器配置在图3b中的测量部分312上。例如，对应于图3c中的光源320的光源(图3b中未示)位于测量部分312处的管道的一侧，并且对应于图3c中的光检测器330的光检测器(图3b中未示)位于测量部分312处的管道的另一侧，使得光源和光检测器彼此相对并且彼此面对。在测量部分312处，管道对于可由光检测器检测并由光源发射的辐射至少部分地光学透明。例如，在测量部分中形成两个光学透明部分，该两个光学透明部分被从光源指向光检测器的光轴穿透，并且光检测器可以沿着光轴检测光源发射的辐射，该光轴在测量部分312处横向于管道的轴线地定向。

参照图4，示意性地示出了具有采样设备410的挤奶装置400。挤奶装置410包括管线402，例如短的奶软管、长的奶软管、奶管线或收集容器。连接管线412在管线402处分支，连接管线412将采样设备410与管线402连接。泵414和采样设备410之间的管线413的下端可以至少部分地到达样品容器420中。

在例示性实施方式中，采样设备410包括泵414，泵414适于沿着第一输送方向418从管线402分离出样品子集，并且适于沿第二输送方向419输送分离出的奶量。根据例示性实施方式，泵414可以在第一操作模式、第二操作模式和下面更详细地说明的第三操作模式下操作，其中在第一操作模式下，泵414从管线402获取代表性奶样品，在第二操作模式下，根据上述中断操作模式，在采样之前沿着第二流动方向419从连接到采样设备410的样品容器420获取部分量。

在一些例示性实施方式中，可以设置控制单元416，控制单元416可以代表采样设备410的元件，或者可以在采样设备410的外部设计并且可以联接到采样设备。控制器416可以被设计为以不同的操作模式来操作泵414。

可以如图1所说明地执行第一操作模式，由此将样品子集分离。

如以上关于图1所说明的，可以根据上述中断操作模式来执行第二操作模式，由此中断第一操作模式并且执行第二操作模式。例如，如果到目前为止所输送的实际量接近预定量范围并且特别地从预定量范围最多偏离预定值，则可能发生第一操作模式的中断和在第一操作模式中断期间泵在第二操作模式下进一步操作。例如，预定值可以处于预定量范围的上限的大约1％至大约25％的范围，或者可以与预定量范围的上限相差一定数量的样品子集，在当前操作期间，各样品子集均以采样脉冲间隔输送，例如，举几个非限制性示例，一个采样子集、两个采样子集、三个采样子集。

在第二操作模式下，可以将奶从样品容器420泵送回到与图1中的废液容器106相对应的废液容器(未示出)中，或泵送回到管线402中。如果样品容器420中没有防腐剂，则可能发生后一种情况。

在第三操作模式下，在已经完成第一操作模式之后冲洗连接管线412。执行第三操作模式以防止所谓的残留问题。第三操作模式发生在挤奶过程结束时，特别地发生在随后的挤奶过程开始时，从而泵414在随后的挤奶过程开始时沿着第二流动方向419操作例如一秒至十秒、优选地一秒至七秒、更优选地大约三秒至七秒(例如大约五秒)的时间段的冲洗间隔，以确保从连接管线412移除先前挤奶过程中来自被挤奶的奶牛的剩余奶。这从采样设备410和连接管线412以及从连接管线412移除来自先前挤奶过程中被挤出的奶的任何残留奶。泵的在第一操作模式下的后续操作利用在随后的挤奶过程中被挤奶的奶牛的奶填充连接管线412和采样设备410，从而防止了残留问题。

在本发明的一些例示性实施方式中，提供了一种采样设备，其可以独立于与奶量计或其它数据网络的电连接地操作。

根据本发明的一些例示性实施方式，使采样在挤奶过程期间成为可能，在挤奶过程中，在不会造成过多的被挤出的奶的损失的情况下，不论先前未知的挤奶时间如何，都可以在样品容器中分离出用于实验室分析的样品容器的填充。

