CN1771427A - 用于监测限制导管内停留时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监测例如热处理工厂内的保持管的限制导管内的停留时间的方法。例如温度的化学或物理量值的第一测量测量记录x出现在限制导管的开始处。例如温度的相同化学或物理量值的第二测量测量记录y出现在限制导管的末端处。x和y测量需要控制停留时间的产品中的自然温度变化。停留时间通过x和y之间最佳共变处的时滞τ来确定。通过过滤y的测量记录，可以改善测量方法并且对于产品中的离散来说进行补偿。

Description

用于监测限制导管内停留时间的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测限制导管内停留时间的方法，其中在限制导管的开始出现第一测量记录，并且在限制导管的末端出现第二测量记录。
背景技术
在可泵送流体食物产品的热处理中，产品加热到预定温度。该温度取决于所打算进行加工的类型，例如巴氏灭菌法或消毒。当产品达到所需温度，产品保持在此温度下长达给定的预定时间间隔。对于不同产品来说，通过将温度和停留时间相结合，将获得具有不同保质时间的产品，例如可以在室温下运输的消毒产品，以及例如在未间断的冷藏链中运输的产品。
热处理可以直接或间接地实现。在间接热处理中，加热以热交换器的某些形式出现，例如板式热交换器或管式热交换器。在直接方法中，蒸气直接供应到产品。直接方法的实例是注射加热和灌注加热。
为了能够保持在给定预定时间间隔内作为热处理的结果而获得产品的温度，使用与热处理设备直接相关放置的保持管。保持管通常设计成管道回路，或者直管长度，或者两者结合。管道或管道回路的长度与给定产品在给定计算能力下在保持管内停留的时间相对应。重要的是停留时间必须准确，这是由于过短的停留时间不能给出所需的产品处理，结果是所获得的产品不具有所需的保质时间，并且很快变得完全不利于健康。过长的停留时间可破坏产品，由于过多的热冲击，使得味道、香味或营养成分发生变化。
通常，在保持管内设置温度指示器，该指示器放置在保持管之前和之后，放置在保持管之前的温度指示器包括在用于热处理设备的调节器回路的控制器中。放置在保持管之后的温度指示器用来监测产品是否在保持管内处于正确的温度下。另一方面，现在很少具有监测所需停留时间的可靠方法。
包括传导方法和干躁方法的传统方法不能在生产过程中采用。产品必须接着通过水来代替，并且将盐或色剂分别添加到水中。随后，测量盐溶液或着色水通过保持管的时间。盐水通过传导测量来记录，并且着色水通过观察来记录。两种方法具有多种缺陷，误差的来源是明显的。
专利说明书WO01/98738披露一种通过在产品中引起温度变化来监测限制管长度内的停留时间的方法。该温度变化通过保持管之前的一个温度计以及保持管之后的一个温度计来记录。这些记录之间流逝的时间构成停留时间。这种方法固有的缺陷在于它需要形成中断，中断足够大，以便能够在单个测量中进行测量。中断过程中总是存在危险，并且需要大量知识以便能够可靠地实现中断。
发明内容
本发明的目的在于实现一种监测和测量停留时间的方法，其中使用产品内自然温度变化，使其不需要中断和间断该过程。
本发明的另一目的在于该方法可连续或中断使用，从而与现有技术相比，更加可靠地监测停留时间。
这些和其它目的按照本发明来获得，其中通过引言描述的方法具有的特征在于第一测量记录x测量化学或物理量值并且第二测量记录y测量相同的化学或物理量值，并且确定x和y之间的最佳共变，并且最佳共变下的时滞τ给出停留时间。
在所附从属权利要求中给出本发明的优选实施例另外的特征。
附图说明
下面将更加详细地描述本发明的一个优选实施例。附图中：
图1表示保持管以及实施该方法的设备；
图2是x和y的连续测量记录的图表；
图3是表示一系列测量值的相关计算的图表；
图4A是表示理想条件下测量的图表；
图4B是表示具有离散的测量的图表；以及
图4C是表示采用过滤器测量的图表。
具体实施方式
本发明的方法用来监测限制导管内的停留时间。限制导管包括所谓的保持管1，如图1所示，即限制管长度或管道回路，其中已经热处理的产品在给定预定时间间隔内停留。保持管1通常放置成与热处理设备紧密相关，该设备可以是热交换器，或者是注射器或灌注器(未示出)。
在限制导管、保持管1的开始处布置第一温度计2，例如热电偶或电阻器或者其它形式的传感器，该器件显示足够快速的记录。在保持管1的末端处布置第二温度计3，例如热电偶或电阻器或者其它形式的传感器，该器件显示足够快速的记录。两个温度计2、3应该是相同的类型，并且具有相同的性能。
如果需要连续监测停留时间，可以采用通常通常设置在保持管1的开始和末端上的固定温度计2、3。这些温度计2、3通常用来监测温度是否到达预定程度。如果需要临时监测停留时间，可以使用辅助温度计2、3，以便在需要时中断该过程。
温度计2、3适当地布置成，使其测量管道中间的温度，以便获得最大程度的准确性。温度测量值在计算机控制过程监测装置中记录并处理。如果监测设备没有足够的能力，需要通过计算机来弥补。如图1所示，测量值输入到所谓的记录器4中。记录器4以某种预先选择的间隔记录来自两个温度计2、3的测量值并将其存储。测量值接着用来在计算机7内的计算单元5中计算。作为选择，记录器4可构成计算机7的一部分。
除了温度之外，也可以测量例如传导性的其它物理或化学量值。但是，最为常见的过程是温度测量。