在下文中，关于移动采样设备，明确地说明了根据本发明的方法的例示性而非限制性的示例，该移动采样设备例如可以根据图1中的采样设备100的说明来设计并且可以配置在与图2中的采样设备220a至220f中的一个采样设备相对应的挤奶装置中。下面说明的采样设备可以独立于以上关于图1至图3所说明的独立流率传感器而起作用，并且特别地，独立于与奶量计(图1和图2中未示出)或任何其它数据网络(图1和图2中未示出)的电连接地起作用。这意味着，除非来自采样设备的对应数据已在过去的挤奶操作历史中创建并储存在连接到采样设备的外部或内部存储装置(图1和图2中未示出)中，否则以下说明的采样设备不必依赖要被挤奶的各个动物的经验值。特别地，对于这里说明的采样设备，代替利用动物特定的经验数据，仅能够提供对畜群(或可能是饲喂组)中期望的平均奶量的一般估计。

根据如下所述的本发明的一些实施方式，在没有将奶样品中间储存在中间储存器中的情况下，可以抵消特别地利用例如移动采样设备的移动装置时发生的缺少动物个体预期量的问题。

在第一步中，初始化采样。然后，将被分离出的奶的占比估计为总奶的占比。在此，例如，可以估计由样品容器的期望填充量(例如30ml至50ml)与预定的期望值的商计算出的分离率。预定期望值可以由操作员例如根据他对要被挤奶的畜群或动物的经验输入，也可以将预定期望值作为初始值固定在采样设备中。在示例中，预定期望值可以处于6kg至30kg的范围。在例示性示例中，可能导致在0.1％和大约0.9％之间或1000ppm至9000ppm的分离率。

在另一步骤中，使用要组成代表性奶样品的期望数量的样品子集(例如处于三十到一百个范围内的样品子集)，来确定部分量，该部分量表示之后挤奶装置的输送管线(例如，图1中的输送管线10)中输送的奶量，执行样品子集的分割。在例示性示例中，可以将部分量确定为期望值与期望数量的样品子集的商。在例示性示例中，对于各样品子集，可以获得60g至900g的量。

以均匀且趋势太高的设定分离率开始样品收集是有利的。例如，这可以通过在第一步中指定被期望为太低的期望值或低估的期望值来实现。在一些例示性示例中，可以对畜群的平均奶量进行估计，并且可以利用处于0到1之间的范围的加权因子(例如0.70)来偏离该平均奶量。在此处所示的例示性示例中，例如每次挤奶15kg的估计的期望值可能会导致10.5kg的低估的期望值。该低估的期望值可能会导致样品容器通常在挤奶结束之前已完全填充。如果发生这种情况，则通过泵的控制来停止采样设备的泵的操作，该泵的控制确切地知道已经填充了多少，并且然后接下来以上述中断模式操作该泵。例如，这可以防止与防腐剂混合的奶溢出并终止在通往收集罐的奶管线中。

例如，如果检测到样品容器过早填充，例如样品容器已达到或超过至少40ml(例如48ml)的填充水平，则仍在泵中和通向样品容器的连接管线中的许多样品子集被泵送入样品容器中并且停止泵。然后，如以上对第二操作模式或中断模式的说明，执行混合过程并将混合过程施加到样品容器中的奶。例如，可以将空气以鼓风的形式在奶表面下方引入样品容器中或者可以利用内置的搅拌器执行混合。

在混合之后，瓶中收集的现在均质的奶成分代表了从动物那里挤出的奶。

然后，混合奶的一部分(例如10ml至30ml，优选地20ml+/-5ml)通过切换成倒挡(reverse gear)的泵再次从样品容器中泵送出，并经由侧通道丢弃到废液容器中。特别地，残留在瓶中的均质奶的代表性不会因泵送过程而改变。

在该步骤之后，采样设备可以通过控制泵或附加的CPU来计算减小了的新的分离率，该新的分离率通过样品容器中的剩余量(例如48ml减去20ml)与完全填充或在减小前达到的填充水平(例如48ml)的比来计算。该新的分离率表示以下含义：如果从开始挤奶就使用了该新计算出的分离率，则泵送之后残留在样品容器中的确切奶量到此时为止将已经被收集，例如28ml将已经根据明确的数值填充到瓶中。

控制器现在可以使用重新计算的分离率以被中断操作模式中断的操作模式继续泵的操作。现在可以从动物奶的剩余部分填充样品容器，直到挤奶结束。

尽管在泵的第二操作模式下减少了样品量，但是这种残留填充物中的奶含量仍代表了动物挤奶的剩余部分。这样确保分析瓶中的全部填充物代表动物的全部挤奶。

如果在挤奶结束之前样品容器再次变满，则可以重复第二操作模式。然后，所得的下一个新分离率将是当前分离率乘以如上所述的减少因子，例如，从最初的48ml填充量减少到28ml将导致减少因子为28/48。

结果是，利用该采样设备执行了分离量的重新调整或优化。

在以上关于图1至图4说明的采样设备的例示性实施方式中，以上关于不同实施方式说明的泵可以是正容量泵。这允许设置流率仅略微取决于泵的排出头的泵。此外，可以通过冲程高度和冲程数非常精确和可重复地调节该泵的流率，这引起非常精确且可重复调节的离散样品子集的输送。特别地，相应的泵还适用于低驱动速度，例如，当输送奶样品以便尽可能少地损坏奶样品中的敏感脂肪球时，这可能是有利的。

尽管已经关于与挤奶过程有关的特定实施方式说明了本发明，但这并不构成对本发明的限制。本发明适用于其中以输送间隔在输送管线中输送食品并且在输送间隔中分离出在输送管线中输送的代表性食品样品的任何系统。本发明提供了有利的采样设备，即使在采样开始时还不完全知道输送间隔，该采样设备也能够获取代表性样品。

Claims (19)

1.一种采样设备(100)，其用于从输送管线(10)以预定量范围获取代表性奶样品，在所述输送管线(10)中以未知长度的输送间隔输送奶，所述采样设备包括：

泵(108)，

所述泵(108)的控制器(109)，以及

连接到所述泵(108)的样品容器连接元件(112)，

其中，所述控制器(109)被构造为基于所述预定量范围和指示在所述输送管线(10)中输送的奶的流率的测量出的量和/或指示在所述输送管线(10)中输送的奶的流速的测量出的量和/或指示以输送间隔经过所述输送管线(10)待输送的奶的总量的预定量来控制所述泵(108)在输送间隔中在第一操作模式下的脉冲化操作，

所述泵(108)在脉冲化操作期间分别在各采样脉冲间隔内沿着所述泵(108)的第一输送方向(122)输送离散的样品子集，并且

所述预定量范围大于或等于与所述输送间隔中离散样品子集的总数相对应的总量，

所述控制器(109)被进一步构造为当所述输送管线(10)中输送的奶的流率降低时减小所述泵(106)的传送速度并且增大采样脉冲间隔的频率。

2.根据权利要求1所述的采样设备(100)，其特征在于，所述控制器(109)还被构造为基于所输送的样品子集的实际数量相对应的实际量和所述预定量范围的比较来控制所述泵(108)的操作。

3.根据权利要求2所述的采样设备(100)，其特征在于，所述控制器(109)被构造为控制所述泵(108)的操作以中断所述第一操作模式并沿与所述第一输送方向(122)相反定向的第二输送方向(124)在第二操作模式下以中断间隔输送所输送的所述实际数量的样品子集的实际量的子集。

4.根据权利要求3所述的采样设备(100)，其特征在于，所述控制器(109)还被构造为控制所述泵(108)的脉冲化操作，以基于剩余的实际量更新在所述第一操作模式下用于所述输送间隔的剩余持续时间的采样脉冲间隔的数量和/或在所述中断间隔之后的采样脉冲间隔的大小。