在已经热处理并随后通过保持管1的产品中，如同自然噪音那样，具有微小的自然温度变化或改变。如果第一测量记录测量物理或化学量值x，第二测量记录测量相同的物理或化学量值y。图2是表示连续测量记录x和y的图表。图表的垂直轴线表示测量结果，并且水平轴线表示时间。
在优选实施例中，第一测量记录包括第一温度计2，并且第二测量记录包括第二温度计3。进行测量的物理和化学单位是温度。图表表示温度如何非常自然地随着时间进行微小变化。自然地，在产品中会出现中断，但是有利的是可以避免中断该过程。
两个曲线x和y相互偏离。通过计算两个曲线的最佳共变，将获得两个曲线之间的时滞，直接给出限制导管内的停留时间。共变可以描述成构成测量中变化之间的关系。相对于时滞计算X和y之间的关系，并且找出其中关系最为紧密的最佳共变。在计算机7的计算器单元5中进行共变计算。
最佳共变可以通过两种方式计算。在优选实施例中，x和y的相关计算ρ按照以下公式进行：ρx，y＝cov(x，y)/δxδy，其中cov是足够数量的变量x和y的测量系列的共变函数，变量x和y也就是优选实施例中的温度，各自对于x和y来说δ是标准的偏差。
例如图3所示的相关函数是表示作为时滞τ的函数的相关函数p的曲线。相关函数按照公式ρ(τ)＝cov(x，y(τ)/δxδy来计算，其中y(τ)是相对于x来说随着时滞τ的y的测量系列。图表的垂直轴线表示相关函数ρ，并且水平轴线表示单位为秒的时滞τ。在图表中，可以看出最大值接近1的相关函数。可用来最好地监测停留时间的这些最大值靠近1。图表的最大值出现在20秒的时滞τ处。因此进行测量和计算的产品停留时间是20秒。
在优选实施例中，因此获得限制导管中的停留时间，该时间等于时滞τ，使得相关函数ρ(τ)最大。
通过最小平方根的方法可另外计算最佳共变，以便找出x和y之间的最小偏差。这种计算按照公式k(τ)＝∑(x(t)-y(t+τ))2/δxδy，其中k是作为时滞τ函数的最小平方根，δ是x和y的标准偏差。在可选择实施例中，因此获得限制导管中的停留时间，该时间等于时滞τ，使得最小平方根k(τ)最小。
以上方法可用来连续测量和计算，并且如果没有获得所需的停留时间，过程控制设备可以发出报警。所述方法还可用来在进行温度测量值x和y的有限测量系列的设施中进行质量控制，以便确保所需的停留时间。
为了进一步改善测量方法，并且通过这种方式获得更加准确的测量值，可以对于所进行测量的产品中出现的离散进行补偿。离散所造成的是：由于不同类型的紊流、流动形式和扩散，例如温度的自然偏差寻求某种平衡。图4A-4C表示x和y的不同测量，其中在这些图表中所说是温度。也可以测量其它物理或化学量值。
在图4A中，在理想条件下测量x和y，并且没有离散出现。因此，距离L表示停留时间。在图4B中，在自然条件下测量x和y，即出现离散并且y曲线具有更加延长的形式。由于最佳共变将是平均值，距离M构成所计算的停留时间。距离L构成在保持管内停留长达最短时间的产品那些部分的停留时间。因此，L是所需的停留时间。
通过过滤测量，并且由此重新形成自然中断而没有离散，按照图4C获得一种图表。距离L表示正确的停留时间，而距离N构成所计算的平均停留时间。由于与M相比，N更加靠近理想值L，与没有过滤而得到的情况相比，通过过滤可以获得更加准确的停留时间值。通过过滤，x由y的测量重新构成，并且不考虑离散。可接着计算平均停留时间(等于测量容积/容积流量)。L和N之间的差别(即通过y如何更好地重新构成x)取决于过滤器如何准确，过滤越好，差别越小。计算机7中的过滤单元6表示在图1中，并且来自第一温度计2的测量值x直接输入计算单元5，并且来自第二温度计3的测量值y通过过滤单元6。
从以上说明可以明白，本发明实现了监测限制导管内停留时间的方法，其中可以连续或间断监测。该方法可以在产品上实施，与现有技术相比，给出更加可靠的结果。本发明的方法采用产品中例如温度的现有变量，为此不需要形成中断，从而提供更加可靠的方法。

Claims (7)

1.一种用于监测限制导管内停留时间的方法，其中第一测量记录出现在限制导管的开始处，并且第二测量记录出现在限制导管的末端，其特征在于，第一测量记录x测量化学或物理量值，并且第二测量记录y测量相同的化学或物理量值，并且找出x和y之间的最佳共变，最佳共变处的时滞τ给出停留时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，化学或物理量值是温度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，化学或物理量值是传导性。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，最佳共变是时滞τ处最大的相关函数ρ。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，最佳共变是时滞τ处最小的最小平方根k。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，对于y的测量记录进行过滤。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，限制导管包括保持管(1)，并且第一测量记录x通过第一温度计(2)进行，并且第二温度测量记录y通过第二温度计(3)进行。
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