5.根据权利要求3或4所述的采样设备(100)，其特征在于，所述采样设备还包括混合装置(116、118)，所述混合装置适于混合在所述中断间隔之前收集在样品容器中的所述实际量，所述控制器(109)被进一步构造为在所述中断间隔中在所述泵(108)的操作之前在所述第二操作模式下启动所述混合装置(116、118)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的采样设备(100)，其特征在于，所述控制器(109)被构造为在至少一个采样脉冲间隔之后基于测量出的大小来更新采样脉冲间隔的数量。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的采样设备(100)，其特征在于，所述采样设备还包括环形电极对(14)，所述环形电极对(14)适于检测在所述输送管线(10)中输送的奶的电导率。

8.根据权利要求7所述的采样设备(100)，其特征在于，所述采样设备还包括沉降室和布置在所述沉降室中的用于检测所述沉降室中的奶的电导率的电极对。

9.根据权利要求7所述的采样设备(100)，其特征在于，所述采样设备还包括另外的环形电极对(14')，所述另外的环形电极对(14')适于检测在所述输送管线(10)中输送的奶的电导率，所述控制器(109)被构造为基于由所述环形电极对(14)和所述另外的环形电极对(14')检测到的电导率值来根据在所述输送管线(10)中输送的奶的流速控制所述泵(108)的操作。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的采样设备，其特征在于，所述采样设备还包括光学流传感器，所述光学流传感器具有连接至所述控制器(109)的光源和光检测器，所述控制器(109)被进一步构造为基于从所述光学流传感器输出的数据控制所述泵(108)。

11.一种用于从输送管线(10)以预定量范围获取代表性奶样品的方法，在所述输送管线(10)中以未知长度的输送间隔来输送奶，其中所述预定量范围大于或等于对应于所述输送间隔中的离散样品子集的总数量的总量，

其中所述方法在第一操作模式中包括：

基于所述预定量范围和预定值确定泵(108)的操作速率，所述预定值估计输送间隔的长度，和/或估计所述输送间隔中经过所述输送管线(10)输送的总量，和/或估计指示所述输送间隔中在所述输送管线(10)中输送的流率或所述流率的变化的量，所述操作速率限定一定数量的采样脉冲间隔，其中所述泵(108)在各采样脉冲间隔中分别沿着第一输送方向(122)输送离散的样品子集，以及

基于确定的所述操作速率沿所述第一输送方向(122)操作所述泵(108)，其中在降低所述输送管线(10)中输送的奶的流率的情况下，减小所述泵(108)的输送速度并且增大采样脉冲间隔的频率。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法在所述泵(108)的操作期间包括：

检测指示所述输送管线(10)中的流率的实际值和/或指示所述输送管线(10)中输送的奶的流速的实际值，

根据检测到的所述实际值更新所述操作速率，以及

基于更新后的所述操作速率沿所述第一输送方向(122)操作所述泵(108)。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，当输送的实际数量的样品子集的实际量接近所述预定量范围直至预定距离，并且基于检测到的实际值确定当前输送间隔尚未结束时，所述泵(108)在所述第一操作模式中的操作被中断。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在中断间隔期间沿与所述第一输送方向(122)相反的第二输送方向(124)以第二操作模式操作所述泵(108)，以沿所述第二输送方向(124)输送被输送的实际数量的样品子集的实际量的子集。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二操作模式还包括：在所述中断间隔中操作所述泵(108)之前，混合在样品容器中收集的所述实际量。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述中断间隔之后基于剩余的实际量来更新所述泵(108)的操作速率。

17.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一操作模式中的至少一个采样脉冲间隔之后，基于测量出的量来更新采样脉冲间隔的数量。

18.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述第一操作模式中的确定的所述操作速率指定每分钟的样品子集的三次输送。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一操作模式已经结束之后，以第三操作模式操作所述泵(108)，以冲洗间隔在所述第三操作模式下操作所述泵(108)用于沿着所述第二输送方向(124)传送。

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